一種寶石礦物的拉曼識別法的製作方法
2023-09-27 06:27:00 2
專利名稱：一種寶石礦物的拉曼識別法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種寶石礦物的的拉曼識別法，屬寶石礦物識別技術領域。
傳統的寶石礦物識別方法有放大鏡觀測、測硬度、折光率、顯微鏡觀測等。這些方法由於僅是表面的或不完善的，且參數單一，故檢測精確度低。現代識別方法有電鏡、X光、紅外光譜等。這些方法中或對樣品有破壞，或難於進行微區分析。
近年，專業人士採用顯微拉曼技術，通過測定由寶石礦物的基本晶體結構決定的振動譜來識別寶石礦物。然而，從晶體的拉曼光譜原理可知道，一般的全部拉曼譜測量需要兩個條件才能獲得。第一是一塊單獨的完整晶體，並且沿著特定的晶體取向切割、拋光。第二是選擇幾種由晶體對稱性決定的散射配置，做相應的偏振拉曼譜。這在實際的寶石礦物識別中是很難做到的。原因在於第一，不可能將寶石樣品切磨成物理學家要求的那樣，破壞其外觀和形貌美感。第二，多次散射配置測量也是費時和高價的。
本發明的目的在於克服現有技術之不足，而提供一種簡便、快速、且無破壞性的寶石礦物的拉曼識別法。
本發明是這樣實現的用拉曼光譜方法識別寶石礦物是基於光與物質相互作用的非彈性散射，光子和物質中熱激發起的聲子(晶體振動的量子)發生相互作用時遵守能量守恆ω散＝ωλ±Ω(1)ω散、ωλ分別表示入射、散射光的頻率，Ω代表參與散射的晶體中的聲子頻率。從(1)式可知，只要測出入射、散射光的頻率差ω散-ωλ就測到了晶體的聲子。由於各種晶體的結構不同，每種晶體都有自己獨特的一套聲子，而在上述散射過程中，其中拉曼活性的聲子都有可能被檢測出來。其散射強度遵守I=(Es)R(Ei)---(2)]]>其中RΩ是該聲子的拉曼張量，Ei、Es分別是入射、散射光的電矢量(偏振方向)。(2)式表明不同晶體寶石礦物的不同聲子有不同的拉曼張量，並在不同的入射光、散射光偏振測量下出現。所以一個對稱性不高的晶體要進行多種配置下的入射、散射光偏振試驗才能獲得其全部拉曼活性的聲子譜。這樣對寶石礦物的徹底識別就很困難，而對已琢成的寶石工藝品就幾乎是不可能的。
針對上述情況，本發明採用圓偏振入射光、散射光測量晶體寶石礦物的拉曼活性聲子，然後按照散射強度的大小排序，並給出聲子的頻率。由(2)式可知，當入射、散射光均為圓偏振光時，拉曼活性聲子的散射強度將與入射、散射光對晶體的相對取向無關，而所有的拉曼光活性聲子均會出現，其散射強度只與晶體的基本參數有關。從而可以客觀地、準確地獲得全部拉曼活性聲子譜。我們用該方法測量了近400種寶石礦物，並按照前三個最強峰的強度順序給出聲子頻率，形成一個寶石、礦物的資料庫。資料庫的應用程式採用現有技術的對話式窗口，程序包含查詢模塊、數據模塊、用戶管理模塊、身份驗證模塊和系統管理模塊。當需要鑑定寶石礦物或者任何未知晶體時，只要將所測的拉曼光譜數據(頻率、強度、半高寬等)輸入資料庫，計算機只需20-30分鐘可以識別出所測的寶石礦物，並顯示所測寶石礦物的種屬。
附
圖1是用圓偏振光測試寶石樣品的拉曼光譜的光路及儀器示意圖。圖中M-反射鏡、L-聚焦鏡。
附圖2是實施例(黃玉)在線偏振光激發下不同偏振配置時的拉曼光譜。
附圖3是實施例(黃玉)在圓偏振光激發下任意放置樣品時的拉曼光譜。
下面結合附圖對本發明作進一步詳述將黃玉置於附圖1所示的儀器中，用圓偏振光測試黃玉的拉曼活性聲子，並按照散射強度的大小順序給出聲子頻率，然後將所測的拉曼光譜數據(頻率、強度、半高寬等)輸入資料庫(資料庫的應用程式採用現有技術的對話式窗口，公知的程序包含查詢模塊、數據模塊、用戶管理模塊、身份驗證模塊和系統管理模塊)，計算機只需20分鐘就可以識別出所測的寶石礦物，並顯示所測寶石礦物的種屬。
從附圖2可以看出，線偏振光激發下其拉曼光譜依賴於入射光的偏振方向與晶體相對取向不同，光的偏振不同，所得到的拉曼光譜尤其是相對強度有很大不同。
從附圖3可以看出，圓偏振光激發下其拉曼光譜與晶體相對取向無關，因此可以利用一個或多個特徵拉曼峰的與強度排序關聯頻率，通過與我們提供的資料庫進行比較，來唯一的確定晶體的種類。
本發明與現有技術相比，具有無破壞、可現場檢測、簡單、快速、實用等優點，可客觀、準確地識別寶石礦物和未知晶體。
權利要求
一種寶石礦物的拉曼識別法，其特徵在於採用圓偏振的入射、散射光做散射配置，測得寶石礦物的拉曼活性聲子，並按照散射強度的大小順序給出聲子頻率，然後與寶石礦物資料庫相比較，識別出所測的寶石礦物。
全文摘要
本發明涉及一種寶石礦物的拉曼識別法,屬寶石識別技術領域。本發明採用圓偏振的入射、散射光做散射配置,測得寶石礦物的拉曼活性聲子,並按照散射強度的大小順序給出聲子頻率,然後與我們提供的寶石礦物資料庫相比較,識別出所測的寶石礦物。具有無破壞、可現場檢測、簡單、快速、實用等優點,可客觀、準確地識別寶石和未知晶體。
文檔編號G01N21/63GK1385691SQ0110844
公開日2002年12月18日 申請日期2001年5月16日 優先權日2001年5月16日
發明者張鵬翔, 梁二軍, 祖恩東, 郭洪 申請人:昆明理工大學