مقدمة

علم الأحجار الكريمة هو حقل معقد ، التي تنطوي على العديد من التخصصات مثل العلوم الطبيعية ، الفن ، التاريخ وعلم الآثار . واحدة من أهم القضايا في دراسة علم الأحجار الكريمة هو تحديد الأحجار الكريمة ، بما في ذلك الأنواع ، النقاء ، المنشأ ، وما إذا كان يتم التعامل معها يدويا . لأن الهدف من التحليل هو عادة macroscopical جوهرة ، قيمة اقتصادية كبيرة ، في بعض الأحيان يمكن أن تكون جزءا لا يتجزأ من الحلي أو مغلفة في حاوية ، يجب أن يكون تماماو غير الغازية . رامان الطيفي هو نوع من التكنولوجيا التي هي كاملة وغير الغازية ، لا تحتاج إلى أي إعداد العينة ، على أساس تحليل ظاهرة تشتت رامان ، التركيب الجزيئي والتركيب الكيميائي يتم تحليلها من خلال قياس التغيرات في الترددات الصغيرة من الضوء الساقط الناجم عن الاهتزازات الجزيئية في العينة . رامان الطيفي لديها أيضا مزايا قصيرة وقت القياس ، وانخفاض الطلب على العينات . ولذلك ، في مجال علم الأحجار الكريمة هي شعبية جدا . نادرا ما تستخدمرامان الطيفي يمكن تطبيقها على دراسة الأحجار الكريمة في المختبر .atr3000 الطيف النمساويمع ظهور المحمولة مطياف رامان ، رامان الطيفي يظهر تماما مزايا في هذا المجال . في السنوات الأخيرة ، العديد من مختبرات علم الأحجار الكريمة مجهزة رامان الطيفي لدراسة الزمرد ، الماس ، إدراج الأحجار الكريمة ، والأحجار الكريمة مطعمة ، وما إلى ذلك ، ولا سيما استخدام المحمولة رامان الطيفي لتحليل الأحجار الكريمة وغيرها من الأشياء التي لا يمكن نقلها . في هذه الورقة ، فإننا سوف مناقشة تطبيق المحمولة رامان الطيفي في دراسة الأحجار الكريمة ، مع التركيز على تصنيف وتحديد الأحجار الكريمة ، فضلا عن نتائج ملحوظة في مجال التحليل . ويعتقد أن إدخال هذه التكنولوجيا المتقدمة يمكن أن توفر منظورا جديدا في مجال علم الأحجار الكريمة و ضخ حيوية جديدة في البحث العلمي وتحديد الأحجار الكريمة .

تطبيقات رامان الطيفي في علم الأحجار الكريمة

عندما نرى جوهرة ، شيء واحد أن كنت تريد أن تعرف هو بسيط جدا : ما هو جوهرة أمامنا ؟ العديد من الأحجار الكريمة التي تنتمي إلى أنواع معينة من المعادن ، على سبيل المثال ، الماس الكيميائية الكربون ؛ البريل ، توباز والزركون تنتمي إلى معادن السيليكات ، في حين أن العنصر الرئيسي من الياقوت والياقوت هي أكاسيد المعادن . في هذه الحالة ، المحمولة مطياف رامان يمكن استخدامها لاختبار الأحجار الكريمة بسرعة ، والمعادن أنواع الأحجار الكريمة يمكن تحديدها بسهولة ، بعد الحصول على الطيف ، مقارنة مع معيار قاعدة البيانات الطيفية ، يمكن الحصول على معلومات عن المواد التي سيتم اختبارها . في الصورة أدناه ، أطياف رامان من الزبرجد ، الياقوت ، تنزانيت ، فورسترايت ، cordierite يمكن تمييزها بصريا من قبل عدد من القمم .

الشكل 1 أطياف رامان من بعض الأحجار الكريمة المشتركة ( الزبرجد و الياقوت ) و الأحجار الكريمة غير عادية ( تنزانيت ، فورسترايت ، cordierite ) التي تم الحصول عليها باستخدام 633 نانومتر الإثارة .

