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常见宝石的近红外光谱研究

李晓静  
【摘要】:目前,红外光谱在宝石鉴定中的应用多集中在中红外谱带区400cm-1~4000cm-1范围,而较少对近红外光谱区即4000cm-1~10000cm-1部分做相关研究。本论文对常见宝玉石和有机宝石的近红外光谱特征进行测试,对其谱图进行归属和分析研究,为宝玉石和有机宝石的鉴定研究增加近红外波段的依据。研究结果如下:1、宝石矿物近红外光谱广泛存在水的吸收峰,所测的大部分样品中均含有水,且分为两种形式存在:一种是形式为水分子,另一种形式为-OH纯羟基。以5200cm-1±水分子组合频吸收峰、7000cm-1±OH的倍频吸收峰为特征。并且水的吸收峰出现的位置与水在宝石矿物中存在的形式有关,当只出7000cm-1+吸收峰说明水在宝石矿物中仅以-OH形式存在,当5200、7000cm-1±同时存在表明既有水分子也有-OH存在。2、锰铝榴石在近红外光谱区还有可能出现能量较低的电子跃迁吸收峰,以5898cm-1和7849cm-1为中心的Fe2+电子跃迁的强宽吸收谱带为特征,并且只在锰铝榴石中出现。3、硅酸盐宝石矿物近红外光谱中广泛存在Si-O键的吸收峰。岛状硅酸盐中锆石存在硅氧四面体弯曲振动与羟基伸缩振动的组合频位于4576cm-1、4830cm-1处,硅氧四面体伸缩振动与羟基伸缩振动的组合频位于5865cm-1、6025cm-1处;而托帕石与Si-O基团的有关的吸收峰位于4423cm-1±处。石榴石与四面体中Si-O有关的强吸收峰位于4260cm-1±处。4、有机宝石近红外光谱以氨基酸的倍频、组合频为主,其中以5200cm-1±NH伸缩振动与酰胺Ⅱ的组合频(CN伸缩振动,NH弯曲振动偶合产生,主要属于CN伸缩振动)和7000cm-1±NH伸缩振动的一级倍频为特征,不同品种有机宝石近红外光谱图吸收峰的峰位、峰型、相对强度均有所区别各有特点。可为有机宝石的鉴别及有机宝石的成分研究提供了一定的信息。5、有机物充填宝石则以4061cm-1±、4179cm-1±苯环中=CH伸缩振动与弯曲振动的组合频以及4620cm-1±、4683cm-1+=CH伸缩振动与苯环骨架振动的组合频吸收峰为特征。翡翠A货与翡翠B货的近红外吸收峰有明显的不同之处。翡翠B货在近红外光谱中不仅有翡翠A货也有的水吸收峰(5238cm-1 水分子伸缩振动和弯曲振动的合频峰),还会显示苯环C-H键的振动吸收峰组合频,表现为“多吸收峰”以此可鉴别翡翠是否经过人工充填处理。


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