基本信息
- 项目名称：
- 拉曼光谱在玉石鉴定中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品是利用LRS-Ⅵ型激光拉曼/荧光光谱仪获得各类玉石的拉曼光谱图。因此我们在玉石鉴定中利用不同物质的拉曼散射不同，导致光谱的波峰和波数出现明显的区别这一特点，来确定被测物质的组成.利用这一观点，我们对第一类玉石即为硬玉，第二类玉石为软玉.非典型玉石样品、碳酸钙进行检测，依据光谱图并结合拉曼技术的特性，这样就可以有效的鉴别玉石的类别和品质.
- 详细介绍：
- 本作品是利用LRS-Ⅵ型激光拉曼/荧光光谱仪获得各类玉石的拉曼光谱图。根据各类玉石化学成分、化学机构的不同，因此其化学键也不同，而化学键直接影响拉曼振动的强弱：极性化学键的振动产生弱拉曼强度；伸缩振动通常比弯曲振动有更强的散射；对称振动比反对称振动有更强的拉曼散射.根据拉曼位移及强度、偏振等散射物质的性质，可以导出物质结构及物质组成成分.因此我们在玉石鉴定中利用不同物质的拉曼散射不同，导致光谱的波峰和波数出现明显的区别这一特点，来确定被测物质的组成.从而可以分析和测定玉石的种类和品质。利用这一观点，我们对第一类玉石即为硬玉（缅甸玉石和奔马项链），第二类玉石为软玉（小鼠玉石和玉石手镯）.非典型玉石样品（白佛项链）、碳酸钙进行检测，分析上述样品的拉曼光谱波峰和波数的形成原由，并进行对比。以我们检测和分析的数据为依据并结合拉曼技术的特性，这样就可以有效的鉴别玉石的类别和品质. 实验结果表明，拉曼光谱在玉石的无损鉴定中是一种方便、快捷、准确的新技术。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 以LRS—Ⅵ型激光喇曼/荧光光谱仪为平台，根据激光喇曼光谱的基本原理——喇曼效应，得到各类珠宝的散射光谱。分析得到各类珠宝玉石的的主要特征光谱峰数，如第一类玉石：355 cm-1、685 cm-1、1030 cm-1、1305 cm-1。在此基础上，对第一类玉石、第二类玉石、第一类珍珠进行深层次分析研究，得到其细化特征的光谱区别和光谱特征峰数。
科学性、先进性及独特之处
- 利用喇曼光谱技术可以获取各类品质珠宝玉石的相关信息，用其拍摄的光谱与将建立的光谱库相比较，就可以得到所鉴定的珠宝玉石颜色、硬度、比重和色彩线等相关信息，这将为全面评价各类珠宝玉石产品的质量提供必要的科学依据。相对于现行的显微镜观察、有吸谱摄谱法、查尔斯滤色镜法、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)等方法更精确，其形成的相关数据据可为各类珠宝、玉石的分类制定科学分类标准。
应用价值和现实意义
- 以LRS—Ⅵ型激光喇曼/荧光光谱仪为平台，根据激光喇曼光谱的基本原理——喇曼效应。利用此技术对以珠宝为反射介质的非弹性散射光谱进行分析，利用喇曼位移及强度、偏振等标志着散射物质的性质，从这些资料导出物质结构及物质组成成分，从而对珠宝的品质进行快速鉴定。
学术论文摘要
- 拉曼光谱技术是一种非破坏性测试技术，几乎无需试样准备，用很少量试样就能获得足够强的信号，适用于物质的各种物态.拉曼光谱测试的微区可达1-2um，在玉石鉴定中具有明显的优势，能够探测玉石中微小的杂质、显微内含物和人工掺杂物，且能满足珠宝鉴定所必须的无损、快速的要求.对拉曼光谱法鉴定珠宝的可行性、可靠性进行初步探讨.测量了珍珠、天然玉石、人工合成玉石、优化处理玉石的RAMAM光谱，根据波峰多少和位置的不同，初步建立了该玉石的标准谱图.
获奖情况
- 1.《拉曼光谱在玉石鉴定中的应用》湖南文理学院自然科学报，2011年第一期录用，待出刊。 2.《拉曼光谱在珍珠鉴定中的应用》已投无损检测。
鉴定结果
- 1.拉曼光谱的珠宝鉴定方法是真正的无损检测方法。2.形成了相关的数据库可为各类珠宝、玉石的分类制定科学分类标准。3.通过数据库的比较，就可以得到所鉴定的珠宝玉石颜色、硬度、比重和色彩线等相关信息。
参考文献
- 1.申柯娅. 红外光谱技术在翡翠鉴定中的应用[J]. 光谱实验室，2000，17（3）：127—129. 2.董华，唐庆民，莫育俊.翡翠的拉曼光谱研究[J],玉石科技，2004，3（16）：24—27. 3.伏修峰，于福熹，马波等.几种不同产地软玉的岩相结构和无破损成分分析[J]. 岩石学报，2007，23（5）：1197—1202. 4.刘玉山，袁忠信，李淑玲.拉曼光谱在鉴别翡翠中的应用[J].云南地质， 1998，17（3～4）:194—296. 5.姚德贤，莫伟基. 玉石级 A，B翡翠的研究[J].中山大学学报1996，35 （5）：127—129. 6.祖恩东，陈大鹏，张鹏翔.一些天然、合成及仿造宝石的显微拉曼光谱鉴别[J].光散射学报，2002，7(2):63—68. 7.杨序纲，吴琪琳. 拉曼光谱的分析与应用[M]. 北京：国防工业出版社，2008：9—11.
同类课题研究水平概述
- 喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。从这些性质可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是喇曼光谱具有广泛应用的原因。喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。喇曼散射强度是十分微弱的，大约为瑞利散射的千分之一。在激光器出现之前，为了得到一幅完善的光谱，往往很费时间。激光器的出现使喇曼光谱学技术发生了很大的变革。 由于激光器输出的激光具有很好的单色性、方向性，且强度很大，因而它们成为获得喇曼光谱的近乎理想的光源，特别是连续波氩离子激光器。于是喇曼光谱学的研究又变得非常活跃了，其研究范围也有了很大的扩展。除扩大了所研究的物质的品种以外，在研究燃烧过程、探测环境污染、分析各种材料等方面喇曼光谱技术也已成为很有用的工具。以下是其一些国内外典型的应用研究： Material checks: anorganic and organic contaminations, stress Corrosions products: identification of different oxides Carbon diamond - CVD and natural amorphous carbon carbon fibres Adsorbates on catalysts and electrode surfaces Forensic detection & identification of drugs, explosives, fabrics etc. Mineralogy and Gemmology characterisation inclusions purity Art identification of materials and paintings, (restauration!)
