γ射线辐照处理银灰色Akoya珍珠的谱学特征研究

近年来因为高品质银灰色Akoya珍珠备受青睐,大量改色处理的银灰色珍珠涌入市场,造成混乱,其中辐照处理改色的珍珠很难鉴别,成为检测难题。对一批白色和浅黄色Akoya珍珠进行了不同剂量的γ射线辐照改色实验,并对辐照前后的样品和天然呈银灰色的Akoya珍珠进行放大观察及光致发光光谱、紫外可见光光谱和三维荧光光谱等无损谱学测试。实验结果表明：浅黄色Akoya辐照的改色效果明显好于白色者,随辐照剂量的加大,改变的颜色加深。通过对比辐照改色前后的样品与天然呈银灰色Akoya珍珠样品的镜下特征,发现：辐照改色者具有浅色珠层和带有深褐色条纹的褐色珠核,天然呈色者则在浅色珠层和白色珠核间有一褐色有机质夹层,有机质不均匀的地方在珍珠表面形成“黑斑”。对比辐照前后样品与天然呈银灰色Akoya珍珠样品的谱学特征发现：辐照改色者较改色前及天然呈色者的光致发光光谱的荧光背景更高,但背景峰与文石主峰强度比值F/A值(1.34～1.98)比天然呈色者(0.52～1.12)略高;辐照改色者较改色前紫外可见光谱反射率明显降低,在紫外光区的360 nm处出现宽缓吸收,而天然呈色者在430～530 nm范围内有宽缓吸收,且...     

“爱迪生”珍珠及染色处理有核珍珠的谱学特征

颗粒大、圆度高并具有浓郁颜色的淡水有核养殖珍珠（商贸名称为“爱迪生”珍珠）为珍珠市场提供了更高的品质与价值,然而受利益的驱使,染色的有核养殖珍珠也逐渐流入市场,扰乱了消费者的健康消费,在一定程度上阻碍了“爱迪生”珍珠产业的良性发展。本文利用红外光谱仪、紫外-可见分光光度计和光致发光光谱仪对养殖和染色“爱迪生”珍珠进行了系统的谱学研究,并将其与海水珍珠、染色海水珍珠进行了比较。结果表明：（1）染色与养殖“爱迪生”珍珠在红外光谱上均显示1 445,882和725 cm-1处的文石振动峰,其中染色“爱迪生”珍珠在3 800 cm-1处均出现宽缓的弱吸收峰;（2）染色“爱迪生”珍珠的紫外可见光光谱中280 nm处的吸收峰明显弱于养殖“爱迪生”珍珠,染色后的“爱迪生”珍珠整体反射率降低,可能与染剂使珍珠中的蛋白质分子受损有关。染黄色“爱迪生”珍珠缺失养殖橙黄色“爱迪生”珍珠在360～380 nm处的吸收峰,而与染色海水金珠430 nm处的强吸收峰相似。染黑色“爱迪生”珍珠在425 nm处有吸收峰,染色海水黑珍珠在480和645 nm处有吸收峰,养殖海水黑珍珠在702 nm处有吸收峰,三者图谱的差异可能为各自的染料不同所致;（3）养殖“爱迪生”珍珠在光致发光光谱中450～550 nm范围内可见一组吸收峰,染色“爱迪生”珍珠的发光中心向红区偏移且在650 nm附近出现强度不等的与染色剂相关的吸收峰,染色海水金珠也在600 nm处有和染色剂有关的吸收峰。     

海水养殖黑色珍珠UV-Vis反射光谱的类型及其特异的PL光谱特征

采用紫外-可见(ultraviolet-visible,UV-Vis)反射光谱并结合405 nm为激发光源的光致发光(photoluminescence,PL)光谱对海水养殖的黑色系珍珠进行较系统的光谱采集、比对,以期探究天然色黑色珍珠在上述光谱中的异同特性。结果表明:(1)基于UV-Vis反射光谱中250～800 nm区间的谱图特征,首次将黑色系珍珠的UV-Vis反射特性归类为四大类,即①在约400, 500和700 nm处均存在吸收峰;②在约400和500 nm两处存在吸收峰;③在约400和700 nm两处存在吸收峰;④在约500和700 nm两处存在吸收峰;(2)在405 nm激发光源下,黑色珍珠的PL光谱在约620, 653和677 nm处皆出现特征吸收,上述各吸收峰位在其他类别的淡海水珍珠的PL光谱中未曾见有具体报道。且有趣的是,首次发现黑色珍珠的PL光谱中约677 nm处的特征吸收峰表现出较强的光敏特征,即随着激发光源辐照时间的延长,该处吸收峰的强度渐弱甚至消失。研究结果可为黑色系珍珠其颜色形成属性的鉴定、判断提供理论与技术支撑。     

