湖南扬子地台砂矿金刚石的红外、拉曼特征及指示意义

产于湖南沅水地区的十颗砂矿金刚石的红外光谱和拉曼光谱的研究结果表明：湖南砂矿金刚石多为I_aAB型,且往往表现为A型氮相对富集;金刚石中的氮含量介于38.30～840.67 μg·g-1之间,且不同金刚石晶体中氮含量差别极大;金刚石在地幔中的存储时间介于0.043～3.315 Ga之间,不同的样品在地幔中的存储时间相差较大,且最长存储时间(3.315 Ga)要大于湘鄂黔桂毗邻区最老岩体的年龄(3.285 Ga);湖南砂矿金刚石在其形成过程中经历过较为显著的环境变化,且菱形十二面体金刚石晶体的形成深度大于八面体金刚石晶体。     

拉曼面扫描无损鉴定矿物包裹体：以彩虹方柱石中的磁铁矿包裹体为例

如何利用拉曼光谱对矿物中的微小包裹体进行无损鉴定，是矿物学与宝石学研究中经常遇到的问题。彩虹方柱石是一种含有特殊包裹体的方柱石，其包裹体在反射光下呈现虹彩效应。本文利用超景深显微镜、电子探针、显微激光拉曼光谱、X射线粉晶衍射分析，特别是创新性运用拉曼光谱面扫描填图技术对彩虹方柱石中微小的磁铁矿包裹体进行了无损鉴定研究。显微特征显示，彩虹方柱石的包裹体可能和固溶体出溶有关，微小包裹体平行排列，形成了类似反射型衍射光栅的结构，导致其在反射光下出现彩虹色。根据电子探针测试结果，彩虹方柱石端元组分为Ma_68.2-69.7Me_30.3-31.8，属针柱石亚族。根据拉曼光谱测试结果，部分包裹体出现了位于661 cm-1处的弱拉曼峰。由于图谱信噪比普遍偏低且该峰并不会在所有测试位置出现，所以容易被忽略。为进一步探究该峰的来源，对包裹体部位进行拉曼面扫描，并选择630～680 cm-1范围的拉曼峰进行了相关性分析，确认了包裹体位置普遍存在位于661 cm-1处的弱拉曼峰。该拉曼峰可归属为磁铁矿的A_1g振动峰，从而确认了产生虹彩效应的针状包裹体中包含有更微小的磁铁矿包裹体。XRD测试结果表明，包裹体较多的样品存在位于2.51 Å处的磁铁矿（311）晶面衍射峰，进一步验证了拉曼光谱面扫描的结果。根据上述实验，拉曼面扫描技术或许可以成为鉴定矿物宝石中微小包裹体的有效辅助性手段。该研究创新性提出，如果矿物包裹体的拉曼信号很弱，可以将拉曼面扫描结果与包裹体的分布特征结合分析来判断该信号的有效性。同时为无损鉴定矿物中的包裹体提供了一种新的研究思路与方法。     

FTIR结合主成分分析法对直肠癌转移淋巴结的研究

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)联合主成分分析法(PCA),分析直肠癌转移淋巴结的谱学特征,并对直肠癌转移淋巴结和非转移淋巴结进行线性判别分析。80例直肠癌转移淋巴结和80例未转移淋巴结进行FTIR光谱分析,计算峰强并进行主成分分析,得出在波数4 000～1 700 cm-1范围主成分1(Principal components 1,PC1)是3 260 cm-1,PC2为1 740 cm-1。波数1 700～1 000 cm-1范围,PC1为1 640 cm-1,PC2为1 080 cm-1,将良、恶性淋巴结光谱3 260,1 740,1 640,1 080 cm-1相对峰强比(I/I_{1 460})和波数1 080和1 300 cm-1进行t检验,良、恶性结果差异有统计学意义(p<0.05),表明癌转移淋巴结中蛋白含量、蛋白的形成、氨基酸增多;脂肪含量明显减少与癌组织中无氧酵解脂肪含量减少有关。将相对峰强比(I_{1 080}/I_{1 460}, I_{1 640}/I_{1 460}, I_{3 260}/I_{1 460}, I_{1 740}/I_{1 460}, n=160)进行PCA聚类分析,结果显示可以将良恶性淋巴结鉴别,良性淋巴结聚类在第一和四象限,恶性淋巴结聚类在二和三象限。将相对峰强比、1 080和1 300 cm-1进行线性判别分析(LDA),将25例淋巴结作为验证集进行分析,得出PCA/LDA模型的敏感度是87.5%,特异度是88.5%。结果表明傅里叶变换红外光谱分析技术可成为术中原位、在体和快速诊断直肠癌淋巴结转移的一种简便方法。     

