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      便攜式拉曼光譜儀在翡翠檢測的應用

      便攜式拉曼光譜儀在翡翠檢測的應用

      本文關鍵詞: 地質/礦業Raman
      摘要

      前言

      翡翠是自古被人們所喜愛的一類硬玉石的統稱,其中帶紅、紫、黃等顏色的品種稱為翡,帶有綠色的品種稱為翠,二者合稱翡翠?,F在隨著社會經濟的發展,人民生活水平的提高,翡翠玉石飾品和雕件受到更多歡迎,不僅被人們用作裝飾品,還被用作保值增值的經濟投資對象,相關市場節節走高。

      東亞主要翡翠的主要礦產地是緬甸北部的烏魯江地區,其天然優質翡翠玉石的產出數量很少,價格昂貴,遠不能滿足市場的需要。少數無良商家為謀取更多非法利益,想方設法采取各種除去中、低檔翡翠玉石表面的雜質或改變其顏色與透明度的方法,來冒充優質珠寶,欺騙消費者。目前翡翠造假技術非常先進,僅靠肉眼及傳統的鑒定方法已經很難識別真假,因此,采用有效技術手段對翡翠玉石的無損、快速、準確地檢測鑒定有重要意義。

      激光拉曼技術目前被公認為一種鑒定翡翠非常有效的手段,拉曼光譜是物質分子受光照射后所產生的非彈性散射,具有中心對稱振動特性的無機分子一般都具有很強的拉曼活性。拉曼光譜的優點在于它的快速,準確,測量時通常不破壞樣品,樣品制備簡單甚至不需樣品制備。天然翡翠是典型的一類無機礦物,其拉曼活性遠大于紅外光譜?;诶绞綑z測翡翠有明顯的優勢,這一方法已經得到很多用戶和廠家重視,可是目前用于翡翠等珠寶檢測的拉曼設備都是來自雷尼紹或者賽默飛等公司的大型儀器,其龐大的體積、復雜的配置、嚴格的使用環境和昂貴的價格讓其局限在實驗室,也讓很多希望在現場進行檢測的用戶望而卻步。

      方法和結果

      中國云南一個科研團隊使用海洋光學的便攜式拉曼光譜儀測定了天然翡翠、染色翡翠和假翡翠的特征拉曼譜圖[1],獲得了很有價值的結果。

      海洋光學便攜式拉曼光譜儀的詳細設備參數請直接訪問海洋光學官方網站查詢。

      天然翡翠的主要礦物成分為NaAl[Si2O6],其拉曼譜圖中有4條譜帶強度比較大,可以作為天然翡翠的特征拉曼峰,他們分別是來自于Si-O對稱伸縮振動的1033cm-1和984cm-1峰、來自于Si-O-Si彎曲振動的693 cm-1峰和373 cm-1峰。而造假的染色翡翠原料多是低品味翡翠原石或成品,造假者先使用強酸溶蝕掉其表面的黃、灰或黑色雜斑或微細脈狀雜質,然后用石蠟、石蠟油或者環氧樹脂等有機物充填被溶蝕后表面形成的小坑或細紋脈,以彌補翡翠受損的結構并增加透光度,使得顏色看起來更加純正,摸起來更加溫潤。還有更惡劣的做法是使用石英巖等石料進行漂白,填充和染色等處理,偽造成天然翡翠。玻璃、石蠟、石蠟油或者環氧樹脂等有自己的特征拉曼峰,其結構與天然翡翠差別明顯,這種差異可以成為鑒定天然與染色翡翠的基礎。測試中所使用的激光波長為785nm,功率設定為200mw,平均次數為1次。測試樣品分別為天然翡翠、基于劣質原石的染色翡翠和徹底的假翡翠。每種樣品各在表面選擇a,b和c三個點進行測量。下圖測量得到的天然翡翠樣品的拉曼光譜圖。

      天然翡翠樣品拉曼光譜圖

      圖1 天然翡翠樣品拉曼光譜圖

      染色翡翠發拉曼光譜圖

      圖2?染色翡翠發拉曼光譜圖

      假翡翠的拉曼光譜圖

      圖3 假翡翠的拉曼光譜圖

      從圖1可以看到較強的4條翡翠拉曼峰和較弱的其他振動譜帶,盡管存在微小相對位移,但這些特征譜帶相對位置與真翡翠標準譜圖一樣。而圖2里除了有天然翡翠特征峰,還存在1127 cm-1和1057 cm-1峰,這是典型的石蠟特征譜帶,暗示該樣品經過后期填充處理,含有了石蠟充填物。圖3的譜圖則與石英巖標準圖譜一樣,而石英巖是常用的假翡翠造假原料,暗示出該樣品品質欠佳或者是徹底的假翡翠。

      結論與討論

      使用海洋光學的便攜式拉曼光譜儀,能夠無損、快速、準確的測量得到的真假翡翠特征峰,強度鮮明,差異明顯;每個樣品測量時間僅需要幾分鐘,測量速度很快;測量過程中沒有進行專門的樣品預處理,更不需要對珍貴的寶石切割取樣,溶解或磨粉等處理。同時設備具有體積小,重量輕、可攜帶到檢測現場的優點,價格也更具優勢,在鑒定翡翠真假的方面有很大應用前景。

      更進一步的,便攜式拉曼光譜儀的激光可以穿過玉石透明或半透明表面,聚焦于玉石內層,從而獲得玉石內層的拉曼信息,這對于玉石包裹體的研究也是極有幫助的。

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      引用文獻:

      [1] 王昆林, 劉仁明. R-3000便攜式拉曼光譜儀在翡翠鑒定中的應用[J]. 光譜實驗室, 2011, 28(2):832-835.

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