红外和拉曼光谱的煤灰矿物组成研究

研究煤灰中矿物质的性质通常从矿物组成的表征入手。为了分析两种高硅铝煤灰的矿物成分,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射(XRD)技术对煤灰样进行了测试和综合表征,将FTIR和拉曼光谱的分析结果与XRD进行了比较。FTIR结果表明,在1 100~1 000 cm-1范围内高硅铝煤灰出现最强的特征峰,例如石英峰(1 089 cm-1)和偏高岭石峰(1 042 cm-1),它们都归属于Si-O伸缩振动。对原始红外谱图进行二阶导数处理后,可获得重叠峰的峰位,有助于更完整的解析矿物吸收峰,从而获得更丰富的矿物组成信息。煤灰中硬石膏的红外和拉曼光谱发现,在1 157,1 126和674 cm-1的拉曼光谱峰与在1 151,1 120和678 cm-1的红外光谱峰振动模式分别相同且峰位接近,还存在一些完全不同的拉曼光谱与红外光谱峰,表明这两种光谱存在互补性。尽管煤灰中锐钛矿含量很低,但由于Ti-O的极化率很高,因此拉曼光谱显示锐钛矿的144 cm-1峰远远强于石英的461 cm-1峰。XRD结果表明,煤灰中主要存在石英、云母、赤铁矿、硬石膏和未知的无定形相矿物,FTIR和拉曼光谱综合分析的结果表明除了这些矿物,还存在偏高岭石、无定形氧化硅、长石、方解石和锐钛矿等。在定性分析方面,将FTIR和拉曼光谱结合起来比XRD单独获得的矿物组成信息更为详细。     

利用拉曼光谱快速无损鉴定翡翠

用HR800型显微共焦拉曼光谱仪(514nm)对一系列翡翠样品进行无损鉴定检测,通过拉曼谱图比对分析准确快速的从样品中鉴别出翡翠的优劣和真假,其中两个样品为A货翡翠,一个样品为B货翡翠,另一个样品为二氧化硅类晶石.     

常见翡翠产地的激光拉曼光谱特征研究

缅甸是商业性翡翠主要产地,危地马拉、俄罗斯也有翡翠产出。不同产地的翡翠价值差异较大,其他产地的翡翠冒充缅甸翡翠以获取价格上涨。迫切需要一种可靠方法来确定地理起源,翡翠的产地研究具有重要的宝石学意义,目前主要在翡翠生成时代、矿物组合、硬玉组分含量等方面探讨不同产地翡翠,缺乏快速有效鉴别产地的方法,以缅甸、俄罗斯、危地马拉翡翠为研究对象,对不同产地翡翠样品的激光拉曼光谱特征研究发现：缅甸翡翠矿物为硬玉、绿辉石、透闪石;危地马拉翡翠矿物相对复杂,为硬玉、绿辉石、绿泥石、榍石;俄罗斯翡翠矿物为硬玉、钠长石、绿辉石。对比不同产地硬玉矿物拉曼特征发现,缅甸翡翠硬玉矿物分别在1 037,988,697,372和201 cm-1等处显示硬玉的典型光谱特征。在1 020,679,369和216 cm-1处附近显示为绿辉石特征拉曼峰,在215,332,394,680和1 073 cm-1 处有明显透闪石吸收峰,为翡翠中的次生矿物。危地马拉翡翠硬玉矿物多叠加680和218 cm-1拉曼峰值,为绿辉石特征的峰值,还含有603,537和306 cm-1附近绿泥石特征拉曼光谱峰值,表明危地马拉翡翠硬玉矿物多被Fe,Mg和Ca元素的类质同像替换,形成硬玉-绿辉石固溶体矿物,硬玉矿物表面检测出603,537和306 cm-1绿泥石特征拉曼光谱峰值,硬玉矿物表面发生绿泥石蚀变。俄罗斯翡翠硬玉拉曼峰值,多叠加1 100,507,473和164 cm-1附近钠长石特征拉曼峰值,俄罗斯翡翠硬玉颗粒普遍被钠长石交代,表面多分布灰绿色网脉,显示1 025,669,366和219 cm-1绿辉石矿物拉曼峰值。     

拉曼光谱(785 nm)在翡翠检测中的应用

翡翠是一种名贵玉石,被誉为“玉石之冠”。随着翡翠处理技术的不断提高和处理翡翠的流入市场,给翡翠的检测带来了极大的困难。作者研究工作使用的拉曼光谱仪(785 nm)秉承了以往测试所用拉曼光谱仪(514 nm)无损、快速、准确的特点,还具有荧光弱的优点。通过大量翡翠样品的测定,证实拉曼光谱仪(785 nm)是一种有效检测翡翠是否是天然产的仪器,通过测试结果分析得出：天然绿色翡翠荧光极强,其取决于翡翠晶格中Cr3+的含量,其他颜色翡翠显示硬玉的特征拉曼移位1 045,698,373 cm-1。染色翡翠绿色部位拉曼信号弱,所需积分时间长,拉曼位移高频区产生多个拉曼峰,有时可见有机拉曼峰;荧光现象明显及拉曼峰的湮没,说明翡翠经有机物充填和酸处理致表层晶体结构破坏。     