光谱学在金黄色海水珍珠鉴定中的应用

为了有效鉴别区分金黄色海水珍珠(简称金珠)和改色金珠,通过拉曼光谱和紫外可见吸收光谱对二者进行了检测分析.结果表明,拉曼光谱中,金珠的谱线稳定杂峰少,荧光背景弱,改色金珠的谱线杂峰多,荧光背景很强.0～1000 cm-1拉曼位移内金珠的光谱基线强度在1000以下,改色金珠的光谱基线强度在2000以上;金珠在拉曼位移275 cm-1处出现明显的拉曼特征峰,改色金珠275 cm-1处的拉曼特征峰基本被荧光谱线覆盖而变弱或消失;紫外可见吸收光谱中,金珠在200 nm～400 nm的近紫外区有284 nm,357 nm两个明显的紫外吸收峰.由于颜色处理过程中对珍珠表面破坏程度的不同,导致改色金珠在近紫外区无特征吸收,吸收峰发生红移(408 nm)或消失.     

基于色度学与拉曼光谱的安徽淡水养殖白色珍珠研究

珍珠的颜色是影响其品质最关键因素之一。目前珍珠颜色的研究大多集中在不同颜色珍珠的组成元素、致色机理及结构差异,但对于如何直观分辨同种颜色珍珠的研究却很少。选用三批产自安徽不同时期的淡水养殖白色珍珠,对其进行色度学、激光拉曼光谱测试及宝石显微镜观察,建立白色系淡水养殖珍珠的白度值与拉曼光谱的关系并结合宝石显微镜的观察对其颜色等级的划分提供依据。运用亨特白度公式,W_HT=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2计算出不同珍珠样品的白度值,再与拉曼光谱中由C-C伸缩振动引起的1 132 cm-1峰的峰面积和由[CO₃]2-对称伸缩振动引起的文石峰面积的比值即R值进行对比发现,淡水养殖白色珍珠的白度值与拉曼光谱中的R值成反比。运用SPSS聚类分析对安徽产淡水养殖白色珍珠进行颜色分级,可将其白度值划分为85以上,85~80,80~75和75以下四个区间,白度值在85以上为最白,85~80之间为较白,80~75之间为中等白度,75以下为最差。安徽产淡水养殖白色珍珠的表面形貌观察发现,白度值在85以上的珍珠表面较光滑且光泽度很强,白度值在85~80之间的珍珠表面有一部分缺陷但光泽度较强,白度值在80~75之间的珍珠则有较明显的缺陷光泽度也一般,而白度值在75以下的珍珠表面则缺陷较多且光泽度较差。珍珠表面的光滑度和光泽度会影响珍珠白度。白度值和拉曼光谱中R值的大小均可定量表示安徽产淡水养殖白色珍珠的洁白程度,两者之间存在一定的对应关系,即白度值越大,拉曼光谱中的R值越小,珍珠越白;珍珠表面的光滑度和光泽度可以作为评判珍珠洁白程度的辅助依据。综合利用淡水养殖白色珍珠的色度学参数和拉曼光谱,再结合显微结构观察对其洁白程度进行区分这也可以为淡水养殖白色珍珠颜色等级的划分提供理论依据。     

