应用于宝石鉴定的激光拉曼光谱技术

一、基本原理

激光拉曼光谱是激光光子与宝石分子发生非弹性碰撞后，改变了原有入射光频率的一种分子联合散射光谱，通常将这种非弹性碰撞的散射光光谱称为拉曼光谱。拉曼散射效应是由印度科学家Raman C V于1928年发现的，并以其名字命名。不同物质的分子或不同矿物结构具有不同的拉曼光谱特征，通过分析宝石拉曼光谱的特征峰位、峰强而达到鉴别宝石的目的。

激光拉曼光谱的原理

二、仪器结构

激光拉曼光谱仪

激光拉曼光谱仪主要部件包括光源、样品台、显微镜、衍射光栅、光学滤光片、CCD检测器、计算机。

·光源：一般为激光，常用激光器为514nm、532nm、785nm、1064nm等。

·显微镜：观察样品，选取测试点，调整焦距，激光经过显微镜通路照射到样品上，并采集散射光的装置。

·光学滤光片：一种能选择性地阻挡激光线（瑞利散射），同时允许拉曼散射光通过到达光谱仪和探测器的光学元件。

·衍射光栅：能将拉曼散射光分成很多不同波长的光的器件，光栅刻线密度越高，相应的光谱分辨率也越高。

·CCD检测器：一种硅基多通道阵列检测器，可以探测紫外光、可见光和近红外光，适合分析拉曼信号。

·计算机：控制仪器和马达，并分析和储存数据。(www.xing528.com)

激光拉曼光谱仪结构

三、在宝石学中的应用

1.宝石品种鉴定

拉曼散射光谱属于非破坏性、非接触性检测手段，具有快速、分辨率高和灵敏度高的特征。可直接利用拉曼光谱对宝石进行无损测试，比对标准图谱，确定宝石种属。

2.人工处理宝石的鉴定

拉曼光谱分析测试技术有助于正确地鉴别人工充填处理宝石。如硬玉的拉曼光谱具有四个特征谱带（375.5cm-1、699.9cm-1、1039.9cm-1、1992cm-1），而漂白充填翡翠一般充填物为环氧树脂，所以“B货”翡翠中1100cm-1以上有六条强拉曼谱带（1114cm-1、1183cm-1、1606cm-1、2869cm-1、2905cm-1、3070cm-1）。

3.宝石包裹体研究

拉曼光谱具有分辨率高和灵敏度高且快速无损等优点，特别适于宝石近表面及内部1μm大小的单个流体包裹体及各类固相矿物包裹体的鉴定与研究，若在两个物相交界处，则同时产生两个物相的拉曼散射光谱。

4.区别天然宝石和合成宝石

激光拉曼光谱仪还可用于检测宝石光致发光光谱（PL），提供一些有用的与宝石特性相关的补充信息，例如结点、结构空位和原子取代等。随着钻石处理技术日新月异，越来越多的实验室利用光致发光光谱来区分天然钻石和合成钻石。如CVD合成钻石在700～1000nm范围内会出现较强的737nm发光峰。