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[doc格式] 水晶类宝石的热释光特征及其宝石学意义

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[doc格式] 水晶类宝石的热释光特征及其宝石学意义[doc格式] 水晶类宝石的热释光特征及其宝石学意义 水晶类宝石的热释光特征及其宝石学意义 第11卷 2009生 第1期 3月 宝石和宝石学杂志 JournalofGemsandGemmology Vo1.11No.1 Mar.2009 水晶类宝石的热释光特征及其宝石学意义 吕璐,袁心强, (1.中国地质大学珠宝学院,湖北武汉430074;2. 陈美华,杨晓蓉 国家珠宝玉石质量监督检验中心,深圳518026) 摘要:利用组装的热释光光谱测量装置测试了天然与合成无色水晶,茶晶和紫晶样品的热释光,分析...
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[doc格式] 水晶类宝石的热释光特征及其宝石学意义 水晶类宝石的热释光特征及其宝石学意义 第11卷 2009生 第1期 3月 宝石和宝石学杂志 JournalofGemsandGemmology Vo1.11No.1 Mar.2009 水晶类宝石的热释光特征及其宝石学意义 吕璐,袁心强, (1.中国地质大学珠宝学院,湖北武汉430074;2. 陈美华,杨晓蓉 国家珠宝玉石质量监督检验中心,深圳518026) 摘要:利用组装的热释光光谱测量装置测试了天然与合成无色水晶,茶晶和紫晶样品的热释光,对比 了其热释光图谱.结果显示,天然无色水晶样品有较弱的热释光特征,合成无色水晶样品无热释光,两者加热 后颜色皆无明显变化;天然茶晶样品无热释光,加热后颜色不改变,合成茶晶样品的热释光强烈,其图谱清晰, 加热后茶色退为无色,但如仅加热120S,则仍为茶色;天然紫晶样品 无热释光,合成紫晶样品有热释光,加热 后颜色均无变化.结果表明,热释光对解决珠宝鉴定中的某些疑难问 题具有独到的作用. 关键词:热释光;水晶;宝石学 中图分类号:TS93文献标识码:A文章编 号:1008—214X(2009)01—0031—04 ThermoluminescentCharacteristicsofRockCrystals andTheirSignificanceinGemmology LVLu,YUANXin—qiang,CHENMei—hua,YANGXiao—rong (1.GemmologicalInstitute,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China; 2.NationalGemstoneTestingCenter,Shenzhen518026,China) Abstract:Thethermoluminescent(TL)characteristicsofthenaturalcolourlessrockcrystal, tea—quartz,amethystsamplesandtheirsyntheticsamplesaretestedbyusingthethermolumi— nescencemeteringdevice.TheTLspectraofthenaturalandsyntheticsamplesareanalysed andcontrasted.Theresultsshowthatthenaturalcolourlessrockcrystalsampleshavethe weakthermoluminescenceandthesyntheticcolourlesssampleshavenother moluminescence. Theeoloursofbothhavenochangeafterheating.Thenaturaltea—quartzsam pleshaveno thermoluminescenceandthecoloursdonotchangeafterheating.Thesyntheti quartz ctea— sampleshavetheintensethermoluminescenceandclearTLspectra,andthecolourschangeto colourlessafterheating.However,thecolourofsynthetictea—quartzremain sdarkbrownif onlyheatedfor120seconds.Thenaturalamethystsampleshavenothermoluminescenceand thesyntheticamethystsampleshavetheweakthermoluminescence.Thecoloursofbothhave nochangeafterheating.Alltheseresultsshowthatthethermoluminescencehasthespecial roleinsolvingspecialkindsofgemstoneappraisalprombles. Keywords:thermoluminescence;rockcrysta1;gemmology 释光指矿物晶体受辐射作用积蓄的能量在受 到热或光激发时,以光的形式而释放的一种物理 现象?.20世纪5O年代初,Daniels就提出热释 光法可用于考古学和地质学样品的年代测定. 