第４０卷第６期 昆明理工大学学报（自然科学版） ２０１５年１２月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１５ ｄｏｉ：１０．１６１１２／ｊ．ｃｎｋｉ．５３—１２２３／ｎ．２０１５．０６．００４ 天然蓝宝石与合成蓝宝石的拉曼光谱研究 康亚楠，田云辉，祖恩东 （昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明６５００９３） 摘要：合成蓝宝石与天然蓝宝石最为相似，如何区分他们，一直以来都是鉴定的难点．该文通过 使用Ｓｅｎｔｅｒｒａ型激光拉曼光谱仪对天然蓝宝石、合成蓝宝石进行测试，分析其拉曼最强振动峰 ４１７ ｃｍ 的半高宽．研究表明，天然蓝宝石的半高宽均大于４．６０ ｃｍ一，合成蓝宝石的半高宽小于 ４．６０ ｃｍ。。．拉曼光谱半高宽的不同对鉴别天然蓝宝石与合成蓝宝石有重要的意义． 关键词：天然蓝宝石；合成蓝宝石；拉曼光谱；半高宽 中图分类号：０６５７．３７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００７—８５５ｘ（２０１５）０６—００２０—０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｓａｐｐｈｉｒｅ ｂｙ Ｒａｍａｎ Ｓｐｅｃｔｒａ ＫＡＮＧ Ｙａ—ｎａｎ，ＴＩＡＮ Ｙｕｎ—ｈｕｉ，ＺＵ Ｅｎ—ｄｏｎｇ （Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｄｅｎｔｉｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｎｔｆｈｅｔｉｃ ｓａｐｐｈｉｒｅ ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｈａｓ ａｌｗａｙｓ ｂｅｅｎ ｄｉｆｉｃｕｌｔｆ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｓｉｍｉｌａｒｉ— ｔｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，Ｓｅｎｔｅｒｒａ ｌａｓｅｒ Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｏｍｅｔｅｒ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ （ＦＷＨＭ）ａｔ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｒａｍａｎ ｐｅａｋｓ ｏｆ ４１７ ｃｍ～ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｓａｐｐｈｉｒｅ ａｎｄ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｓａｐｐｈｉｒｅ．Ｉｔ ｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＦＷＨＭ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｓａｐｐｈｉｒｅ ａｒｅ ａｌｌ ａｂｏｖｅ ４．６０ ｃｍ～．ｔｈｅ ＦＷＨＭ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｓａｐｐｈｉｒｅ ａｒｅ ａｌｌ ｂｅｌｏｗ ４．６０ ａｍ～．Ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｍｅｎｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ＦＷＨＭ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｓａｐｐｈｉｒｅ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｉｄｅｎｔｉｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌｆ ａｎｄ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｓａｐｐｈｉｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌ ｓａｐｐｈｉｒｅ；ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｓａｐｐｈｉｒｅ；Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒａ；ＦＷＨＭ Ｏ引言 蓝宝石的主要化学成分为Ａ１ Ｏ ，属于刚玉类宝石．