激光喇曼光谱法及其在环境分析上的应用

一、前言喇曼光谱是由于分子的散射效应(即喇曼效应)产生的光谱。激光喇曼光谱是在喇曼光谱的基础上引入了激光作为激光发源而发展起来的。早在1923年,A.Smekal在理论上就予言了喇曼效应。1928年由印度科学家喇曼和K.S,Krishnan首先在液体中观察到了这种效应。1934年G·PLaczek对喇曼散射的理论做了透彻的论述,并予言了几乎所有近年来采用激光光源所观察到的新现象。由于可见分光技术和照相感光技术的发展,使喇曼光谱法在三十年代就已是研究分子结构的主要手段了。如在1939年Hibbem系统地整理喇曼线的波数时,被测定的化合物已达数千种。但后来由于实     

应用显微喇曼光谱分析和鉴定薄片中的矿物

<正> 引言利用喇曼光谱鉴定矿物和进行矿物结构分析的前景,人们早就认识到了。随着近年来显微喇曼方法的发展,喇曼显微探针开始成为研究矿物学和岩石学的一种重要工具。喇曼光谱可以提供关于位置对称、短程和长程成键以及晶格振动性质等详细的结构信息。大样品的喇曼光谱已成为研究在各种温度和压力下淬火的硅酸盐玻璃结构的主要分析方     

激光喇曼光谱实验室建成

<正> 喇曼光谱与红外光谱一样,是属于研究分子振动和转动的手段,同时利用这两种手段进行矿物学研究能相互补充信息,获得更好的效果。 红外光谱的应用已较为广泛,但喇曼光谱在国内应用得还不多,尤其是对矿物学的研究更为薄弱。喇曼光谱测试制样方便,无论是固体样品或液体样品;透明的样品或不透明的样     

单个流体包裹体的傅里叶变换红外和喇曼显微光谱法分析

本文介绍了利用红外(IR)和喇曼显微光谱法分析半个流体包裹体的水和各种挥发性化合物的一些情况,讨论了这两种振动显微光谱法在物理原理、仪器设计、样品制备的技术要求、所获得的光谱信息和所达到的空间分辨率等方面的差别。对这两种分析方法提出的研究课题包括最小流体包裹体的大小、检测限、光谱的定量化和水的测定。喇曼显微光谱法的主要局限性是:(1)在聚焦激光束的照射下,样品有可能出现激光诱导加热和荧光,这种加热和荧光通常会对含烃流体包裹体的喇曼分析产生干扰;(2)不能对多相流体包裹体作总组分定量分析。IR法的潜在优点可以解决这两个问题。可是,由于采样几何形状和衍射的限制,IR显微光谱法对最小流体包裹体的大小(测量要求包裹体的横切面至少～200μm~2)、主矿物的种类和样品的制备,都有非常严格的要求。此外,包裹体的大小和/或密度过大,也不能对其进行分析,因为流体把IR辐射全吸收了。总之,可以得出结论,IR分析不是解决包裹体喇曼分析所遇到问题的灵丹妙药。用喇曼技术能够做到:(1)与IR显微技术相比,可鉴定和定量分析的包裹体的大小要小得多(≤3μm),即使是含水流体包裹体也行;(2)检测象H_2、O_2和N_2这样的同核化合物,它们都是非IR活性的物质;(3)快速鉴定矿物包裹体。     

近代矿物学第五讲——矿物的反射光谱

<正> 一、引言 矿物的反射光谱,有时称为反射率光谱,或称反射率色散,是指在一定的照明条件下,矿物的反射率随波长变化的特征曲线。 矿物的反射光谱,是一种镜面反射光谱,是不透明矿物的重要光学特性。其重要性表现在它的信息量很大。据现有资料,它是不透明矿物在单偏光下的全部光学性质的统一表征,同时还包含有矿物的晶体结     

1980年矿物学概况

<正> 1980年,矿物学越来越注重研究矿物的物理性质及其对结晶学、岩石学、地球化学、地球物理和地磁学有关领域现象的影响。这一年也可叫做“辉石之年”,因为这种复杂而富有启发的矿物系列受到了最大的重视。 尽管1980年集中于普通矿物的研究,但是新矿物的工作也搞得很出色。就矿物名称而言,在MichaelFleischer所编的《矿物名词》(可从the Mineralogicalrecord,Tucson,Ariz,85740处得到)1980年新版中收集矿物种属3200个,比75年版增加了13％。     

