Kiến thức

Quang phổ Raman – Định nghĩa & ứng dụng

Labequip

Quang phổ Raman – Định nghĩa & ứng dụng

  1. Giới thiệu

* Quang phổ Raman là một phương tiện:

  • Nhận diện đá quý
  • Xử lý đá quý.

* Nguyên lý:

  • Phân tích ánh sáng phát ra từ mẫu vật khi chiếu chùm tia.
  • Việc sử dụng laser cho phép phân tích thành phần cấu tạo mẫu vật rất nhỏ.
  • Là kỹ thuật tán xạ ánh sáng để chẩn đoán cơ cấu bên trong của phân tử và tinh thể.
  • Là quá trình tán xạ không đàn hồi giữa phôtôn và một lượng tử dao động mạng sau va chạm năng lượng phôtôn giảm đi hoặc tăng lên.

* Phương pháp nghiên cứu

– Phương pháp cổ điển:

  • Phân tích bằng kính hiển vi
  • Đo chỉ số khúc xạ
  • Tìm ra phổ hấp thụ của các phiến đá…

– Các xét nghiệm được thực hiện chủ yếu trên các khoáng vật

– Quang phổ kế UV-VIS, FTIR, ED-XRF là những phương pháp vĩ mô cung cấp thông tin về đá và bề mặt của đá.

– Quang phổ kế Raman:phương pháp nghiên cứu đá quý hiện đại với kính hiển vi, hệ đồng tiêu cho phép phân tích các vị trí bên dưới của mẫu.

– Sự kết hợp:

  • vi quan sát
  • phân tích Raman

– Tạo nên phương pháp vi phân tích Raman đặc biệt hữu ích giúp xác định tính xác thực, nguồn gốc của đá quý và các vết nứt trong ngọc.

– Dựa vào phổ thu được ta có thông tin về mức năng lượng dao động của nguyên tử, phân tử hay mạng tinh thể.

– Các mức năng lượng này là đặc trưng dùng để phân biệt nguyên tử này với nguyên tử khác.

* Khuyết điểm

– Xác xuất xảy ra tán xạ Raman rất nhỏ để quan sát phải tăng cường độ vạch Raman và tách vạch Raman ra khỏi vạch chính bằng phép biến đổi Fourier.

– Để cường độ vạch lớn dùng phương pháp cộng hưởng CARS hay SERS

  1. Quang phổ kế Raman

* Cấu tạo:

  1. Ứng dụng

– Người ta thường đưa vào các khoảng trống các chất tự nhiên để tăng cường màu sắc của ngọc.

– Chất sử dụng bao gồm: nhựa thông, nhựa tổng hợp epoxi, nhựa nhân tạo… điều này đòi hỏi một phương pháp để nhận biết các chất.

  1. Quang phổ Raman của các chất phụ

– Chất hữu cơ sử dụng để độn vào đã được ghi phổ gồm 42 mẫu được mô tả với quang phổ Raman và  lưu giữ để so sánh gồm: dầu, sáp, nhựa,nhựa epoxi, opticon, palma, chất liệu mới gọi là permasafe..

– Tính chất quang của ngọc có liên quan đến các chất độn.

* Mẫu phổ chuẩn:

– Phổ cho thấy các cực trị khác nhau phụ thuộc thành phần hóa học.

– Có một số biến đổi cường độ đỉnh do sự lão hóa và tiến trình oxi hóa. Đỉnh chính thức của phổ ở vùng bước sóng thấp 1.441cm-1, 1.455cm-1 và 1.666cm-1.

  1. Xác định chất độn trong ngọc bằng phổ Raman

* Nhận xét:

  • Có một số đỉnh khác biệt giữa các dạng phổ
  • Crom chứa trong ngọc có thể cho huỳnh quang vào khoảng 2.500cm-1 mức này có một số đỉnh của những chất phụ giữa 2.700 và 3.100cm-1.
  • Hình 3:sự khác nhau giữa phổ của ngọc bích,nhựa epoxi và opticon.
  • Hình 4:khi gặp một vết nứt phổ có thể thay đổi phụ thuộc vào mức độ nhiều hay ít và ngọc chứa nhựa có một  dạng phổ khác
  1. Nhận biết ngọc đổi màu đã xử lý:

– Sáp, nhựa..được đưa vào ngọc để tạo màu sắc phong phú và ổn định. Điều này được thực hiện trên ngọc xốp hoặc ngọc trắng. Ngọc trắng chất lượng thấp có thể xử lý bằng một màu sáp hoặc dầu để có màu xanh mong muốn.

