激光拉曼技術在珠寶成分檢測中的應用

王安妮

大連產品質量檢驗檢測研究院有限公司 遼寧大連 116021

1 珠寶成分檢測基本原理

在珠寶成分檢測過程中，我們可以利用電磁波的散射作用，它經過珠寶的物質作用形成散射，并分為彈性和非彈性散射，其中彈性散射頻率穩定，非彈性散射頻率是動態，而這種動態的非彈性就是拉曼散射，這就是我們要對珠寶成分檢測的激光拉曼散射原理[1]。具有波數λ單色輻射激光入射在珠寶上，并形成一部分投射和散射，同時對散輻射的頻率進行分析可以獲得與入射角相關的波數，并產生新的波數對。這種類型的頻率和由波數波動引起的輻射散射是拉曼散射過程，其中的光譜就可以利用進行珠寶成分的檢測[2]。

2 實驗過程和圖譜分析

實驗選用Renishaw公司MKI-1000型顯微共焦拉曼光譜儀，在實驗時用半導體激光器所形成的光源對玉石原料、翡翠原料、聚碳酸酯樣品以及固體石蠟等樣品進行拉曼光譜檢測，從實驗中得到的光譜特征譜峰進行分析來完成對翡翠的填充成分檢測。

2.1 拉曼光譜檢測

拉曼光譜檢測是用改進的翡翠樣品進行，利用酸洗漂白的翡翠原料中許多裂縫，這樣就使其透明度降低[3]。用聚苯乙烯樹脂填充裂縫是必要的，以改善其原料的透明度。同時用石蠟對填充的原料進行拋光。一旦在樣品的光譜檢測到有機物的拉普峰就可以說明是通過填充的翡翠B貨。

2.2 天然翡翠樣品的拉曼光譜檢測

實驗檢測到的天然翡翠樣品的拉曼光譜圖用圖1描述。

圖1 天然翡翠樣品拉曼光譜圖

從中能夠看出365cm-1、607cm-1、983cm-1以及1035cm-1四個最強拉曼峰是天然翡翠的檢測特征譜峰。

2.3 聚碳酸酯樣品的拉曼光譜檢測

聚碳酸酯樣品的拉曼光譜圖用圖2描述。

分析圖2可得特征譜峰，用表1描述。

表1 聚碳酸酯樣品的拉曼光譜特征譜峰

圖2 聚碳酸酯拉曼光譜圖

聚碳酸酯中主要基團以C-C、C-H、C=0以及C-0為主。其中表1中的311cm-1是C-C的伸縮振動產生的。1065cm-1是-C-H面中變形振動產生的，1572cm-1是苯環特征譜峰，1714cm-1是C=0的特征譜峰，2215cm-1是CH2以及CH3的伸縮振動。

2.4 固體石蠟樣品拉曼光譜檢測

固體石蠟CnH2n+2中的碳原子數大概是18-30。固體石蠟拉曼光譜圖用圖3描述。

圖3 固體石蠟拉曼光譜圖

2.5 實驗結果

分析綜合上述實驗獲取翡翠樣品、天然翡翠、聚碳酸酯以及固體石蠟的特征譜峰值對比結果，用表2描述。

實驗結果分析：天然翡翠NaAL［Si2O6］的拉曼光譜峰值中，1035cm-1以及983cm-1峰歸屬［Si2O6］4-基團的Si-0對稱伸縮振動，607cm-1峰歸屬Si-0-Si的對稱彎曲振動，365cm-1峰歸屬Si-0-Si的不對稱彎曲振動。

翡翠樣品的拉曼光譜中不僅存在1035cm-1、983cm-1、607cm-1以及365cm-1四種天然翡翠特征譜峰，還出現1714cm-1的特征峰。說明其由C=0形成，C=0結構存在于有機物內，說明實驗翡翠樣品中含有有機物質。并且還存在1052cm-1、1118cm-1、1284cm-1以及1426cm-1等固體石蠟的特征譜峰，而814cm-1、873cm-1、1103cm-1、1572cm-1以及1714cm-1都是聚碳酸酯特征譜峰。

試驗中的翡翠樣品拉曼光譜圖最終則是同有機物質的疊加，并檢測出樣品用聚碳酸酯塑料填充，其表面拋光成分則為石蠟說明它是翡翠B貨。

表2 特征譜峰值對比

3 結語

綜上所述，可以得出珠寶成分主要運用激光拉曼技術進行檢測，它是寶石成分檢測的有效方法，并通過實驗對翡翠樣品和有機填充材料樣品的激光拉曼光譜圖進行分析獲取寶珠成分檢測。