生活垃圾焚烧飞灰矿物学特性及重金属分布

生活垃圾焚烧飞灰的矿物学特性是飞灰中重金属赋存环境的直观反映,与重金属在处置环境中的释放和迁移行为密切相关.为掌握重金属在生活垃圾焚烧飞灰中的分布规律,结合X射线衍射、扫描电镜等常规矿物学研究工具及矿物解离分析系统对飞灰的矿物学宏观属性和微观属性进行全面测试.结果表明,飞灰是由矿物相和非矿物相组成,两者之间紧密连生,主要矿物相包括氯盐和方解石、氢氧钙石等多种含钙矿物.重金属元素在飞灰中主要以3种形式存在:均匀分布在无定形的非矿物组分中,以同晶置换赋存在方解石等矿物中以及吸附在特殊矿物如石英、赤铁矿等表面.难挥发性重金属Cu和Cr绝大部分分布在非矿物相中;半挥发性重金属Zn和Cd各有43.92%和60.61%的含量分布在矿物相中,其中,方解石对Cd、赤铁矿对Cr及硅酸盐对Zn存在较强的富集作用.     

硅酸盐液体和玻璃的振动谱学研究

本文描述了振动光谱在硅酸盐液体及玻璃研究中的应用，提供了K2Si2O5和K2Si4O9的最新喇曼光谱资料，讨论了相对于熔体松弛时标的振动光谱时标。基于粘度及热容的实验测定，硅酸盐体系通常被描述为“液体”或“玻璃”。它们的特征测定的时标要比振动光谱实验长得多。由于硅酸盐架状结构在一般实验室温度范围内具较长的结构松弛时间，硅酸盐“玻璃”和“熔体”对振动光谱实验总是表现出相同的无松弛响应。这是“玻璃”与“熔体”光谱十分类似的原因之一。振动光谱很容易用来研究过冷硅酸盐熔体在高于玻璃转变温度Tg的条件下在实验室时标内由于结构松弛而发生的结构变化。对于这种研究，振动光谱是其它光谱方法，包括核磁共振方法在内的一种补充。我们的有关钾二硅酸盐（K－disilicate）和钾四硅酸盐（K－tetrasilicate）玻璃及熔体的喇曼光谱新结果显示出在Tg之上由于结构松弛所发生的效应。K2Si2O5的光谱表明：Q2硅酸盐种属的浓度随温度的升高而增高。我们确定K2Si2O5中2Q3＝Q2＋Q4种属形成的焓变化约为20kjmol－1，这与以前对Na2Si2O5近似的熔体所得到的值相近．对K2Si4O9玻璃，喇曼光谱显示出不同类型结构松弛的证据。在高于Tg时，随着温度的升高，590cm－1附近的强度增大，这可以解释为熔体中三元硅氧     

北京城区可吸入颗粒物(PM10)的矿物学研究

使用X射线衍射技术(XRD)和扫描电镜技术(SEM/EDX)对北京PM10中的矿物组分进行了分析.结果表明,北京PM10中的矿物组分存在明显的季节变化规律,春季PM10中的矿物组成种类最多;秋季PM10中的矿物种类最少;在夏季PM10中,矿物的种类有所减少,却有新的物种出现,如NH4Cl、K(NH4)Ca(SO4)2?H2O、As2O3?SO3等.粘土矿物是北京PM10中含量最高的矿物,石英的含量次之,其他依次为方解石、石膏、长石、白云石以及其他矿物颗粒;北京PM10中还存在一定数量的复合颗粒,颗粒表面常有S、Cl元素的存在.     

