紫外-可見光譜檢測技術在珠寶玉石鑑定中的應用

2021-02-25 國家和田玉檢驗中心
隨著珠寶玉石市場的繁榮發展和玉器收藏的持續升溫,珠寶玉石飾品受到越來越多人們的購買和珍藏。大部分天然珠寶玉石的價格比較昂貴,而玉器市場上除了天然珠寶玉石,還存在合成的、優化處理的、仿製的珠寶玉石,如何對它們進行無損、快速、準確的判斷和鑑定,是一個至關重要的問題。紫外-可見吸收光譜檢測技術是根據不同物質對紫外可見光(波長範圍10 nm~780 nm)特有的吸收光譜特徵,通過紫外-可見分光光度計對物質的成分、結構和物質間的相互作用進行檢測和研究,具有操作簡便、準確度高、靈敏度好、快速無損等優點,是珠寶玉石常規檢測手段的有效補充。

1  紫外-可見光譜檢測技術的方法及特點

按照紫外-可見分光光度計結構可分為單光束、準雙光束、雙光束和雙波長四種,根據珠寶玉石樣品的透明度、大小、形狀、厚度等特點,選擇合適的樣品固定夾和實驗條件對樣品進行透射或反射測試。

1.1  直接透射法

採用直接透射方法測試珠寶玉石樣品時,應儘量使樣品的最大光面讓光束透過。同時在大樣品室中,應使樣品儘量靠近測試臺。直接透射法適合透明至半透明珠寶玉石的無損測試,但獲得的珠寶玉石光譜信息相對有限,不適合測試底部包鑲的樣品,對於不透明樣品的測試需要使用粉末壓片透射法。

1.2  反射法

利用反射附件,如多用途大樣品室和積分球裝置,對樣品進行反射測試,並且在測試時寶石樣品不需要傾斜放置,即可進行0°和10°角測試,適合測試透明至不透明的珠寶玉石樣品。

2  紫外-可見光譜檢測技術在珠寶玉石鑑定中的應用

2.1  有助於鑑定寶石的品種

測試樣品的紫外-可見吸收光譜特徵,並與紫外-可見吸收光譜譜圖庫進行分析比對,進而推測出寶石的品種。或者利用Color analysis軟體對樣品進行測試,對測試結果CIEXYZ、CIEL*a*b*等參數數值,進行比對和分析,找出不同寶石的差異量值。如和田玉、蛇紋石、石英巖、玻璃等相似玉石的紫外-可見吸收光譜譜圖所表徵的特徵吸收峰位明顯不同,如圖1所示。對於同一種玉石的不同顏色品種,如和田玉中的碧玉和青玉品種,某些青玉在外觀特徵上與碧玉非常相似,除了通過X螢光光譜儀定性測試樣品的元素組份外,還可以通過兩者的紫外-可見吸收光譜特徵和顏色三刺激值CIEXYZ、CIEL*a*b*等,計算得出各顏色參數,進而對顏色量化參數進行比對和分析。本文使用日本島津公司的紫外-可見分光光度計,型號UV-2700。使用分立的雙光束,鎢燈和氘燈。實驗條件:測定方法為透射法,狹縫5.0 nm;波長範圍為380~780 nm,掃描速度為中速,採樣間隔為0.5 nm。

