關(guān)于珠寶玉石鑒定中的紅外光譜技術(shù)應(yīng)用

齊 明 格桑卓嘎 方進(jìn)林

（西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局中心實(shí)驗(yàn)室，西藏 拉薩 850000）

現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展與進(jìn)步，在珠寶玉石的加工和合成中使用了各種高新技術(shù)，因?yàn)槭褂眠@些高新技術(shù)對珠寶玉石進(jìn)行加工、優(yōu)化以及合成，所以在一定程度上增加了寶石鑒定的難度，為了有效解決該類問題，寶石鑒定技術(shù)也應(yīng)該跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，不斷提高寶石鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性，目前比較常用的現(xiàn)代化儀器設(shè)備包括紅外光譜儀、X 射線熒光分析儀等，這些設(shè)備都能提高珠寶玉石鑒定的準(zhǔn)確性，所以將紅外光譜技術(shù)應(yīng)用在珠寶玉石的鑒定工作當(dāng)中，不僅能夠保證珠寶玉石的完整性，同時(shí)還能讓鑒定工作更加科學(xué)和準(zhǔn)確，有利于人們分辨珠寶玉石的種類和類型，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

1 紅外光譜技術(shù)

1.1 紅外光譜技術(shù)的原理研究

紅外光譜技術(shù)是一種微量氣體檢測技術(shù)，其具有高靈敏度的特點(diǎn)，是目前珠寶玉石行業(yè)常使用的一類鑒定技術(shù)，能夠在保證珠寶玉石完整性的同時(shí)，便捷、準(zhǔn)確地進(jìn)行鑒定工作，并且使用該技術(shù)時(shí)，只需要使用相關(guān)的紅外光譜儀器即可進(jìn)行鑒定工作。在實(shí)際的珠寶玉石鑒定工作當(dāng)中，使用紅外光譜技術(shù)就是利用波長不同的紅外射線，對珠寶玉石的分子進(jìn)行照射，并根據(jù)寶石吸收不同波長的紅外射線產(chǎn)生的相關(guān)紅外光譜圖，進(jìn)一步鑒定珠寶玉石的各種特性，根據(jù)不同寶石紅外光吸收的特征，就能夠了解鑒定的珠寶玉石的種類和真?zhèn)?，并且可以使用紅外光譜技術(shù)分析寶石的官能團(tuán)，掌握寶石的分子結(jié)構(gòu)和種類情況[1]。

在現(xiàn)代社會(huì)中，紅外光譜技術(shù)是相關(guān)的鑒定人員必須要掌握的一門技術(shù)，所以要求鑒定人員熟知相關(guān)的紅外光譜知識，具備較為豐富的珠寶鑒定經(jīng)驗(yàn)，這樣才能讓珠寶玉石的鑒定結(jié)果更加準(zhǔn)確。

在實(shí)際的檢測工作中使用紅外光譜技術(shù)檢測寶石樣品時(shí)，由于在解譜分析的過程中需要相關(guān)的工作人員擁有較為豐富的珠寶玉石鑒定經(jīng)驗(yàn)和知識，加上化合物的紅外光譜圖具有一定的復(fù)雜性，所以使用該類技術(shù)在一定程度上無法得到全部的分子結(jié)構(gòu)信息，存在缺陷，但是紅外光譜技術(shù)是比較快捷的提供官能團(tuán)信息的方法，其彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測儀器的不足，是目前最新的鑒別手段之一。

1.2 紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用研究

紅外光譜技術(shù)只有應(yīng)用紅外光才能保證其準(zhǔn)確性，從波長方面對其進(jìn)行分析，主要是因?yàn)榧t外光譜的波長范圍處于0.78μ～1 000 μ，這說明其波數(shù)范圍為12 820 cm-1～10 cm-1，根據(jù)相關(guān)的調(diào)查研究可以知道紅外光譜的譜曲一般有遠(yuǎn)紅外、中紅外以及近紅外3 種，其波數(shù)范圍分別為400 cm-1～10 cm-1、4 000 cm-1～400 cm-1、12 820 cm-1～4 000 cm-1，在實(shí)際的珠寶玉石鑒定工作當(dāng)中，對珠寶玉石的分子鍵進(jìn)行分析時(shí)利用的就是中紅外光譜技術(shù)，而對珠寶玉石的振動(dòng)特性等方面的信息進(jìn)行分析，則需要利用近紅外光譜。在現(xiàn)代社會(huì)當(dāng)中，應(yīng)用紅外光譜技術(shù)的方法一般包括投射法和反射法2 種。其中投射法又分為直接投射和粉末投射，反射法中又包括漫反射、紅外顯微鏡反射等。在實(shí)際的珠寶玉石鑒定工作當(dāng)中，直接投射法是一種不會(huì)損傷珠寶的測試分析方法，能夠直接對寶石中是否有填充材料以及材料類型等進(jìn)行分析。應(yīng)用粉末投射法則需要使用珠寶玉石的粉末，所以該類投射方法屬于一種有損測試方法。在珠寶玉石鑒定中應(yīng)用紅外光譜技術(shù)，不僅能夠讓珠寶玉石的鑒定工作更加高效，而且也能保證鑒定過程的簡單性，鑒定結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確性，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