用扫描电镜和能谱分析鉴定流体包体中的子矿物

<正> 在热液矿物的流体包体中,常常含有子矿物,它们是由被捕获的高温流体冷却时沉淀形成的。通常是据其外表观测特征,如溶解度、磁性、晶形和双折射率等来鉴定它们的。近来采用了更完善的鉴定方法,如单个子矿物的提取和 X 射线衍射分析、喇曼光谱分析以及扫描电镜和定性能散分析的应用等。扫描电镜和定性能散分析(显微探针)可     

预处理后生物成因施氏矿物的矿物学特征及对As(Ⅲ)吸附的影响

生物成因施氏矿物虽然在吸附As(Ⅲ)能力上表现出较其它吸附剂更为优越的吸附性能,但其制备过程中细菌分泌的多糖类物质使得矿物颗粒间存在明显的团聚现象.本研究通过比较不同预处理方法对施氏矿物矿物学特征及吸附性能的影响,寻求一种最佳的矿物预处理方法,以期进一步改善矿物颗粒团聚现象和提高对As(Ⅲ)吸附能力.采用NaOH、NaCl、200℃灼烧及乙醇-超声方法对施氏矿物进行预处理,结果表明,处理后矿物的矿相均未发生变化,但其理化性质随处理方式的不同差异较大,矿物比表面积、Fe/S摩尔比、SEM图谱、As(Ⅲ)吸附性能与原始矿物相比均发生了明显的变化.经pH 12NaOH处理后矿物的吸附性能最佳,在室温下最大吸附量从原来的101.9 mg.g-1增加到143.3 mg.g-1,比表面积从原来的45.63 m2.g-1增加到325.18 m2.g-1,矿物干燥时团聚现象明显减弱.     

电子探针和质子探针在矿物学中的应用

<正> 常常可以观察到元素的出现存在着一定的相关关系。特别是微量元素与一定的主要元素相关。这是由于它们具有相似的地球化学特征。相似的地球化学特征是控制元素的地球化学内聚现象的一个重要因素,例如Zr/Hf、K/Rb等。然而元素的分配也取决于一系列物理-化学参数。诸如温度、氧逸度、扩散速率等这些参数控制着矿物的形成。因此,固体与熔融体之间或固体与固体之间所发生的反应,都会影响元素的分配。不同矿物组合中共存相之间的元素分配特征,可受不同的成因过程控制: 1.结晶作用过程中形成的原始分配和分带现象; 2.固相线以下的还原作用(或氧化作用)以及平     

近代矿物学第七讲——矿物红外光谱研究

<正> 早在1800年,威廉·侯舍勒就通过实验发现了红外线,但直到第二次世界大战期间,由于军事需要,红外光谱技术才迅速地发展起来。本世纪40年代末,商品红外分光光度计的出现,使红外光谱法获得了长足的进展,成为有机化合物定性剖折和结构研究的必不可少的手段。 至于矿物红外光谱,早在本世纪初就有人研究,但发展较慢,主要原因是受到实验条件和理论解的限制。1952年,KBr压片技术的提出和1955年宽范围的光栅仪器的制成,才为矿物红外光谱的发展扫清了实验上的障碍。此时,美国以及西德、英国、法国等西     

云南宣威地区燃煤排放颗粒物中石英矿物的特征

云南宣威地区是我国人群肺癌死亡率最高的地区之一,过往研究表明,该区的高肺癌死亡率可能与居民室内燃煤排放颗粒物中的多环芳烃(PAHs)有关,而最近研究发现,其中的nm级石英可能是导致肺癌发生的原因, 但鲜见该区燃煤排放颗粒物中细粒石英矿物的研究. 为探究燃煤排放细粒矿物的分布特征,采集了肺癌高发区宣威市来宾镇及周边5个乡镇煤矿中的15个煤样,使用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、带能谱的扫描电镜(SEM/EDS)分析了煤样的煤岩组分及矿物组成. 结果表明:宣威煤以中挥发分、较高镜质组烟煤为主,煤中主要矿物为石英、鲕绿泥石、高岭石和方解石;不同煤样中,矿物质的结晶程度有所差异;单颗粒统计结果显示,在所统计的775个矿物颗粒中,石英颗粒占37.9%,并且粒径多分布在1~2μm之间; 石英矿物颗粒的形状不规则且以微粒的形式填充在煤缝隙中. 石英与鲕绿泥石共存的现象显示,宣威煤中石英来源于富含Fe和Al的硅质热液流,而非岩石碎屑沉积;此外,在肺癌高发区(来宾镇),其煤中Si+Fe质矿物颗粒含量较Si质矿物高. 今后将重点研究石英颗粒在Fe参与下的生物活性.      