变色尖晶石的光谱学特征及变色机理研究

尖晶石作为一种珍贵的宝石材料，因其瑰丽的颜色外观和悠久的历史而广受称赞。变色效应作为宝石学中一种常见的光学现象，在变石，蓝宝石，尖晶石，石榴石等宝石中都可以出现。通常将宝石的变色效应归结为Cr离子和V离子所致，但是目前有关变色尖晶石的报道较少，缺乏致色元素和变色机理的研究。本次研究对象是一颗具有变色效应的尖晶石(在D65光源下呈蓝色，在A光源下呈蓝紫色)，和两颗不具有变色效应的蓝色尖晶石(两种光源下色调无明显变化)。运用电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)、紫外可见光谱仪、拉曼光谱仪、光致发光光谱仪获取样品的成分和光谱信息。LA-ICP-MS化学成分测试结果表明，三颗尖晶石均为镁铝尖晶石，主要化学成分为MgO和Al₂O₃，并含有Fe，V，Cr，Co和Zn等微量元素，在变色尖晶石中含有较多的Fe离子和微量的Co离子，不含有Cr离子，并且变色尖晶石与无变色效应的蓝色尖晶石中V离子含量相近。变色尖晶石紫外可见吸收光谱具有位于387, 461, 478, 527, 559, 590, 627和668 nm处的吸收峰，其中387, 461, 478和668 nm吸收峰与Fe离子有关。559，590和627 nm处的吸收峰是由Co离子d轨道电子自旋允许跃迁4A₂→4T₁(4P)并经自旋-轨道耦合作用分裂所致。此外，四面体配位中的Fe2+ d—d自旋禁阻跃迁5E(D)→3T₁(H)同样在559 nm处产生吸收峰。由Co离子和Fe离子共同作用，在559 nm附近产生的吸收宽带是尖晶石产生变色效应的主要原因。拉曼光谱测试结果显示变色尖晶石与其他两颗蓝色尖晶石无差异，可见311，405，663和765 cm-1四个特征拉曼位移峰，依次对应F_2g(1), E_g, F_2g(3)和A_1g振动。光致发光光谱(PL)测试发现变色尖晶石中处于T_d对称位置的Co2+的4T₁(P)能级会分裂成为三个子能级，电子由三个4T₁(P)激发态的子能级回落到4A₂(F)基态而产生位于686，650和645 nm处的发光峰。变色尖晶石中Co离子含量很低，并且Fe离子含量较高，受到Fe离子荧光猝灭作用，样品无红色发光现象。     

金色海水养殖珍珠异常的UV-Vis反射与FTIR光谱特征

采用紫外-可见(UV-Vis)反射光谱对天然与改色处理的金色海水养殖珍珠进行了谱图对比性研究,并进一步探究了上述天然与经改色处理金珠中外层的珍珠层及内核中文石型碳酸钙的ν₃,ν₁,ν₂和ν₄特征吸收峰位的频率改变特征。 结果表明：(1)基于金珠样品的UV-Vis反射谱图的测试,天然金珠样品由于表面微结构的差异,同一颗天然金珠的UV-Vis反射光谱存在一定的差异性。 同时,依据改色处理金珠的UV-Vis反射谱图的吸收峰的峰位及其谱图特征,首次将目前较常见的改色处理金珠归纳为四类。 (2)天然的或者经改色处理的金珠的外层珍珠层中的文石ν₂振动频率相对内核中文石的ν₂振动频率而言,前者出现明显的蓝移特征。 但两者中文石的ν₃, ν₁, ν₄振动频率则表现出一致性, 且与合成文石的相关谱带频率一致。 此外,天然与改色处理的金珠珍珠层中文石的红外特征吸收峰峰位一致,结果表明改色处理工艺对珍珠层中文石的晶体结构无直接影响。     

常见灰色珍珠的紫外可见漫反射光谱类型及其灰色成因

基于紫外可见（UV-Vis）漫反射光谱就当前市售流通领域常见的灰色珍珠品类进行表征并依据样品的反射谱图的类同特征予以分类,并初步探究了灰色珍珠的颜色成因。研究表明：(1)基于灰色珍珠的UV-Vis 漫反射光谱中约280 nm 处吸收峰的有无,首次将灰色珍珠分为Ⅰ型（存在明显的吸收）与Ⅱ型（无吸收或仅存在较弱的吸收）。并据Ⅰ型珍珠在其紫外可见光区的反射峰形与其反射主波长位置的差异进一步分为Ⅰn, Ⅰp与Ⅰf三个亚型,上述Ⅰ型珍珠均为有核珍珠。其中Ⅰp型珍珠的内核为白色、内核与珍珠层之间较多存在褐色、黑褐色的过渡层,该过渡层可能是导致珍珠呈灰色的直接原因。与此同时,上述Ⅰp型珍珠在宝玉石鉴定领域一般认为是未经处理的。（2）结合前人就珍珠辐照的相关工作及本工作中贝壳珍珠层辐照前后颜色的改变及UV-Vis反射光谱的变化特征, 推断辐照仍是人工处理导致珍珠呈现灰色主要原因之一。基于样品对应的UV-Vis反射光谱中约280 nm吸收峰的消失或仅呈现一吸收肩可初步定性该类珍珠经优化处理。同时,从Ⅱ类灰色珍珠的断面结构看,当前灰色珍珠并不仅局限于有核珍珠,无核灰色珍珠同样存在于流通领域。课题研究工作可为灰色珍珠及其优化处理品的鉴定提供理论与技术支撑。     