2 珠寶玉石鑒定工作中的紅外光譜技術(shù)應(yīng)用

2.1 寶石種屬方面

珠寶玉石具有非常多的種類，不同類型的珠寶玉石對紅外光的吸收效果也不相同，所以其產(chǎn)生的紅外吸收特征也存在一定的區(qū)別。實(shí)際的工作中使用該類技術(shù)鑒定珠寶玉石，并對珠寶玉石的紅外光譜圖進(jìn)行分析，能夠直接辨別出珠寶玉石的種屬。利用紅外光譜技術(shù)的反射方法對珠寶玉石的種屬進(jìn)行鑒定，讓紅外光照射在寶石變面，從而分析紅外光反射的具體情況，了解并辨別珠寶玉石的種屬，尤其是對品種相似的珠寶玉石進(jìn)行鑒定，使用紅外光譜技術(shù)能夠準(zhǔn)確辨別出其存在的不同，比如和田玉和硅灰石的密度和硬度就比較相似，其中和田玉的密度和硬度分別為2.9 g/cm3～3.1 g/cm3、6 HB～6.5 HB，硅灰石的密度和硬度分別為2.75 g/cm3～3.1 g/cm3、4.5 HB～5.5 HB，在對這2 種礦物進(jìn)行鑒別時(shí)，使用一般的鑒定方法很難分辨，但是使用紅外光譜技術(shù)深入分析這2 種礦物的光譜特性，就能準(zhǔn)確辨別出和田玉和硅灰石。

2.2 鑒定天然寶石和合成寶石

因?yàn)樘烊坏闹閷氂袷Y源嚴(yán)重缺乏，所以其產(chǎn)量相對較小，因此催生出了合成寶石行業(yè)，從物理、化學(xué)性質(zhì)上看，天然珠寶玉石和合成珠寶玉石之間的區(qū)別非常微小，如果采用一般的常規(guī)檢測方法，很難分辨出天然珠寶玉石和合成珠寶玉石，所以就需要積極利用紅外光譜技術(shù)進(jìn)行鑒定[2]。比如鑒定天然祖母綠和合成祖母綠時(shí)，因?yàn)樘烊缓秃铣傻淖婺妇G的一些物理特性比較相似，比如折射率和密度等，一般的檢測方法無法有效檢測其是否屬于合成寶石，而應(yīng)用紅外光譜技術(shù)對祖母綠的水分子強(qiáng)度等方面進(jìn)行檢測，并對檢測的結(jié)果進(jìn)行分析，就能夠準(zhǔn)確知道鑒定的祖母綠屬于天然還是合成寶石，使用紅外光譜技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí)，并不會(huì)出現(xiàn)損壞寶石的情況。合成祖母綠的方法一般有2 種，包括助溶劑法和水熱法，紅外光譜技術(shù)通過對祖母綠中的結(jié)晶水吸收峰進(jìn)行檢測，就能知道其是否屬于合成性祖母綠，通常情況下天然祖母綠寶石的結(jié)晶水吸收峰的范圍在3 400 cm-1～3 800 cm-1，盡管其處于該范圍內(nèi)，但是卻不包括3 490 cm-1、2 995 cm-1、2 830 cm-1以及2 745 cm-1等幾個(gè)點(diǎn)。合成的祖母綠的結(jié)晶水吸收峰則全然不同，使用水熱法合成的祖母綠含有的結(jié)晶水吸收峰產(chǎn)生于幾個(gè)特定的點(diǎn)中，例如4 357 cm-1、2 995 cm-1等，而使用助溶劑法合成的祖母綠則不會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶水吸收峰。這樣使用紅外光譜技術(shù)對祖母綠的結(jié)晶水吸收峰進(jìn)行檢測，就能夠有效辨別出祖母綠是天然還是合成的，具有非常高的使用價(jià)值。

