红外光谱法测定玻璃中水的含量探讨

就目前技术而言，测试玻璃中的含水量有三种方法：离子探针、傅利叶变换红外光谱、钠衰减的电子探针方法、本文将着重探讨红外光谱法直接测试玻璃中的水含量。

红外光谱检测玻璃中会含量的可行性

从红外谱图上看，近红外分光光度计光谱的范围是波长λ=1.3~2.7um，而波长λ=2.38~5um则属于红外光谱的范围，含水的谱峰大多分别出现在λ=1630um处。由于OH键的伸展振动是主要振动，红外光谱中波长2.7~2.8um范围内谱峰高度可用来定量地测知硅酸盐玻璃中全水的含量。而红外谱图上出现波数为3550um左右的谱峰是全水，4550um左右是OH-，5230um左右是H2O；7100um左右是OH- 。

由于水可以在红外线区域内显示出很强的、清晰的和有特征的吸收光谱，因此目前红外光谱已有效地用于硅酸盐玻璃中水的测定，可在直径为25~35um的样品上进行测量。虽然水对大部分波长范围的红外线基本上是不透明的，但对0.8~1.2um波长范围的红外线是透明的，因此可以了解包裹体中内含物的详细情况，要注意的是选择样品测试的区域要避开气泡或有子晶的部位。

据前人研究证实，所有水含量大于或等于0.5% 的玻璃都可探测到分子水，水含量小于0.2%的玻璃则探测不到分子水。硅酸盐玻璃中分子水可能是结构水而非作为独立相水存在于流体包裹体中，因为在液氮温度下红外谱带中未出现冰的谱峰，而且几乎所有样品都未出现流体包裹体，天池火山在千年大喷发时的产物也正是如此。

红外光谱法测玻璃中会含量的优缺点

与其它测试手段一样，傅里叶变换近红外光谱仪吸收光谱法也是优缺点并存，特点鲜明。

优点：

• 非破坏性，做完红外光谱测试的样品可直接进行电子探针、离子探针等分析；
• 红外光束可以聚焦到很小的一点，可研究样品的非均质性，同时避开斑晶、气孔或其它情况；
• 熔融包裹体小至30um即可，检测限低，对H2O有极好的分析灵敏度和精度；
• 很容易确定样品玻璃中的H2O、CO2等的存在形式，这是其他分析方法做不到的。

缺点有：

• 制样难， 需双抛光、控制一定厚度，耗时间，因而不能进行大批量测；
• 含水矿物的消光系数值是全玻璃成分的函数；
• 样品需要精确测定厚度，而这对厚度仅几十至几百um的样品来说极易破碎；
• 仪器有限的空间分辨率只能测试个体稍大的熔融包裹体。

因此，只要样品制作合理，用红外光光谱法可以很好的测定玻璃类物质中的含水量。