X射線熒光光譜設(shè)備之于珠寶檢測(cè)的有效性探析

摘要：珠寶玉石品種日益多樣化，款式逐漸增多?，F(xiàn)在珠寶的生產(chǎn)技術(shù)在不斷優(yōu)化，一些款式采用了科技成分很高的合成技術(shù)，這就導(dǎo)致寶石鑒定存在較大的難度。為了解決這方面的問(wèn)題，業(yè)界積極引進(jìn)先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備，其中X射線熒光光譜技術(shù)的應(yīng)用，使得珠寶玉石的鑒定技術(shù)水平大大提高，檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。文章著重于研究了X射線熒光光譜儀在珠寶玉石檢測(cè)中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：熒光光譜儀;珠寶玉石;檢測(cè);有效性

當(dāng)前的貴金屬檢測(cè)多采用X 射線熒光光譜技術(shù)，該技術(shù)可以做到定性分析與無(wú)損定量分析相結(jié)合。X 射線熒光技術(shù)升級(jí)速度很快，在檢測(cè)珠寶玉石的時(shí)候其發(fā)揮的雖然是輔助性作用，但是已經(jīng)得到了專業(yè)人士的高度重視。通過(guò)對(duì)該技術(shù)合理運(yùn)用，使用新型設(shè)備，珠寶玉石檢測(cè)的的結(jié)果變得更加真實(shí)可靠。2018年5月，西藏自治區(qū)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所引進(jìn)SPECTRO MIDEX X射線熒光光譜儀，在為期5天的免費(fèi)檢測(cè)活動(dòng)中，成功地為許多市民進(jìn)行了珠寶首飾檢測(cè)，對(duì)金銀等貴金屬首飾的分析尤其凸顯優(yōu)勢(shì)。

一、X熒光光譜儀的運(yùn)行原理探析

X 射線的波長(zhǎng)介于紫外線和射線之間，為電磁輻射，其波長(zhǎng)的界限不是很明晰，所謂的波長(zhǎng)就是電磁輻射。如果高能射線的能量超過(guò)原子內(nèi)層的電子結(jié)合能的時(shí)候，其碰撞到原子上，就會(huì)將內(nèi)層電子的一個(gè)電子驅(qū)逐，一個(gè)空穴產(chǎn)生，此時(shí)原子體系就會(huì)因此受到影響而處于不穩(wěn)定狀態(tài)，此為激發(fā)態(tài)。之后會(huì)從能量高的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰康偷臓顟B(tài)，此為馳豫過(guò)程，就是系統(tǒng)處于平衡態(tài)，當(dāng)外界瞬時(shí)擾動(dòng)之后，經(jīng)歷了一段時(shí)間又恢復(fù)到平衡態(tài)。外層的電子會(huì)進(jìn)入到空穴當(dāng)中，那個(gè)被逐出的光電子就是俄歇電子。俄歇電子是入射光量子擊出原子中一個(gè)K層電子后，L層一個(gè)電子就會(huì)進(jìn)入到K層中，此時(shí)多余的能量釋放不是以輻射X光量子方式，而是另一個(gè)L層電子獲得，導(dǎo)致一個(gè)K層空位替代為兩個(gè)L層空位，俄歇電子就是這個(gè)躍出的L層電子。

二、應(yīng)用X 射線熒光光譜設(shè)備的有效方法

應(yīng)用X 射線熒光光譜技術(shù)可以用于鑒別相似的寶玉石、研究類質(zhì)同象珠寶玉石、鑒別經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的寶玉石，該設(shè)備有較高的準(zhǔn)確度，而且操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快。

一是鑒別相似的寶玉石。

貴金屬飾品檢測(cè)中采用X 射線熒光光譜技術(shù)可以保證首飾不受損傷，珠寶玉石檢測(cè)采用該技術(shù)，可以鑒定珠寶玉石中所含有的元素，可以起到輔助判斷的作用?，F(xiàn)在世上的寶石原料已經(jīng)超過(guò)200種，相似性質(zhì)的種類多，如果采用傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)很難區(qū)分它們。比如，我們要將無(wú)色長(zhǎng)石與無(wú)色水晶加以區(qū)分，如果采用傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)很難判斷，因?yàn)閮蓚€(gè)品種都是沒有顏色的，而且都是透明的，折射率相似，密度也相似。如果采用X 射線熒光光譜技術(shù)我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在水晶中二氧化硅是主要的成分，而長(zhǎng)石中則是鋁硅酸鹽、鉀和鈣等等。通過(guò)X 射線熒光光譜圖就可以對(duì)兩種寶石加以區(qū)分。在對(duì)區(qū)分紫晶和紫色方柱石的時(shí)候也可以采用該技術(shù)，我們能夠活動(dòng)有效區(qū)分結(jié)果。

