宝玉石类高值矿产品鉴定 显微激光拉曼光谱法

宝玉石类高值矿产品鉴定显微激光拉曼光谱法2拉曼散射光谱波峰的强度最大位置，以相对波数表示。激光波长laserwavelength用于激发样品产生瑞利散射和拉曼散射的单色激光的波长，单位为nm。激光功率laserpower照射在样品上的激发功率或激光器的额定功率。分辨率resolution显微激光拉曼光谱仪分辨相邻最小拉曼位移间隔的能力，一般以实测位曼峰的半高宽表示，单位在振动光谱上。按一定方式绘制的用来消除不平的背景的直线或曲线。单晶硅片monocrystallinesiliconchip单品硅为面心立方结构等轴品系晶体，化学物理性质十分稳定，一级拉曼位移为520.7cm¹,单晶硅(111)面或单晶硅100)面的晶片被作为标样用于拉曼光谱峰位的校准。激光等离子线plasmalnes激光谐振腔中的等离子体发射的，激光线以外由自发辐射产生的原子谱峰。宇宙射线或针刺嗓声cosmicraysorspikesnoise宇宙中的高能粒子流或周边材料发射的α和γ射线，作用到CCD检测器个别像元上所产生的尖锐谱峰。4显微激光拉曼光谱方法原理拉曼光谱是指激光光子与物质分子发生非弹性碰撞后，改变原有入射光频率而形成的一种分子散射光谱。并非所有的分子结构都具有拉曼活性。拉曼光谱作为一种微区无损分析和红外吸收光谱的互补技术，能提供宝玉石类高值矿产品中分子振动频率、分子配位体结构及对称性、分子基团结构单3元、离子的有序一无序占位与缺位及晶格缺陷等精细结构。因此可以应用拉曼光谱测试分析，实现对宝玉石类高值矿产品成品、原石、包裹体及杂质矿物的常规鉴定。见附录A。5显微激光拉曼光谱仪器设备显微激光拉曼光谱仪常由激发光源(通常为激光器)、显微镜、光谱仪、检测器、运转控制(数据控制系统)5部分组成，宜配备专业的光学显微镜构成共聚焦显微激光拉曼光谱仪。激光为常规的激发光源，激光在一个光子态上具有极高的发射能量密度。有极好的单色性、方向性、高亮度、偏振性、相干性。高值矿产品检测时其拉曼光谱经常受荧光的干扰，为较少荧光干扰，通常配备两种或更多不同波长的激光器。常用的激光波长有：紫外波段的244nm(氩离子488nm倍频)、325nm(氨-镉),可见波段的488nm(氩离子基频)、514.5nm(氩离子)、532nm(掺钕钇铝石榴石1064nm倍频)、632.8mm(氮-氖),近红外波段的785nm(半导体入和1064nm(掺钕钇铝石榴石1064nm基频)。聚集入射光、收集拉曼散射光及测量样品环境设置。包括透镜和反射镜组、滤光片、共焦光路等。配备的光学显微镜具有反射和透射观察模式、一般配有10倍目镜和5倍、10倍、20倍、50倍、100倍物镜。其中50倍和100倍物镜宜为长焦物镜光谱仪是激光拉曼光谱仪的核心部分。通常有两种光路构造，透射式和Czermy-Tumer(CT)全反射式。激光拉曼光谱仪的色散元件多使用反射式平面或凹面全息闪耀光栅，常用的光栅有600g/mm、1200gr/mm、1800gfmm、2400gu/mm和3600gr/mm等几种类型。在可见波段一般用低密度光栅，如600或1800gr/mm光桶，而在紫外波段因为色散率低，多使用高密度光栅。使用高密度光栅可以获得高分辨率的拉曼光谱图。6仪器安全使用与维护激光易对人眼造成不可逆的伤害，操作仪器时不应让激光直接射入眼睛，宜佩戴护目镜。6.2激光器维护参照显微激光拉曼光谐仪的操作说明书，正确操作和维护激光器。