تطبيقات رامان الطيفي في علم الأحجار الكريمة

في كثير من الحالات ، والأحجار الكريمة تنتمي إلى مجموعة من المعادن غير المتجانسة التي تختلف باستمرار في التركيب الكيميائي . في العام ، والأحجار الكريمة في المجموعات المعدنية يمكن أن ينظر إليها على أنها حل الصلبة في نهاية العناصر التورمالين والعقيق هي أمثلة من الأحجار الكريمة التي لا تتوافق مع أنواع المعادن ولكن مع المجموعات المعدنية . من المهم أن نفهم التكوين الفعلي من الأحجار الكريمة ( أي النسبة المئوية من معظم العناصر في نهاية المجموعة المعدنية ) من أجل تقييم قيمة منشأ الأحجار الكريمة بشكل صحيح .

هنا مثال على العقيق الأحجار الكريمة التي تنتمي إلى مجموعة من المعادن العقيق3باء2(سيو)4و3حيث يمثل كاليفورنيا2 +في Fe2 +من Mn2 +و Mg2 +， ب باسم آلسفي Crسفي Feسنهاية العناصر في العقيق المعادن تشكيل يمكن تقسيمها إلى أربعة أنواع : ملغ آل العقيق3آل2سيه3أ12الحديد الألومنيوم العقيق3آل2سيه3أ12من العقيق الألومنيوم ( SPE ، من )3آل2سيه3أ12( العقيق العقيق الألومنيوم ، كاليفورنيا )3كرو2سيه3أ12العقيق ( و ، كاليفورنيا )3فيه2سيه3أ12العقيق الألومنيوم ( غرو ، كاليفورنيا )3آل2سيه3أ12العقيق هو ممثل من العقيق ، الأحجار الكريمة التي تتوافق مع نهاية نقية عنصر نادر جدا في الطبيعة ، لذلك هو حل الصلبة المشتركة العقيق التي تتكون من نهاية هذه العناصر . أطياف رامان من العقيق العقيق الأحمر سلسلة سلسلة كما هو مبين في الشكل 2 - نموذج البيانات باستخدام الماتلاب يمكن تحليل تكوين نسبة مختلفة من عناصر نهاية العقيق ، وتوفير أساس التقييم .

الشكل 2 أطياف رامان من العقيق الأحمر ( أ ) و ( ب ) سلسلة العقيق .

تطبيقات رامان الطيفي في علم الأحجار الكريمة : التقليد ، الأحجار الكريمة الاصطناعية والمعالجة الاصطناعية

وكما ذكر من قبل ، واحدة من أهم التحديات في علم الأحجار الكريمة هو تعزيز أساليب تحديد وتحديد الأحجار الكريمة الطبيعية ، مثل التدفئة ، الكراك ملء التعرض للإشعاع ، والطلاء ، التبييض ، والصباغة ، وهلم جرا . على سبيل المثال ، بعض كسر روبي مليئة الزجاج مع ارتفاع مؤشر الانكسار من أجل تحسين الوضوح ، فان وآخرون في روبي رامان الطيفي وجدت أن يؤدي الزجاج في 1500cm-1هذا الأسلوب يوفر أداة قوية لتحديد الأحجار الكريمة يدويا .

الشكل 3 أطياف رامان من روبي الطبيعية والزجاج شغلها : الطبيعية هي eigenpeaks روبي ، P1 و P2 هي eigenpeaks روبي شغلها .

من ناحية أخرى ، رامان الطيفي ، الكشف عن التقليد هو مهمة بسيطة نسبيا ، لأنه بالمقارنة مع الأحجار الكريمة الحقيقية ، في كثير من الأحيان تكوين مختلفة ، مثل الماس وغيرها من الأحجار الكريمة المستخدمة في كثير من الأحيان انتحال شخصية مكعب زركونيا ، التركيب الكيميائي من الماس مختلفة تماما ، وسوف تظهر مختلف الأطياف . ويبين الشكل 4 أطياف رامان من الماس ، وأكثرها شيوعا تقليد مكعب زركونيا ، وآخر تقليد تيتانات السترونتيوم .

