激光拉曼技術(shù)在珠寶成分檢測中的應(yīng)用

王安妮

大連產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測研究院有限公司 遼寧大連 116021

1 珠寶成分檢測基本原理

在珠寶成分檢測過程中，我們可以利用電磁波的散射作用，它經(jīng)過珠寶的物質(zhì)作用形成散射，并分為彈性和非彈性散射，其中彈性散射頻率穩(wěn)定，非彈性散射頻率是動態(tài)，而這種動態(tài)的非彈性就是拉曼散射，這就是我們要對珠寶成分檢測的激光拉曼散射原理[1]。具有波數(shù)λ單色輻射激光入射在珠寶上，并形成一部分投射和散射，同時對散輻射的頻率進(jìn)行分析可以獲得與入射角相關(guān)的波數(shù)，并產(chǎn)生新的波數(shù)對。這種類型的頻率和由波數(shù)波動引起的輻射散射是拉曼散射過程，其中的光譜就可以利用進(jìn)行珠寶成分的檢測[2]。

2 實驗過程和圖譜分析

實驗選用Renishaw公司MKI-1000型顯微共焦拉曼光譜儀，在實驗時用半導(dǎo)體激光器所形成的光源對玉石原料、翡翠原料、聚碳酸酯樣品以及固體石蠟等樣品進(jìn)行拉曼光譜檢測，從實驗中得到的光譜特征譜峰進(jìn)行分析來完成對翡翠的填充成分檢測。

2.1 拉曼光譜檢測

拉曼光譜檢測是用改進(jìn)的翡翠樣品進(jìn)行，利用酸洗漂白的翡翠原料中許多裂縫，這樣就使其透明度降低[3]。用聚苯乙烯樹脂填充裂縫是必要的，以改善其原料的透明度。同時用石蠟對填充的原料進(jìn)行拋光。一旦在樣品的光譜檢測到有機(jī)物的拉普峰就可以說明是通過填充的翡翠B貨。

2.2 天然翡翠樣品的拉曼光譜檢測

實驗檢測到的天然翡翠樣品的拉曼光譜圖用圖1描述。

圖1 天然翡翠樣品拉曼光譜圖

從中能夠看出365cm-1、607cm-1、983cm-1以及1035cm-1四個最強(qiáng)拉曼峰是天然翡翠的檢測特征譜峰。

2.3 聚碳酸酯樣品的拉曼光譜檢測

聚碳酸酯樣品的拉曼光譜圖用圖2描述。

分析圖2可得特征譜峰，用表1描述。

表1 聚碳酸酯樣品的拉曼光譜特征譜峰

圖2 聚碳酸酯拉曼光譜圖

聚碳酸酯中主要基團(tuán)以C-C、C-H、C=0以及C-0為主。其中表1中的311cm-1是C-C的伸縮振動產(chǎn)生的。1065cm-1是-C-H面中變形振動產(chǎn)生的，1572cm-1是苯環(huán)特征譜峰，1714cm-1是C=0的特征譜峰，2215cm-1是CH2以及CH3的伸縮振動。

2.4 固體石蠟樣品拉曼光譜檢測

固體石蠟CnH2n+2中的碳原子數(shù)大概是18-30。固體石蠟拉曼光譜圖用圖3描述。

圖3 固體石蠟拉曼光譜圖

2.5 實驗結(jié)果

分析綜合上述實驗獲取翡翠樣品、天然翡翠、聚碳酸酯以及固體石蠟的特征譜峰值對比結(jié)果，用表2描述。

實驗結(jié)果分析：天然翡翠NaAL［Si2O6］的拉曼光譜峰值中，1035cm-1以及983cm-1峰歸屬［Si2O6］4-基團(tuán)的Si-0對稱伸縮振動，607cm-1峰歸屬Si-0-Si的對稱彎曲振動，365cm-1峰歸屬Si-0-Si的不對稱彎曲振動。

翡翠樣品的拉曼光譜中不僅存在1035cm-1、983cm-1、607cm-1以及365cm-1四種天然翡翠特征譜峰，還出現(xiàn)1714cm-1的特征峰。說明其由C=0形成，C=0結(jié)構(gòu)存在于有機(jī)物內(nèi)，說明實驗翡翠樣品中含有有機(jī)物質(zhì)。并且還存在1052cm-1、1118cm-1、1284cm-1以及1426cm-1等固體石蠟的特征譜峰，而814cm-1、873cm-1、1103cm-1、1572cm-1以及1714cm-1都是聚碳酸酯特征譜峰。

試驗中的翡翠樣品拉曼光譜圖最終則是同有機(jī)物質(zhì)的疊加，并檢測出樣品用聚碳酸酯塑料填充，其表面拋光成分則為石蠟說明它是翡翠B貨。

表2 特征譜峰值對比

3 結(jié)語

綜上所述，可以得出珠寶成分主要運用激光拉曼技術(shù)進(jìn)行檢測，它是寶石成分檢測的有效方法，并通過實驗對翡翠樣品和有機(jī)填充材料樣品的激光拉曼光譜圖進(jìn)行分析獲取寶珠成分檢測。