光譜儀在寶石鑒定方面的應(yīng)用
頂尖科儀(中國)股份有限公司技術(shù)支持部
發(fā)布日期:2011-8-3
#^\qFj $'9b,- e 天然的寶石色澤獨(dú)特、珍貴稀少,價(jià)格自然不菲,為人爭寵。然而,由于利益驅(qū)使,不法分子從來沒有停止過仿制與偽造寶石。隨著科技的不斷進(jìn)步,仿制的手法愈來愈高明,以致能蒙混許多檢測設(shè)備。相對而言,使用光譜儀來鑒定寶石,具有操作簡便,鑒定準(zhǔn)確,過程迅速等優(yōu)點(diǎn)。以下實(shí)例將向您展示海洋
光學(xué)的光譜儀在寶石鑒定方面的優(yōu)勢:
*\UxdL 22 @iW^OVpp<8 橙黃色藍(lán)寶石的鑒別 +<^TyIJ0 +
lha= 橙色或黃色藍(lán)寶石極為罕見,不法分子通過對剛玉進(jìn)行鈹散射(Be-diffusion)處理,可制成高仿真度的橙黃藍(lán)寶石,以前常用LA-ICP-MS(
激光消融感應(yīng)等離子體質(zhì)譜分析法)或SIMS(次級(jí)粒子質(zhì)譜法)方法來鑒別藍(lán)寶石真?zhèn),但是這種鑒別實(shí)驗(yàn)只能在很少有的專業(yè)寶石鑒定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,且對樣品具有一定破壞性,既耗時(shí)又昂貴。
c:a5pd7T 瑞士寶石協(xié)會(huì)第一個(gè)使用OceanOptics為其特制的SSEF GemLIBSTM系統(tǒng),分別對天然的與經(jīng)過鈹散射處理的藍(lán)寶石進(jìn)行測試,通過將脈沖式Nd:YAG激光器輸出的
波長為1064nm,脈寬為7ns,單脈沖能量為100mJ的激光聚焦到樣品上,誘導(dǎo)其毀傷產(chǎn)生等離子體,再采用多通道光譜儀收集光譜數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了光譜儀在覆蓋200-980nm的波長范圍內(nèi)分辨率達(dá)到0.1nm的光譜測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,根據(jù)鈹在313.042與313.107nm處的波峰測量樣品中鈹?shù)暮繉Ρ,天然的黃色藍(lán)寶石中鈹含量很低(<2ppm),而經(jīng)過鈹散射處理的偽藍(lán)寶石中鈹?shù)暮繀s很高(>5ppm)。該協(xié)會(huì)還同時(shí)應(yīng)用LA-ICP-MS和SIMS法對寶石進(jìn)行鈹含量測量,對比以上兩種方法,SSEF GemLIBSTM系統(tǒng)可以通過控制激光能量減小對樣品的破壞程度,獲得寬光譜范圍(200-980nm)下的高分辨率(0.1nm)探測,簡單的樣品備置及快捷的光譜分析(僅滯后激光幾微秒的時(shí)間),同時(shí)更方便,更廉價(jià)。
vYYLn9}5 因此,應(yīng)用
LIBS系統(tǒng)在定量檢測鈹?shù)暮浚瑢?shí)現(xiàn)藍(lán)寶石的真?zhèn)舞b別方面具有很大的發(fā)展空間。
U?MKZL7 #4WA2EW 塔希提黑珍珠的鑒別 6l{=[\.Xa G)I lkA@ 人工染色的黑珍珠與塔希提黑珍珠的外觀相似,使用海洋光學(xué)USB2000光譜儀測定樣品的可見吸收光譜與相對激光拉曼光譜,能快速、簡便地鑒定黑珍珠的真?zhèn)。天然塔希提珍珠無論色相如何,都具有三條位置固定的特征吸收譜帶(a帶407-412nm,b帶495-498nm,c帶702nm),每個(gè)特征吸收譜帶的寬度決定于珍珠的色相與伴色;而人工染色的黑珍珠由于其原
材料不同,因此其可見吸收光譜特征無規(guī)律可循。
a ]PS` 對人工染色黑珍珠與塔希提黑珍珠進(jìn)行顯微激光拉曼光譜測定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:由于兩者的主要成分都為文石,因此其拉曼光譜都具有顯著的文石拉曼譜峰,而塔希提黑珍珠由于其含有黑色有機(jī)色素,致其在1100-1650cm-1處出現(xiàn)一組相互包絡(luò)的復(fù)雜拉曼譜線,而染色處理黑珍珠多采用淡水珍珠,不具備上述包絡(luò)譜線,且由于其含有類胡蘿卜素,于是顯現(xiàn)相應(yīng)的拉曼峰(1130,1523cm-1),其特征與塔希提黑珍珠明顯不同。
+2}aCoL\ 由此可見,根據(jù)
可見吸收光譜和
激光拉曼光譜能鑒定塔希提黑珍珠的真?zhèn)巍?span style="display:none"> N+<`Er
Qx_K) 藍(lán)色托帕石的鑒別 ?~mw SqiLp!Y` 藍(lán)色托帕石是一種珍貴的寶石,但無色托帕石產(chǎn)量豐富。通過輻照改色方法(伽瑪射線、帶電粒子、快中子),可將無色托帕石改為藍(lán)色,改色的托帕石顏色穩(wěn)定,其硬度、密度、折射率等物理化學(xué)性質(zhì)幾乎與改色前一致。目前采用紫外熒光測試可初步區(qū)分天然與改色托帕石:天然托帕石的紫外熒光強(qiáng)弱不定,而所有改色托帕石在紫外光照射下都沒有肉眼可識(shí)別的熒光。
JD\:bI 鑒于上述結(jié)果,采用激發(fā)力更強(qiáng)的陰極射線代替紫外,并使用海洋光學(xué)USB2000光譜儀收集陰極發(fā)光光譜。實(shí)驗(yàn)表明,天然藍(lán)色的托帕石的熒光發(fā)光強(qiáng)度是改色托帕石的三倍,天然無色托帕石的發(fā)光強(qiáng)度也明顯高于改色托帕石(20-30counts:15counts)。
/K#t$O4 由此研究人員可通過以下步驟來鑒別藍(lán)色托帕石的真?zhèn)危合葴y紫外熒光強(qiáng)
W6Os|z9&| 度,強(qiáng)度高的為天然托帕石,否則再用陰極發(fā)光測定,對比天然托帕石的陰極發(fā)光光譜,即可鑒定樣品托帕石的真?zhèn)危ú捎靡粋(gè)真的天然藍(lán)色托帕石的光譜定標(biāo))。
7R$]BY= WsA(8Ck< 參考文獻(xiàn): .ZK|%VGW 1)Michael S. Krzemnicki, Henry A. Hänni, Roy Walters,New detection method for Bediffusion treated sapphires:Laserinduced breakdown spectroscopy (LIBS)
~}SOd<n)| 2)黃藝蘭,塔希提黑珍珠和處理珍珠的可見吸收光譜表處,寶石和寶石雜志,VOL.8 NO.1 Mar. 2006
;'o:1{Y 3)袁心強(qiáng)、宋鷹、陸永慶,應(yīng)用陰極發(fā)光鑒定藍(lán)色托帕石,寶石和寶石學(xué)雜志,VOL.8,NO.2.June,2006
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