關于珠寶玉石鑒定中的紅外光譜技術應用

齊 明 格桑卓嘎 方進林

（西藏自治區(qū)地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局中心實驗室，西藏 拉薩 850000）

現(xiàn)代社會科學技術不斷發(fā)展與進步，在珠寶玉石的加工和合成中使用了各種高新技術，因為使用這些高新技術對珠寶玉石進行加工、優(yōu)化以及合成，所以在一定程度上增加了寶石鑒定的難度，為了有效解決該類問題，寶石鑒定技術也應該跟上時代發(fā)展的步伐，不斷提高寶石鑒定結果的準確性，目前比較常用的現(xiàn)代化儀器設備包括紅外光譜儀、X 射線熒光分析儀等，這些設備都能提高珠寶玉石鑒定的準確性，所以將紅外光譜技術應用在珠寶玉石的鑒定工作當中，不僅能夠保證珠寶玉石的完整性，同時還能讓鑒定工作更加科學和準確，有利于人們分辨珠寶玉石的種類和類型，具有較高的應用價值。

1 紅外光譜技術

1.1 紅外光譜技術的原理研究

紅外光譜技術是一種微量氣體檢測技術，其具有高靈敏度的特點，是目前珠寶玉石行業(yè)常使用的一類鑒定技術，能夠在保證珠寶玉石完整性的同時，便捷、準確地進行鑒定工作，并且使用該技術時，只需要使用相關的紅外光譜儀器即可進行鑒定工作。在實際的珠寶玉石鑒定工作當中，使用紅外光譜技術就是利用波長不同的紅外射線，對珠寶玉石的分子進行照射，并根據(jù)寶石吸收不同波長的紅外射線產(chǎn)生的相關紅外光譜圖，進一步鑒定珠寶玉石的各種特性，根據(jù)不同寶石紅外光吸收的特征，就能夠了解鑒定的珠寶玉石的種類和真?zhèn)危⑶铱梢允褂眉t外光譜技術分析寶石的官能團，掌握寶石的分子結構和種類情況[1]。

在現(xiàn)代社會中，紅外光譜技術是相關的鑒定人員必須要掌握的一門技術，所以要求鑒定人員熟知相關的紅外光譜知識，具備較為豐富的珠寶鑒定經(jīng)驗，這樣才能讓珠寶玉石的鑒定結果更加準確。

在實際的檢測工作中使用紅外光譜技術檢測寶石樣品時，由于在解譜分析的過程中需要相關的工作人員擁有較為豐富的珠寶玉石鑒定經(jīng)驗和知識，加上化合物的紅外光譜圖具有一定的復雜性，所以使用該類技術在一定程度上無法得到全部的分子結構信息，存在缺陷，但是紅外光譜技術是比較快捷的提供官能團信息的方法，其彌補了傳統(tǒng)檢測儀器的不足，是目前最新的鑒別手段之一。

1.2 紅外光譜技術的應用研究

紅外光譜技術只有應用紅外光才能保證其準確性，從波長方面對其進行分析，主要是因為紅外光譜的波長范圍處于0.78μ～1 000 μ，這說明其波數(shù)范圍為12 820 cm-1～10 cm-1，根據(jù)相關的調查研究可以知道紅外光譜的譜曲一般有遠紅外、中紅外以及近紅外3 種，其波數(shù)范圍分別為400 cm-1～10 cm-1、4 000 cm-1～400 cm-1、12 820 cm-1～4 000 cm-1，在實際的珠寶玉石鑒定工作當中，對珠寶玉石的分子鍵進行分析時利用的就是中紅外光譜技術，而對珠寶玉石的振動特性等方面的信息進行分析，則需要利用近紅外光譜。在現(xiàn)代社會當中，應用紅外光譜技術的方法一般包括投射法和反射法2 種。其中投射法又分為直接投射和粉末投射，反射法中又包括漫反射、紅外顯微鏡反射等。在實際的珠寶玉石鑒定工作當中，直接投射法是一種不會損傷珠寶的測試分析方法，能夠直接對寶石中是否有填充材料以及材料類型等進行分析。應用粉末投射法則需要使用珠寶玉石的粉末，所以該類投射方法屬于一種有損測試方法。在珠寶玉石鑒定中應用紅外光譜技術，不僅能夠讓珠寶玉石的鑒定工作更加高效，而且也能保證鑒定過程的簡單性，鑒定結果具有較高的準確性，具有較高的應用價值。

2 珠寶玉石鑒定工作中的紅外光譜技術應用

2.1 寶石種屬方面

珠寶玉石具有非常多的種類，不同類型的珠寶玉石對紅外光的吸收效果也不相同，所以其產(chǎn)生的紅外吸收特征也存在一定的區(qū)別。實際的工作中使用該類技術鑒定珠寶玉石，并對珠寶玉石的紅外光譜圖進行分析，能夠直接辨別出珠寶玉石的種屬。利用紅外光譜技術的反射方法對珠寶玉石的種屬進行鑒定，讓紅外光照射在寶石變面，從而分析紅外光反射的具體情況，了解并辨別珠寶玉石的種屬，尤其是對品種相似的珠寶玉石進行鑒定，使用紅外光譜技術能夠準確辨別出其存在的不同，比如和田玉和硅灰石的密度和硬度就比較相似，其中和田玉的密度和硬度分別為2.9 g/cm3～3.1 g/cm3、6 HB～6.5 HB，硅灰石的密度和硬度分別為2.75 g/cm3～3.1 g/cm3、4.5 HB～5.5 HB，在對這2 種礦物進行鑒別時，使用一般的鑒定方法很難分辨，但是使用紅外光譜技術深入分析這2 種礦物的光譜特性，就能準確辨別出和田玉和硅灰石。