翡翠B货的拉曼光谱鉴别

与传统宝石鉴定相比 ,拉曼光谱在漂白或注胶翡翠 (B货翡翠 )的鉴别中是一种快速、无损、微区分析方法 ,特别对于宝石中的包体和填充物尤其有效[1 ] 。翡翠中经常充填各种油、蜡、胶 (如石蜡、石蜡油、AB胶、环氧树脂等 )来增强其透明度[2 ] ,由于它们化学成分、化学结构的不同 ,在拉曼光谱中显示不同的峰位特征。环氧树脂的特征峰主要属于苯环的 :1 60 9和 1 1 1 6cm- 1 两个C—C伸缩振动 ,3 0 69cm- 1 C—H的伸缩振动以及 1 1 89cm- 1 C—H的面内弯曲振动 ,而用于翡翠抛光处理的石蜡不具有苯环的特征峰 ,据此可作为鉴别B货翡翠的依据。     

稀土氟碳酸盐矿物的拉曼光谱研究

研究了氟碳钡铈矿Ｃｅ２Ｂａ［ＣＯ３］３Ｆ２、氟碳钙铈矿Ｃｅ２Ｃａ［ＣＯ３］３Ｆ２和氟碳铈矿Ｃｅ［ＣＯ３］２Ｆ等矿物的拉曼光谱特征。结果表明,钡稀土氟碳酸盐矿物（氟碳钡铈矿、氟碳铈钡矿、黄河矿）的Ｒａｍａｎ光谱特点是,ν１和ν２为单峰值,ν３和ν４为双峰值。钙稀土氟碳酸盐矿物（氟碳钙铈矿）的拉曼光谱带中ν１和ν４为双峰值,ν２和ν３为单峰值。稀土氟碳酸盐矿物（氟碳铈矿）的Ｒａｍａｎ光谱的特点是,ν１、ν２和ν４为单峰值,ν３为双峰值。     

拉曼光谱及其在现代科技中的应用

 认识拉曼光谱1928年印度实验物理学家拉曼发现了光的一种类似于康普顿效应的光散射效应,称为拉曼效应。简单地说就是光通过介质时由于入射光与分子运动之间相互作用而引起的光频率改变。拉曼因此获得1930年的诺贝尔物理学奖,成为第一个获得这一奖项并且没有接受过西方教育的亚洲人。拉曼散射遵守如下规律:散射光中在每条原始入射谱线(频率为ν0)两侧对称地伴有频率为ν0+νi(i=1,2,3,…)的谱线,长波一侧的谱线称红伴线或斯托克斯线,短波一侧的谱线称紫伴线或反斯托克斯线;频率差νi与入射光频率ν0无关,由散射物质的性质决定,每种散射物质都有自己特定的频率差,其中有些与介质的红外吸收频率相一致。     

大型光谱仪器在翡翠检测中的应用

近期珠宝市场上出现一些在内部结构、风化面、质地和颜色等方面与翡翠及其相似的赝品。 出现的仿冒翡翠赝品有闪石类岩石、白云质大理岩、斜长石、阳起石和钙长石等。采用红外光谱仪、拉曼光谱仪、X光粉晶衍射仪和电子探针等仪器和其他检测手段对比较典型的翡翠原料赝品进行鉴定和分析。提供了近期翡翠原料赝品品种、相关检测数据和外部特征。在此基础之上,对光谱仪器在翡翠检测中的应用和特点进行了归纳和总结。讨论了红外光谱仪、拉曼光谱仪、X光粉晶衍射仪在检测翡翠“B”货中的应用。这些分析数据和图片对于目前翡翠成品和翡翠原料的鉴定、评估和商贸有较高的参考价值和意义。     

拉曼光谱技术在爆炸物检测中的应用

随着恐怖活动的蔓延,对爆炸物的检测和溯源变得越来越重要。拉曼光谱能够提供化合物的指纹图谱,是对物质定性分析的有力工具,具有无损、快速、准确度高等优点,近年来在爆炸物检测领域被广泛应用。本文介绍了共聚焦显微拉曼光谱、空间偏移拉曼光谱、表面增强拉曼光谱等拉曼光谱技术在爆炸物检测方面的应用及最新研究进展。     