二是經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的寶玉石鑒別。

寶石經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理之后很難鑒別，應(yīng)用X 射線熒光光譜技術(shù)則可以對(duì)寶石的真假予以鑒別。比如，對(duì)天然寶石與人工合成品進(jìn)行鑒別的過(guò)程中采用X 射線熒光光譜技術(shù)檢測(cè)，可以讓鑒別更加容易。在制作紅寶石的時(shí)候有一種處理方法就是鉛玻璃充填，制作者通過(guò)改變鉛元素的方法就可以將玻璃的折射率改變，提高其折射率，使其類似于天然紅寶石。如果對(duì)紅寶石放大觀察，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)其表面粗糙，存有裂隙，使用 X 射線熒光光譜儀就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在紅寶石中所含有元素是鐵、鉻等等。如果是經(jīng)過(guò)填充處理的紅寶石，我們就能夠檢測(cè)出鉛元素，由此就可以對(duì)天然紅寶石和經(jīng)過(guò)充填處過(guò)的紅寶石予以鑒別。使用 X 射線熒光光譜儀還可以對(duì)合成祖母綠進(jìn)行鑒別，也可以用于鑒別珍珠等等。

三是類質(zhì)同象珠寶玉石的研究。

如果物體結(jié)構(gòu)中的分子位置、原子位置和離子被有著相同性質(zhì)的其他分子、原子和離子所占有，而晶體的結(jié)構(gòu)不變，化學(xué)鍵類型也保持不變，所改變的僅僅是各種物理性質(zhì)，諸如晶胞參數(shù)、密度以及折射率等等，而且隨著置換數(shù)量發(fā)生變化，其物理性質(zhì)呈現(xiàn)出線性變化的趨勢(shì)。對(duì)于寶玉石而言，類質(zhì)同象的意義是重大的，通過(guò)研究將類質(zhì)同象的寶石種類確定下來(lái)，諸如石榴石類的鐵鋁與鎂鋁榴石系列類質(zhì)同象，我們使用紅外光譜儀就可以準(zhǔn)確判定各種寶石的名稱。

三、X射線熒光光譜設(shè)備應(yīng)用案例

我們?cè)跈z測(cè)菱錳礦的時(shí)候應(yīng)用X 熒光光譜儀，發(fā)揮X熒光光譜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可以檢測(cè)到菱錳礦是白色的礦物，其主要的化學(xué)成分是碳酸錳，含有Fe元素和Ca元素，由于其中含有錳離子，所以，該礦呈現(xiàn)出紅顏色。菱錳礦的顏色不是固定不變的，當(dāng)增加了 Ca 元素的時(shí)候，紅顏色就會(huì)逐漸變淺，如果使用 Fe 元素取代 Mn，菱錳礦就不再是紅顏色了，而是褐色，甚至呈現(xiàn)出黃色。菱錳礦不是很堅(jiān)硬，在佩戴這種飾品的時(shí)候它很容易被磨損。我們?nèi)绻捎贸Ｒ?guī)的方法，其中的礦物質(zhì)含量很難檢測(cè)出來(lái)。我們?nèi)绻褂?X熒光光譜儀，發(fā)揮X熒光光譜技術(shù)的作用實(shí)施檢測(cè)，就可以對(duì)菱錳礦進(jìn)行有效檢測(cè)。

結(jié)束語(yǔ)：

種種的研究可以明確，我們?cè)谥閷氂袷瘷z測(cè)中應(yīng)用X 射線熒光光譜技術(shù)和設(shè)備，能夠準(zhǔn)確地判斷鑒別相似的寶玉石、經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的寶玉石鑒別，深化類質(zhì)同象珠寶玉石的研究。隨著科學(xué)技術(shù)的快速升級(jí)，新的科技成果不斷涌現(xiàn)出來(lái)，檢測(cè)技術(shù)也會(huì)不斷融合高端技術(shù)并更加完善，我們相信，熒光光譜儀設(shè)備使檢測(cè)珠寶玉石的各種難點(diǎn)以及疑難問(wèn)題得以解決。

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作者簡(jiǎn)介：謝旻君（1987.11-），女，湖北武漢，碩士研究生，講師，湖北國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院專任教師，研究方向：寶石及材料工藝學(xué)。