珠寶光學(xué)檢測方法

樊融豪

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和生活水平的日益提高，人們對寶石的需求量逐漸增大，而寶石鑒定的方法也變得多種多樣。本文主要介紹了六種國際認(rèn)可度高的珠寶檢測方法。這些方法皆是通過使用光學(xué)原理來達(dá)到無損和準(zhǔn)確鑒定寶石的目的，并且在全社會都已經(jīng)獲得了普遍的認(rèn)可和廣泛的使用。

關(guān)鍵詞 珠寶；光學(xué)；檢測方法

中圖分類號 TH703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0089-01

隨著社會的發(fā)展，珠寶因具有色彩艷麗的特點(diǎn)而越來越受到人們的追捧，越來越多合成技術(shù)和優(yōu)化處理方法被運(yùn)用于珠寶材料的制備和加工上，其中有些方法與自然界天然寶石的形成具有相似的原理，市場上常常有人運(yùn)用鍍膜、化學(xué)漂白、染色、填充油、注入蠟或樹脂等方法以達(dá)到改善翡翠等寶石外觀的目的。因此準(zhǔn)確鑒定珠寶材料對維護(hù)天然寶石的價(jià)值至關(guān)重要。光學(xué)檢測因其對寶石無損在市場上得到廣泛的應(yīng)用。目前常用的光學(xué)檢測方法有拉曼光譜技術(shù)、紅外光譜技術(shù)、紫外光譜技術(shù)、X射線衍射技術(shù)、分光光度計(jì)檢測法、X熒光能譜技術(shù)等，本文從原理和方法兩方面就這六種檢測技術(shù)進(jìn)行闡述。

1 拉曼光譜技術(shù)

拉曼光譜，是一種基于物質(zhì)分子發(fā)生振動(dòng)形成的散射光譜。由于不同的寶石分子具有不同的基本晶體結(jié)構(gòu)，因此，它們的拉曼光譜特征也有著很大的差異。寶石的鑒定識別可以通過分析物質(zhì)拉曼光譜的特征峰位、峰強(qiáng)、線型、線寬實(shí)[1]。該技術(shù)可以檢測翡翠、祖母綠、橄欖石、碧璽等寶石。

為了使結(jié)果更加準(zhǔn)確可以采用分辨率2cm-1的顯微共焦拉曼光譜儀，激發(fā)光源多采用波長為514.5nm的Ar+固體激光器。將清潔過的樣品直接放置于載物臺上，進(jìn)行掃描獲得拉曼光譜。譜圖上顯示出的特征峰是判定寶石主要成分的依據(jù)。除此之外，我們可以將特征峰的峰型、展寬和拉曼光譜中的光熒光譜作為鑒定寶石礦物的輔助信息。

2 紅外光譜技術(shù)

紅外光譜是指在紅外光的照射下，寶石中的絡(luò)陰離子團(tuán)、配位基和晶格分子，吸收了相應(yīng)波長的紅外光發(fā)生能級躍遷，從而產(chǎn)生的光譜。峰強(qiáng)和峰位的變化不同證明寶石種類不同，因此紅外光譜從某種意義上來說是寶石的“身份證”。寶石的鑒定參數(shù)可以通過分析紅外吸收譜帶的數(shù)目、強(qiáng)度、分裂狀態(tài)和波數(shù)位以及位移等信息來獲得，據(jù)此來鑒定寶石的物種[2]。該方法多用來識別、鑒定玉石、祖母綠、翡翠、鉆石、瑪瑙等。

基于寶石結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可以使用掃描范圍為6 000～2 000cm-1的紅外光譜儀進(jìn)行掃描。根據(jù)樣品的狀態(tài)及信號強(qiáng)弱的差異，合理選擇透射法、反射法、透—反射法等3種方法進(jìn)行測試[3]。

3 紫外光譜技術(shù)

