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承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
拉曼光谱在玉石鉴定中的应用
小类:
数理
简介:
本作品是利用LRS-Ⅵ型激光拉曼/荧光光谱仪获得各类玉石的拉曼光谱图。因此我们在玉石鉴定中利用不同物质的拉曼散射不同,导致光谱的波峰和波数出现明显的区别这一特点,来确定被测物质的组成.利用这一观点,我们对第一类玉石即为硬玉,第二类玉石为软玉.非典型玉石样品、碳酸钙进行检测,依据光谱图并结合拉曼技术的特性,这样就可以有效的鉴别玉石的类别和品质.
详细介绍:
本作品是利用LRS-Ⅵ型激光拉曼/荧光光谱仪获得各类玉石的拉曼光谱图。根据各类玉石化学成分、化学机构的不同,因此其化学键也不同,而化学键直接影响拉曼振动的强弱:极性化学键的振动产生弱拉曼强度;伸缩振动通常比弯曲振动有更强的散射;对称振动比反对称振动有更强的拉曼散射.根据拉曼位移及强度、偏振等散射物质的性质,可以导出物质结构及物质组成成分.因此我们在玉石鉴定中利用不同物质的拉曼散射不同,导致光谱的波峰和波数出现明显的区别这一特点,来确定被测物质的组成.从而可以分析和测定玉石的种类和品质。利用这一观点,我们对第一类玉石即为硬玉(缅甸玉石和奔马项链),第二类玉石为软玉(小鼠玉石和玉石手镯).非典型玉石样品(白佛项链)、碳酸钙进行检测,分析上述样品的拉曼光谱波峰和波数的形成原由,并进行对比。以我们检测和分析的数据为依据并结合拉曼技术的特性,这样就可以有效的鉴别玉石的类别和品质. 实验结果表明,拉曼光谱在玉石的无损鉴定中是一种方便、快捷、准确的新技术。

作品专业信息

撰写目的和基本思路

以LRS—Ⅵ型激光喇曼/荧光光谱仪为平台,根据激光喇曼光谱的基本原理——喇曼效应,得到各类珠宝的散射光谱。分析得到各类珠宝玉石的的主要特征光谱峰数,如第一类玉石:355 cm-1、685 cm-1、1030 cm-1、1305 cm-1。在此基础上,对第一类玉石、第二类玉石、第一类珍珠进行深层次分析研究,得到其细化特征的光谱区别和光谱特征峰数。

科学性、先进性及独特之处

利用喇曼光谱技术可以获取各类品质珠宝玉石的相关信息,用其拍摄的光谱与将建立的光谱库相比较,就可以得到所鉴定的珠宝玉石颜色、硬度、比重和色彩线等相关信息,这将为全面评价各类珠宝玉石产品的质量提供必要的科学依据。相对于现行的显微镜观察、有吸谱摄谱法、查尔斯滤色镜法、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)等方法更精确,其形成的相关数据据可为各类珠宝、玉石的分类制定科学分类标准。

应用价值和现实意义

以LRS—Ⅵ型激光喇曼/荧光光谱仪为平台,根据激光喇曼光谱的基本原理——喇曼效应。利用此技术对以珠宝为反射介质的非弹性散射光谱进行分析,利用喇曼位移及强度、偏振等标志着散射物质的性质,从这些资料导出物质结构及物质组成成分,从而对珠宝的品质进行快速鉴定。

学术论文摘要

拉曼光谱技术是一种非破坏性测试技术,几乎无需试样准备,用很少量试样就能获得足够强的信号,适用于物质的各种物态.拉曼光谱测试的微区可达1-2um,在玉石鉴定中具有明显的优势,能够探测玉石中微小的杂质、显微内含物和人工掺杂物,且能满足珠宝鉴定所必须的无损、快速的要求.对拉曼光谱法鉴定珠宝的可行性、可靠性进行初步探讨.测量了珍珠、天然玉石、人工合成玉石、优化处理玉石的RAMAM光谱,根据波峰多少和位置的不同,初步建立了该玉石的标准谱图.

获奖情况

1.《拉曼光谱在玉石鉴定中的应用》湖南文理学院自然科学报,2011年第一期录用,待出刊。 2.《拉曼光谱在珍珠鉴定中的应用》已投无损检测。

鉴定结果

1.拉曼光谱的珠宝鉴定方法是真正的无损检测方法。2.形成了相关的数据库可为各类珠宝、玉石的分类制定科学分类标准。3.通过数据库的比较,就可以得到所鉴定的珠宝玉石颜色、硬度、比重和色彩线等相关信息。

参考文献

1.申柯娅. 红外光谱技术在翡翠鉴定中的应用[J]. 光谱实验室,2000,17(3):127—129. 2.董华,唐庆民,莫育俊.翡翠的拉曼光谱研究[J],玉石科技,2004,3(16):24—27. 3.伏修峰,于福熹,马波等.几种不同产地软玉的岩相结构和无破损成分分析[J]. 岩石学报,2007,23(5):1197—1202. 4.刘玉山,袁忠信,李淑玲.拉曼光谱在鉴别翡翠中的应用[J].云南地质, 1998,17(3~4):194—296. 5.姚德贤,莫伟基. 玉石级 A,B翡翠的研究[J].中山大学学报1996,35 (5):127—129. 6.祖恩东,陈大鹏,张鹏翔.一些天然、合成及仿造宝石的显微拉曼光谱鉴别[J].光散射学报,2002,7(2):63—68. 7.杨序纲,吴琪琳. 拉曼光谱的分析与应用[M]. 北京:国防工业出版社,2008:9—11.

同类课题研究水平概述

喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。从这些性质可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是喇曼光谱具有广泛应用的原因。喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动,因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。喇曼散射强度是十分微弱的,大约为瑞利散射的千分之一。在激光器出现之前,为了得到一幅完善的光谱,往往很费时间。激光器的出现使喇曼光谱学技术发生了很大的变革。 由于激光器输出的激光具有很好的单色性、方向性,且强度很大,因而它们成为获得喇曼光谱的近乎理想的光源,特别是连续波氩离子激光器。于是喇曼光谱学的研究又变得非常活跃了,其研究范围也有了很大的扩展。除扩大了所研究的物质的品种以外,在研究燃烧过程、探测环境污染、分析各种材料等方面喇曼光谱技术也已成为很有用的工具。以下是其一些国内外典型的应用研究: Material checks: anorganic and organic contaminations, stress Corrosions products: identification of different oxides  Carbon diamond - CVD and natural amorphous carbon carbon fibres Adsorbates on catalysts and electrode surfaces Forensic detection & identification of drugs, explosives, fabrics etc. Mineralogy and Gemmology characterisation inclusions purity Art identification of materials and paintings, (restauration!)
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