基于热释光的水晶类宝石鉴定研究

摘要

合成水晶的宝石学特征与天然水晶相似，在无明显内部特征的情况下，快速准确地鉴定二者是宝石行业中急需解决的一个问题。热释光是一种磷光，属于矿物的微观特征之一。利用热释光技术可以有效地揭示矿物的物理性质，研究其晶格参数及晶体缺陷，分析电子陷阱的起因及行为等相关问题。　　本文以无色水晶、紫晶、烟晶及其合成品为实验对象，利用热释光测量仪、红外光谱仪、X射线荧光光谱仪对样品进行实验，对样品的热释光特征做出分析总结，以期得出具有宝石鉴定意义的结论，探索热释光技术在宝石鉴定领域的应用潜力与未来发展趋势。　　通过缓慢的线性升温得到样品的热释光曲线，发现天然无色水晶在110-125℃出现一个强度不大的发光峰，推测是由于经过自然辐照作用，可能与Fe-O-心相关，合成无色水晶晶体无热释光现象；天然紫晶经测试无热释光现象，推测是Fe3+对低温区的发光产生抑制作用，而合成紫晶曾经过短时间大剂量的辐照，在75℃和115℃左右出现强度不大的发光峰；天然烟晶经测试无热释光现象，推测是微量元素Fe和Ti抑制了晶体在低温区的发光，合成烟晶曾经过短时间大规模的辐照，造成晶体内大量的晶格缺陷，出现较为强烈的热释光现象，在95℃和155℃出现发光峰。可知热释光特征具有鉴别天然水晶与合成水晶的应用潜力。　　使用透射法测试样品的红外光谱，可知天然无色水晶具有其特征的3595cm-1、3484cm-1吸收峰，合成无色水晶有3585cm-1吸收峰与天然品相区别。天然紫晶在3550cm-1-3250cm-1区间有一个宽吸收带，合成紫晶含有特征的3545cm-1吸收峰，但此峰在某些样品中并不是太明显。合成烟晶缺失3595cm-1、3481cm-1这两个吸收峰，该特征可以与天然烟晶相区别。　　使用X射线荧光光谱仪分析样品内部的微量元素含量可知，无色水晶、烟晶和其合成水晶在微量元素的种类和含量方面没有明显差异。合成紫晶中微量元素K的含量比天然紫晶略多一点。

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Oct. 2017

1.2.1 国内外研究现状

1.2.2 存在问题

1.3.1 研究内容

1.3.2 工作量统计

1.3.3 预期研究成果

(2)地学中地质测年研究

(3)找矿矿物学研究

1)油气勘查

2)铀矿勘查

3)贵金属矿脉研究

(4)材料结构研究

1)鉴定宝石矿物材料

2)研究材料的陷阱能级

(5)古环境的新指标

(6)生命矿物成因矿物学研究

(7)环境剂量监测研究

(8)检测辐射食品

3.1.1 物理、化学性质

3.1.2 水晶品种

3.1.3 国内外产地

3.2 水热法合成水晶

4.1 水晶样品的内外部特征

4.1.1 实验样品选取

4.1.2 水晶样品的基本物理性质

4.2.1 实验所测温度范围

4.2.2.2 紫色天然水晶与合成水晶样品

天然紫晶与合成紫晶样品的热释光测试结果如图4.6、4.7所示。

4.2.2.3 烟色天然水晶与合成水晶样品

4.3.1.1 无色水晶的特征红外光谱

4.3.1.2 紫晶的特征红外光谱

4.3.1.3 烟晶的特征红外光谱

5.1.1 天然无色水晶及合成水晶热释光特征分析

5.1.2 天然紫晶及合成紫晶的热释光特征分析

5.1.3 天然烟晶及合成烟晶的热释光特征分析

5.2.1 热释光的影响因素

5.2.1.1 辐照作用

5.2.1.2 微量杂质元素

5.2.2.1 样品加工损耗

5.2.2.2 样品颗粒大小

5.2.2.3 实验加热温度