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红外光谱在珠宝玉石中的应用

1、红外光谱基本理论

当一束红外光照射在矿物上时，矿物就要吸收一部分能量，同时将吸收的能量转变为分子振动能和分子转动能。

分子振动光谱：分子振动能级比分子转动能级大，当分子振动能级跃迁时伴随有分子转动能级跃迁。

分子转动光谱：出现在远红外区，它能给出分子的转动惯量、核间距离、分子的对称性。

在近红外、中红外区光子激发分子振动能级的同时，也激发分子转动能级，但不能激发电子能级跃迁。

当一束红外光照射在矿物上时，一种可能为矿物内部分子运动全部吸收，不再从矿物内部射出，另一种可能为红外光束强度大，部分能量被分子能级跃迁吸收，还有部分能量透过矿物。

有关的名词解释：

波长一二个相邻波峰（波谷）之间距离，波长单位：微米（H）o

波数一单位长度波振动次数（波长倒数cm-1），波数单位：厘米-i（cm-i）o

频率一每秒钟内振动次数（单位时间通过固定点波数）。

透射比一入射矿物光强度（I。），透过矿物光强度（1）,1/I0o

透过率一I/I0X100o

红外吸收光谱图一不同频率的辐射于矿物上，导致不同透射比，以纵座标为透过率，横座标为频率，形成矿物变化曲线，则称该矿物红外吸收光谱图。

近红夕波长范围：一^,波数：12820—4000cm-i。

中红夕波长范围：一50^，波数：4000—200cm-i。

远红外一波长范围：50—1000|1，波数：200-10cm-i。

单位变换：（叫微米、^m毫微米、A埃、cm厘米）

1^=1000nm=10000A=10-4cm

1A=10-1nm=10-4|i=10-8cm

1cm=104|i=107nm=108A

1|im=10-7cm

2、矿物红外光谱特征

矿物红外光谱反映矿物化学成分、结构特征，矿物大多数属离子化合物，具各种阴离子团（硅酸盐、碳酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硫酸盐、钨酸盐、钼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、铬酸盐），振动强大、稳定。

矿物红外光谱能较快测出各种阴离子团，以阴离子团再研究相关的阳离子成分及矿物成分结构。

具同一阴离子团矿物类，吸收频率、强度是一致的，因此利用矿物阴离子团及特征吸收频率，通过相应的研究能迅速测定矿物。

矿物阴离子团及特征吸收频率（cm-1）

矿物阴离子团

特征吸收频率（cm-1）

ASO43-

880-770

BO33-

1500-1300950-850700-400

BO45-

880-700.700-400

CO32-

1530—1320、100—1040、890—800、745—670

CrO2-

900-820

HCO32-

3300-2000、1930-1840、1700-1600、1000-940840-830、710-690^670-640

H2O

3650-3000^1700-1590

MoO2-

850-780^700-200

NO3-

1810—1730、1520—1280、1060—1020、850—800、770—715

OH-

3700-2900

PO43-

1200-940.650-540

SiO44-

1175-860^540-470

SO42-

1210-1040.680-570

VO3-

930-730

UO27

900—880、480—470、280—270

WO42-

850-780^720-200

某些矿物特征吸收频率（cm-1）

矿物名称

特征吸收频率（cm-1）

萤石

275

方解石

721、873—881、1435—1410

白云石

729

菱铁矿

737

菱镁矿

748

菱锌矿

743

菱锰矿

727

白铅矿

1410、677

义石

1471、707、692

石英

512-515.778-780.796-800.1084-1085

微斜长石

1142、1134、1120、1100、768、742、728、648、602、584、

535、463、428、398

高岭石

3704-3689、3672-3664、3653-3650、3628-3620、1100T093、1038T035、1012-1000、918-912、542-535、475-468

透闪石-铁阳起石

3625、3648、3660、3673

蒙脱石

620-630、845-850.1080-1090

伊利石

822-845、1010-1025、1070-1080

钙铝榴石-钙铁榴石

550-650、800-1000

镁橄榄石-铁橄榄石

800-1000

3、红外光谱在宝玉石检测中的应用

宝玉石检测基本上是采用无损伤方式，随着宝玉石工艺的不断革新发展，人工优化改善充填技术日益提高。