琥珀是一种价值较高的有机宝石， 近年市场上普遍出现疑似经人工辐照而成的血蜜蜡。 选取4块天然琥珀和1块柯巴树脂， 通过电子束结合60Co辐射源， 对其进行辐照改色。 结果显示， 经辐照处理后的天然琥珀和柯巴树脂呈现血蜜蜡的外观特征， 出现亮丽的橙红或红色。 采用超景深显微镜进行放大观察、 紫外可见光光谱、 红外光谱和电子顺磁共振对改色前后的样品进行系统研究。 得出以下结论， 辐照后的琥珀和柯巴树脂内部均产生树枝状闪电纹， 这是绝缘体材料在电子束轰击下产生的一种闪电纹状放电通道。 由于琥珀及柯巴树脂内部常存在凹陷、 裂隙等位置, 极易成为击穿放电的触发点， 因此， 当固体介质被击穿后, 会在击穿路径留下放电痕迹。 琥珀和柯巴树脂经过辐照后产生的树枝状放电结构无明显差异， 均呈单独支脉状分布。 红外光谱、 紫外可见光谱对琥珀及柯巴树脂是否经过辐照处理不具有鉴定意义， 改色前后样品的特征吸收峰无明显差异， 表明其分子骨架未遭到严重破坏。 电子顺磁共振结果显示， 经辐照处理后的琥珀及柯巴树脂会导致其结构中某些烃基共价键均裂而形成带未成对电子的基团或原子团， 即自由基。 辐照时间越长， 共振峰面积越大， 表明产生的自由基的自旋浓度越高， 颜色加深越明显。 而辐照处理前的所有样品的共振峰面积几乎为0， 表明天然琥珀及柯巴树脂内部的自由基的自旋浓度接近0。 由此可以推断自由基的产生是导致其颜色变化的根本原因。 电子顺磁共振测试通过刮取少量的粉末， 直观地判定辐照产生的自由基自旋浓度与颜色的关系， 为揭示血蜜蜡的致色机理提供依据。 结合树枝状闪电纹的产生， 可作为辐照处理血蜜蜡的鉴别特征。

金刚石以高导热率、强抗辐射性、高的电子迁移率等优异性能, 成为辐射探测器最合适的材料之一。探测器级的金刚石要求具有极低的杂质含量及位错密度等, 然而实际过程中同时实现杂质和位错的控制十分困难。本研究采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法, 通过前期的参数优化, 在最佳生长温度780 ℃、最佳甲烷浓度5%条件下, 在两个高质量高温高压(HPHT)金刚石衬底样品上进行了MPCVD金刚石生长, 并对衬底和生长层的氮杂质含量与缺陷结构进行了综合表征与分析。电子顺磁共振谱结果表明, 相比两个HPHT衬底样品的氮杂质原子百分数分别为7.1×10-6%和4.04×10-6%, MPCVD生长层的氮杂质原子百分数明显减少, 分别为2.1×10-7%和5×10-8%。由X射线摇摆曲线和白光形貌术测试结果发现, 尽管MPCVD生长过程中引入了部分位错, 使生长层应力增加, 畸变区域较多, 但总体位错与高质量衬底为同一数量级。本研究制备的高纯单晶金刚石有望应用于核辐射探测及半导体领域。

通过溶胶凝胶法制备了光催化活性更高的Ce∶ZnO复合粉体光催化材料，并采用X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、紫外可见光谱(UV-Vis)技术对所制备的粉体样品的晶体种类及结构、自由基种类及含量、光催化效率进行表征分析。复合样品的X射线衍射测试结果显示，随着掺杂浓度的增加，先后检测到CeO2的(111)和(200)晶面特征峰，且衍射峰强度逐渐增强。此外，适量的掺杂(c(Ce3+)=2%)可减小ZnO晶体的晶粒尺寸。电子顺磁共振测试结果显示，Ce∶ZnO复合光催化材料中存在三类自由基，分别是Zn-H络合物、正一价氧空位、CeO2表面吸附的超氧根离子。紫外可见光谱测试表明，适量的掺杂可有效提高ZnO催化剂的光催化活性，综合分析显示，ZnO光催化活性提高的主要原因是Ce3+的掺入使得材料中电子数量增多，进而提高了活性自由基·O-2的数量。本文通过EPR技术和XRD衍射技术，成功表征了Ce3+掺杂对ZnO材料中自由基种类合成的影响过程，并结合UV-Vis技术，对Ce∶ZnO复合材料光催化降解甲基橙的过程中的电子转移过程作出了合理的解释。

蓝晶石化学式Al₂SiO₅，属岛状硅酸盐，宝石级蓝晶石常见蓝色、绿色、黄色、橙色、褐色和无色。由于绿色蓝晶石的颜色成因存在争议，选取宝石级绿色蓝晶石，利用X射线荧光光谱（XRF）、中红外光谱（Mid FT-IR）、紫外-可见光谱（UV-Vis）和电子顺磁共振波谱（EPR）等相关谱学测试，对其致色离子配位与颜色成因进行分析。结果表明，蓝晶石样品中Fe²⁺、Fe³⁺和Cr³⁺类质同象替代和离子电荷转移的方式广泛；Fe³⁺和Cr³⁺类质同象替代Al―O八面体，Fe³⁺在可见光区引起432 nm和446 nm吸收峰，Cr³⁺导致600 nm中心宽吸收带，形成530 nm附近的绿色光透过窗，而使样品呈绿色；在垂直于c轴方向，上述现象尤为明显，可使样品在该方向出现绿色-黄绿色多色性；平行于c轴方向上，Cr³⁺与Al―O八面体位类质同象替代与蓝色调有关，过量的Fe²⁺―Fe³⁺电荷转移则会使蓝晶石带有黄色调。