Schif f碱配合物荧光粉的合成及光谱性能研究

有机电致发光材料具有主动发光、视角广、对比度高等显著特点。稀土有机配合物电致发光材料目前备受广大研究者的关注。以水杨醛和苯甲酸衍生物为原料,经酯化、肼化及希夫碱缩合合成了水杨醛对甲氧基苯甲酰腙(1-H₂L)、水杨醛对甲基苯甲酰腙(2-H₂L)、水杨醛对溴基苯甲酰腙(3-H₂L) 3种配体,以Pr(NO₃)₃为原料,合成了水杨醛酰腙系列镨稀土配合物,经红外光谱、紫外光谱等分析手段对该类配合物的结构进行表征,配体在3 136～3 141 cm-1出现羟基ν(OH)伸缩振动峰,在配合物的红外光谱中消失,配合物在3 330～3 368 cm-1之间的吸收峰归属为结晶的H₂O的ν(O-H)羟基弯曲振动吸收峰,配合物在与配体对应的3 140 cm-1均不出现羟基吸收峰,三种配体及配合物的吸收波形相似,反映出配体及配合物的结构基本一致,但配体与配合物的吸收波峰相差较大,据此可推测配体已经配位。采用荧光分光光度计测定了该类配合物的荧光光谱,并讨论了配体取代基的变化对荧光强度的影响。配体分别在352,369,365和417 nm波长监测下,于517 nm处出现发射峰。其中3-H₂L的荧光强度最高。配合物均在470 nm的蓝光激发下,分别于608和617 nm出现镨的电偶极跃迁特征发射峰,归属于3P₀→3F₂跃迁。配合物均可被470 nm蓝光激发,在608～617 nm处有较好的红光发射,该类荧光粉有望应用于OLED上进行应用。     

重离子辐照SiO_2/Si结构变温光致发光谱研究

本文研究了重离子辐照前后SiO_2/Si结构光学性质的变化。实验选择初始能量为414 MeV,不同辐照总剂量的Sn离子,在室温下辐照氧化层厚度为36nm和90nm的SiO_2/Si结构。并在不同测试温度下获得了辐照前后SiO_2/Si结构的光致发光谱(PL)谱。在相同的测试温度下,随着辐照总剂量的改变,峰位发生了移动,峰的强度也发生了改变;在相同的辐照总剂量下,随着测试温度的改变,峰位发生移动。由于受束缚激子发光的影响,在测试温度为80K时出现了一个新的光致发光峰。     

Determination by Raman scattering of the nature of pigments in cultured freshwater pearls from the mollusk Hyriopsis cumingi

The nature of pigments in naturally colored pearls is still under discussion. For this study, Raman scattering measurements were obtained for 30 untreated freshwater cultured pearls from the mollusk Hyriopsis cumingi covering their typical range of colors. The originality of this work is that seven different excitation wavelengths (1064 nm, 676.44 nm, 647.14 nm, 514.53 nm, 487.98 nm, 457.94 nm, 363.80 nm) are used for the same samples at the highest possible resolution. All colored pearls show the two major Raman features of polyenic compounds assigned to double carbon–carbon (CC) – at about 1500 cm⁻¹ – and single carbon–carbon (C C) – at about 1130 cm⁻¹ – bond stretching mode, regardless of their specific hue. These peaks are not detected in the corresponding white pearls, and therefore seem directly related to the major cause of body color. Additionally, the exact position of CC stretching vibration shows that these compounds are not members of the carotenoid family. Moreover, some changes are observed in intensities, shape and positions of the two main characteristic polyenic peaks from one sample to the next. Similar changes are observed also using several excitation wavelengths for the same point of the same pearl. The exact position of C C stretching vibration of polyenic molecules depends strongly on the number of double bonds (N) contained in their polyenic chain. Hence, using a constrained decomposition of this band for different excitation wavelengths, up to nine different pigments may be detected in the same pearl. Their general chemical formula is R‐( CHCH )_N‐R′ with N = 6–14. All our colored samples contained at least four pigments (N = 8–11). Different colors are explained by different mixtures, not by a simple change of pigment. The chemical nature of the chain ends is still unknown, because it cannot be detected with Raman scattering. However, it is possible that these polyenes are complexed with carbonate molecules of the nacre. Similar coloration mechanisms are found in products from other living organisms (e.g. parrots feathers). Moreover, it seems that a similar series of pigments is found in other pearls also, as well as in some marine animals living in similar environments (e.g. corals). Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

