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  原标题:紫外可见光谱检测技术在珠宝玉石鉴定中的应用   

  

  随着珠宝玉石市场的繁荣发展和玉石收藏的不断升温,越来越多的人购买和收藏珠宝玉石饰品。大部分天然珠宝玉石的价格比较昂贵,而玉器市场上除了天然珠宝玉石,还存在合成的、优化处理的、仿制的珠宝玉石,如何对它们进行无损、快速、准确的判断和鉴定,是一个至关重要的问题。紫外-可见吸收光谱检测技术是基于不同物质对紫外-可见光(波长范围10 nm~780 nm)独特的吸收光谱特性,用紫外-可见分光光度计检测和研究物质的组成、结构和相互作用。它具有操作简单、准确度高、灵敏度好、快速无损等优点。是珠宝玉石常规检测方法的有效补充。   

  

     

  

  1.紫外-可见光谱检测技术的方法和特点根据紫外-可见分光光度计的结构,可分为单光束、准双光束、双光束、双波长四种类型。根据珠宝玉石样品的透明度、大小、形状、厚度等特点,选择合适的样品夹具和实验条件进行透射或反射测试。   

  

  1.1 直接透射法   

  

  用直接透射法检测珠宝玉石样品时,应尽可能使样品表面最大程度的光滑,以允许光束通过。同时,在大样本室内,样本应尽可能靠近测试台。直接透射法适用于对透明至半透明的珠宝玉石进行无损检测,但获得的珠宝玉石光谱信息相对有限,不适合检测包底样品。对于不透明样品,需要粉末压片透射法。   

  

  1.2 反射法   

  

  利用多用途大样品室、积分球装置等反光附件对样品进行反光测试,宝石样品可在0和10角度测试,测试时不倾斜,适用于测试透明到不透明的珠宝玉石样品。   

  

     

  

  2紫外可见光谱检测技术在珠宝玉石2.1 有助于鉴定宝石的品种鉴定中的应用   

  

  测试样品的紫外-可见吸收光谱特征,并与紫外-可见吸收光谱库进行对比,从而推断宝石的品种。或者用颜色分析软件对样品进行测试,对比分析测试结果CIEXYZ、CIEL * a * b *等参数值,找出不同宝石的差值。如和田玉、蛇纹石、石英岩、玻璃等类似玉石,其紫外-可见吸收光谱所代表的特征吸收峰明显不同,如图1所示。对于同一种玉石的不同颜色品种,如和田玉中的碧玉和青玉品种,有些翡翠在外观上与碧玉非常相似。除了用X射线荧光光谱仪定性测试样品的元素组成外,颜色参数还可以通过它们的紫外-可见吸收光谱特性和颜色三刺激值CIEXYZ、CIEL * A * B *等来计算。然后可以比较和分析颜色定量参数。   

  

  本文采用日本岛津公司生产的UV-2700型紫外-可见分光光度计。使用分开的双光束、钨灯和氘灯。实验条件:测量方法为透射法,狭缝为5.0nm;波长范围380~780 nm,扫描速度中等,采样间隔0.5 nm。   

  

     

  

  和田玉、蛇纹石、石英岩和玻璃的紫外-可见吸收光谱。   

  

  2.2 有助于鉴定天然宝石与合成宝石、天然宝石与优化处理宝石   

  

  利用直接透射法或反射法比较珠宝玉石样品的光谱特征,可以有效区分某些宝石是天然的还是合成的,是否经过了人工优化。   

  

  例如,通过比较天然黄色系列金刚石及其经HPHT合成、HPHT处理和辐照退火处理的样品的紫外-可见吸收光谱特征,可以得出结论:(1)天然浅黄色Ia型金刚石样品表现出由双原子氮(477 nm、463 nm、452 nm)、三原子氮(415 nm)和聚集氮引起的吸收;(2)橙色HPHT人造金刚石在590nm-493nm波长范围内的变化趋势表明金刚石样品被单原子氮吸收,并在500 nm以下逐渐透射,这表明金刚石样品的颜色肯定是橙色的。结合这两个信息,可以得出结论:单原子氮着色的橙色金刚石样品是在高温高压下合成的。(3)经HPHT和辐照退火处理的黄钻显示出由天然双原子氮和三原子氮引起的吸收,还显示出高温高压处理(986 nm)和辐照退火处理(594 nm)的证据1。通过测试合成钻石的紫外-可见吸收光谱特征,可以得到足够的证据来表征合成钻石,特别是对于CVD合成钻石,这是很有说服力的。   

  

  天然绿柱石仅表现出由Fe、Mn元素引起的吸收光谱,而水热法合成的红色绿柱石则表现出由特征Co、Fe元素引起的吸收光谱。   

黄色蓝宝石的天然、热处理和辐照处理三者的紫外-可见吸收光谱明显不同。谱图信息表明三者都有由O2-→Fe3+电荷迁移产生的紫外区吸收,天然黄色蓝宝石在375 nm、387 nm和450 nm处有吸收窄带(由Fe3+的d电子跃迁所致);热处理黄色蓝宝石只有紫外区吸收;辐照处理黄色蓝宝石在387 nm和450 nm处吸收谷弱,并有以405 nm(可能是空穴心所致)和580 nm(由Fe2+→Ti4+电荷迁移所致)为中心的吸收宽带<3>。

  


  

2.3 珠宝玉石颜色成因的研究

  


  

紫外-可见吸收光谱在研究珠宝玉石颜色呈色机理方面具有很大的优势。通过分析珠宝玉石的紫外-可见吸收光谱谱图信息,分析特征的吸收峰位、峰强,可以对宝石的颜色进行系统研究,并对宝石的颜色质量进行分级和评价。如对山东黄色蓝宝石、缅甸抹谷红宝石、哥伦比亚祖母绿等具有产地意义宝石的致色机理进行探讨,有助于对它们的彩色品种进行质量分级和市场价格评估;对和田玉中白色-青白色-青色系列对应颜色的定量表征参数进行深入分析,有助于对和田玉实物标准样品的赋值、制定和复制。

  


  

  

3 结语随着珠宝玉石鉴定技术的发展和细化,紫外-可见吸收光谱检测技术不仅是鉴定珠宝玉石的有效手段之一,也是准确、快速、无损鉴定珠宝玉石的重要补充,特别是在合成宝石和宝石优化处理检测以及致色机理分析方面的研究都非常重要和关键,具有广阔的应用前景。

  


  

参考文献

  

<1>亓利剑. 珠宝玉石质检师继续教育培训内容. 北京. 2013. 10.

  

<2>张蓓莉. 系统宝石学. 北京: 地质出版社, 2006.5.

  

<3>谢意红. 紫外-可见分光光度计在优化处理宝石鉴定中的应用. 分析仪器, 2003. (2): 31-33.

  

作者:申晓萍

  

文章来源于:国家和田玉检验中心

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