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红外光谱仪在宝石鉴定中的应用

文章出处: 人气:发表时间:2019-04-28 16:08

红外光谱仪是目前国内宝石鉴定实验室,最普及、应用最广的一款定性分析仪器。它可以在不损坏宝石样品的前提下,为检测人员提供重要鉴定参数。为我们的鉴定和研究带来极大的帮助,摆脱单一的、对比式的鉴定模式,可以无损、便捷、高效对珠宝玉石进行定量、定性分析,大大缩短了鉴定时间,提高了鉴定结论的准确度。 下面我们将为大家简单介绍,红外光谱仪在宝石鉴定中常用到的几个方面。

首先是红外光谱的产生,宝石在红外光的照射下,引起晶格(分子)、络阴离子团和配位基的振动能级发生跃迁,并吸收相应的红外光而产生的光谱称为红外光谱。

红外光谱是宝石内部分子结构的具体表现,我们可以通过观察,宝石相应特征红外吸收谱带的数目、波数位及位移、谱形及谱带强度、谱带分裂状态等内容,帮助我们对宝石的红外吸收光谱进行定性表征,以获取相关宝石鉴定重要参数。

1、确定宝石种属与相似品的鉴别

不同种属的宝石,在其内部分子结构及化学成分会有所差异,根据各类宝石特征的红外吸收光谱对其进行鉴定。采用红外反射法,配上漫反射支架,直接测试样品光滑表面,很快就可以得出该样品的特征红外吸收光谱。特别对于一些不透明或表面抛光较差的翡翠或者其他相似玉石,通过对谱图的分析极易将其区分开。如玻璃与和田玉,通过红外光谱可以快而准的将两者区分开,玻璃在1071cm-1、784cm-1、418cm-1具吸收峰(如图红色谱线),和田玉在1132 cm-1、989 cm-1、924 cm-1、765 cm-1、688 cm-1、537 cm-1、461 cm-1具吸收峰(如图紫色谱线)。(如图为)


玻璃与和田玉对比图


玻璃与和田玉实物图

2、宝石中的羟基、水分子
通过分析宝石中的水分子形式,有助于鉴别部分宝石是否为合成品。天然祖母绿与助熔剂合成祖母绿区别在于天然祖母绿含有水分子在3400―3800cm-1有一强吸收峰,助熔剂合成祖母绿是在高温熔融条件下结晶而成的,所以结构通道内一般不存在水分子;而水热法合成祖母绿是在水热条件下结晶生长而成的,在其结构通道中存在不等量的水分子和少量氯酸根离子,在红外4357、4052、3490、2995、2830、2745 cm-1处有吸收。
 
3、人工充填处理珠宝玉石的鉴别

 

在珠宝玉石中,广泛用到环氧树脂胶做充填物,红外光谱仪可以非常准确、快捷、无损分析到环氧树脂的存在。但现在我们要特别注意,最近在检测样品中,发现了有人在尝试用其他物质,代替传统的环氧树脂,对翡翠进行充填处理。我们通过放大检测、常规仪器检测、红外吸收光谱分析,相结合得出以下一些特征;放大观察,从显微镜下观察样品的表面,粗糙不平滑,还是可以看到“酸蚀网纹”,影响其光泽较差。(如图所示)
在灯下透光观察,其结构松散,基底发白,绿色分布较浮,颜色分布无层次感,这是由于经过酸洗后对其结构、颜色的影响,这与一般传统的翡翠B货特征相同。(如图所示)
在紫外荧光灯下观察,长波无荧光,短波有中等强度的黄绿色荧光,一般翡翠A货通常无荧光,如含蜡质物可见长波有蓝白色荧光。(如图所示)
最后通过红外光谱仪分析,采用直接投射法,得出其特征吸收图谱,该样品在2808 cm-1、2675 cm-1、4500—3800 cm-1、4585 cm-1、4667 cm-1处有明显吸收峰(蓝色谱线)。而传统翡翠B货具3028 cm-1环氧树脂峰,部分伴有2854 cm-1、2920 cm-1 蜡峰(红色谱线)。(如图所示为红外图谱的对比)
4、仿古玉的红外吸收光谱
一些仿古玉器在制作中,常采用强酸腐蚀或高温烘烤等方法进行做旧处理,经过上述处理后,玉器的表面会呈白渣化,或酸蚀残化,对其玉质的鉴别带来一定的难度。这时我们利用漫反射附件,对这些做旧处理的玉器进行鉴定。 红外光谱仪在珠宝玉石鉴定中的应用还有很多很多,并还在不断的开发中,对珠宝玉石的测试手段还在不断完善中,红外光谱的应用将会帮助我们解决珠宝玉石检测中的难点、疑点。
 

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