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近紫外-可见光吸收谱特征

2023.2.08

将蓝宝石磨制成光薄片,在西德莱茨MPV-3显微光度计上可测得350~750nm范围内透过率值。为了便于与国内外发表的各种蓝宝石吸收光谱进行对比,根据公式:吸收率≈1—透过率,可将透过率换算成吸收率。文中所有实测图谱都是经过校正并换算得出,横坐标为波长(nm),纵坐标为吸收率。有的作者将横坐标用频率(cm-1),纵坐标用光密度(D)或线吸收系数(α)表示,D=lgI0/I,I0为入射光强,I为透射光强,α=1nI0/I·1/h,h为晶体厚度。由于制样困难,样品厚度难以精确控制,而样品各吸收峰的相对强弱与样品厚度及纵坐标的单位无关,因此文中未根据Buger-Lambert-Beer定律进行厚度修正。为了便于与各学者的资料对比,文中使用了nm和cm-1两种单位,1cm-1=10-7nm。用nm做横坐标单位时,谱线形状会较为展宽。

所选样品较为均匀,透明度较好,无明显包裹体。未特别标明,实测样品厚度约0.1mm。

图3-1列出了部分样品的实测谱图(1-14)和一些对比谱图(b-e)。其中a谱由瑞士Hānni博士帮助测得,样品为我校宝石研究所赠送,与本文测试样品产地、性状一致。为了便于讨论,文中沿引了K.Schmetzer(1980)对吸收带的编号。

从图中可以看出,不论样品主波长(λe)和兴奋纯度(αe/%)如何,都具有共同特征:在375nm,450nm,530nm,570nm±,720nm±都存在或强或弱的吸收,其中尤以450nm(a3)、570nm(b)吸收的存在更为普遍和明显。需要说明的是375nm吸收为375nm和388nm吸收的叠加,即a1+a2带,Hanni博士的测试证实了这一点;其次由于d1、d2、a4的吸收强度较弱,并不是在每一谱图上都有明显的信号;谱图9和10缺失a1+a2带,对比前人资料和其它实测谱图,可以认为这是仪器误差造成。

在各吸收带中,a1+a2、a3吸收在e上c和e//c方向强度(积分强度)近于相等;d1、d2、b吸收带的强度却明显具偏振性,e//c方向强度较小;a4带靠近测试极限值750nm,难以确定其偏振规律性。将各谱的普遍规律和特征列于表3-2中。



表3-2 蓝宝石吸收光谱位置及编号




图3-1 各种蓝宝石吸收光谱




山东昌乐蓝宝石矿物学及其改色


d1、d2、a4的吸收较弱,且易与其它吸收叠加,许多作者都对其进行了忽略,如Nikolskaya等。在本文测试中,这三个带还是可以观察到的,后文将对其成因进行分析。

此外,不论产地、样品、样品厚度、纵坐标单位如何,e⊥c方向的吸收率(或D)都大于e//c方向的,表现在视觉上,沿蓝宝石c轴观察透明度较小,而垂直c轴观察透明度较大。根据

,可以很容易解释蓝宝石这种与双折射有关的吸收率的微小差别(设R为常数)。

实测谱是各不同吸收峰相互叠加而形成的最终结果,因此吸收带的最大值点并不一定就是吸收带的真正位置。设各吸收带为高斯线型,可以用计算机进行拟合(谱e),拟合结果与实测谱带位置较为接近,因此实测谱带的微小漂移对各吸收带的定性和半定量成因归属影响很小,可以用波长(或频率)吸收最大值代表所分析的吸收带(见表3-2)。

除了上文进行命名的吸收带外,有的谱(如9′)还存在其它吸收,这种现象不具普遍性,本文对此进行忽略。


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