宝石级钠沸石的振动光谱表征

国际珠宝交易市场上最近出现了一批价值不菲的无色透明的宝石级钠沸石刻面成品,为提供快速区分其与仿制品材料的依据,文章通过红外光谱和拉曼光谱对三颗钠沸石样品的振动光谱进行了研究。结果表明, 其红外光谱主要表现为：4 000～1 200 cm-1的吸收峰是结构中水导致的吸收;1 200～600 cm-1 的强吸收与TO₄四面体的内部T—O(T为Si或Al)的反对称和对称伸缩振动有关。拉曼光谱散射峰主要分布在300～600和700～1 200 cm-1两个区间。300～360 cm-1处较弱强度的拉曼散射峰是由于结构中水分子所导致。482 cm-1处中等强度的峰归属于硅氧四面体内部由于变形导致的拉曼位移。726 cm-1处的拉曼散射峰归属于Al—O的伸缩振动;974,1 038,1 084 cm-1的三处拉曼散射峰都是Si—O的伸缩振动导致的拉曼位移。     

石油组分的拉曼位移特征统计分析Ⅰ: 链烷烃和芳香烃

烃类包裹体被用于含油气盆地中油气的生成、运移、聚集等研究中,确定其中的烃类分子类型具有重要意义。激光拉曼光谱技术作为单个流体包裹体非破坏性分析技术受到广泛重视,但在烃类包裹体研究方面受到两个方面的制约,一是油气烃类物质的复杂性导致不好识别;二是大部分烃类包裹体会发荧光而覆盖了拉曼信号。通过对大量石油组分常见的烃类分子拉曼光谱特征统计,总结了饱和链状烷烃和芳香烃的拉曼特征。结果显示,碳数大于10的正构烷烃可通过1 438,2 890和2 850 cm-1三个拉曼峰组合识别,而异构化烷烃(以C₈H₁₈为例)C—C(1 450 cm-1±)和C—H(2 875 cm-1±)的最强拉曼峰组合可作为识别含一个支链的异构烷烃的标志,含两个支链的异构烷烃有一个稳定的拉曼强峰在2 875 cm-1。含一个苯环的芳香烃可通过在1 600 cm-1附近的稳定双峰确定;以1 005 cm-1和3 060 cm-1两个特征峰组成的强拉曼组合峰可识别苯环上含单个支链的芳香烃;1 250 cm-1±和2 910～2 920 cm-1的拉曼强峰组合可识别苯环上含三个支链的芳香烃。含两个苯环的芳香烃不仅在1 600 cm-1处有稳定的拉曼双峰,而且在2 800～3 300 cm-1范围内具有一稳定的最强拉曼峰(3 060 cm-1)。本次总结的规律可以用于识别烃类包裹体中的链烷烃和芳香烃,而分析结果表明短波长光源(蓝光到紫外光)的拉曼光谱仪分析烃类包裹体可以有效避免荧光干扰。     

高含硼金刚石的一阶Raman谱特性分析

对B4C为碳源、分别以FeNiCo与NiMnCo合金为触媒,高温高压下合成出的高含硼金刚石(B含量大于1wt%),进行了拉曼谱测试。实验表明:这类金刚石的室温一阶拉曼谱线位移分别为1324cm-1与1320cm-1,半峰宽(FWHM)分别为22cm-1及28cm-1。对比不同含硼量金刚石的拉曼谱发现,随着硼含量增加,拉曼位移的红移量增加,线宽加宽,峰值下降。这与硼杂质原子进入金刚石,造成晶格畸变与缺陷有关     

高压下石英的激光拉曼光谱研究

在高压实验中,石英的相变被广泛作为实验仪器压力校正的标准,而在压力较低的情况下,石英通常还被用作压力指示剂,用来指示金刚石压腔中的压力.Christian等曾经论述了石英的拉曼特征峰的漂移小于20 cm-1时,其漂移量与压力的关系式.为了扩大关系式的适用范围,笔者利用金刚石压腔,以目前广泛使用的压力指示剂—红宝石作为压...     