الشكل 4 أطياف رامان من الماس ، مكعب زركونيا ، تيتانات السترونتيوم

ملخص

رامان الطيفي يعني السرعة والحساسية اختبار غير تدميري ، وتلبية متطلبات علم الأحجار الكريمة . باستخدام مطياف رامان ، ليزر مختلفة يمكن تركيبها في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة من نطاقات التردد للحصول على معلومات حول خصائص وتكوين وهيكل ونقاء الأحجار الكريمة لتحديد شوائب والكشف عن تعزيز العلاج . الدراسات الحديثة تشير إلى أن أطياف رامان يمكن أن تستخدم أيضا للحصول على معلومات كمية عن تكوين الأحجار الكريمة . رامان التحليل ليس فقط في البلورات غير العضوية ، ولكن أيضا يمكن الحصول على الأحجار الكريمة العضوية ( المرجان ، العنبر ، اللؤلؤ ) أو غير متبلور أو مواد نانو البلورية ( سبج ، أوبال ) من المعلومات .atr3000 مطياف المحمولةويمكن أيضا توسيع نطاق البحث ليشمل تحليل الأحجار الكريمة المحفوظة في المتاحف ، أو الأحجار الكريمة المرصعة في الأعمال الفنية الأثرية أو التاريخية .

رامان الطيفي يمكن استخدامها بوصفها أداة قياسية في مختبر علم الأحجار الكريمة ، جوهرة البائعين ينبغي أن تستخدم على نطاق واسع من أجل التعرف السريع على الطيف رامان . رامان القياس ليس فقط بسرعة ولكن أيضا من دون تكلفة شراء الصك . وقد ثبت أن تكون مفيدة في مجال علم الأحجار الكريمة ، مما يجعل مساهمة هامة في دراسة أصل أصل الأحجار الكريمة . تحليل التغيرات الطفيفة في طيف الذبذبات و دراسة دقيقة من السوائل المجهرية و شوائب صلبة يمكن أن تكشف عن تفاصيل هامة من التاريخ الجيولوجي للمعادن .

في المدى الطويل ، رامان الطيفي وتقنيات مختلفة ( على سبيل المثال ، مجهر مسح بالإلكترون ( SEM ) ، تشتت الطاقة الأشعة السينية ( EDX ) أو تحويل فورييه مطيافية الأشعة تحت الحمراء ( FT - IR ) سوف تزيد من توسيع نطاق تطبيق رامان الطيفي في علم الجواهر . ومن ناحية أخرى ، فإن تعميم قاعدة بيانات شاملة عن أطياف رامان من المعادن ، والتشغيل الآلي للقياس الروتيني لعدد كبير من العينات ، والبرمجيات والأجهزة الصديقة مع إمكانية تحديد الأحجار الكريمة ومكوناتها بسرعة مع ما يكفي من الثقة من قبل المستخدم طريقة سوف تساعد على نشر هذه التكنولوجيا خارج مختبر البحوث .

المراجع :

[1] Bersani، D. و Lottici، P.P., 2010. تطبيقات الطيف رامان لعلم الجوهر. الكيمياء التحليلية والتحليلية الحيوية، 397، pp.2631-2646.

[2] Fan، J.L.، Guo، S.G. و Liu، X.L.، 2009. تطبيق مقياس طيف رامان الصغير المشترك للتعرف غير المدمر على الأحجار الكريمة المملوءة. Spectroscopy Letters، 42(3)، ص 129-135.

[3] Bersani، D.، Andò، S.، Vignola، P.، Marino، I.G. و Lottici، P.P.، 2009، أغسطس. تحديد ميكرو رامان لتكوين الحصانات الغرانديتية. () في أعمال مؤتمر AIP (المجلد 1163، العدد 1، الصفحات 35-43). المعهد الأمريكي للفيزياء.

[4] Aponick، A.، Marchozzi، E.، Johnston، C.R. و Wigal، C.T.، 1998. تحديد أصالة الأحجار الكريمة باستخدام طيف رامان. مجلة التعليم الكيميائي، 75(4)، ص 465.