拉曼光谱在骨组织研究中的应用

拉曼光谱具有快速、无损、能同时提供无机和有机成分信息,包括矿物晶格和胶原蛋白二级结构信息等特点,在骨组织研究中有着重要应用。本文结合本课题组工作,对骨组织的光谱背景处理、拉曼光谱在骨的力学性能、骨科疾病、成像研究以及活体检测等方面的应用进行了综述。     

Multiexcitation Raman Spectroscopy in Identification of Chinese Jade

The high-fluorescence background of jade creates a great impact on the Raman spectra measurements that impedes their application in jade analysis and treatment, particularly with ancient jade. The five most important materials of Chinese ancient jade are amphibole, serpentine, turquoise, agate/chalcedony, and anorthite-zoisite (Dushan jade). This study comparatively analyzed the Raman spectra of different wavelengths' excitation light sources (514.5 nm, 632.8 nm, 785 nm) in identifying these Chinese jades, and this article discusses the most applicable ones to the analysis of different jade materials. The results show that although 632.8 nm He-Ne laser is appropriate for turquoise jades, generally speaking, Raman spectra produced by the 785 nm semiconductor laser and the 632.8 nm He-Ne laser are better for most kinds of jades than the spectra produced by the 514.5 nm argon ion laser, and both of them can be effectively used jointly in research by nondestructive phase analysis of Chinese ancient jade.     

激光拉曼光谱在玉石鉴定中的应用

本文提出玉石品种鉴定的新方法———激光拉曼光谱法。测试了一系列玉石的标准拉曼谱     

拉曼光谱技术的汽油组分含量测定

为实现汽油中所含组分含量的快速测定,对93号、97号汽油,芳烃、烯烃、苯、甲醇、乙醇等几类物质,以及往汽油中添加几类物质后的410个汽油混合物进行拉曼光谱检测。将获取的原始拉曼光谱经过有效波段提取、平滑去噪、基线扣除、数据归一化等一系列预处理过程,最终提取出每个汽油混合样品光谱中所含的33个特征峰信息,依据现行的国标检测方法,以气相色谱法测定的汽油中各组分含量值为基础,结合化学计量学多重回归分析方法,建立了汽油组分含量测定模型。经过比较,使用多输出最小二乘支持向量回归机(MLS-SVR)建立的模型优于偏最小二乘(PLS)模型。MLS-SVR模型对汽油中芳烃、烯烃、苯、甲醇、乙醇测定精度均较好,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.27%,0.30%,0.16%, 0.17%, 0.12%;相应的相关系数(r)为0.999 2,0.998 4,0.998 5,0.992 6,0.996 8。通过对未知混合汽油样品的测定,证明了该方法具有较好的推广预测精度,预测均方根误差不超过0.5%,能够满足工业中的测量需求。拉曼光谱结合多输出最小二乘支持向量机为汽油组分测定提供了一种高精确、快捷、方便的测定方法。     

基于远程LIBS-Raman光谱的火星矿物成分分析方法研究

实现了一套实验室环境下的LIBS-Raman测试系统的设计,并验证激光诱导击穿光谱技术(LIBS)和拉曼(Raman)光谱技术在火星模拟环境下矿物样品的综合检测能力.该系统使用卡塞格林望远镜结构进行远程的LIBS激发,使用旁路反射光路进行远程脉冲Raman光谱的激发,其激发光源的波长分别为1064和532 nm.之后统...     

“黄蜂石”的矿物成分及谱学特征研究

近期在广州荔湾珠宝市场出现一种具黄、黑条带的玉石品种,因其花纹形如黄蜂,商家称之为“黄蜂石”。“黄蜂石”的条纹状结构与缟玛瑙的条带状纹理非常相似,容易混淆。对“黄蜂石”进行显微岩相学、X射线粉晶衍射、电子探针、红外吸收光谱及拉曼光谱等分析,旨在探求其基本物理性质、矿物组成,以及谱学特征。结果显示：“黄蜂石”以灰白、黄橙、黑色为主,莫氏硬度3~5,相对密度2.58~2.73,长波紫外光下具弱黄色荧光,与稀盐酸反应起泡。显微岩相学分析显示,“黄蜂石”基质为方解石,呈不规则粒状,粒径0.02~0.3 mm,粒状、纤维状结构。“黄蜂石”中CaO的含量约为53.64%～56.66%,FeO的含量约为2.23%~3.62%,MgO的含量约为1.05%~1.79%,部分测试点中出现As和S元素。样品中Mg/Ca摩尔百分比为2.59%~4.68%,为低镁方解石。红外吸收光谱分析显示,“黄蜂石”的红外光谱特征吸收峰与碳酸盐类矿物理论值一致,为1 514,1 427,881和710 cm-1,由[CO₃]2-不对称伸缩振动、面内弯曲振动以及面外弯曲振动导致;黑色矿物中存在黄铁矿的特征峰1 123,1 050,423,1 123和1 050 cm-1为S-S伸缩振动,423 cm-1为Fe2+-[S₂]2-伸缩振动。拉曼光谱分析显示,样品的黄色部分中除具方解石的拉曼位移1 083,713,282和157 cm-1外,还有副雄黄的拉曼峰346,233和184 cm-1;橙红色部分显示雄黄的拉曼特征峰338,221及184 cm-1,338 cm-1由S-As-S伸缩振动所致,221 cm-1属于S-As-S弯曲振动结合As-S伸缩振动产生,184 cm-1与As-As伸缩振动相匹配。X射线粉晶衍射分析结果与红外吸收光谱、拉曼光谱等测试结果一致,即“黄蜂石”的主要矿物是方解石,次要矿物为黄铁矿、雄黄及副雄黄等,根据国家标准可定名为“碳酸盐质玉”。     

