Спектры редкоземельных элементов

Спектры редкоземельных элементов

Выше уже были упомянуты прекрасные спектры поглощения, состоящие из групп близко расположенных узких линий, обусловленных двумя редкоземельными элементами, известными под общим названием дидима. Были также приведены длины волн всех основных полос, наблюдаемых в спектре апатита. Для тех, кто серьезно занят определением драгоценных камней, особую практическую ценность приобретает более детальное знакомство со спектром дидима и с его незначительными, но важными особенностями, возникающими в различном окружении. Причина этого заключается в том, что некоторые новые синтетические материалы, такие как шеелит, иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ) и фианит, часто содержат тот или иной окисел редкоземельных элементов, специально введенный в них.
В природе неодим и празеодим встречаются всегда вместе, хотя их относительные количества в минералах слегка варьируют, при этом неодим всегда преобладает. Неодим окрашивает минералы и стекло в сиреневый цвет. Его наиболее интенсивные линии сгруппированы в желтой и зеленой областях спектра. Празеодим придает камням зеленоватый оттенок, и его наиболее интенсивные линии распределены достаточно равномерно по синей и фиолетовой областям спектра. Измерение длин волн полос каждого из этих элементов в иттрий-алюминиевом гранате дало следующие результаты: неодим — 732 нм в дальней красной, 594, 592, 589, 585, 580, 578, 573,5 и 569 нм в желтой и 531 и 528 нм в зеленой областях спектра (кроме многих других более слабых линий); празеодим — две линии в желтой при 589 и 583 нм и группа из трех значительно более интенсивных линий в синей и фиолетовой областях спектра при 485, 477 и 449 нм. Четкость этих линий значительно резче выражена у искусственных гранатов, в частности у иттрий-алюминиевого граната, чем у апатита. У шеелита эти линии также достаточно резкие, несмотря на его высокий показатель преломления, обусловливающий снижение четкости линий.
Следует отметить, что присутствие ионов редкоземельных элементов часто приводит к появлению в спектре ярких линий испускания в условиях соответствующего возбуждения, что в ряде случаев может оказать помощь при распознавании природного и синтетического материалов. Например, синтетический шеелит с добавками неодима не флюоресцирует между скрещенными фильтрами, тогда как природный камень, содержащий следы дидима, дает флюоресцентные линии при 650, 620 и 558 нм, по-видимому, за счет присутствия празеодима.
Известны и некоторые другие редкоземельные элементы, дающие спектр с большим числом линий, но в спектрах природных минералов они не встречаются. Обнаружение в спектре образца линий, обусловленных этими элементами, служит доказательством их искусственного происхождения. На рис. 10.13 показаны спектры эрбия и диспрозия, снятые у синтетических гранатов.
Итак, мы рассмотрели все наиболее важные с практической точки зрения спектры поглощения. У многих минералов, кроме указанных для них полос, наблюдались и были измерены слабые дополнительные полосы, однако никакого диагностического значения они не имеют. Тем, кто интересуется более полным описанием спектров, мы рекомендуем обратиться к серии из сорока статей под общим названием "Спектроскоп и его применение в геммологии", публиковавшейся в журнале "Геммолог" (Gemmologist) с сентября 1953 г. по декабрь 1956 г. Указатель статей этой серии дан в январском номере журнала за 1957 г.
Начинающим настоятельно рекомендуется ограничиться для начала изучением простых спектров, таких как спектры альмандина, рубина и некоторых цирконов и только после этого перейти к изучению менее четких спектров. Наиболее важными условиями успеха в применении этого прекрасного и по-
Рис. 10.13. Полосы эрбия (вверху) и полосы диспрозия в спектрах синтетических редкоземельных гранатов.
лезного метода диагностики драгоценных камней являются интенсивный источник света и соответствующим образом отрегулированный подходящий для поставленных целей спектроскоп.
В конце этой главы следует упомянуть, что высокоточные и дорогие инфракрасные спектрометры и спектрофотометры для ультрафиолетового и видимого света все более широко используются в профессиональных геммологических лабораториях. Использование таких приборов особенно желательно, когда необходимо найти различие между чистыми природными

Продолжение здесь