黄藤细胞壁微纤丝取向偏振光拉曼光谱研究

采用532 nm共聚焦显微拉曼光谱技术原位状态下研究了黄藤藤茎纤维及导管细胞壁中纤维素微纤丝空间取向差异。在高数值孔径（NA=1.25）物镜测试条件下,C-H伸缩振动（2 771~3 000 cm-1）特征峰峰面积拉曼成像成功的区分出细胞角隅、复合胞间层以及次生壁。进一步发现纤维细胞次生壁呈宽窄交替的同心层状结构,而导管次生壁无明显的分层结构。采用平行于细胞径向壁的拉曼偏振激光进行光谱成像发现纤维细胞次生壁窄层纤维素C-O-C（1 097 cm-1）拉曼信号强度明显高于宽层,即窄层中微纤丝取向更加平行于入射激光偏振方向,与细胞轴夹角更大,而导管次生壁中微纤丝取向较为均一。细胞壁不同形态区域拉曼光谱分析发现纤维素C-O-C特征峰以及CH和CH₂特征峰的拉曼信号强度与入射激光的偏振方向存在明显的相关性。当入射偏振激光的电矢量方向从平行变化到垂直于微纤丝方向时,其糖苷键C-O-C非对称伸缩振动信号减弱,而CH和CH₂的取向在与入射偏振激光的电矢量方向垂直时,其拉曼信号强度相较于平行状态略微降低,表明纤维素特征峰中的糖苷键C-O-C的非对称伸缩振动比CH和CH₂伸缩振动对拉曼偏振光的方向改变更为敏感。比较纤维细胞宽层与窄层的拉曼光谱发现径向次生壁窄层1 097 cm-1处拉曼信号强度明显高于弦向次生壁窄层,而径向次生壁宽层的2 897 cm-1处拉曼信号强度低于弦向次生壁宽层。拉曼特征峰比值（I_{1 095}/I_{2 897}）可用来定性研究细胞壁微纤丝角,结果发现这一比值在导管次生壁、纤维细胞窄层和纤维细胞宽层中分别为1.32~1.10,0.92~0.55和0.42~0.33,表明导管次生壁具有最大的微纤丝角,纤维细胞窄层次之,宽层最小。该研究为解析藤材细胞壁骨架空间结构、化学成分分布以及微力学特性提供了新型的分析手段和重要的理论指导。     

低温拉曼光谱分析流体包裹体盐度的条件约束

流体包裹体盐度及类型是分析地质流体作用的重要地球化学参数。NaCl-H₂O体系是地质体中最常见的流体体系之一,其盐度通常由显微测温法获得,而盐水合物的低温拉曼光谱不仅可以用来计算流体包裹体盐度,还可以区分盐水类型。理论上讲,低温冷冻条件下的流体包裹体并非均匀体系,单一测点的拉曼光谱具有较强的局限性,由其计算的盐度并不能代表整个流体包裹体的盐度。为了更好地了解低温条件下流体包裹体的相变特征及其拉曼光谱对盐度的响应,本文通过配置五种不同浓度的NaCl溶液,研究了其在低温下的结晶过程及拉曼光谱特征。结果显示,在反复冷冻与升温过程中,冰晶首先形成,而水石盐的形成依赖于盐溶液的浓缩,多形成于冰晶间的缝隙中。水石盐的四个拉曼特征峰中,p₁[(3 402±1) cm-1]和p₂[(3 419±1) cm-1]相对强度稳定,p₃[(3 432±2) cm-1]和p₄[(3 535±4) cm-1]相对强度随盐度增加发生大幅度变化,从而导致相同盐度样品不同测点的拉曼特征比值随盐度增加而愈发离散。因此,传统的流体包裹体单一测点低温拉曼测盐误差较大,数据分析显示多点测试统计平均值才能更好的反映流体的真实盐度。相对于强度和半高宽,总峰面积与盐度相关性最好,是计算盐度的首选参数。该研究阐述了低温拉曼测盐的实验操作和数据处理方法,并阐明了其在流体包裹体分析中的应用条件。尽管操作过程较复杂,但其抗干扰强,应用盐度范围广,计算结果可靠,是重要的测盐方法。     