宝石界将除去红宝石以外的所有刚玉宝石都称之 为蓝宝石．蓝宝石最主要的颜色是蓝色，因为其瑰丽的颜色、较高的硬度及稀有性，近年来深受人们的喜 爱，价格不断攀升．在近２０年的时间里，仅是中国山东的蓝宝石从２０世纪９０年初的几十元一斤，到２０００ 年左右论克卖再到现在论克拉销售，且每克拉的价格从几百元到上万元不等，上涨千倍．２００８年至２０１３ 年高品质“浓艳蓝色”“矢车菊蓝”颜色且净度较好的斯里兰卡蓝宝石的净涨幅高达２００％～３００％，缅甸 蓝宝石净涨幅则高达３００％～５００％．市场上不断出现众多仿制品，如蓝色玻璃、蓝色尖晶石、蓝色托帕石、 合成蓝宝石等．其中合成蓝宝石因为生长环境、条件与天然蓝宝石非常近似，其颜色、宝石学属性和天然蓝 宝石也最为接近．但合成蓝宝石的价格却远远低于天然蓝宝石，仅为几十到几百元一克拉，与天然蓝宝石 的价格相差可达数百倍之多． 蓝宝石主要合成方法有焰熔法、助溶剂法和水热法．它们各有其缺点：１）焰熔法合成蓝宝石主要含有 气泡与弯曲生长纹 ；２）助溶剂法合成蓝宝石的内部特征主要有：不同形态的助溶剂残余、铂金金属片 等 ；３）水热法合成蓝宝石的内部特征主要集中于种晶面上或附近，含有气泡、细小包裹体及残余的种晶 牧稿日期：２０１４一】１—２６．基金项目：国家自然科学基金项目（５１２６２０１６）；云南省人培项目（１４１１８６１６）． 作者简介：康亚楠（１９８９一），男，硕士．主要研究方向：宝石鉴定及优化处理．Ｅ－ｍａｉｌ：４２１３５０７３５＠ｑｑ．ｃｏｉｎ 通信作者：祖恩东（１９７０一），男，博士，副教授．主要研究方向：分子光谱，宝石鉴定及优化处理．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｅｎｄ８８＠１６３．ｔｏｎｉ ２２ 昆明理工大学学报（自然科学版） 第４０卷 表１天然蓝宝石的半高宽 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ＦＷＨＨ ｄａｔａ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｓａｐｐｈｉｒｅ 表２合成蓝宝石的半高宽 Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ＦＷＨＨ ｄａｔａ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｓａｐｐｈｉｒｅ 样品号１ 半高宽／（ｃｍ ） 样品号４．８７ ２ ４．８２ 半高宽／（ｃｍ ） ４．７１ ４．７１ 样品号１７ 半高宽／（ｃｍ ） 样品号４．３９ 半高宽／（ｃｍ ） ４．５２ １９ ４．５０ ４．４６ ４．４６ ４．４５ ２１ ４．３８ ４．４６ ４．３３ ４．９６ ３ ４．７０ ５ ５．２６ ６ ４ ５．２７ ２０ ５．１７ ５．５３ ５．３５ ４．７３ ２２ ４．１６ ３．９７ ４．３６ ４．４５ ４．４０ ２３ ４．４１ ４．４６ ４．９０ ， ４．４６ ８ ４．８３ ４．８６ ４．０６ ４．２５ ４．８６ ４．６２ ４．６３ ４．６６ ９ ４．７７ ４．７９ ４．６８ ４．９９ ５．２５ ５．０３ １１ ５．２５ ４．８３ ５．１９ ５．１９ ５．１９ ｌ３ ５．６９ ４．８７ ５．１３ ４．８５ ５．５０ ４．３１ ４．３６ ４．３７ ４．２３ １０ ４．７７ ２４ ４．３２ ４．４２ ２５ ４．４３ ４．２８ ４．４９ ４．４４ ４．３９ ４．４３ １２ ５．０９ ４．９７ ２６ ４．３５ ４．３４ ２７ ４．３２ ４．３８ ４．４０ １４ ５．２８ ４．３９ ４．４８ ４．４３ ２８ ４．３２ ２９ ４．４０ ４．３８ ４．２４ ４．２３ １５ ５．４４ ５．７５ １６ ４．９５ ３０ ４．４３ ４．３７ 从表１和表２的数据可以看出天然蓝宝石的半高宽都在４．６ ｃｍ 以上，合成蓝宝石的半高宽均在 ４．６ ｃｍ 以下．这一半高宽的不同，可能是由于蓝宝石的生成环境差异所造成的．目前人工合成技术中，由 于温度和压力的控制要比自然环境理想，晶格的应力较小，位错密度较低，相应的声子寿命较长，对应合成 蓝宝石的线宽会比较窄． ３结论 利用德国布鲁克Ｓｅｎｔｅｒｒａ型激光拉曼光谱仪对天然蓝宝石、合成蓝宝石进行拉曼光谱测试，同时对 ４１７ ｃｍ 谱峰进行洛伦兹线型曲线拟合，拟合误差控制在Ｒ＜０．３，收集其半高宽值，发现天然蓝宝石和合 成蓝宝石的半高宽有所不同，天然蓝宝石的半高宽均在４．６ ｃｍ 以上，合成蓝宝石的半高宽均在４．６ ｃｍ 以下，此判据可作为天然、合成蓝宝石的鉴别之用． （下转第４９页） 第６期 （１）：６０—７１． 郭凤香，张盛，熊坚，等：驾驶员期望车速预测模型研究 ４９ ［２］Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃｋ Ｋ，Ａｎｄｅｒｓｏｎ Ｉ，Ｂａｕｅｒ Ｋ，ｅｔ ａ１．