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Übung

Edelstein-Identifikation mit Hilfe von 

Raman-Spektroskopie

Lernziele:

  1. Echtheitsbestimmung von Edelsteinen mittels Raman-Spektroskopie

  2. Verstehen der Bedeutung der Unterscheidung zwischen Edelsteinen

 

Einleitung:

Edelsteine kommen in vielen Farben, Formen und Größen vor. So gibt es das sehr häufige Kristall Quarz in einer Vielzahl von Varietäten, zu denen unter Anderem transparenter Kristall, durchsichtiger Amethyst (violett), Citrin (gelb), Achat, Jaspis und Onyx in milchiger (weißer), rosafarbener und rauchiger (grauer) Färbung gehören. Da Minerale sich auf sehr vielfältige Weise bilden können und sich häufig ähneln, ist es wichtig, zwischen verschiedenen Mineralien unterscheiden zu können.

Insbesondere beim Handel mit Edelsteinen ist es unerlässlich diese wertvollen Kristalle korrekt identifizieren zu können, da sich auf dem Markt auch viele synthetische und gefärbte Edelsteine befinden. Außerdem können Händler versehentlich oder bewusst andere Edelsteine verkaufen, die dem gewünschten Stein ähnlich sehen. Cubic Zirkonia kann als Diamant verkauft werden, gefärbtes Glas als Peridot, Citrin als Topas. Diese Fälschungen sind auch für geübte Sammler nicht immer mit bloßem Auge erkennbar.

Mit der Raman-Spektroskopie lässt sich die wahre Zusammensetzung eines Kristalls eindeutig bestimmen. Jedes Mineral hat seinen ganz eigenen Raman-„Fingerabdruck“. Nachdem das Raman-Signal einer Probe erfasst wurde, lässt es sich mit dem seiner tatsächlichen Zusammensetzung in Deckung bringen. Diese Methode funktioniert, indem sie erkennt, wie Bindungen in den Kristallen gestreckt werden. Ein Mineral wie der Diamant, der nur Kohlenstoffatome enthält, zeigt nur einen Peak, der die Bewegung der Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen darstellt. Minerale, die verschiedene Atome enthalten, zeigen viele Peaks.

Bei der Datenerfassung mittels Raman-Spektroskopie ist ein gutes Signal wichtig. Wenn ein Signal gesättigt ist, kann das Instrument nicht das ganze Signal erfassen, so dass der Peak an seinem Maximum flach erscheint. Wenn das Signal zu schwach ist, ist die Ausgabe unscharf. Am einfachsten lassen sich diese Probleme beheben, indem man die Integrationszeit anpasst. Die Integrationszeit ist die Zeit, während der der Laser aktiv ist.