Spectral Based Estimation of Optical Path Difference of Interference Colors

A spectral intensity distribution of interference colors which is a function of optical path difference (OPD) is represented as a pattern vector on a subspace. A new algorithm to design a color scale on the subspace to estimate OPD values is proposed. In experiments, interference colors generated by a differential interference microscope (DIM) were examined. A subspace spanned by four orthogonal bases was constructed to make a color scale to determine OPD values in the range between 0 nm and 1000 nm. Estimated OPD values almost coincided with these expected. In an experiment on two-dimensional interference colors obtained by a spherical surface of a ballbearing observed by DIM, the resultant OPD distribution coincided well with that expected within a standard deviation of 12.8 nm.     

Wide area illumination Raman scheme for simple and nondestructive discrimination of seawater cultured pearls

Raman spectroscopy, along with discriminant partial least squares (PLS), was successfully used to discriminate among three different groups of cultured pearls (fresh water, Akoya and South seawater). The discrimination between Akoya and South seawater pearls using XRF (X‐ray fluorescence), one of the most frequently adopted analytical methods in pearl analysis, has been especially difficult owing to their similar mineral compositions. The selective Raman features helped in effectively discriminating between these two pearl groups. The difference in the intensities of the CaCO₃ bands of Akoya and South seawater pearls provided a valuable clue. Along with the selective Raman feature, a reproducible Raman spectral collection achieved using a wide area illumination (WAI) scheme played an important role in the determination of the pearl groups, although the pearls were hard‐surfaced, round, solid samples of different sizes and surface shapes. Unwanted spectral variation originating from sensitivity to sample placement relative to the focal plane and from unsuccessful sample representation due to the probing of a localized area, factors that could possibly deteriorate Raman reproducibility, were substantially lessened using the WAI scheme. ATR (attenuated total reflection) IR spectroscopy requiring direct contact with the pearl could be inadequate for discrimination or classification where large numbers of repeating and reproducible measurements are required. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

微腔有机电致发光白光器件设计及制作

用一种宽谱带材料Alq₃作为发光层,设计并制作白色有机微腔电致发光器件。器件结构:Glass/DBR/ITO(194 nm)/NPB(93 nm) /Alq₃(49 nm)/MgAg(150 nm),得到了位于蓝(488 nm)和红(612 nm)光区域的两个腔发射模式,并通过颜色匹配获得了白光。器件的最大电致发光亮度16 435 cd/m²,最大效率11.1 cd/A,典型亮度值100 cd/m²时的发光效率、电压、电流密度分别是9 cd/A,6 V和1.2 mA/cm²,CIE 色坐标为(0.32, 0.34)。在不同的驱动电压下,器件的发光颜色稳定,说明了微腔是一种制作白光OLED的有效结构。     

彩色组合编码条纹光栅轮廓术

研究了一种新的编码光栅投影三维轮廓术。其中投影光栅利用彩色空间红、绿、蓝三基色相互独立的特性,用彩色条纹对光栅进行编码,以白色条纹为起始位,后接红、绿、蓝（R、G、B）三种颜色的条纺组成一组。改变红、绿、蓝的排列顺序可使各组有不同的编码。根据排列组合原理,红、绿、蓝三色可有6种不同的排列方式。经过编码处理的光栅在保证测量精度不变的前提下,加大了高度测量的范围。由于每条纹只采用0和255两个状态,因此具有较强的抗干扰能力。测量的精度主要取决于图像的分辨率。     

Spectral investigation of R,Ce:YAG(R: Pr~(3+), Eu~(3+), Gd~(3+)) single crystals and their applications in white LEDs

Eu3+, Pr3+, or Gd3+codoped Ce:YAG single crystals were grown by using the Czochralski method. The photoluminescence(PL) emission and excitation spectra and transmittance were measured and investigated. The additional red-emitting bands were observed in the PL emission spectra of Eu,Ce:YAG and Pr,Ce:YAG single crystals and the formation of noticeable peaks was studied with reference to the schematic energy level diagrams. A red-shifted phenomenon was observed in the PL emission spectrum of Gd,Ce:YAG. With codoped Eu3+, Pr3+, or Gd3+ions, warmer white light was achieved for the white light emitting diodes and the color rendering index became higher.