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Chatham合成钻石紫外阴极发光谱 杨勇1，亓利剑2，袁心强2 1中国地质大学(武汉)数理系，湖北武汉430074 2．中国地质大学(武汉)宝石学院，湖北武汉430074 摘要用自制的阴极发光分析仪在JcxA_733电子探针上分析两批美国chathm公司合成钻石的微区紫 外．可见阴极荧光，结果表明chat}mm合成钻石具有峰波长为234，268哪等的紫外阴极荧光谱。不同批次 的c11at}m钻石的紫外阴极荧光谱特征也有所不同。这些紫外阴极发光谱在天然钻石和人工处理后的天然 钻石中都没有发现，可能是chathm合成钻石的特征谱，因而可能具有一定鉴定价值。经进一步完善后，紫 外阴极荧光谱技术有望成为鉴别天然和合成钻石、不同公司合成钻石或同一公司不同批次合成钻石的有效 方法。 主题词 阴极发光(cL)；合成钻石；金刚石；紫外光谱 中圈分类号：TN2 文献标识码：A 文章编号：1000—0593(2003)05一0913．04 许多晶体在高能电子束轰击下都能发出荧光，这就是阴 信号失真。我们没有采用国外有人采用的椭圆面、抛物面等 极发光(Cat}捌0lm“r圯Scence，cL)现象。cL技术早已用于宝聚光采光方案，这是因为这些光学元件的加入必然影响电子 石鉴定”3，而且有不少是用于对金刚石的分析和研究“1。但 探针原有功能的使用，而且由于单色仪的有效入射口径有 具体使用的方法主要还是肉眼定性观察、宏观照像或配合光 限，采用那些措施得不偿失。 学显微镜照像。实质是对样品可见阴极发光强度和颜色的定 (2)窗口。材料选用透光范围为170～3500nrn的合成石 性描述。而对样品微区进行紫外阴极荧光光谱分析的报道目 英，厚度足以承受大气压力，并保证了电子探针原有的真 前还较少见”J。实际上广义的阴极荧光包含很宽的波段范 空。 围，可见阴极荧光仅是其中的微小部分，若能探测分析更宽 (3)大口径光栅分光及探测系统。挑选对紫外波段敏感， 波段范围的阴极荧光。就可以在更广的范围内获取样品特性 且暗电流小的光电倍增管作为探测器，实际有效波长范围： 参数。而能够进行微区cL分析就可以对晶体的生长微条纹、 190～850mlo 各特征的微观变化规律进行分析。利用电子探针的高能电子 (4)低噪声前置放大器。用于对微弱荧光电信号的放大。 束激发钻石表面微区可产生不可见和可见的CL。cL的波长 (5)信号采集、模数转换、cL谱仪的计算机自动控制。 和强度与钻石的成分、结构、缺陷、形成条件、经历、所处环 (6)控制和分析软件。可以准确控制单色仪的定位、扫 境条件等密切相关。相对于常规的可见光cL测试技术，分 描和采样分析。有定点光谱扫描、定波长样品线扫描、时间 析钻石的紫外cL特性，可以开拓视野，在更宽的波段上获 延续扫描等多种分析方式。 取钻石更多更新的信息。为此我们进行一些相关尝试。 目前所设计的仪器总体性能是：有效分析波长范围： 190～850 nHI，微弱光探澜极限约10’15w，cL出射角20‘， 1实验装置 波长分辨率0．1m。仪器改造后完全不影响电子探针原有的 任何功能，cL光谱分析、电子探针成分分析、电子显微图象 利用电子探针实现微区cL光谱分析的特点是荧光信号 分析可以同时进行，不需要任何转换。 微弱，电镜结构复杂、精密、紧凑、可用空间极小，需要保证 原仪器的真空度。因此，仪器设计和改造必需十分谨慎。我 2样品及测试方法 们在JBOL公司的JcxA_733电子探针上装配了自制的实用 cL光谱分析系统，其组成和设计特点如下： 实验所用的主要样品是两批共4粒美国cIlatl砌公司的 (1)大出射角取光光导。该光导可减少信号输出损失和合成钻石，第