【摘 要】
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尖晶石作为一种珍贵的宝石材料，因其瑰丽的颜色外观和悠久的历史而广受称赞。变色效应作为宝石学中一种常见的光学现象，在变石，蓝宝石，尖晶石，石榴石等宝石中都可以出现。通常将宝石的变色效应归结为Cr离子和V离子所致，但是目前有关变色尖晶石的报道较少，缺乏致色元素和变色机理的研究。本次研究对象是一颗具有变色效应的尖晶石（在D65光源下呈蓝色，在A光源下呈蓝紫色）,和两颗不具有变色效应的蓝色尖晶石（两种光源
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（41372224）； 湖北省珠宝工程技术研究中心科研项目（CIGTXM-03-202001）资助；
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尖晶石作为一种珍贵的宝石材料，因其瑰丽的颜色外观和悠久的历史而广受称赞。变色效应作为宝石学中一种常见的光学现象，在变石，蓝宝石，尖晶石，石榴石等宝石中都可以出现。通常将宝石的变色效应归结为Cr离子和V离子所致，但是目前有关变色尖晶石的报道较少，缺乏致色元素和变色机理的研究。本次研究对象是一颗具有变色效应的尖晶石（在D65光源下呈蓝色，在A光源下呈蓝紫色）,和两颗不具有变色效应的蓝色尖晶石（两种光源下色调无明显变化）。运用电感耦合等离子体质谱仪（LA-ICP-MS）、紫外可见光谱仪、拉曼光谱仪、光致发光光谱仪获取样品的成分和光谱信息。LA-ICP-MS化学成分测试结果表明，三颗尖晶石均为镁铝尖晶石，主要化学成分为MgO和Al2O3,并含有Fe, V, Cr, Co和Zn等微量元素，在变色尖晶石中含有较多的Fe离子和微量的Co离子，不含有Cr离子，并且变色尖晶石与无变色效应的蓝色尖晶石中V离子含量相近。变色尖晶石紫外可见吸收光谱具有位于387, 461, 478, 527, 559, 590, 627和668 nm处的吸收峰，其中387, 461, 478和668 nm吸收峰与Fe离子有关。559, 590和627 nm处的吸收峰是由Co离子d轨道电子自旋允许跃迁~4A2→~4T1（~4P）并经自旋-轨道耦合作用分裂所致。此外，四面体配位中的Fe2+d—d自旋禁阻跃迁~5E（D）→~3T1（H）同样在559 nm处产生吸收峰。由Co离子和Fe离子共同作用，在559 nm附近产生的吸收宽带是尖晶石产生变色效应的主要原因。拉曼光谱测试结果显示变色尖晶石与其他两颗蓝色尖晶石无差异，可见311, 405, 663和765 cm-1四个特征拉曼位移峰，依次对应F2g（1）,Eg,F2g（3）和A1g振动。光致发光光谱（PL）测试发现变色尖晶石中处于Td对称位置的Co2+的~4T1（P）能级会分裂成为三个子能级，电子由三个~4T1（P）激发态的子能级回落到~4A2（F）基态而产生位于686, 650和645 nm处的发光峰。变色尖晶石中Co离子含量很低，并且Fe离子含量较高，受到Fe离子荧光猝灭作用，样品无红色发光现象。
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