2.3 鑒定珠寶玉石及其仿制品

在珠寶玉石鑒定行業(yè)中，紅外光譜技術(shù)也廣泛應(yīng)用于對珠寶玉石和其仿制品的鑒定當(dāng)中。真正的珠寶玉石和其仿制品在外觀、特殊的性質(zhì)方法都具有極高的相似性，使用常規(guī)的檢測方法很難辨別出珠寶玉石是否屬于正品，但是利用紅外光譜技術(shù)則可以有效地對其進(jìn)行辨別，比如將紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于鉆石和合成的立方氧化鋯的鑒定中，鉆石的仿制品就是合成的立方氧化鋯，該類物質(zhì)在外觀等方面和鉆石相比沒有太大區(qū)別，所以很難分辨這2 類物質(zhì)，但是使用紅外光譜技術(shù)進(jìn)行檢測，可以通過分析這2 類物質(zhì)的紅外反射測試結(jié)果，有效分辨出鉆石和立方氧化鋯[3]。并且紅外光譜技術(shù)還能夠有效區(qū)分紫晶和紫色方柱石以及琥珀和塑料仿制品等珠寶玉石及其仿制品。

2.4 鑒定經(jīng)過優(yōu)化處理后的珠寶玉石

使用紅外光譜技術(shù)能夠鑒定一些使用塑料等高分子材料進(jìn)行填充的珠寶玉石材料，比如綠松石、水晶等珠寶，使用該技術(shù)可以提高鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性，并能保證珠寶玉石完整無缺。目前紅外光譜技術(shù)經(jīng)常用于天然翡翠和優(yōu)化處理翡翠的鑒定當(dāng)中，一般情況下天然翡翠在2 600 cm-1～3 200cm-1的透過率較好，而經(jīng)過優(yōu)化處理后的翡翠由于填充了環(huán)氧樹脂等芳烴類有機(jī)物，所以其在28 cm-1～3 100 cm-1存在具有特征性的吸收峰，而對該組吸收峰進(jìn)行檢測，就能有效區(qū)別天然翡翠和經(jīng)過優(yōu)化處理后的翡翠。

2.5 對類質(zhì)同象的珠寶玉石進(jìn)行研究

類質(zhì)同象主要是指在晶體結(jié)構(gòu)當(dāng)中存在的離子、原子等的位置被具有相同性質(zhì)的離子和原子等占有，但是晶體的整體結(jié)構(gòu)類型等沒有發(fā)生較大的變化，僅是晶體中的折射率和密度等物理性質(zhì)，因?yàn)殡x子等位置、數(shù)量發(fā)生了變化而出現(xiàn)了線性變化的情況。在珠寶玉石中類質(zhì)同象非常重要，可以對其進(jìn)行研究，明確類質(zhì)同象系列當(dāng)中珠寶玉石的種屬和名稱，一般比較典型的有石榴石類等，在研究的過程中利用紅外光譜技術(shù)中的儀器能夠進(jìn)一步了解各個(gè)系列當(dāng)中珠寶玉石的品種和名稱，讓后續(xù)的鑒定工作更加簡單、便捷。

3 結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量和生活水平也不斷提升，因此，對珠寶玉石的關(guān)注也越來越多，同時(shí)社會(huì)上的許多高新技術(shù)也推動(dòng)了珠寶玉石加工等行業(yè)的發(fā)展，增加了珠寶玉石鑒定工作的難度，而在珠寶玉石鑒定領(lǐng)域當(dāng)中，紅外光譜技術(shù)是比較科學(xué)和重要的鑒定方法，該類方法能深入分析珠寶玉石的化學(xué)成分以及相關(guān)的信息，能夠有效鑒定出珠寶玉石的化學(xué)成分，并且還能鑒別出珠寶玉石的真?zhèn)吻闆r，而且在珠寶玉石鑒定的過程中使用紅外光譜技術(shù)不會(huì)損壞寶石，還能提高鑒定工作的速度和效率，保證鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步推動(dòng)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，所以珠寶鑒定行業(yè)的相關(guān)人員可以積極在珠寶玉石鑒定工作中引進(jìn)紅外光譜技術(shù)，進(jìn)一步提高人們的生活品質(zhì)。