使用拉曼光谱学用彩色钻石调查

激光拉曼微型光谱学是许多宝石实验室中的标准分析方法。该技术也可用于分析发光排放。分析的一组钻石包括使用特定处理（辐照，加热等）的天然彩色宝石或彩色增强宝石。

本文介绍了了解由这些钻石的UV激发产生的光致发光（PL）的实验引起了基于用于着色宝石着色的技术的显着差异。实际上，基于PL分析的常规表征能够确定金刚石是否最初是无色的或经受脱色处理的常见，例如高压高温（HPHT）处理。另外，PL分析可能有助于确认在钻石的颜色增强中使用适当的处理。

仪器

这个实验涉及使用aLabram hr uv-vis，这是一个集成和紧凑的800mm焦距拉曼系统，其内部HE-NE激光器为17mW，632.8nm。该系统还具有外部进入，以提供氦镉激光器的325nm线。分析的光谱范围覆盖388nm和780nm之间的宽区域以获得拉曼扩散和PL发射。

测量条件

对于每个金刚石，测量在室温下进行，在-100℃下进行。实际上，发光带在-100℃下大大锐化，从而使发光发射的结构和强度更容易确定金刚石晶体结构中的发光带向颜色中心分配。

金刚石结构中的颜色中心是由空位和氮原子引起的。它们在菱形型（IB，LAA，实验室）和缺陷中心（N3，H3，H4，N-V）下进行分类。温度监测的阶段使样品能够容易地冷却。

实验结果

捕获天然棕色和黄色菱形的PL光谱，并与相应的颜色增强型钻石的PL光谱进行比较。实验还包括人工紫和绿色钻石的PL光谱分析。

温度效应PL光谱

图1中所示的第一谱由位于340nm的钻石拉曼和1332cm^-1），发光带为400nm至650nm。当温度降低时，发光发射锐化并强化，如图2所示。

图1。全光谱的天然棕色金刚石。

图2。室温（a）和-100℃（b）的天然棕色金刚石的光致发光带。

未经治疗/处理和退火的棕色钻石

处理和退火的棕色金刚石的PL光谱示出了415nm，496nm和503nm的新带，分别分配给N3，H3和H4系统。这些系统可以通过天然棕色金刚石的处理和退火来产生。此外，在400nm-450nm的范围内，在415nm处具有新峰的光谱中存在修改。因此，在400-450nm左右发射的PL可以提供特定处理的特征签名，使钻石变成棕色。图3中示出了在-100℃的天然和处理的棕色金刚石的光谱。

图3。在-100℃下天然处理的棕色金刚石的光谱。

未经处理的/照射和退火的黄色钻石

原生黄钻石的颜色通常由于N3系统的存在。因此，天然黄钻的发光发射光谱显示了N3系统的415nm特性的带。

图4。在-100°C的天然和照射黄色钻石的PL带

辐照和退火的黄色金刚石的PL发射光谱在496nm（H3）和503nm（H4）处具有其他带。这些后部PL频段证明了一个能力拉曼光谱仪确定用于增强黄色钻石颜色的具体处理。图4中描绘了-100°C的天然和照射黄色金刚石的PL带。

对待绿色钻石

图5。在室温下处理的绿色钻石的PL带。

经过处理过的绿宝石，显示了对应于H3和N3系统的特征（图5）。

辐照紫钻石

图6。在-100°C的辐照紫色金刚石的PL带。

辐照紫色金刚石的PL光谱显示出高波长的特定特征，其是N-V中心的特性（图6）。

结论

pl分析与之进行拉曼光谱仪Labram HR能够突出天然棕色和黄色钻石上的颜色增强处理。它们还能够记录绿色和紫钻石的PL签名，并确定并指定负责钻石颜色的缺陷中心。这些结果清楚地证明了拉曼光谱仪通过PL分析探讨了金刚石结构中的细缺陷的能力。

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