關(guān)于珠寶玉石鑒定中的紅外光譜技術(shù)應(yīng)用

胡衍良

摘 要：隨著人們對生活品質(zhì)提出的更高要求，珠寶玉石越來越受到人們的關(guān)注，而隨之產(chǎn)生的就是珠寶玉石的真?zhèn)巍⒑脡牡谋鎰e問題。紅外光譜技術(shù)作為一種高靈敏度的微量氣體檢測技術(shù)，將該技術(shù)應(yīng)用到珠寶玉石的鑒定中，用以分析珠寶玉石的成分、結(jié)構(gòu)，不僅能夠以此辨別珠寶玉石的種類，也能夠用以鑒定寶石的真?zhèn)巍⑻烊换蚴呛铣桑瑫r(shí)鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性也能得到保證。該文在闡述紅外光譜技術(shù)應(yīng)用原理和應(yīng)用方法的基礎(chǔ)上，對紅外光譜技術(shù)在珠寶玉石鑒定中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：珠寶玉石 紅外光譜技術(shù) 鑒定 應(yīng)用

中圖分類號：TS933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0093-02

科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，各種高新技術(shù)在珠寶玉石加工、合成中的使用，也增加了寶石鑒定的難度。為了更好地應(yīng)對這種問題，寶石鑒定技術(shù)也應(yīng)隨之進(jìn)行更新，以便保證寶石鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性。在珠寶玉石鑒定中，紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用可以在保證珠寶玉石完好無損的前提下，對寶石進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確、便捷地鑒定，是人們了解寶石信息的重要方法，有利于人們掌握寶石的種類和結(jié)構(gòu)，而利用這種技術(shù)產(chǎn)生的鑒定結(jié)果也是人們辨別寶石真?zhèn)危翘烊贿€是合成的有力依據(jù)。

1 紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用原理

紅外光譜技術(shù)作為一種高靈敏度的微量氣體檢測技術(shù)，也是目前珠寶玉石行業(yè)較常使用的一種鑒定技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在保證寶石完好無損的前提下，對珠寶玉石進(jìn)行便捷、準(zhǔn)確地鑒定，而這種技術(shù)的應(yīng)用需要依靠紅外光譜儀來實(shí)現(xiàn)。在珠寶玉石鑒定中，紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用原理是利用一束不同波長的紅外射線對寶石的分子進(jìn)行照射，并依據(jù)寶石對某種波長紅外射線的吸收而生成紅外光譜圖，進(jìn)而依此對珠寶玉石的各種特性進(jìn)行鑒定。紅外光譜技術(shù)在珠寶玉石鑒定中的應(yīng)用，主要是對不同寶石的紅外光吸收特征的利用，有利于鑒別寶石的種屬、真?zhèn)蔚忍匦浴Ｔ谥閷氂袷b定中，利用紅外光譜技術(shù)對寶石官能團(tuán)進(jìn)行分析，有助于掌握寶石的分子結(jié)構(gòu)和種類。紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)是鑒定人員要掌握一定的紅外光譜知識，并且要具備豐富的珠寶鑒定經(jīng)驗(yàn)，據(jù)此對珠寶玉石的紅外光譜圖進(jìn)行分析，可以掌握珠寶玉石的分子結(jié)構(gòu)信息，而這也是分析珠寶玉石種類、真?zhèn)蔚闹饕罁?jù)。現(xiàn)如今，紅外光譜技術(shù)已成為珠寶玉石鑒定的主要手段之一，也能夠保證鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用方法

紅外光譜技術(shù)是基于對紅外光的應(yīng)用而產(chǎn)生的，從波長角度分析，紅外光譜的波長主要處于0.78～1 000 μm范圍，這代表紅外光譜的波數(shù)范圍是12 820～10 cm-1。紅外光譜的譜區(qū)主要包括3個(gè)，分別是遠(yuǎn)紅外（400～10 cm-1）、中紅外（4 000～400 cm-1）和近紅外（12 820～4 000 cm-1）。在珠寶玉石鑒定中，對寶石分子鍵的分析主要是依靠中紅外光譜來實(shí)現(xiàn)，而對珠寶玉石振動(dòng)特性等化學(xué)鍵信息的分析主要依靠近紅外光譜來實(shí)現(xiàn)。目前，紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用方法主要包括2種，即透射法與反射法。其中，透射法又分為直接透射和粉末透射；反射法又分為鏡反射、漫反射、衰減全反射和紅外顯微鏡反射。在珠寶玉石鑒定中，直接透射法作為一種無損測試分析法，能夠分析出珠寶玉石是否填充了有機(jī)高分子材料及材料類型。粉末透射法的應(yīng)用需要使用到珠寶玉石的粉末，所以這種透射方法是一種有損測試法。此外，紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)是具備較高的準(zhǔn)確性、高效性和便捷性，不僅能夠更加高效地完成對珠寶玉石的鑒定，鑒定過程中也比較簡單，也能夠保證鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 紅外光譜技術(shù)在珠寶玉石鑒定中的應(yīng)用