 上圖 和田玉、蛇紋石、石英巖和玻璃的紫外-可見吸收光譜圖

2.2  有助於鑑定天然寶石與合成寶石、天然寶石與優化處理寶石

利用直接透射法或反射法,對比珠寶玉石樣品的譜學特徵,能有效地區分某些寶石的天然或是合成以及是否經過人工優化處理。如對比天然黃色系列鑽石及其HPHT合成、HPHT處理和輻照退火處理樣品的紫外-可見吸收光譜特徵,可以得出(1)天然的淡黃色Ia型鑽石樣品顯示有雙原子氮(477 nm、463 nm、452 nm)、三原子氮(415 nm)和集合體氮導致的吸收;(2)橙黃色HPHT合成鑽石在590 nm~493 nm波段的變化趨勢表明鑽石樣品是由單原子氮導致的吸收,同時在500 nm以下逐漸透過,表明鑽石樣品的顏色肯定是橙黃色,綜合兩方面的信息得出由單原子氮致色的橙黃色鑽石樣品是由高溫高壓合成的;(3)經過HPHT處理和輻照退火處理的黃色鑽石顯示有天然的雙原子氮、三原子氮所導致的吸收,同時也顯示有經過高溫高壓處理(986 nm)和輻照退火處理(594 nm)的證據[1]。通過測試合成鑽石的紫外-可見吸收光譜特徵,可以得出表徵合成鑽石的足夠證據,特別是對CVD合成鑽石的檢測,具有很大的說服力。天然紅色綠柱石僅顯示Fe及Mn元素所致的吸收譜,水熱法合成紅色綠柱石則顯示特徵的Co、Fe元素所致的吸收譜[2]。黃色藍寶石的天然、熱處理和輻照處理三者的紫外-可見吸收光譜明顯不同。譜圖信息表明三者都有由O2-→Fe3+電荷遷移產生的紫外區吸收,天然黃色藍寶石在375 nm、387 nm和450 nm處有吸收窄帶(由Fe3+的d電子躍遷所致);熱處理黃色藍寶石只有紫外區吸收;輻照處理黃色藍寶石在387 nm和450 nm處吸收谷弱,並有以405 nm(可能是空穴心所致)和580 nm(由Fe2+→Ti4+電荷遷移所致)為中心的吸收寬帶[3]。

2.3  珠寶玉石顏色成因的研究

紫外-可見吸收光譜在研究珠寶玉石顏色呈色機理方面具有很大的優勢。通過分析珠寶玉石的紫外-可見吸收光譜譜圖信息,分析特徵的吸收峰位、峰強,可以對寶石的顏色進行系統研究,並對寶石的顏色質量進行分級和評價。如對山東黃色藍寶石、緬甸抹谷紅寶石、哥倫比亞祖母綠等具有產地意義寶石的致色機理進行探討,有助於對它們的彩色品種進行質量分級和市場價格評估;對和田玉中白色-青白色-青色系列對應顏色的定量表徵參數進行深入分析,有助於對和田玉實物標準樣品的賦值、制定和複製。

3  結語

隨著珠寶玉石鑑定技術的發展和細化,紫外-可見吸收光譜檢測技術不僅是鑑定珠寶玉石的有效手段之一,也是準確、快速、無損鑑定珠寶玉石的重要補充,特別是在合成寶石和寶石優化處理檢測以及致色機理分析方面的研究都非常重要和關鍵,具有廣闊的應用前景。

 

參考文獻

[1]亓利劍. 珠寶玉石質檢師繼續教育培訓內容. 北京. 2013. 10.

[2]張蓓莉. 系統寶石學[M]. 北京: 地質出版社, 2006.5.

[3]謝意紅. 紫外-可見分光光度計在優化處理寶石鑑定中的應用[J]. 分析儀器, 2003. (2): 31-33.