近代矿物学第二讲——电子显微镜与矿物学

<正> 一.前言 电子显微镜(简称电镜)问世已近50年,在40多年前就被用来研究某些矿物学问题。但是,由于绝大多数矿物样品制备的困难及早期电镜性能等方面的问题,使其在矿物学上的应用一直停滞不前。直到70年代,由于高分辨率和超高压透射电镜的出现,并与选区电子衍射、X射线能量分析等多种测试手段相联合,同时也出现了离子束减薄制样装置,才使电镜在矿物学研究方面得到迅速发展,人们长期以来梦寐以求想直接观察矿物晶体构造的渴望终于实现了。在过去十多年中,通过使用现代电镜对矿物单位晶胞大小的结     

北京城区可吸入颗粒物(PM10的矿物学研究

 使用X射线衍射技术(XRD)和扫描电镜技术(SEM/EDX)对北京PM10中的矿物组分进行了分析.结果表明,北京PM₁₀中的矿物组分存在明显的季节变化规律,春季PM₁₀中的矿物组成种类最多;秋季PM10中的矿物种类最少;在夏季PM₁₀中,矿物的种类有所减少,却有新的物种出现,如NH₄Cl、K(NH₄)Ca(SO4)₂?H₂O、As₂O₃SO₃等.粘土矿物是北京PM₁₀中含量最高的矿物,石英的含量次之,其他依次为方解石、石膏、长石、白云石以及其他矿物颗粒;北京PM₁₀中还存在一定数量的复合颗粒,颗粒表面常有S、Cl元素的存在.     

近代矿物学第六讲——矿物发光研究

<正> 近二十年来在矿物学中形成了一门新的分支学科——矿物物理学。矿物发光研究是这门新学科的一个组成部分。本文就其研究概况、基本原理、实验方法和应用范围等方面,作一简要介绍。     

用C-O-H-N体系中的高密度挥发物校正激光喇曼显微探针

已有三种在C-O-H-N体系中产生高密度挥发物标样的方法,供激光喇曼显微探针(LRM)校正之用,这三种方法是:合成流体包裹体法、密封熔融石英管法和高压腔法。欲定量解释混合挥发性流体包裹体的喇曼光谱,需要知道每种化学形式对压力和组分敏感的喇曼散射效率或定量因子,因此,必须对已知组分和压力的挥发物混合物的这些参数进行校正。 合成流体包裹体有两个优点:一是包裹体能方便地用于辅助的显微热台法(MT)研究,二是其大小和光学性质类似于天然样品。缺点是不易生成无H_2O的挥发性混合物,生成的包襄体组分也不稳定,不易得到包裹体的准确组分和密度,且实验步骤复杂。 密封熔融石英管法的主要优点是简便,缺点是难以预测复杂挥发性组分的准确成分,仅能估计密度,不能进行辅助的MT法研究。 高压腔法的优点是能产生特定已知组分的挥发性混合物,对压力容易改变和监测。缺点是不能进行辅助的MT测定,装置庞大。在这三种校正LRM的方法中,高压腔法对控制样品的组分和总压力最为方便可靠 我们用高压腔法得到的初步数据有:(1)等摩尔CH_4-N_2混合物中CH_4和N_2的喇曼定量因子之比值;(2)在压力达69MPa时混合物中CH_4和纯CH_4的v_1谱峰位置。这些数据已成功地用于德卢斯(Duluch)杂岩的天然包裹体,从而获得了它们的组分和总压?     

矿物学中的非线性光学

<正> 矿物的光学效应,例如折射、反射、吸收等,是矿物学中传统的研究对象。所有这些效应都出现在弱光场里。但光量子发生器(激光器)的创立。揭示了一种只有在用激光产生的足够强大的光场里才能观察到的新型光效应。     

伟晶岩矿物学

<正> 美国矿物学会于1981年2月15—16日,在亚利桑那州图森城举行了伟晶岩矿物学专题讨论会。150多位矿物学家出席了会议,会上有17篇论文详尽阐述了美国,加拿大,南美,非洲和苏联等地的各式各样的伟晶岩产状类型;有6篇论文涉及的问题比较广泛,包括从伟晶岩矿物颜色的成因到有关伟晶岩共生顺序的同位素研究和实验研究等方面。此外,C.Fondel 作了