钻石与傅立叶变换红外光谱特征

钻石是世界上最受欢迎的宝石。另外,许多工业应用在大量使用钻石。

钻石的高价格促使人们购买更便宜的材料像钻石的外观,例如,合成碳硅石或立方氧化锆。然而真正的钻石的价值是根据其大小、形状和颜色。特定颜色收益率更高的价格,但特殊的治疗像高压高温(采用HPHT)可以改变某些类型的自然色的钻石。

红外光谱是一种行之有效的方法来区分真正的钻石和假药,确定类型的钻石(Ia, Ib,…IIb),以验证是否采用HPHT钻石被治疗。

仪表

传统的红外光谱技术用于宝石分析包括复杂的研究成绩光谱仪配备一个微妙的梁冷凝器和液氮冷却MCT *探测器。很合适,有成本效益的和紧凑的替代是一个红外光谱的解决方案基于便携式和强劲的α2光谱仪配备漫反射(漂移)。

图1所示。力量光学α二世与漫反射附件和样品托盘(ALPHA-Drift)。

α2特点:

• 占用空间小(20 x 30厘米)
• 健壮的仪器,对结果的信心
• 普遍使用(便携式)
• 触摸屏操作(没有额外的电脑需要)
• 完整的抽样的灵活性(固体、粉末、液体、气体)
• 操作简单,不需要液氮
• 负担得起的价格

评估钻石,“漫反射率”的方法已经被证明是一个简单而可靠的测量技术。它涉及从样本收集不同散射光在一个大立体角,显示传输测量相比具有显著的优势。

图2。漫反射系数测量的原理。

尤其麻烦,因为在这些情况下,传输测量光束冷凝器和样本必须精确对齐或位置。同时,较低的光通量这里经常需要使用液态氮冷却探测器更敏感。这不是漂移测量。

测量过程

宝石的红外光谱分析使用αII是一个非常简单的抽样程序。一旦完成了背景测量与包括引用黄金样品,取样杯的宝石被定位。颗通常放置在平面样品持有人的中心位置。石头对称性较低(如椭圆)导向的长轴沿试样夹栏。形状不规则的粗糙钻石可能要转几次,直到获得高质量的光谱。取样杯高度包括石器使用转动旋钮来调整红外光束集中在样品的表面。最大信号强度反映了样品最好的位置。

随后,样品的光谱是收购了大约30秒。然后收集的光谱与参考光谱的某些钻石类型和/或伪造数据评估以确认是否钻石样品是真实的和确定它的类,分别。

傅立叶变换红外光谱的钻石

钻石的一些典型的红外光谱谱图3所示。广泛吸收的波长范围1800 - 2700厘米之间¹因为碳本身。锋利的吸收带观察到3100厘米¹代表了氢含量,而1500年和1000年之间的光谱区厘米¹包括氮的吸收。

图3。中红外光谱的钻石。

钻石还是假的?

合成碳硅石(原文如此)和立方氧化锆(ZrO₂)是最常见的已知的钻石假药。氧化锆可以很容易地检测到的常用“热笔试验”,但碳硅石作为钻石,因为它能通过热特性类似于钻石。其他识别方法是基于几个连续测试,只能由经验丰富的宝石学家。

红外光谱甚至允许没有经验的运营商来区分所提到的材料。亚博网站下载钻石的红外光谱,氧化锆和碳硅石如图4所示,这些特定的光谱模式之间的差异非常明显。

图4。傅立叶变换红外光谱的钻石和不同的模仿。

哪种类型的钻石吗?

钻石,一般来说,分为I型和II II型不包含任何可测量的氮(N)的痕迹。子类型包括:

• Ia型与聚合N - - >钻石
• Ib型与孤立的N - - >钻石(通常是合成)
• IaA类型- - >钻石与2 N的团体
• IaB类型- - >组4 N的钻石
• IIa - - >钻石没有N或硼
• IIb型- - >钻石与硼(蓝色或灰色)

IIa型IaB,通常棕色或灰色,是特殊利益,因为他们可以转化为粉红色或无色采用HPHT适当治疗。这些钻石的价值显著增加,由于这些颜色的变化。I和II型之间的差异是显而易见的,因为只有I型钻石的光谱显示1450厘米之间的氮的吸收特性¹和1000厘米¹。

图5显示了Ib型和IaB的特征差异。峰值为1136厘米¹和1344厘米¹是典型的分散monoatomar氮因此类型Ib。吸光度在1172厘米吗¹是典型的“B-centers”4个氮原子,因此类型IaB^[1]。

图5。红外光谱谱不同的钻石类型。

由于人造钻石通常Ib型,氮达到1344厘米¹被指派为人造金刚石指示性。

总结

非常紧凑和强大的红外光谱力量光学α可以在宝石学实验室是一个有价值的工具。漫反射率的技术似乎是最普遍和最容易的方法用于宝石分析。红外光谱还拥有潜力在宝石学中使用在其他领域,例如,区分合成祖母绿或铅玻璃红宝石从他们对待自然。

*红外光谱傅里叶变换红外
* MCT碲化镉汞;红外敏感器
^[1]p . Thongnopkun s Ekgasit;在上雕琢平面的钻石和钻石的傅立叶变换红外光谱模拟的;钻石&相关材料14 (2005)15亚博网站下载92 - 1599

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