激光拉曼光谱法测定天然气组成标准研究

进行了天然气组成分析-激光拉曼光谱法标准化研究,探讨了激光拉曼天然气组成分析方法标准化的可行性。采用激光拉曼光谱进行天然气组成分析,无需将天然气中各组分分离便可实现多组分同步检测,减少分析时长,提高测量的实时性,实现快速分析,通过国内外激光拉曼天然气分析方法和标准的研究和实验,掌握了国内外激光拉曼天然气分析方法技术现状及发展方向,积累了激光拉曼天然气分析试验数据,结果表明激光拉曼天然气分析具有可快速检测(10 s)、连续记录和操作简单的优点,适用于天然气录井、井站、集气站原料气气质分析和天然气净化处理中过程控制中实时快速获取气质数据,建议制定激光拉曼光谱天然气分析方法标准,测量组分为CO₂,N₂,H₂S,CH₄,C₂H₆,C₃H₈,测量范围分别为：CH₄：75%~99.9%,C₂H₆：0.005%~20%,C₃H₈：0.005%~10%,H₂S：0.001 5%~10%,N₂：0.02%~10%,CO₂：0.01%~10%(上述浓度均为摩尔分数),为上游领域天然气勘探开发及过程控制服务。     

美国通用电气公司宝石级合成翡翠的振动谱学研究

对近来面市的美国通用电气公司的宝石级合成翡翠,使用傅里叶红外光谱仪、 激光拉曼光谱仪等谱学分析测试仪器进行测试,研究其振动光谱,试图从振动谱学的角度分析研究这种合成翡翠的特征,并比较它与天然翡翠的异同。研究结果表明： 在红外光谱方面： 美国通用电气公司宝石级合成翡翠的指纹区与天然翡翠的基本相同; 而在基团频率区,则有明显的不同： 在3 400～3 700 cm-1范围内显示一组由OH的伸缩振动导致的特征吸收谱带: 3 375,3 471和3 614 cm-1。揭示了合成翡翠中含有一定数量的羟基。在拉曼光谱方面,一组376,700,989和1 039 cm-1的尖锐吸收峰一方面显示了和天然翡翠的拉曼特征一致性,另一方面也显示其具有完好的结晶形态,红外光谱和拉曼光谱均显示了样品中重质量的阳离子的缺乏。     

不同产地软玉的拉曼光谱分析及在古玉器无损研究中的应用

利用拉曼(Raman)光谱技术分别对中国新疆、青海、江苏、辽宁及韩国、俄罗斯、加拿大、新西兰和澳大利亚的软玉样品进行无损分析研究。首先利用拉曼光谱区分了透闪石型和阳起石型软玉, 并对软玉双链结构中Na+、K+对Ca2+以及Al3+对Si2+的不同置换程度引起低频区域特征峰的漂移进行分析, 同时还研究了表面状态和显微结构对674cm-1附近峰强的影响。最后利用拉曼(Raman)光谱技术结合质子激发X射线荧光(PIXE)和X射线衍射(XRD)对河南安阳殷墟遗址、河南省洛阳地区和浙江良渚遗址出土的9件中国古代玉器进行透闪石型软玉的矿相标定, 证明拉曼光谱在中国古玉器结构测试和材质鉴定中是一种很好的无损分析手段。     

胞嘧啶分子拉曼光谱研究

本文通过实验测量了胞嘧啶的常规拉曼光谱,有四个弱拉曼峰在以前胞嘧啶的常规拉曼光谱中未检测到。采用密度泛函(Density Function Theory)B3LYP/6-31+G(d,p)计算了胞嘧啶分子的拉曼光谱。结合理论计算结果对实验拉曼光谱振动模式进行了指认,并对其中几个拉曼峰非常弱的原因进行了分析。