拉曼光谱技术在文物宝玉石珠饰中应用

拉曼光谱技术在文物宝玉石珠饰中应用

一、文献出处

二、研究内容

中国科学院上海光学精密机械研究所考古中心采用拉曼光谱法对合浦汉墓出土的典型宝玉石珠饰进行物相组成分析，研究表明珠饰样品主要分为宝玉石和有机宝石两类,宝玉石包括石英质、绿柱石、石榴子石、绿松石等,有机宝石以琥珀为主。

1、石英质珠饰样品

合浦汉墓群出土的石英质珠饰样品典型的拉曼光谱测试结果图2显示,其拉曼光谱表征基本一致,最强拉曼特征峰位于460~465cm^{- 1}附近,归因于Si-O键的弯曲振动所致;位于124~126cm^-1、203~265cm^{- 1}、351~396cm^-1以及689~ 1161cm^-1范围的中-低强度拉曼特征峰分别归属于Si-O-Si键的弯曲和摇摆振动、O-Si-O键的弯曲和伸缩振动以及Si-O键的伸缩振动模式所致。

图1 部分典型石英质珠饰样品的拉曼光谱

(a)蝉形水晶饰件(土00108),西汉,合浦县望牛岭1号墓出土,广西壮族自治区博物馆藏;(b)六方双锥形紫水晶串饰(000875),新莽时期,合浦县环城乡黄泥岗 M1出土;(c)黄水晶(000598),汉,合浦县环城乡红岭头M3出土;(d)玛瑙珠(000536),汉,合浦县第二麻纺厂南M(土坑)出土

2、 绿柱石珠饰

图2为合浦汉墓群出土的典型绿柱石珠饰样品±11816-9的拉曼光谱测试结果。最强拉曼特征峰位于686cm^-1,以及1068、324、397cm^-1等附近较强的拉曼特征峰, 与标准的绿柱石拉曼特征峰相一致。其中, 686cm^-1附近的拉曼特征峰归属于ν(Be-O) 键的伸缩振动所致,324cm^-1和397cm^-1等处的拉曼特征峰归因于Si-O键的对称环变形振动引起,1068cm^-1附近的拉曼特征峰则归属于Si-O键的振动所致。

图2 绿柱石珠饰样品(±11816-9)的拉曼光谱

3、石榴子石珠饰

合浦汉墓群出土典型石榴子石珠饰样品拉曼光谱如图5所示,合浦汉墓群出土的石榴子石珠饰样品以铁铝榴石亚种为主。铁铝榴石的最强拉曼特征峰位于919cm^-1附近,归属于Si-O对称伸缩振动所致,次强峰位于347cm^-1附近,归属于(SiO4)4-四面体的旋转振动所致。

图3 铁铝榴石珠饰样品000205(a)和样品000456(b)的拉曼光谱

4、绿松石珠饰

合浦汉墓出土绿松石珠饰样品以动物微雕为主,典型器物如图4所示。由于绿松石颜色、激光光源波长、表面状态等因素,所获取的拉曼特征峰谱通常会有较强的荧光背景,有时可以观测到由PO^3-₄ 的伸缩振动引起的1040cm-1 附近的拉曼特征峰(图5),但是在低波数范围内的拉曼特征峰不容易观测到。

图4 合浦汉墓出土典型绿松石珠饰样品

(a)绿松石羊形饰(000153),西汉,合浦县环城公社北插江盐堆M1出土;(b)绿松石鸽形饰(000367),汉,合浦县环城公社文昌塔生资仓M1出土

图5 绿松石珠饰样品的拉曼光谱

三、仪器推荐

本文中用到的如海光电EVA3000Plus型手持式拉曼光谱仪，现已升级为EVA6000。

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EVA6000手持拉曼光谱仪采用高性能科研级别拉曼系统，将光谱仪功能精简化，专业化。基于手机，它可以实现云-网-端的物联网拉曼监测和信息检索。新一代的手持拉曼光谱仪具备超高的高灵敏度及高光学分辨率等特点，被广泛应用于医药、医疗、公共安全、化学品检测、食品安全、珠宝检测等多个领域和行业。

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Ø 操作简单：软件界面友好，人机对话，操作简单；

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规格参数