风冷激光器关闭后，应等风扇自动停转后再关闭主电源开关；激光器工作时如遇突然停电，应等到激光器自然冷却后再开机工作，实验室温度宜维持在20℃~26℃,相对湿度宜小于65%(宜配备除湿机)。宜配置独立的显微激4光拉曼光谱室实验室，并做好防尘。为避免环境机械振动，仪器可加装光学平台或减震台。7显微激光拉曼光谱测试7.1测试样品和制样要求进行显微激光拉曼光谱测试时。宝玉石类高值矿产品成品和原石试样一般情况无需制样。可直接测试。对于表面有风化层(皮)样品，宜去除表面风化层后进行测试。对近表面包裹体测试时，样品表面需要抛光。7.2测试方法7.2.1反射光法适用于透明、不透明宝玉石类高值矿产品成品和原石及出露在样品表面的各种包裹体的测试与分析。7.2.2透射光法适用于透明宝玉石类高值矿产品成品及原石(光面)内部的包裹体测试与分析。7.3测试范围不同的显微激光拉曼光谱仪在低波数和高波数端可有一定的拓展，激发光源为可见光时常用低波数端为50cm、激发光源为紫外光时低波数端为2006m,通常高波数测量至4000cm。7.4测试步骤7.4.1依次开启自动平台控制器、电脑等电取7.4.2开测试操作软件，待探测器CCD)降温并稳定后，开启激光器，利用单品硅片校准显微激光拉曼光谱仪。7.4.3视样品具体情况和测试目的。设置测试条件：如激光波长、激光功率、光栅、共焦孔径、物镜放大倍数、测试时间。试范围等。7.4.4依据测试目的选择反射光法或透射光法对样品进行观察，选定测试点位，妥善保存原始数据，以备数据分析和检查。7.4.5测试完毕后，待探测器温度阿升至室温后，依次关闭操作软件、激光器、电脑、自动平台控制器、稳压器电源及总电源开关。7.5测试注意事项7.5.1宜采用更换激发光的波长、扩大狭缝宽度、增大共焦孔径、提高激光功率、增加CCD曝光时间或增加扫描积分时间等方式改善谱图质量。7.5.2测试时应选取物质均质区域。避免选取呈斑点、条带状或破损等区域测试。对于存在多种物相混合的样品，应选取不同特征区域分别进行测试。7.5.3测试易被激光烧蚀(如珍珠)、热解(如琥珀)及熔点较低的样品时，应注意选择适当的激光功率和测试时间，以避免样品损伤。测试前后均对样品进行可见光观察。判断样品是否烧蚀。7.6数据处理依据样品的特征拉曼峰位、拉曼位移、拉曼散射强度、半高宽等参量对测试结果给予表征和分析。在原始谱图中出现的杂线(如激光等离子线、照明光源的发光谱线或宇宙射线等)应正确识别并5予以剔除。若原始谱图中出现宽缓荧光背景或基线不平的现象，可使用基线处理模块正确扣除基线；若拉曼信号弱、谱峰的信噪比低，可适当进行平滑处理。8显微激光拉曼光谱测试影响因素8.1仪器设置条件的影响激光波长、激光功率、物镜倍率、测试时间、共焦孔径、激光波长穿透深度等。8.2样品性质的影响荧光、品体缺陷、包裹体深度、厚度与尺寸、方向性、类质同像替代、结品度、含量/纯度等。8.3测试环境的影响照明光源、宇宙射线等。9结果表示9.1呈现谱图横坐标应包含坐标轴标尺与单位(cm),炽坐标应包含强度标尺与单位(a.u.);常见的样品图谱见附录A。9.2测试信息必要的测试信息，应包括但不限于!a)测定日期：b)测试者姓名：d)样品编号；e)仪器名称及型号；f)测试条件：g)数据处理方法。9.3谱图信息描述宜描述关键拉曼位移峰的位置，如：钻石具1331cm"拉曼位移峰等。9.4测试结果对所测宝玉石类高值矿产品进行物相定名。可对比参考附录A获得定名结论。红宝石拉曼光谱图，见图A.2~图A.3。A.2.1.2.1.2蓝宝石蓝宝石拉曼光谱图，见图A4~图A.6图A4蓝宝石的拉曼光谱低波数区域放大图(1)拉受位移/cm¹图A.5蓝宝石的拉曼光谱