İşlenmiş süstaşı mavi topazın spektroskopik (konfokal mikro-raman ve FT-IR) ve mikroskopik (immersiyon ve gemolojik mikroskoplar) incelemeleri
Spectroscopic (confocal micro-raman and FT-IR) and microscopic (immersions and gemmological microscopes) investigations of the gemstone polished blue topaz
Yazar: HIZIR BAKİ BUZLU
Danışman: PROF. DR. MURAT HATİPOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Doğal Yapı Taşları ve Süs Taşları Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Topaz minerali [Al2SiO4(F,OH)2]  Bu çalışmada gökyüzü mavisi renkli doğal ve tedavisiz, doğal ve radyasyon tedavili ile yapay ve tedavisiz topaz örnekleri ile kıyaslama amacıyla da hem başka malzemelerden üretilmiş taklit mavi renkli malzemeler ile doğal ve tedavisiz renksiz topaz örnekleri incelenmiştir.

Topaz içerisinde Flor (F-1) ve Hidroksil (OH-1) iyonlarından biri, diğerine göre kristal kafesinde daha bol miktarlarda bulunur. Flor iyonunun bolluğu, özellikle mavi topaz örneklerinde gemolojiksel açıdan önemlidir. Çünkü florca zengin renksiz veya diğer renklerdeki topaz örnekleri belirli süre ve dozlarda proton, elektron ve/veya nötron radyasyon ışımalarına tabi tutulduklarında, kolayca doygun mavi renge dönüşebilirler. Bu renk dönüşümü, hidroksilce zengin olanlardan daha verimli olduğundan, radyasyon tedavisi yapılmadan önce topaz örneklerindeki flor zenginliğinin spektroskopik yöntemlerle tespiti önem kazanmaktadır. 

Faset işlenmiş ve cilalanmış mavi topaz örnekleri, saçınımlı konfokal mikro-Raman (DKµR) ve Fourier Transform Infrared (FT-IR) kullanılarak incelenmiştir. Elde edilen DKµR grafiklerinde; doğal ve tedavisiz mavi topaz örneklerinde en yüksek pik şiddet sırasındaki ana bandlardan; 265, 236, 329 ve 404 cm-1'de olanlar (AlO4) moleküler titreşimleri olarak gerilme bantlarına, 285, 453 ve 481 cm-1'de olanlar (SiO4) moleküler titreşimleri olarak gerilme bantlarına, 926 ve 521 cm-1'de olanlar Flor(F) titreşimleri olarak bükülme bantlarına ve son olarak da 852 ve 1461 cm-1'de olanlar Hidroksil(OH) titreşimleri olarak bükülme bantlarına, atfedilmişler. Çünkü bu titreşimsel bükülme bantlarının şiddetleri, flor varlığının bolluğu ile doğrudan ilişkilendirilebilir. Elde edilen FT-IR grafikleri göstermektedir ki, 3100-3800 cm-1 aralığındaki bantlarının pik şiddeti ve morfolojisi, hidroksil grubu su varlığına ve bolluğuna işaret eder. Bu piklerin, florca zengin mavi topaz örneklerinde, bariz bir şekilde çok düşük olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Süstaşı Mavi Topaz, Flor (F-1) – Hidroksil (OH-1) içeriği, Gemoloji, Adli Gemoloji, DKµR ve FT-IR Spektroskopisi

Abstract:
The mineral topaz [Al2SiO4(F,OH)2] is a precious gemstone. In this study, natural untreated, natural irradiated, and synthetic untreated topaz samples were examined. In addition, both artificial different materials and natural untreated colorless topaz samples were also compared with them.

In the topaz, one of the fluorine (F-1) and hydroxyl (OH-1) ions is present in more abundance in the crystal lattice than the other. The abundance of fluorine ions is of particular importance in the blue topaz samples. Because the florine-rich colorless or fancy colored topaz samples can be easily converted to saturated blue when subjected to proton, electron and/or neutron irradiation at certain time and doses. Since this color conversion is more efficient than the hydroxyl-rich ones, the determination of the fluorine richness in the topaz samples by spectroscopic methods is important before the irradiation treatment. 

Blue topaz samples, which are facet cut and polished, were examined by using dispersive confocal micro-Raman (DCµR) and Fourier Transform Infrared (FT-IR) with non-destructive spectroscopic devices. In the DCµR graphics, the natural and untreated blue topaz samples that from the main bands with the strongest peak intensity, those of the bands at 265, 236, 329 ve 404 cm-1 may be attributed to stretching bands as molecular vibrations belonging to (AlO4), those of the bands at 285, 453 and 481 cm-1 may be attributed to stretching bands as molecular vibrations belonging to (SiO4), those of the bands at 926 and 521 cm-1 may be attributed to bending bands as vibrations belonging to (F), and finally, those of the bands at 852 and 1461 cm-1 may be attributed to bending bands as vibrations belonging to (OH). Since, the intensity of these bending vibration bands can be directly related to the abundance of the fluorine presence. The resulting FT-IR graphics show that the peak intensity and morphology of bands in the ranging of 3100-3800 cm-1 indicate the presence and abundance of water as the hydroxyl group. They have been found to be very low, obviously in fluorine-rich blue topaz samples.

Keywords: Gemstone Blue Topaz, Florine (F-1) - Hydroxyl (OH-1) content, Gemology, Forensic Gemology, DCµR and FT-IR Spectroscopy