由于種類和顏色的不同，不同寶石的紫外可見吸收光譜會有差異。一些經(jīng)人工方法處理的寶石雖然顏色與天然寶石一樣，但吸收光譜會因致色機(jī)理、致色集團(tuán)不同而存在差異[4]。紫外可見吸收光譜技術(shù)可用于翡翠、紅寶石、藍(lán)寶石、祖母綠、水晶等寶石的鑒別。

該方法一方面可用紫外熒光燈照射寶石，并用肉眼觀察不同寶石的熒光特征，通過分析不同寶石的發(fā)光性的差異來鑒別。另一方面可用紫外-可見分光光度計(jì)對寶石的吸收光譜進(jìn)行測試，并對比分析。

4 X射線衍射技術(shù)

從晶體學(xué)結(jié)構(gòu)角度考慮，不同種類的晶態(tài)寶石具有不同的結(jié)構(gòu)。X射線衍射技術(shù)（XRD）恰可以通過X射線和寶石晶體的作用，對其內(nèi)部原子空間排布狀況進(jìn)行分析。正因?yàn)閄射線衍射技術(shù)可得到寶石的微觀結(jié)構(gòu)特征[5]，所以該技術(shù)主要用于鑒別較難分辨的珠寶種類，例如紅色尖晶石與天然紅寶石。

在使用X射線衍射儀鑒定珠寶的時(shí)候，其發(fā)射出來的X射線直接射擊待測樣品，珠寶樣品內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)會反射部分X射線。而寶石晶體結(jié)構(gòu)的衍射花樣信息可以通過反射的X射線獲得，通過進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)解析可分析出不同寶石樣品的晶體物質(zhì)、原子坐標(biāo)和化合物形態(tài)等重要參數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)珠寶鑒定的目的[6]。

5 分光光度計(jì)檢測法

分光光度計(jì)檢測法是利用物質(zhì)把吸收的光子能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣廨椛涞倪^程中寶石所發(fā)出的熒光的波長不盡相同來達(dá)到鑒別的目的。熒光是非平衡輻射，所以不同種類的寶石被不同波長的激發(fā)光照射，就會發(fā)散出特有的熒光[7]。主要用來檢測紅寶石、石榴石、碧璽等珠寶。

熒光分光光度計(jì)的組成主要包括激發(fā)光源，單色器，樣品室、檢測系統(tǒng)。將表面平整的樣品放入樣品室，以氙燈作為光源，用激發(fā)光照射，而后得到樣品的激發(fā)光譜，然后再用熒光發(fā)射掃描（EM掃描）掃描得到熒光光譜。比較光譜的位置，形狀及強(qiáng)度，以此作為鑒定依據(jù)。

6 X熒光能譜技術(shù)

珠寶的組成元素多種多樣，當(dāng)其被光子源照射時(shí)，就會發(fā)出混合的且具有許多特征的X熒光。隨著寶石種類的不一致，元素含量占比自然會有差異，所以發(fā)出的熒光的強(qiáng)度、波長都具有很強(qiáng)的特征性。由此就可以對元素進(jìn)行定性和半定量分析[8]，也為寶石的檢測提供輔助依據(jù)。主要用于翡翠、珍珠、橄欖石、藍(lán)寶石等的檢測鑒定。

為了采集的譜線能夠精準(zhǔn)地反映受檢樣品的組分及其占比，應(yīng)選取大小適宜，完整度較好的樣品。在符合儀器規(guī)范操作的條件下，對樣品進(jìn)行檢測，采譜、存譜，然后進(jìn)行元素的定性和半定量分析。

隨著社會生產(chǎn)力的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，珠寶的檢測與鑒定技術(shù)備受人們關(guān)注。由于傳統(tǒng)的檢測技術(shù)容易對珠寶造成一定的損壞，在應(yīng)用過程中存在一定的局限性。因此要求我們對檢測技術(shù)進(jìn)行不斷地改進(jìn)和完善，從而使寶石檢測的可靠性和準(zhǔn)確性得到有效提高，保障人民群眾的合法權(quán)益。

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