中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
缅甸是商业性翡翠主要产地, 危地马拉、 俄罗斯也有翡翠产出。 不同产地的翡翠价值差异较大, 其他产地的翡翠冒充缅甸翡翠以获取价格上涨。 迫切需要一种可靠方法来确定地理起源, 翡翠的产地研究具有重要的宝石学意义, 目前主要在翡翠生成时代、 矿物组合、 硬玉组分含量等方面探讨不同产地翡翠, 缺乏快速有效鉴别产地的方法, 以缅甸、 俄罗斯、 危地马拉翡翠为研究对象, 对不同产地翡翠样品的激光拉曼光谱特征研究发现: 缅甸翡翠矿物为硬玉、 绿辉石、 透闪石; 危地马拉翡翠矿物相对复杂, 为硬玉、 绿辉石、 绿泥石、 榍石; 俄罗斯翡翠矿物为硬玉、 钠长石、 绿辉石。 对比不同产地硬玉矿物拉曼特征发现, 缅甸翡翠硬玉矿物分别在1 037, 988, 697, 372和201 cm-1等处显示硬玉的典型光谱特征。 在1 020, 679, 369和216 cm-1处附近显示为绿辉石特征拉曼峰, 在215, 332, 394, 680和1 073 cm-1 处有明显透闪石吸收峰, 为翡翠中的次生矿物。 危地马拉翡翠硬玉矿物多叠加680和218 cm-1拉曼峰值, 为绿辉石特征的峰值, 还含有603, 537和306 cm-1附近绿泥石特征拉曼光谱峰值, 表明危地马拉翡翠硬玉矿物多被Fe, Mg和Ca元素的类质同像替换, 形成硬玉-绿辉石固溶体矿物, 硬玉矿物表面检测出603, 537和306 cm-1绿泥石特征拉曼光谱峰值, 硬玉矿物表面发生绿泥石蚀变。 俄罗斯翡翠硬玉拉曼峰值, 多叠加1 100, 507, 473和164 cm-1附近钠长石特征拉曼峰值, 俄罗斯翡翠硬玉颗粒普遍被钠长石交代, 表面多分布灰绿色网脉, 显示1 025, 669, 366和219 cm-1绿辉石矿物拉曼峰值。
激光拉曼光谱 翡翠 产地 Laser Raman spectroscopy Jadeite Origins 光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3441
中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
产于印度尼西亚的紫色葡萄状玉髓, 具有特殊的球粒状外观和浓郁的紫罗兰体色, 其双面抛光片在反射光照射下为紫色, 透射光下则为棕黄色, 且颜色浓集于球粒中心。 为探究其颜色成因, 进行了偏光显微镜和扫描电子显微镜结构观察, 显微紫外—可见光谱, 热处理以及LA-ICP-MS原位成分分析。 玉髓具有纤维状核心——粗粒石英外壳的特殊结构, 粗粒石英外壳粒度500 μm左右, 隐晶质部分则主要由粒度小于1 μm的形状不规则的SiO2颗粒组成。 紫外-可见光谱显示紫色主要来源于540 nm左右的吸收峰, 而黄色则由于谱线“左倾”产生的近紫外区及蓝光区强烈吸收所致。 紫外-可见光谱使用塞尔迈耶尔方程修正表面反射误差、 减去无吸收波段强度矫正仪器误差, 并用最小二乘平滑扣除基线得到540 nm吸收峰的强度信息。 计算玉髓在反射光下的紫色调及透射光下的黄色调的L*a*b*值和E*值定量表征颜色。 热处理实验中, 玉髓的紫色调在350 ℃左右开始褪去, 紫外-可见光谱390和540 nm吸收峰消失, 反射光和透射光下颜色差异减小, 都呈现黄色调。 随温度升高至400 ℃后, 棕色调加深, 出现478 nm左右的吸收峰。 热处理过程中谱线吸收强度升高, “左倾”加剧, 峰位“红移”。 该现象与铁/二氧化硅纳米粒子(Fe/SiO2 NPs)生长过程中的谱形变化相似, 有可能与玉髓内部与Fe有关的微细结构或包裹体在热处理过程中的变化有关。 颜色参数结合原位成分分析, 将数据采用标准分数(Z-score)归一化处理, 比对紫色调的E*值与540 nm吸收峰强度及元素含量之间的关系, 发现540 nm吸收峰强度可很好的反映紫色的浓集程度, 但紫色调与过渡金属元素含量的线性相关性却并不显著, 黄色调的E*值则与Fe元素含量具有近似的负相关性。 Fe并不以杂质矿物的形式存在, 元素含量这一因素也并不能完全决定玉髓的颜色, 可能还受到Fe在玉髓中的存在形式, 内部微细结构或包裹体等因素的影响。
紫色玉髓 显微紫外-可见光谱 热处理 Purple chalcedony Microscopic UV-Vis spectra LA-ICP-MS Heat treatment LA-ICP-MS 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1891
中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
