Mikro-Raman i spektroskopia luminescencyjna w badaniach kryształów szafiru

Zbudowano układ analityczny składający się ze spektroskopu mikro-Raman i spektroskopu fotoluminescencyjnego pozwalającego na oglądanie obszarów wewnętrznych naprężeń w kryształach szafiru.

Nowy układ wykorzystano w badaniach australijskiego klejnotu wykonanego z szafiru z wtrąceniami cyrkonii. Biorąc pod uwagę efekty piezoelektryczne widniejące na widmach Ramana i widmach fotoluminescencyjnych, zmiany w widmie ramanowskim w szafirze wokół cyrkonowych inkluzji zostały wykorzystane do określenia ciśnienia hydrostatycznego i pochodnych komponentów tensora naprężenia. Okazało się, że wewnętrzne naprężenia zostały silnie skoncentrowane na końcach kryształów cyrkonu, gdzie ciśnienia pochodne i hydrostatyczne osiągnęły odpowiednio 700 i 470 MPa.

Powstawanie naprężeń ściskających na powierzchni kryształów cyrkonu można wytłumaczyć różnicą we współczynnikach rozszerzalności cieplnej i w elastyczności obu materiałów. Ogólnie można stwierdzić, że wewnętrzne naprężenia wywołane przez wtrącenia minerałów mają wpływ na ciśnienie i temperaturę, w której kryształ szafiru powstaje. W dalszej kolejności opisane badania mogą być wykorzystane w badaniach innych kryształów używanych do wyrobu klejnotów.

(pj)