相關焦點

  • 紫外可見分光光度計原理及應用
    各位朋友們,如果你覺得該平臺還不錯,推薦給更多需要的化驗員們吧謝謝大家的支持紫外可見分光光度計原理是:分子的紫外可見吸收光譜是由於分子中的某些基團吸收了紫外可見輻射光後
  • 玉石收藏常用的10種鑑定工具
    中國玉文化傳播,珠寶、玉石玉器行業公眾號  推薦10種常用珠寶玉石鑑定工具,新老玩家的常備工具,不要說自己眼力多厲害
  • 全國珠寶玉石鑑定機構地址聯繫方式,趕快收藏!
    出具正規的珠寶玉石質量檢驗證書,必須是國家認定的檢測機構。檢驗證書上一定要印有"CMA"、"CAL"、"CNACL"三個標識中的任一個標識。全國珠寶玉石鑑定機構地址 Address北京:國家珠寶玉石質量監督檢測中心 北京 安定門外大街小黃莊路19號 010-84273637 100013國家首飾質量監督檢驗中心 朝陽區大屯路甲2號 64871971中寶協寶玉石檢測中心 西四羊肉胡同30號國土資源部附屬樓一層 66557585
  • 七所高職院校選手同臺競技珠寶玉石鑑定
    供圖  此次大賽旨在推動雲南珠寶玉石產業發展,提升玉石雕刻、珠寶玉石鑑定綜合實力、培養後備人才、創新水平,給珠寶玉石鑑定及玉石雕刻加工行業提供一個發現人才、行業交流、宣傳推介、引導收藏、促進消費的有效途徑和平臺,促進資源勘探測繪類寶玉石鑑定與加工技術、雕刻藝術與工藝、首飾設計與工藝等專業高等職業教育發展,加強高端技能型人才培養,調動廣大學生參與實踐實訓的積極性,提升寶玉石鑑定與加工技術、雕刻藝術與工藝
  • 寶玉石鑑定基礎——分光鏡
    2.光譜中吸收線(帶)的清晰程度受寶石的大小、顏色深淺、透明度好壞等影響。      3.儘量讓通過寶石的光進入分光鏡。      4.分光鏡狹縫應保持清潔,若有灰塵,會在光譜上產生黑色水平線。      5.觀察時,不應用手持拿小型寶石,手指中的血液具有吸收線(592nm),會影響觀察。      6.鑑定寶石時應與其他鑑定儀器配合使用。
  • 珠寶玉石首飾檢驗評價技術創新中心揭牌
    本報訊 (記者丁 瑩)近日,自然資源部珠寶玉石首飾檢驗評價技術創新中心在北京揭牌。該中心是集開放性科研協同創新、標準和儀器研發、人才培養、合作交流功能於一身的創新型科技實體,將以自然資源部珠寶玉石首飾管理中心(國家珠寶玉石質量監督檢驗中心)(NGTC)為依託單位,聯合國內外高等院校、科研院所、檢驗評價機構以及優秀珠寶企業,共同建設國際一流的開放式技術創新平臺,成為引領我國珠寶玉石首飾技術創新的重要力量,推動我國珠寶產業和行業的發展。
  • 【極智課堂】蘇州鎵敏光電周東:紫外光電探測技術與應用
    本期,我們邀請到蘇州鎵敏光電科技有限公司技術總監周東帶來了「紫外光電探測技術與應用」的精彩主題分享,以下為主要內容:一、紫外光電探測器市場1.紫外光電探測器的市場預期在全球光電傳感器市場中:紫外傳感器的市場份額雖然較可見光和紅外探測器的市場份額要小
  • 測試研究中心通過國家「珠寶玉石鑑定」能力驗證
    近日,國家CNCA-20-20「珠寶玉石鑑定」能力驗證結果在全國珠寶質檢工作交流會上公布,測試研究中心通過國家珠寶玉石質量監督檢驗中心進行的能力驗證。CNCA-20-20「珠寶玉石鑑定」能力驗證是由國家市場監督管理總局組織,由國家珠寶玉石質量監督檢驗中心承擔並實施,對相關實驗室珠寶玉石鑑定能力水平進行評價。按照要求,參評單位對三個樣品依據相關標準進行鑑定並定名。測試研究中心對三個樣品的定名均獲得合格(滿意)的評價結果。
  • 「中國賭石第一案」·追蹤|玉石檢測中不存在檢測產地一說
    在「中國賭石第一案」中,霸州市人民檢察院的起訴書顯示,2019年4月24日,張有省夥同張曉林、陶德軍,在霸州市某鋼鐵公司內,將一塊翡翠玉石虛構產地為緬甸木那坑口,騙取馬某波信任後,以人民幣8000萬元的價格賣給馬某波。經檢測,該玉石實際產地為瓜地馬拉,市場價值不高於人民幣436.97萬元。
  • 乾貨 全方位看懂拉曼光譜
    根據這三種情況,衍生出相對應的光譜檢測方法: 發射光譜(原子發射光譜(AES)、原子螢光光譜(AFS)、X射線螢光光譜法(XFS)、分子螢光光譜法(MFS)等),吸收光譜(紫外-可見光法(UV-Vis)、原子吸收光譜(AAS)、紅外觀光譜(IR)、核磁共振(NMR)等),聯合散射光譜(拉曼散射光譜(Raman))。拉曼光譜應運而生。