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｔｗｏ—Ｌａｎｅ Ｒｕｒａｌ Ｈｉｇｈｗａｙｓ．Ｅｘｅｃｕ— ｔｉｖｅ Ｓｕｍｍａｒｙ［Ｊ］．Ｄｒｉｖｅｒ，２０００（８）：１—２９． ［３］吴晓峰，张磊，鲁海军，等．基于驾驶员工作负荷的公路线形一致性评价方法研究［Ｊ］．道路交通与安全，２０１０，１０（５）： ３０—３３． ［４］詹前进，符锌砂．基于车速预测模型的期望运行速度分析［Ｊ］．中外公路，２００９，２９（２）：２４７—２５０． ［５］中华人民共和国交通部．公路工程技术标准（ＪＴＧ Ｂ０１—２００３）［Ｓ］．２００４． ［６］郑安文．期望车速的意义及其影响因素分析［Ｊ］．武汉科技大学学报：自然科学版，２００５，２８（１），６１—６４． ［７］屠书荣，张泽良双车道公路期望车速确定方法研究［Ｊ］．重庆交通大学学报：自然科学版，２０１０，２９（２），２５７—２６０． ［８］侯涛，张泽良，李博修．干线公路期望车速确定方法分析［Ｊ］．交通科技与经济，２００９，１１（５），５３—５６． ［９］郭凤香，熊坚，秦雅琴，等．山区公路交通安全保障措施模拟评价［Ｊ］．交通运输工程学报，２０１１，１１（５）：１２０—１２６． ［１０］郭凤香，熊坚，刘洪启，等．隧道中央隔离设施安全效果的模拟评价研究［Ｊ］．武汉理工大学学报：交通科学与工程 版，２０１１，３５（４）：７２３—７２８． ［１１］裴玉龙．道路勘测设计［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，２００５． ［１２］金艳秋．基于模拟实验的驾驶员期望车速模型研究［Ｄ］．昆明：昆明理工大学，２００９． ［１３］张勇刚，胡三根，邝先验．基于驾驶员视角变化的跟驰模型研究［Ｊ］．昆明理工大学学报：自然科学版，２０１５，４０ （３）：５２—５７． ◆◆ｉ．◆Ｉ Ｉｈ◆ Ｉｒ ｈ ●ｉ● ● ◆◆。●● ● ● －◆ ◆●◆◆『◆－１◆ ●● （上接第２２页） 参考文献： ［１］Ｒｏｂｅａ Ｅ Ｋ．Ｔｈｅ Ｇｅｍｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｈａｔｈａｍ Ｆｌｕｘ—Ｇｒｏｗｎ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｏｒａｎｇｅ ｓａｐｐｈｉｒｅ ａｎｄ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｂｌｕｅ ｓａｐｐｈｉｒｅ［Ｊ］ Ｇｅｍｓ ａｎｄ Ｇｅｍｏｌｏｇｙ，１９８２，１８（３）：１４０—１５３． ［２］袁心强．桂林水热法合成红、蓝宝石的宝石学研究［Ｊ］．宝石和宝石学杂志，２０００，２（４）：１２—１６． ［３］张培莉．系统宝石学［Ｍ］．北京：地质出版社，２０１０． ［４］Ｌｉ ｚ Ｌ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎ Ｎａｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｇｅｍｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｙ，ｒ２００１，２０（４）：３２４—３３２． ［５］李胜荣．结晶学与矿物学［Ｍ］．北京：地质出版社，２００８． ［６］祖恩东，孙一丹，张鹏翔．天然、合成红宝石的拉曼光谱分析［Ｊ］．光谱学与光谱分析，２０１０，３０（８）：６４—６６． ［７］Ｋａｄｌｅｉｋｏｖｄ Ｍ，Ｂｒｅｚａ Ｊ，Ｖｅｓｅｌ＋Ｍ．Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒａ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｓａｐｐｈｉｒｅ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｊｏｕｒｎａｌ，２００１，３２：９５５—９５８． ［８］祖恩东，李茂才．二氧化硅类玉石的显微拉曼光谱研究［Ｊ］．昆明理工大学学报：理工版，２０００，２５（３）：７７—７８． ［９］祖恩东．古文物的拉曼光谱分析［Ｊ］．昆明理工大学学报：理工版，２００４，２９（３）：２６—２８． ［１０］李雪亮，王以群，毛荐，等．蓝宝石与相似宝石的拉曼光谱研究［Ｊ］．激光与红外，２００８，３８（２）：１５２—１５４． ［１１］范建良，郭守国，刘学良，等．拉曼光谱在红宝石检测中的应用研究［Ｊ］．应用激光，２００８，２８（２）：１５０—１５４． ［１２］张庆国，尤景汉，贺健．谱线展宽的物理机制及其半高宽［Ｊ］．河南科技大学学报：自然科学版，２００８，２９（１）：８４—８７．