拉曼光谱在宝石学中的应用综述(2)
时间:2018-11-14 19:20 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
在过去的几年中拉曼光谱技术以其灵活性、无损等诸多优点[6]充分显示了在宝石学研究的优越性。拉曼探针和显微技术相结合使其优点更加突出，更方便研究。1994年郑建平等人首次利用拉曼光谱发现流体包裹彰显了拉曼光谱技术在矿物研究中对化学成分分析的可行性。拉曼光谱适用范围也得到了很大的进展,现在实现了对流体包裹精确的定量测量；而且，在科研中固体包裹的研究和矿物表面的研究等诸多方面都可以应用拉曼光谱技术来进行快速测验解决。此外拉曼光谱还可以研究矿物内部有机聚合物和无机材料等[5]。 2拉曼光谱在宝石学的应用 拉曼光谱在宝石学应用涉及到多个方面，并且随着技术的发展很多宝石研究的实验室已经配备了拉曼光谱仪做一些常规的研究。 2.1拉曼光谱技术相关原理简介 拉曼光谱是一种散射光谱，拉曼光谱分析法是基于印度物理学家C. V. Raman他们在实验时所发现的拉曼效应。 光束在介质中传播与物质分子之间有相互作用，一部分被物质吸收还有与一部分分子发生作用产生碰散射，分为弹性和非弹性散射。 光在均匀介质中传播，介质没有能量改变时，光和介质分子之间没有发生相互作用，只发生传播方向的改变，光的频率没有改变，这叫弹性散射。 光在非均介质中传播或介质有能量起伏变化时，光和介质分子之间发生相互作用，产生能量的改变也就是光频率发生改变，这叫非弹性散射。拉曼光谱则属于这种散射。[1,2,7,8] 2.1.1拉曼效应 拉曼效应可以用能级图来表示，我们也可以有一个很简单的拉曼实验来观察拉曼效应：实验环境设定为无光，此时绿光通过液体，此液体采用的为戊烷，视觉效果上绿光就像悬浮在液体上。此时观察绿光可以加上一个滤片，这个滤片为不透明的橙色玻璃片，视觉效果将发生变化，可以看到的是十分暗淡的红光，由拉曼光谱定义可知这红光就是拉曼散射光。[1]下面给出曼光谱能级图的详细介绍： 如图2.1所示，在杨序纲等的拉曼光谱的分析与应用中一束绿色光束使光分子从基态跃迁往虚态，从量子力学的观点虚态分子是不稳定的能态。可以根据图2.1看出物质分子从虚态便回到电子的基态放出光子的能量跟物质分子从基态跃迁到虚态所吸收光子的的能量是相同的，并且可以探测出他们的波长也是相同的。在上述的情况下在与物质分子之间并没有发生能量的变化，这种情况的散射即为瑞利（Rleigh）散射。与上述情况不同如果分子回到较高的能级，如图2.1中b所示，发物质分子受到影响，发生了能量的传递，分子振动能量增加这一情况可以明显得到，此时这种散射称为斯托克其(stokes)拉曼散射。如果分子回到较低的能级，如图2.1中c所示发射光与上述斯托其拉曼散射情况相反，这一散射称为反斯托克斯拉曼散射。[1,20]在普通研究中没有特殊说明的情况下斯托克斯拉曼散射作为常用讨论散射。图2.1中d，e，f是用波长较短亦即能量较大的蓝光光子激发分子的情况。 研究表明入射光照射的分子数越高时，我们所得到瑞利散射光和拉曼散射光的强度越大，即两者之间成正比。所以，斯托克斯拉曼强度(图2.1中b)正比于处于最低能级状态分子的数量，而反斯托克斯拉曼强度(图2.1中c)正比于处于次高振动能级的分子数。  图2.1散射过程能级详细（拉曼光谱的分析与应用） 拉曼效应存以下一些特点： (1)研究表明任何物质都有其代表性的拉曼光谱，我们可以根据这一条件验证物质。 (责任编辑：qin) |