  • 恆耀珠寶鑑定評估初級班開班啦!
    技術支持單位:北京大學寶石鑑定中心南寧分部     GTC珠寶培訓中心、廣西建設職業技術學院培訓對象:珠寶玉石投資收藏家及翡翠玉石愛好者培訓地點:廣西藥用植物園金石部(廣西寶玉石加工商貿基地)培訓費用:900元/人/班(含授課費、資料費等),學習期間可以在基地附近安排食宿
  • 學習珠寶鑑定,居然有這麼多好處!
    隨著科技的發展,珠寶玉石的鑑定鑑別技術不斷提高,與此同時,作偽技術也是日新月異。如何鑑定真偽、挑選合心意的珠寶玉石,也成為了困擾許多愛好者的難題。以下這些困惑,您是否也曾經歷呢?網絡上的知識良莠不齊,身邊人也都是一知半解,不知該向誰諮詢。辛辛苦苦大老遠進一趟貨,當然希望能淘到好東西。
  • 一文帶你全方位看懂拉曼光譜
    根據這三種情況,衍生出相對應的光譜檢測方法: 發射光譜(原子發射光譜(AES)、原子螢光光譜(AFS)、X射線螢光光譜法(XFS)、分子螢光光譜法(MFS)等),吸收光譜(紫外-可見光法(UV-Vis)、原子吸收光譜(AAS)、紅外觀光譜(IR)、核磁共振(NMR)等),聯合散射光譜(拉曼散射光譜(Raman))。拉曼光譜應運而生。表1:光譜種類區分表
  • 再論珠寶玉石質量檢驗師職業資格制度對珠寶行業的影響——後續進展
    獲得CGC證書這一特殊群體中,不乏高校珠寶學院院長、博導、教授、珠寶檢測機構和企業高層管理者及奮鬥在檢測一線的專業技術人員,他們一直都是我國珠寶玉石貴金屬行業健康發展的有力支撐,是我國各級珠寶實驗室的最高技術和質量管理者,是行業領軍人群。正是這個群體,在近二十年來,有效維護國內外珠寶企業和廣大消費者的合法權益,規範珠寶首飾市場,為我國珠寶首飾產業發展保駕護航。
  • 紫外線手電筒新用途—鑑定眼鏡
    電池哥之前買了個365nm 3W的玉石紫外手電筒用來玩。365nm的紫外LED比起395nm的要貴不少,不過對於鑑定一些螢光上要好用多了。
  • 深圳市抽查350批次黃金珠寶玉石首飾產品 不合格28批次
    本次監督抽查依據《首飾貴金屬純度的規定及命名方法》(GB11887)、《飾品有害元素限量的規定》(GB28480)、《珠寶玉石名稱》(GB/T16552-2017)等標準,及經備案有效或自我聲明的企業標準及產品明示的質量要求,對貴金屬(金、鉑、銀)首飾、鑲嵌珠寶玉石首飾、鑲嵌分級鑽石首飾、珠寶玉石(未鑲嵌)等四類首飾的貴金屬及其合金純度(含量)、印記、標籤、有害元素限量、珠寶玉石鑑定及命名等項目進行了檢驗
  • 速德瑞|紫外輻照計工作原理及應用領域
    紫外線UV照度計又稱紫外線輻射計、紫外輻照計、紫外強度計等,是一種專門測量光度、亮度的儀器,主要測量的是紫外線的輻射強度,用於光化學、高分子材料老化、探傷、衛生、醫療、化工、衛生、食品、電子、植物栽培、大規模集成電路光刻等領域的紫外輻射度測量工作。紫外線輻射計採用35種不同探測頭的配搭來對UVA,UVB,UVC,可見光以及紅外光進行測量。
  • 你買的玉石珠寶是真的嗎?寧波這個權威機構可免費檢驗
    鄭女士花了3000元在天貓某珠寶店鋪中買了一枚約一克拉大小的鑽戒。鑽戒還附了一張美國GIA證書。越想越不對勁,便委託朋友前往寧波市質檢院黃金珠寶檢驗中心對這枚網購的「一克拉鑽戒」進行鑑定。
  • 原子光譜與生物技術 「百家爭鳴」—2020分子光譜會議分會場一
    (相關報導:《院士領銜 第21屆全國分子光譜學學術會議在成都開幕》、《前沿光譜技術分享——2020分子光譜會議首日下午乾貨不斷》)11月1日,大會進入分會報告環節,組委會精心安排了5個分會場,共8個主題的分會報告,包括:原子光譜新技術及應用、光譜生物技術及應用、拉曼光譜新技術及應用、紅外光譜技術及應用
  • Phase One多光譜成像解決方案到底有多牛!
    MSI的應用領域也十分廣泛,涵蓋文檔分析、色彩表面繪畫分析、織物分析、材料鑑定、警方、法醫和犯罪現場調查等等。由於很多古老的畫作存在在一張畫作上進行再次覆蓋創作的情況,在上面的這副畫當中,我們在可見光圖像下面只能看到一朵花。