安徽齐云山恐龙蛋化石的显微结构和拉曼光谱特征

安徽齐云山恐龙蛋化石为最新发现,为研究恐龙蛋壳形成方式的多样性提供了新的资料。利用偏光显微镜和激光拉曼光谱仪分析了齐云山恐龙蛋蛋壳的内部矿物组成和结构特征,结果表明：齐云山恐龙蛋壳的主要组成为方解石和有机基质,其次还包括少量的石英、蛋白石、白云母、白云石、海绿石和针铁矿,成因归属于矿质填充作用和碳化作用。偏光显微结构特征显示,原生方解石和次生方解石呈明暗交替的文象结构。原生方解石结晶较差,为蛋壳成岩石化的产物,次生方解石结晶较好,其中可见少量的石英。拉曼测试原生方解石和次生方解石的主要特征峰均位于1 087,282,713和155 cm-1附近,但次生方解石比原生方解石的特征拉曼峰散射强度更强,结晶程度更高,颗粒更粗大,与镜下观察结果一致。有机基质微晶振动和晶面内C-C伸缩振动的拉曼峰分别位于1 360和1 600 cm-1附近。466,209,130,357和404 cm-1附近的拉曼峰为石英的特征峰。此外,898,629,1 458,654和481 cm-1附近的特征峰分别代表蛋白石、白云母、白云石、海绿石和针铁矿,表明围岩中的矿物质已通过蛋壳气孔或裂隙进入其内部。该结论为研究恐龙蛋壳化石的矿物成因和赋存层位的沉积环境提供了重要的参考资料。     

湖南现代河流砂矿金刚石的红外光谱测定及其源区指示

红外光谱分析可以有效地厘定金刚石类型和杂质成分，揭示金刚石形成的物理化学条件及其源区特征，约束金刚石的形成机制。对湖南现代河流砂矿金刚石红外光谱原位分析结果显示，样品以ⅠaAB型为主（93%），含有少量ⅠaA型（5%）、ⅠaB型（<1%）和Ⅱa型（1%）；大部分表现为中-低氮含量（35.0~436 μg·g-1）和中-低氮聚集度（3%~57%，平均转化率为37%），少数具有高氮特征（517~2 848 μg·g-1，甚至高达6 829 μg·g-1）。这些金刚石在地幔中的存储温度集中在1 100~1 230 ℃，与前人根据金刚石内包裹体矿物得出的形成温度基本一致。此外，它们在地幔中的存储时间普遍较短（大部分<0.2 Ga）。这些特点暗示湖南现代河流砂矿的金刚石可能主要形成于上地幔，其来源与超基性岩或榴辉岩有关；少数高氮含量、低聚集氮特征的金刚石的存在则显示它们与榴辉岩关系更密切。与扬子克拉通贵州原生金刚石红外光谱数据的对比显示，贵州金刚石以高比例极低氮含量的Ⅱa型金刚石为主（占约75%），同时具有破碎度大、表面熔蚀强烈等特点，表明其来源较深，且在岩浆上升过程中经历了高温熔蚀作用。红外光谱数据显示，湖南砂矿和贵州原生矿来源的金刚石形成深度及其地球化学环境存在明显的差异，可能是在扬子克拉通地幔不同深度范围或者不同阶段形成的产物。进一步分析表明，湖南砂矿金刚石和贵州原生金刚石可能构成了扬子克拉通内一个完整的金刚石形成序列，它们分别与不同源区或不同的地球化学环境相对应。前者搬运距离较短，推测其源区可能主要来自近源补给区。现代河流砂矿金刚石的红外光谱分析为进一步探索扬子克拉通金刚石的源区特征和形成环境提供了新的指示和约束。     