3.1 寶石種屬的鑒定

不同類型的寶石對紅外光的吸收效果有一定的區(qū)別，其所具備的紅外吸收特征也不同。在珠寶玉石鑒定中，利用紅外光譜技術(shù)對珠寶玉石進(jìn)行鑒定，并分析寶石的紅外光譜圖，可以有效地辨別珠寶玉石的種屬。對珠寶玉石種屬的鑒定主要使用到紅外光譜技術(shù)的反射法，即利用紅外光照射珠寶玉石的表面，并分析珠寶玉石表面對紅外光的反射，可以準(zhǔn)確鑒定出珠寶玉石的種屬。尤其是對于品種相似的珠寶玉石的辨別，利用這種技術(shù)可以準(zhǔn)確分辨出不同品種的寶石。比如，和田玉與硅灰石這兩種礦物，從密度和硬度來看，這兩種礦物極為相似，和田玉的密度是2.90～3.10，硬度是6.0～6.5；硅灰石的密度是2.75～3.10，硬度是4.5～5.5。在鑒別這兩種礦物的時(shí)候，一般的常規(guī)檢測方法很難準(zhǔn)確辨別出兩種礦物，但利用紅外光譜技術(shù)進(jìn)行鑒定，通過分析兩種礦物的紅外光譜特性，可以準(zhǔn)確地對和田玉和硅灰石進(jìn)行辨別。

3.2 天然與合成寶石的鑒定

天然珍貴的寶玉石因?yàn)槿狈Y源，所以產(chǎn)量比較小，而這也催生出了合成寶石這種行業(yè)。從物理化學(xué)性質(zhì)上來看，天然寶石與合成寶石的區(qū)別微乎其微，如果是利用一般常規(guī)的檢測方法，很難準(zhǔn)確辨別天然寶石與合成寶石，需要依靠紅外光譜技術(shù)進(jìn)行鑒定。例如，天然祖母綠與合成祖母綠從折射率、密度等物理特征上來看，合成祖母綠與天然祖母綠極為相似，利用常規(guī)檢測方法無法準(zhǔn)確辨別某塊祖母綠是天然的還是合成的。而通過利用紅外光譜技術(shù)，從水分子伸縮振動(dòng)、強(qiáng)度等方面對祖母綠進(jìn)行檢測，并分析檢測結(jié)果，可以準(zhǔn)確、高效地鑒別祖母綠是屬于天然還是合成，并且檢測過程也不會對祖母綠造成損壞。一般用以合成祖母綠的方法有2種，分別是助溶劑法和水熱法。利用紅外光譜技術(shù)檢測祖母綠的結(jié)晶水吸收峰，可以準(zhǔn)確辨別天然與合成祖母綠，因?yàn)樘烊蛔婺妇G的結(jié)晶水吸收峰為3 400～3 800 cm-1，但不包括3 490、2 995、2 830、2 745 cm-1等幾個(gè)點(diǎn)。合成祖母綠的結(jié)晶水吸收峰卻不同，其中以水熱法合成的祖母綠在幾個(gè)特定點(diǎn)有結(jié)晶水吸收峰，如4 357、3 490、2 995、2 745、2 830 cm-1等，而以助溶劑法合成的祖母綠沒有結(jié)晶水吸收峰。通過對祖母綠結(jié)晶水吸收峰的檢測，可以準(zhǔn)確鑒定出天然祖母綠與合成祖母綠。此外，紅外光譜技術(shù)也可用于鑒定以水熱法合成的紅寶石、以查塔姆助溶劑法合成的紅寶石，等等。另外，利用紅外光譜技術(shù)也能夠鑒定珠寶玉石是天然還是經(jīng)過優(yōu)化處理。通過利用紅外光譜技術(shù)對翡翠進(jìn)行檢測，并分析紅外光譜圖中3 100～2 800 cm-1的羥基吸收峰，可以準(zhǔn)確鑒定出翡翠是否經(jīng)過漂白充填處理，有利于鑒別經(jīng)過優(yōu)化處理的翡翠與天然翡翠。

3.3 寶石及其仿制品的鑒定

在珠寶玉石鑒定中，紅外光譜技術(shù)也常被用于鑒定珠寶玉石及其仿制品。寶石及其仿制品在外觀、特殊性質(zhì)等方面都極為相似，利用常規(guī)檢測方法很難準(zhǔn)確辨別寶石是正品還是仿制品，但通過利用紅外光譜技術(shù)，則可以準(zhǔn)確鑒定寶石及其仿制品。例如，鉆石與合成立方氧化鋯，合成立方氧化鋯雖是對鉆石的仿制，但無論是外觀，還是特質(zhì)都沒有太大的區(qū)別，而利用紅外光譜技術(shù)對兩種物質(zhì)進(jìn)行檢測，通過分析兩種物質(zhì)的紅外反射測試結(jié)果，可以準(zhǔn)確、快速地對鉆石和合成立方氧化鋯進(jìn)行鑒定。此外，紅外光譜技術(shù)也可用于鑒定紫晶與紫色方柱石、琥珀與硬樹脂仿制品，等等。

4 結(jié)語

在珠寶玉石鑒定領(lǐng)域，紅外光譜技術(shù)作為一種重要鑒定手段，通過分析珠寶玉石的官能團(tuán)信息及化學(xué)成分，可以準(zhǔn)確鑒定出珠寶玉石的化學(xué)成分，并為珠寶玉石真?zhèn)巍⑻烊慌c合成的鑒定提供支持。同時(shí)，利用紅外光譜技術(shù)鑒定珠寶玉石，不僅能夠在不損傷珠寶玉石的前提下，提高鑒定速度，也能夠保證鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性，而這也為紅外光譜技術(shù)在珠寶玉石鑒定中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

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