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—69.7 Me 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。

一颗含八面体金刚石及对称云雾状包裹体的褐色刻面钻石

金刚石包裹体保留了金刚石形成时的大量信息,不同包裹体类型对应不同的生长环境。金刚石中包裹金刚石包裹体的研究较少,学者对其成因产生了热烈探讨,但是对于金刚石中包裹体的研究通常需要进行破坏性制样,该类研究方法不适用于成品钻石研究测试。利用拉曼光谱成像技术,获得高分辨率的拉曼光谱面扫描图像,结合红外光谱、光致发光光谱以及三维荧光光谱对一颗含有金刚石包裹体和云雾状包裹体的刻面成品钻石进行无损研究。样品体色呈褐色并伴有绿色调,透过台面可见其亭部围绕亭尖的深褐色环带状以及深褐色对称放射状云雾,肉眼可见中间一晶体,显微特征显示其为八面体晶形,长波紫外灯下有明显绿色荧光。根据红外光谱可知该钻石为Ⅰa型,深褐色对称放射状云雾与钻石富氢相关,其褐色体色与非变形相关缺陷和变形相关缺陷有关。低温液氮光致发光光谱测试可知钻石存在H4中心,推断该钻石可能经过放射性辐照和高温退火过程,PL谱峰中545和563 nm处与氢缺陷有关,637 nm处与NV-缺陷中心有关,741 nm处GR1缺陷是导致钻石带绿色调的原因,钻石经过天然辐照,在驻留过程中未曾经历过高温环境。三维荧光光谱验证了钻石在长波紫外荧光下发出的强绿色荧光与λ_(em) 520 nm处为宽荧光峰有关,最佳激发波长位于λex 420 nm处,该荧光中心与H3有关,进一步验证了该钻石经历了辐照和退火过程。通过拉曼光谱确认样品中八面体晶体为金刚石包裹体,根据拉曼面扫描结果,包裹体边缘的谱峰频移相差较大,金刚石包裹体存在一定的应力,通过推算残余应力最大约为0.49 GPa,包裹体结晶过程中间结晶速度较边部更快,包裹体和寄主接触位置存在残余应力可能与其在结晶过程中温压条件发生变化有关。另外,钻石中含有的杂质较多,也可使其产生一定的晶格畸变。

拉曼光谱成像技术检验朱墨时序中书写笔种类对检验结果的影响研究

目的考察在运用拉曼光谱阵列面扫描检验朱墨时序的方法中书写笔油墨种类对检验结果的影响。方法根据拉曼谱图的不同对搜集的188种书写笔(包括22种黑色圆珠笔,62种蓝色圆珠笔,62种黑色签字笔,42种蓝色签字笔)进行扫描并分类,采用拉曼光谱阵列面扫描技术对书写笔与同一印泥和印油形成的朱墨时序样本进行检验。结果 188种书写笔被分为4大类23小类,4类书写笔与印泥或印油形成的朱墨时序样本都得到了较好的检验结果。结论在本实验条件下,书写笔油墨种类对拉曼光谱阵列面扫描检验朱墨时序的检验结果没有影响。

拉曼光谱成像技术检验朱文时序时印文油墨种类对检验结果的影响

目的考察在运用拉曼光谱阵列面扫描检验朱文时序的方法中印文油墨种类对检验结果的影响。方法根据拉曼谱图的不同对搜集的21种印泥印油进行扫描并分类,采用拉曼光谱阵列面扫描技术对印泥印油与同一书写笔形成的朱文时序样本进行检验。结果 21种印泥印油被分为11类,21种印泥印油与蓝色签字笔形成的朱文时序样本都得到了良好的检验结果。结论印文油墨种类用拉曼光谱阵列面扫描检验朱文时序的检验结果没有影响。

拉曼光谱阵列面扫描判断蓝色签字笔与印泥的时序研究

朱文时序的检验一直是公安司法鉴定的难点之一,是文件检验工作者致力研究的难题之一。传统的检验方法灵敏度较低[1],特别是对于蓝色签字笔与印文的先后顺序判断很难得到好的效果。为此,寻求更为简单无损的方法成为了物证检验人员致力追求的目标。将拉曼光谱阵列面扫描成像技术拓展应用于蓝色签字笔与印泥印文先后顺序的研究中,可以真正意义上实现对检材的无损检验和对检验结果的直观表述,一方面可以深入研究拉曼光谱阵列面扫描成像技术的各项实验条件及方法特性,拓展拉曼光谱技术在物证鉴定领域的应用范围;另一方面也为朱文时序的判断研究提供一种新方法,使实验结果更加准确可靠。