焰熔法合成红宝石红外光谱特征研究

2019-06-12陈秀英梁龙秀

科技视界 2019年9期

安梅陈秀英梁龙秀

（1.陕西国际商贸学院珠宝学院，陕西西安 712046；2.上海卓越睿新数码科技有限公司，山东青岛 266100；3.西安怡林珠宝首饰有限公司，陕西西安 710000）

基于许多旅游景区普遍的不良商家欺诈无辜消费者的消极现象，本文通过对焰熔法合成红宝石及天然红宝石的红外光谱图的采集、观察和对比分析，做出了创新性和综述性的总结，以帮助质检站对天然红宝石及焰熔法合成红宝石进行一个快速简便的辅助鉴定。

1 测试仪器

本文样品测试使用仪器，为德国进口的Bruker 傅里叶红外光谱仪，型号：Tensor 27，是特别为实验室研究检测人员设计的中红外红外光谱仪，它是研究级的傅里叶红外光谱仪，适用于常规应用分析和实验室研究，能扩展到远红外、近红外区域[1]。测试条件:反射法，测试温度26 ℃，湿度46%，采集波数范围20-15500cm-1，扫描速度10KHz，扫描次数64 次，分辨率为0.005cm-1。

Tensor27 具有以下几个特点，它完美结合了性能高与灵活性强、稳定性好和容易使用的性能；它采用了具有个人知识产权的RockSolid 干涉仪，使其具有完美的性能、良好的稳定性、一定程度的可靠性及极强的抵抗干扰的能力；它具有强大的拓展扩张的能力，通过BeamBender 技术可以与显微镜等设备联用。

2 测试方法

2.1 透射法

2.1.1 粉末透射法—有损

1 ㎎左右的样品在经过研磨压成粉末之后，粒径须小于2μm，用溴化钾以1:100—1:200 的比例与样品粉末混合压制成片。

2.1.2 直接透射法—无损

因为样品的粒径大小过大，红外图谱在2000 以下波数范围内表现为全部吸收，很难得到与宝石指纹区有关的信息。

2.2 反射法

根据采用的发射光类型和附件分为：镜反射、漫反射、衰减全反射和红外显微镜反射法等[2]。

红外发射光谱在宝石学鉴定实践操作过程以及在相关研究领域内应用前景广阔，分别包括镜反射和漫反射,除此之外，还被应用到了其他领域，如医学领域等。红外发射光谱是一种精确无误且无害的测试方法。

3 焰熔法合成红宝石红外光谱特征研究

天然红宝石在2110cm-1、1980cm-1的地方经常会具有天然红宝石的红外特征吸收峰，而维尔纳叶发明的焰熔法合成红宝石常有3184cm-1、3323cm-1、3309cm-1特征吸收峰，在1100 ℃下的热处理天然红宝石的红外光谱特征吸收峰与其一致[3]。

3.1 焰熔法合成红宝石及天然红宝石红外光谱图对比分析

以下图1 为焰熔法合成红宝石样品1 的红外光谱透射图谱，图2 为焰熔法合成红宝石样品2 红外光谱反射图谱，图3 为天然红宝石样品3 的红外光谱反射图谱。

图1 焰熔法合成红宝石样品1 的红外光谱透射图谱

图2 焰熔法合成红宝石样品1 红外光谱反射图谱

图3 天然红宝石样品2 的红外光谱反射图谱

3.2 特征吸收峰原因探究

根据大量重复性的测试结果中图1、图2、图3 的典型数据，推断焰熔法合成红宝石的在3184cm-1、3309cm-1的红外吸收峰与热处理温度有关，且与1100 ℃以上热处理有关。而焰熔法合成红宝石没有天然红宝石具有的2110cm-1,1980cm-1硬水铝石的红外特征吸收峰[4]。

4 结论

通过对焰熔法合成红宝石及天然红宝石的红外光谱图的采集、观察和对比分析，以及与前人文献综述的结合，得出了以下结论：

（1）天然红宝石一般拥有2110cm-1,1980cm-1硬水铝石特征吸收峰，并且在1700,2520cm-1附近还有其它内含物的特征吸收峰，但是这也不排除有极少数纯净的天然红宝石可能无此类吸收峰[5]。

（2）焰熔法合成红宝石有3184,3232 和3309cm-1这3 个特征峰，且在3232cm-1的弯曲振动比在3309cm-1的弯曲振动强。天然红宝石比焰熔法合成红宝石多一个3200cm-1至3250cm-1结晶水的吸收峰。因为焰熔法合成红宝石是在高温条件（氢氧火焰温度为2500 ℃）下结晶合成，所以逸出温度在600 至1000 ℃的结构水在该条件下挥发逸出。但是，若该宝石3309cm-1峰位缺失，则可能经过了1100 ℃的高温处理。如果该宝石没有这三个红外光谱特征峰，可能经过了比1100 ℃更高温度的热处理，也有可能是焰熔法合成红宝石中的特殊情况。