纳米磷化镓粉体中混杂石墨和金刚石微晶的拉曼光谱分析

利用Raman光谱并结合能量色散X射线显微分析(EDX)和X射线衍射图谱(XRD)对混杂于纳米磷化镓粉体内的石墨和金刚石纳米微晶进行了分析。结果表明,在纳米GaP粉体Raman光谱中,位于1324 cm-1和1572 cm-1的两个宽强散射谱带分别归属于金刚石的F2g模和石墨的E2g模振动。EDX结果证实纳米GaP粉体材料中含有碳元素。XRD图谱中出现了石墨和金刚石的低晶面指数衍射峰。     

扬子克拉通西部砂矿型刻面状金刚石多晶的显微红外光谱研究及意义

扬子克拉通西部刻面状金刚石多晶的微区显微红外光谱研究结果表明,多晶以IaAB型为主,其中的氮含量变化较大,介于25.70～358.35 μg·g-1之间,且同一多晶的不同晶粒中的氮含量有明显差异。金刚石中的“A氮心→B氮心”聚集转变不完全,且B%集中在40%左右,未见C氮心;多晶不是在金刚石的成核阶段所形成的,而是在各个金刚石晶粒形成后在地幔储藏期间聚集在一起的。其形成环境较华北克拉通东部的山东蒙阴刻面状金刚石多晶更为复杂;多晶极可能形成于地幔深部160～180 km的范围内,达到扬子克拉通的核部深度,接近于岩石圈底部,为地幔深源成因;多晶中的sp2杂化C—H键的存在有利于片晶氮的形成,其浓度一般要高于sp3杂化C—H键的浓度。     

缅甸翡翠中黑色条带的表征研究

在缅甸矿区发现一种具有黑色条带的翡翠,外观呈现灰黑色至黑色。X射线粉晶衍射物相分析表明,该种翡翠的主要矿物成分为硬玉与少量的绿辉石。扫描电子显微镜观察到该翡翠的硬玉晶粒间隙与张性裂隙中密布着大量细小的黑色矿物包体,拉曼光谱观测到1 582 cm-1的特征峰,部分包体同时出现1 346 cm-1的峰,表明该矿物包体为石墨,根据其拉曼特征进一步标识为石墨单晶与无定形石墨。这些黑色石墨包体以各种形式结合成尺寸不一的组合,在3 000 nm至可见光波长范围区间造成极大的光散射损耗,导致包体密集区域透明度大大降低,形成黑色条带的外观。通过显微观察在样品中还发现两组锆石包体,经拉曼光谱测试证实其结晶度高,未出现明显的蜕晶化,属于高型锆石。     

扬子克拉通西部金刚石的表面形貌特征及其振动光谱研究

基于金刚石表面形貌的研究,有可能为反演金刚石的形成环境及为金刚石的合成工艺设计提供科学线索。采用光学显微镜、红外光谱、拉曼光谱对扬子克拉通西部的天然砂矿金刚石表面形貌与杂质氮、氢含量及有序度的关系研究结果表明,金刚石的表面形貌包括与晶体生长相关的微形貌、与晶体定向相关的熔蚀形貌、与晶体定向无关的熔蚀形貌及与应力形变相关的形貌等四大类;金刚石以IaAB型为主,氮含量介于22.90～752.40 μg·g-1之间,绝大部分样品的sp3杂化C-H键浓度含量高于sp2杂化C-H键,氢杂质的存在有利于A氮心向B氮心转变;sp3杂质C-H键的存在对金刚石表面出现的形貌类型可能不会造成实质性的影响,但极利于形成熔蚀坑;各种表面形貌的存在都会降低金刚石的表面有序度,但发育晕线者的表面有序度相对最高,而发育三角形生长片层者表面有序度最低。     

热丝CVD生长金刚石薄膜喇曼散射研究

本文报道热丝化学气相沉积法（ＨＦＣＶＤ）生长金钢石薄膜的喇曼散射结果。选取多种峰型，对金钢石薄膜喇曼谱（１１０－１８００ｃｍ－１）采用最小二乘法进行非线性拟合，得到最佳拟合模型，其计算得到的拟合曲线怀实验谱图符合得较好。该模型揭示，石墨Ｄ峰（１３５５ｃｍ－１）是金刚石薄膜喇曼谱中不可缺少的一个组份，并且结合石墨Ｄ峰和金刚石喇曼的空间相关线型，可以解释金刚石喇曼区特殊峰形的物理机制，拟合参量的进一步     