– Sự khác biệt giữa ngọc A (không chế biến), B (ngâm tẩm với chất không màu) và C (ngâm tẩm với chất màu) được nhận dạng với phổ Raman.

  1. Ảnh hưởng của áp suất, nhiệt độ lên xử lý kim cương:

– Kim cương không màu được điều chế ở áp suất và nhiệt độ cao việc điều chế chỉ hiệu quả trên kim cương loại II.

– Kim cương loại II chứa một số lượng thấp nitơ  không bị phát hiện bởi phổ hồng ngoại, trong suốt dưới ánh sáng tử ngoại bước sóng 254nm, làm giảm màu sắc của kim cương làm chúng dường như không màu bằng cách xử lý nhiệt trên 1960oC.

– Phương pháp để nhận dạng là so sánh phổ các loại với quang phổ Raman.

 

  • Mẫu được làm lạnh nitơ lỏng, cho phép chiếu tia laser và điều chỉnh nhiệt độ trong thời gian điều chế, các phép đo cho thấy nhiệt độ dao động từ -170oC đến -196oC
  • Công bố kim cương không màu đầu tiên vào năm 1999, nghiên cứu được thực hiện ở nhiệt độ phòng theo các báo cáo đỉnh phổ ở 637nm -575nm, cường độ phổ ở1.332cm-1
  1. Phân tích Raman của ngọc màu nhân tạo và san hô:

– Ngọc trai đen tự nhiên hiếm hơn ngọc trai trắng do đó giá trị cao hơn và cần thiết phải sản xuất giả

– Ngọc được ngâm trong AgNO3 tạo màu đen. Điều này có thể nhận thấy bằng phổ Raman, ngọc trai nhuộm với AgNO3 hiển thị 1 đỉnh ở 240cm-1 không có trong ngọc trai đen tự nhiên.

– Các chiếu xạ và thuốc nhuộm hữu cơ cũng được dùng nhiều; ngọc trai  có màu đen tự nhiên có vùng đỉnh thấp hơn ngọc trai đen nhân tạo do huỳnh quang Raman cao của chất hữu cơ.

– San hô tự nhiên rất ít có màu đỏ và hồng được dùng nhiều trong đồ trang sức

– Màu đỏ của san hô có từ carotenoid, chất có chứa 100 sắc tố màu từ vàng đến đỏ tìm thấy trong cây cỏ công thức C40H50.

– Do hiếm,giá trị cao cùng với luật bảo vệ ở nhiều quốc gia, san hô nhuộm ngày càng xuất hiện nhiều

– Quang phổ Raman là phương pháp tích cực cho phép phân biệt màu giả việc xác định dựa trên phổ của caroten, đỉnh phổ của caroten khoảng 1.130cm-1 và 1.520cm-1, thuốc nhuộm có đỉnh giữa 1.200cm-1 và 1.650cm-1.

* Tóm lại:

– Các ví dụ được chọn đã làm nổi bật ứng dụng của phân tích Raman trong phân tích đá quý,san hô..nhờ vào:

  • Khả năng phân biệt các loại chất hữu cơ
  • Phổ Raman rất nhạy đối với việc thay đổi các cấu trúc trong tinh thể

Máy quang phổ Raman cầm tay Mira M1 hãng Metrohm Thụy Sĩ  là 1 thiết bị đo theo nguyên lý phổ Raman với công nghệ quét quỹ đạo tiên tiến nhất hiện nay (ORS scan), cho kết quả & độ lặp lại vô cùng chính xác, tính đồng đều của phổ trong 20 lần đo liên tiếp rất cao. LH số ĐT: 0977 412199

 

error: Content is protected !!