我国的科学工作者多年致力于年代测定的研究, 对不同地区,不同地层及各种沉积物中不同矿物 收稿日期:2008—11-10修回日期:2009—01-16 作者简介:吕璐(1985一),女,中国地质大学(武汉)珠宝学院宝石学专 业硕士研究生. 32宝石和宝石学杂志 种类的热释光性质进行了深入的分析与研究,取 得了卓有成效的结果l3],但并未涉及其在宝石学 中的应用.笔者采用组装的热释光光谱测量装置 测试了水晶类宝石样品的热释光光谱,探讨了将 热释光光谱测量仪应用于珠宝玉石检测与研究的 可行性. 1热释光光谱测量仪 1.1工作原理 样品被加热后发出的光经过光路系统后被高 灵敏度的光敏探测器采集,再将光子强度的模拟 信号变为可直接用计算机进行处理的数据信号. 系统测量软件用VisualBasic语言编写,代 码简练,运行速度快,可在Windows操作系统下 运行,中文显示;可实时显示测量数据,时间精确, 同步. 1.2设备组成 热释光光谱测量仪(图1)由光子计数器,加 热装置,暗箱(图2),计算机及配套软件等组成. 在长时间连续工作期间,仪器的读数漂移小, 测光系统灵敏度高,可方便地更换加热棒和样品 盘,可测量多种形状的物品,如片,块及粉末状样 品等. 图1热释光光谱测量系统 Fig.1TIspectrummeteringsystem 图2暗箱结构简图 Fig.2Structureofblackbox 2实验结果及分析 本实验选用27块水晶类宝石为实验样品(表 1),其中天然水晶9块,合成水晶3块,天然茶晶 2块,合成茶晶6块,天然紫晶4块,合成紫晶3 块.将所有的样品粉碎成粒径为200目的粉末, 每份样品取0.03g. 在实验过程中,在密闭无光的环境下均匀加 热样品粉末,使其温度逐渐升高,采用光敏探测器 接收样品因受热而释放的光子数,在计算机上形 成光子计数点图.由于该点图不便于观察与对比, 故利用软件将其处理成光子曲线图,并累加处理. 2.1水晶 从天然水晶样品的热释光图谱(图3)中可以 清楚地观察到其图形十分相似:所有的样品都有 热释光现象,但不强,最高光子计数在500以下, 且只显示一个主发光峰;其发光峰的拐点基本上 都在加热165s(约90?)时,其顶点约在加热260 s(约120?)时;加热后其颜色不变,仍为无色. 观察合成水晶样品的热释光图谱(图4)发现, 其图谱基本平直,表示合成水晶无热释光现象. 表1实验样品的颜色 Table1Coloursofexperimentalsamples 合成水晶类 第1期吕璐等:水晶类宝石的热释光特征及其宝石学意义33 图3天然无色水晶样品的热释光特征图谱 Fig.3CharacteristicTLspectraofnatural colourlessrockcrystalsamples w卜一小…,一 wV小— . /—加热,这些电子受到热激 发,挣脱势陷,跃迁回基态,并释放出光子释放储 存的能量,从而产生了热释光.由于天然辐射作 用小,故其热释光并不强烈.合成水晶由水热法 生长而成,合成后没有经过人工辐照处理,天然辐 照的时间过短,不能形成足够的储能电子,故不存 在热释光. 2.2紫晶 从图5可以看出,天然紫晶样品没有热释光 现象,加热后其颜色不变,仍为紫色.合成紫晶样 品的热释光图谱(图6)显示其均有发光峰出现, 但发光强度不大,最高光子计数低于400.以所 测的3个样品为例,其图谱变化无规律性:样品2— 6在约8O?时有发光峰,样品2-5在约115?时有 较大的发光峰,样品2—4则在约85?时有发光峰, 加热后其颜色不变,仍为紫色. L=::二::==二::=:二==二二:二:二::=:::::s .如 (器.(勰)50().)4s0(撇 图5天然紫晶样品的热释光特征图谱 Fig.5CharacteristicTIspectraof naturalamethystsamples .50 ( 50 (勰)50()如()50( 图6合成紫晶样品的热释光特征图谱 Fig.6CharacteristicTLspectraof syntheticamethystsamples 天然紫晶的晶体结构中存在EFeO]空穴 型色心,与天然水晶一样,形成后接受自然界长期 且微弱的辐射作用,理论上可以形成一些储能电 子.但在试验中未测到其光子释出,这可能是 Fe件抑制了发光作用.典型的合成紫晶的生长 是将Fe.离子引入无色水晶晶体,再通过辐 照处理形成[FeO]空穴型色心.在此过程中, 除了EFeO]一之外,还会造成其它的晶格缺陷, 形成储能电子,加热后会使这些电子迁回基态并 释放出能量,发出可见光.由于Fe抖离子具有强 烈的抑制发光作用,故合成紫晶虽然有热释光现 象,但其强度微弱. 