金属包裹体的变化及对人造金刚石强度的影响

 当温度超过1 000 ℃时，人造金刚石中的金属触媒包裹体，在形态、结构和成份上都将发生改变，并且这种变化会在金刚石晶格内造成尺寸更大的缺陷区域，因此在表面氧化不起决定性作用的情况下，金属触媒包裹体的这种变化，就成了导致金刚石强度下降的最直接的原因。我们对在氩气保护下、不同温度处理的一系列人造金刚石样品进行了强度测量，并用SEM、X射线衍射及光学显微镜等手段观测了金刚石断裂表面上的包裹体及其形态变化。我们的实验结果证实了上述结论。我们还发现，金属触媒包裹体的存在极大地影响着金刚石的热稳定性，它们使金刚石在1 000 ℃左右即可向石墨转化。     

爆轰合成纳米超微金刚石的Raman光谱表征

 用炸药爆轰的方法制备了纳米超微金刚石,对纳米超微金刚石进行了激光Raman光谱分析。研究发现,在1 321 cm^-1和1 600 cm^-1附近观察到了对应于sp³金刚石和sp²石墨的特征峰,金刚石的Raman峰向低波数方向移动了约10 cm^-1,其半高宽约30 cm^-1,同时在低波数方向出现尾巴,呈现非对称的Raman波谱。Raman光谱分析的结果与X射线衍射分析的结果符合。     

山东产大颗粒高温高压合成钻石的多种谱学方法研究

山东济南中乌新材料有限公司利用六面顶油压机生产出大颗粒钻石,为了掌握这些合成钻石的品质及与天然钻石的区分方法,采用宽频诱导发光光谱仪（GV5000）、红外光谱仪、钻石特征光谱检测仪（PL5000）、激光诱导击穿光谱仪和X射线能谱仪,对该公司生产的225粒无色、蓝色和黄色高温高压（HPHT）合成钻石进行检测,并与天然钻石对比。HPHT合成钻石样品的晶形以（111）晶面和（100）晶面共存的聚形为主导。原石切磨成圆钻形成品的出成率在20%~67%之间,净度级别为VVS-P,颜色级别为D-H。通过GV5000分析,三种颜色样品均可观察到立方八面体生长结构发光图案,无色HPHT合成钻石为强蓝色荧光和磷光,发光峰位于495 nm,与晶格中的顺磁氮有关;蓝色HPHT合成钻石为蓝-绿蓝色荧光和蓝色磷光,发光峰位于501 nm,与晶格中的顺磁氮、硼有关;黄色HPHT合成钻石为弱绿色荧光和磷光,显示556和883 nm Ni+相关发光峰,这些特征可与天然钻石相区分。红外光谱分析表明,无色HPHT合成钻石在1 332~1 100 cm-1无明显氮相关吸收,在2 802 cm-1有B0相关吸收,为含有少量硼的Ⅱa型;蓝色HPHT合成钻石位于1 294 cm-1有与B-相关的强吸收,归属为Ⅱb型;黄色HPHT合成钻石位于1 130和1 344 cm-1有与孤氮相关的明显吸收,归属为Ⅰb型。PL5000光致发光光谱显示,三种颜色HPHT合成钻石可检测到659,694,707,714和883 nm等镍相关缺陷发光峰。相比之下,无色和黄色天然钻石通常为Ⅰa型,具有1 282和1 175 cm-1等聚合氮的红外光谱吸收,光致发光光谱通常可检测到415 nm（N₃）零声子线,由孤氮、硼和镍等缺陷导致的光谱特征极为罕见。因此,红外光谱和光致发光光谱特征可作为重要的鉴别依据。激光诱导击穿光谱仪检测到无色HPHT合成钻石的出露包裹体主要成分为Fe。X射线能谱分析显示,对于含包裹体较多的样品,无色和蓝色HPHT合成钻石可检测到Fe,黄色HPHT合成钻石可检测到Fe和Ni,为其中包裹体的成分,这可作为HPHT合成钻石鉴定性特征。综上所述,通过GV5000超短波紫外荧光和磷光测试,配合红外光谱和光致发光光谱特征,结合包裹体成分特征,可以有效区分该研究的合成钻石和天然钻石。