使用多种测试手段对热处理前后的缅甸深紫色翡翠样品进行测试。物相分析表明其属于硬玉型翡翠，X射线荧光光谱测试证明深紫色区域Mn、Fe含量高于白色区域，电子顺磁共振谱表明Mn 主要以Mn3+形式存在，而非传统观点认为的Mn2+。热处理前后紫外-可见光吸收光谱表明，572 nm 处宽吸收谱带应归因于Fe2+的5A1(5T2)→3T1(3H)跃迁以及Fe2+-Fe3+离子对间的电荷转移，这是紫色翡翠致色的主因。此外，Mn3 +在545 nm 处的6A1(S)→4T2(G)和6A1(S)→4T1(G)电子跃迁叠加是紫色翡翠致色的另一原因。

通过岫岩玉的成分、 过渡金属离子的价态及配位状态来研究岫岩玉的致色机理。 电感耦合等离子原子发射光谱(ICP-AES)结果显示样品中除了铁和锰, 几乎没有其他过渡金属元素。 电子顺磁共振谱(EPR)则揭示了位于八面体晶格上的Mn2+和位于四面体和八面体晶格上的Fe3+, 而吸收光谱(OAS)则证实了Fe2+和Fe3+的共同存在。 分析结果表明Fe2+对岫玉的绿色起主要作用而岫玉的黄色则是由Fe2+和Fe3+的共同作用决定的。 此外通过漫反射光谱(DRS)计算出岫玉的色度坐标, 对比发现人眼感觉颜色类似的样品其实色度坐标有很大差异。 因此可以通过色度坐标来定量区分岫玉颜色的差异, 这具有一定的学术价值和经济价值。

采用晶体场理论和3d9电子组态在平面四角晶场中的g因子和超精细结构常数A的三阶微扰计算公式以及 CdCl2 :Cu2 + 晶体的局域结构与 EPR 谱之间的定量关系,合理解释了 CdCl2 :Cu2 + 晶体的 EPR 谱及局域晶体结构, 所得 EPR 参量与实验观测相符合。研究发现芯极化常数约为0.2827。平面四角键长的变化约为 0.013 nm。因此,CdCl2 晶体中掺杂Cu2 + 后,由于静态 Jahn-Teller 效应引起的晶格驰豫,导致晶格在平面四角内发生了 略微伸长的畸变。

考虑到配体离子的自旋－轨道耦合作用对光谱和电子顺磁共振谱的贡献不可忽略，采用3d1离子在四角对称下基于双自旋－轨道耦合模型的高阶微扰公式和晶场 理论公式，理论计算了LiHSO4:VO2+晶体的光谱和电子顺磁共振(EPR)参量g因子g‖、g⊥和超精细结构常数A‖、A⊥。 计算结果与实验发现能很好地符合。由于晶体中过渡金属离子中心的EPR参量与其缺陷结构紧密相关，理论计算还获得了V4+杂质中心缺陷结构的信息。对理论 结果的合理性进行了讨论。

在强场耦合图像中,采用双自旋-轨道耦合(SO)参量模型建立了过渡族3d2(3d8)离子的三角对称下全组态光谱能级和电子顺磁共振(EPR)公式。与经典的晶体场理论(仅考虑中心金属离子的自旋-轨道耦合作用)相比较,该公式还包括了配体离子的自旋-轨道耦合作用的贡献,这一模型在应用于计算共价性较强的晶体光谱和电子顺磁共振谱可得到合理的结果。作为验证,用完全对角化方法研究了晶体NiX2 (X=Cl,Br,I)的光谱和电子顺磁共振谱,结果表明,理论与实验很好地符合。建立的全组态谱能级和电子顺磁共振公式为更精确地计算光谱和电子顺磁共振谱提供了一条可行方法。

由于硝酸钒锌二安替比林晶体[Zn(antipyrine)2(NO3)2:VO2+]中配体O2-的自旋轨道耦合参量ζ0p≈150 cm-1与中心过渡族3d1离子V4+的ζ0d≈248 cm-1相差不太大,故配体的自旋轨道耦合参量ζ0p对电子顺磁共振(EPR)谱和光吸收谱的贡献必须考虑。采用双自旋轨道耦合参量模型和相关的晶体场能级公式,计算了Zn(antipyrine)2(NO3)2:VO2+晶体的EPR谱和光吸收谱,所得理论结果与实验发现很好符合；确定了该晶体的局域对称结构沿C4轴的四角畸变约为0.45 nm；计算发现,较大的κ值说明VO2+中未配对的s电子对超精细结构常数有较大的贡献。并对上述这些结果的合理性进行了讨论。