23茶晶 天然茶晶样品的热释光图谱(图7)显示,其图 谱基本平直,没有热释光现象;加热后其颜色不变, 仍为茶色.合成茶晶样品的热释光很强(图8), 有1,3个发光峰,其中2个发光峰比较稳定,分 别位于90?和150?,样品加热600S(约190?) 后发生退色现象,成为无色水晶. : . 0.. :::__=:.:..丛 . ( . (勰)(勰).()(勰 图7天然茶晶样品的热释光特征图谱 Fig.7CharacteristicTLspectraof naturaltea—quartzsamples 图8合成茶晶样品的热释光特征图谱 Fig.8CharacteristicTLspectraof synthetictea—’quartzsamples 34宝石和宝石学杂志2009生 对合成茶晶样品2—8加热到120S(约70~C) 后停止加热,继续测量样品的热释光,得到其热释 光图谱(图9),避免了样品的退色. 图9合成茶晶样品2—8加热 120S后的热释光特征图谱 Fig.9CharacteristicTLspectrumofsynthetic tea—quartzsample2-8afterheatedfor120s 天然茶晶在生长过程中,接受自然界长期且 微弱的辐射作用,理论上与天然水晶一样可以形 成一些储能电子.但在试验中没有测到其光子释 出,这可能是A1”抑制了发光作用.合成茶晶采 用水热法生长而成,把Al抖引入无色水晶晶体, 再通过辐照处理成为茶色.在短时间大剂量的辐 照处理过程中,除了形成Al抖色心外,还会形成 其它的晶体缺陷,形成许多储能电子,在加热时产 生热释光.同时,Al.抑制发光作用较Fe件弱得 多,所以合成茶晶能形成强烈的热释光. 合成茶晶色心的稳定性不高,加热低于7O? 时,色心没被破坏,仍为茶色;但加热超过150? 时就会被完全破坏,使其茶色退为无色. 3结论 笔者运用组装的热释光光谱装置测量了天然 与合成水晶,茶晶,紫晶样品的热释光特征图谱. 通过对比其热释光图谱,得到以下结论: 1.天然水晶样品有较弱的热释光,而合成水 晶样品则无热释光;天然茶晶样品无热释光,而合 成茶晶样品的热释光强烈;天然紫晶样品无热释 光,而合成紫晶样品有弱热释光; 2.热释光光谱测试技术可用于区分天然与合 成水晶,紫晶和茶晶; 3.在测试茶晶样品时要注意:合成茶晶样品 的色心不稳定,加热过高(190?)会导致其颜色消 失,所以需用低温(不宜超过70?)加热. 参考文献: [1]陈淑娥,李虎侯,庞奖励.释光测年的研究简史及研究现状 [J].西北大学,2003,33(2):209—212. [2]MckeeverSWS.固体热释光[M].蔡干钢,吴方,王所亭 译.北京:原子能出版社,1993. [3]李虎侯.热释光断代[M].香港:科学家出版社,1999. 亚洲珠宝联合会 2000年以来,亚洲各国珠宝业同仁商讨要成 立亚洲珠宝联合会,经过长期酝酿,由中国大陆的 李劲松,中国香港的卢益新,中国台湾的许伦华, 陈瑞林,林林昌,林金銮和泰国的方野,缅甸的王 淑琴及日本,韩国,新加坡,越南,柬埔寨等国家和 地区的珠宝专家与着名人士发起,经中华人民共 和国澳门特别行政区政府海岛公证署于2002年 12月13日批准成立,登记编号为Registdasobon CNI20021216-008;亚洲珠宝联合会章程文本自 2002年12月13日起存放于澳门特别行政区政 府海岛公证署,并由该署在澳门特别行政区公报 上公布了亚洲珠宝联合会证明书及其章程,注册 法人代表为李劲松,亚洲珠宝联合会总部暂设在 澳门北区菜圆路261号,并完成了相应的办事机 构,办公地址和银行帐户等注册登记手续. 亚洲珠宝联合会成立后,经过一年多的筹备, 在中国轻工业联合会中国轻工珠宝首饰中心的指 导与支持下,由中国国际技术智力合作公司承办, 于2003年10月8日由国家经贸会批示,北京对 外经济贸易委员会批准建立,成立了亚洲珠宝联 合会北京代表处(批准证书文号:京澳设B03— 124号),首席代表为李劲松.2004年3月25日 由中华人民共和国国家工商行政管理总局批准颁 发了外国(地区)企业常驻代表机构登记证(注册 号:企外京驻字第13008号;编号:N00084717). 随即由北京市质量监督局颁发了中华人民共和国 组织机构代码证(代码号:76090074—9);国家海关 办理了报关证;国家外汇管理局北京外;12管理部 批准了外汇帐户备案登记;交通银行北京分行批 准设立了外汇和人民币帐号;北京市公安局发给 了驻京机构备案登记证;由于亚洲珠宝联合会北 京代表处是一个非盈利社团组织,国家税务局批 准发给了免税证.至此,一共取得了国家及部委 批准的9个证书,一切法律手续完备,2004年5 月29日在北京人民大会堂湖南厅召开了新闻发 布会,宣布亚洲珠宝联合会北京代表处正式成立, 其代表机构设在西城区阜外大街乙22号中国轻 工联合会大楼3楼342室;办公地点设在北京市 西直门北大街47号院2号楼1单元16l室. 沈才卿报道 2009—0l_19
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