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一个与智能手机蓝牙连接的手持光谱仪:IndiGo钻石拉曼测试

2020/6/11 11:04:37      点击:

简介:

无论是测试宝石的真伪,还是观察晶体结构的特征,比如杂质或金属离子的存在,宝石学专家们都要依靠一系列分析技术来辅助他们的日常工作。特别是钻石专家们知道,分辨真钻石和假钻石正变得越来越困难。很多材料都可能被误认为是真正的钻石,比如立方氧化锆、硅石、刚玉、钇铝石榴石,甚至是玻璃,当然这些材料的价值要低得多。此外,随着人造钻石越来越主流,测量光致发光的能力对于解决理解不同类型人造钻石的挑战变得至关重要有不同的技术存在,但没有一种能像拉曼光谱学那样强大。拉曼光谱是一种探测材料分子结构的光学技术。它是非破坏性的,非接触性的,选择性很强。


金刚石拉曼光谱鉴定

拉曼光谱通常由尖峰组成,其波长(通常用cm-1表示)对应于原子间特定的振动。它是给定物质的指纹,可用于化学鉴定时,比较参考数据库。以钻石为例,拉曼光谱在1331 cm-1处有一个尖峰。当在光谱中发现这个峰时,该样品可以明确地确定为钻石。

Figure 1 – 钻石的典型拉曼光谱 (激光波长:532 nm,激光功率:150 mW)。Source: https://rruff.info/Diamond/R150106



直到最近,拉曼光谱仪还是昂贵的设备,只有在先进的实验室才使用。今天,IndiGo使测量钻石的拉曼光谱成为可能。无论是合成的还是天然的,大的还是小的,切割的还是未经加工的,钻石光谱可以用一个紧凑的,易于使用的,基于智能手机的设备来测量,而成本只是一个标准拉曼光谱仪的一小部分。该装置由IndiGo单元和拉曼附加组件组成,它很容易连接到光谱仪单元,通过显微镜物镜提供激光激发和拉曼信号采集。因此,即使是最小的宝石也有可能被测试。

IndiGo光谱仪与拉曼附加配备了一个532 nm激光和一个40X显微镜目标的钻石测试。




拉曼光谱(智能手机截图)由IndiGo光谱仪与532纳米激光测量。

左谱是在切割的天然金刚石上获得的,无光致发光。右边的光谱被测量在一个合成的切割钻石显示强烈的光致发光由于颜色中心。


钻石的光致发光


光致发光(PL)是另一种可以提供重要信息的光学光谱方法,为宝石学家提供有关可能的热处理或者宝石合成来源的线索。由于拉曼光谱仪也能够接收PL信号(通常比拉曼发射更强烈),使用IndiGo可以集合进行各种宝石,特别是钻石的拉曼特征与光致发光的检测。这样就可以检测到氮、硼等各种杂质。这种原子级别的缺陷有助于鉴定金刚石的起源和后续的处理。


总结

IndiGo是一种小巧实惠的设备,可用于对钻石和其他宝石进行拉曼光谱或光致发光分析。激光激发可以量身定做,以满足特定需求。GoyaLab手机应用程序可以用一部简单的智能手机进行分析。如需更多信息,请与我们联系。