翡翠为一种珍贵的玉石。 不同产地的翡翠价值差异较大, 有些不法商人以某些产地的翡翠冒充缅甸翡翠以获取高价。 迫切需要一种可靠方法来确定宝石地理起源, 翡翠的产地研究具有重要的宝石学意义, 目前主要在翡翠生成时代、 矿物组合、 硬玉组分含量等方面探讨不同产地翡翠, 缺乏快速有效鉴别产地的方法, 以缅甸、 俄罗斯、 危地马拉翡翠为研究对象, 对不同产地相同厚度翡翠样品的谱学研究发现: 不同产地翡翠紫外-可见吸收光谱中都存在两个明显的吸收峰, 紫区437 nm的吸收峰为Fe3+的吸收, 430 nm处的吸收峰为Mn2+的自旋禁阻跃迁所致, 但是三个产地翡翠紫外-可见吸收光谱的吸收系数范围不同, 430 nm处吸收系数峰值范围小于0.62, 437 nm处吸收系数峰值小于0.66时, 为缅甸翡翠, 430 nm处吸收系数峰值范围大于1.1, 437 nm处吸收系数峰值大于1.1, 为危地马拉翡翠, 430 nm处吸收系数峰值范围0.62~1.14, 437 nm处吸收系数峰值范围0.66~1.1时, 俄罗斯、 危地马拉及缅甸翡翠紫外吸收波段重合, 为三个产地翡翠共同区域。 采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)确定MnO和FeO元素含量, 发现不同翡翠产地紫外-可见430和437 nm吸收峰值与MnO和FeO元素含量呈正相关关系, 该研究为紫外-可见吸收光谱技术应用于翡翠产地快速鉴别, 有一定的实用性和可行性。
紫外-可见吸收光谱 翡翠 产地 UV-Vis absorption spectrum Jadeite Origin 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1827
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
2 湖北国土资源职业学院, 湖北 武汉 430090
翡翠为一种珍贵的玉石。 不同品级的翡翠价值差异巨大, 翡翠经充填、 染色等处理以提高外观质量, 并冒充天然翡翠。 鉴别翡翠就显得非常必要。 全面收集了市场上常见的A, B, C, 不同颜色B+C货翡翠样品, 在常规宝石学特征描述的基础上, 进行了三维荧光光谱测试。 三维荧光光谱技术是近年发展起来的一门新的荧光分析技术, 该技术在宝石学方面还未得到广泛应用。 目前主要依赖红外光谱对经充胶处理的宝石进行无损检测, 其测试结果会受到样品表面抛光程度及样品透明度的影响, 三维荧光光谱技术对样品抛光程度及透明度要求不高, 在一定程度上能避免红外光谱由于抛光程度、 透明度对测试结果的影响, 采用三维荧光光谱技术对市场上不同处理类型翡翠样品的三维荧光光谱特征进行分析, 结果显示: 除A货翡翠没有荧光反应外, B货翡翠荧光中心多集中在380 nm(λex)/440 nm(λem), 在长波紫外灯下具有中强蓝白色荧光。 C货翡翠荧光中心集中在365 nm(λex)/443 nm(λem), 在长波紫外光下呈弱紫色荧光, B+C紫色翡翠荧光中心集中在365(λex)/443 nm(λem), 长波紫外光下具有蓝紫色荧光。 B+C绿色翡翠荧光峰值主要集中在290(λex)/308 nm(λem), 短波紫外光下具有弱蓝白色荧光。 B+C黄色翡翠荧光峰值集中在335(λex)/377 nm(λem), 长波紫外光下具有弱绿色荧光。 B+C红色翡翠荧光峰值为290(λex)/308 nm(λem), 长波紫外光下具有弱绿色荧光。 在255 nm激发光源下时, 不同处理类型翡翠发光范围集中在紫-蓝区域, 发光中心波长呈B+C绿色翡翠>B货翡翠>C货翡翠, 在365 nm的激发光源下, 翡翠样品的荧光明显强于短波, 不同处理类型翡翠发光范围集中在紫-绿区域, 发光中心波长呈B+C黄色翡翠>B+C绿色翡翠>B+C紫色翡翠>C货翡翠>B货翡翠的大小关系。 三维荧光光谱有助于表征树脂, 有机染料及金属染剂, 它能快速有效鉴别不同方法处理的翡翠类型。
三维荧光光谱 翡翠 荧光特征 Three-dimensional fluorescence spectrum Jadeite Fluorescence characteristics
1 苏州科技大学电子与信息工程学院, 江苏 苏州 215009
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米器件与应用重点实验室, 江苏 苏州 215123
制备了一种集成有太赫兹低通滤波器的高速、高灵敏度GaN/AlGaN高电子迁移率晶体管(HEMT)太赫兹探测器。实验研究表明, 当在太赫兹天线与引线电极之间加入低通滤波器时, 太赫兹耦合天线的谐振性能恢复, 室温下器件的响应度达到了1.05×103 V/W；测试带宽为1 Hz时, 器件的噪声等效功率达到了4.7×10-11 W。利用该探测器单元对不同材料进行了快速扫描成像, 结果表明, 该探测器单元具有较好的成像分辨率, 且器件的响应速度优于商用的气动探测器的和热释电探测器的。
探测器 太赫兹 高电子迁移率晶体管 滤波器 扫描成像