2.2 鑒定天然寶石和合成寶石

因為天然的珠寶玉石資源嚴重缺乏，所以其產(chǎn)量相對較小，因此催生出了合成寶石行業(yè)，從物理、化學性質上看，天然珠寶玉石和合成珠寶玉石之間的區(qū)別非常微小，如果采用一般的常規(guī)檢測方法，很難分辨出天然珠寶玉石和合成珠寶玉石，所以就需要積極利用紅外光譜技術進行鑒定[2]。比如鑒定天然祖母綠和合成祖母綠時，因為天然和合成的祖母綠的一些物理特性比較相似，比如折射率和密度等，一般的檢測方法無法有效檢測其是否屬于合成寶石，而應用紅外光譜技術對祖母綠的水分子強度等方面進行檢測，并對檢測的結果進行分析，就能夠準確知道鑒定的祖母綠屬于天然還是合成寶石，使用紅外光譜技術進行檢測時，并不會出現(xiàn)損壞寶石的情況。合成祖母綠的方法一般有2 種，包括助溶劑法和水熱法，紅外光譜技術通過對祖母綠中的結晶水吸收峰進行檢測，就能知道其是否屬于合成性祖母綠，通常情況下天然祖母綠寶石的結晶水吸收峰的范圍在3 400 cm-1～3 800 cm-1，盡管其處于該范圍內，但是卻不包括3 490 cm-1、2 995 cm-1、2 830 cm-1以及2 745 cm-1等幾個點。合成的祖母綠的結晶水吸收峰則全然不同，使用水熱法合成的祖母綠含有的結晶水吸收峰產(chǎn)生于幾個特定的點中，例如4 357 cm-1、2 995 cm-1等，而使用助溶劑法合成的祖母綠則不會產(chǎn)生結晶水吸收峰。這樣使用紅外光譜技術對祖母綠的結晶水吸收峰進行檢測，就能夠有效辨別出祖母綠是天然還是合成的，具有非常高的使用價值。

2.3 鑒定珠寶玉石及其仿制品

在珠寶玉石鑒定行業(yè)中，紅外光譜技術也廣泛應用于對珠寶玉石和其仿制品的鑒定當中。真正的珠寶玉石和其仿制品在外觀、特殊的性質方法都具有極高的相似性，使用常規(guī)的檢測方法很難辨別出珠寶玉石是否屬于正品，但是利用紅外光譜技術則可以有效地對其進行辨別，比如將紅外光譜技術應用于鉆石和合成的立方氧化鋯的鑒定中，鉆石的仿制品就是合成的立方氧化鋯，該類物質在外觀等方面和鉆石相比沒有太大區(qū)別，所以很難分辨這2 類物質，但是使用紅外光譜技術進行檢測，可以通過分析這2 類物質的紅外反射測試結果，有效分辨出鉆石和立方氧化鋯[3]。并且紅外光譜技術還能夠有效區(qū)分紫晶和紫色方柱石以及琥珀和塑料仿制品等珠寶玉石及其仿制品。

2.4 鑒定經(jīng)過優(yōu)化處理后的珠寶玉石

使用紅外光譜技術能夠鑒定一些使用塑料等高分子材料進行填充的珠寶玉石材料，比如綠松石、水晶等珠寶，使用該技術可以提高鑒定結果的準確性，并能保證珠寶玉石完整無缺。目前紅外光譜技術經(jīng)常用于天然翡翠和優(yōu)化處理翡翠的鑒定當中，一般情況下天然翡翠在2 600 cm-1～3 200cm-1的透過率較好，而經(jīng)過優(yōu)化處理后的翡翠由于填充了環(huán)氧樹脂等芳烴類有機物，所以其在28 cm-1～3 100 cm-1存在具有特征性的吸收峰，而對該組吸收峰進行檢測，就能有效區(qū)別天然翡翠和經(jīng)過優(yōu)化處理后的翡翠。

2.5 對類質同象的珠寶玉石進行研究

類質同象主要是指在晶體結構當中存在的離子、原子等的位置被具有相同性質的離子和原子等占有，但是晶體的整體結構類型等沒有發(fā)生較大的變化，僅是晶體中的折射率和密度等物理性質，因為離子等位置、數(shù)量發(fā)生了變化而出現(xiàn)了線性變化的情況。在珠寶玉石中類質同象非常重要，可以對其進行研究，明確類質同象系列當中珠寶玉石的種屬和名稱，一般比較典型的有石榴石類等，在研究的過程中利用紅外光譜技術中的儀器能夠進一步了解各個系列當中珠寶玉石的品種和名稱，讓后續(xù)的鑒定工作更加簡單、便捷。

3 結語

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展與進步，人們的生活質量和生活水平也不斷提升，因此，對珠寶玉石的關注也越來越多，同時社會上的許多高新技術也推動了珠寶玉石加工等行業(yè)的發(fā)展，增加了珠寶玉石鑒定工作的難度，而在珠寶玉石鑒定領域當中，紅外光譜技術是比較科學和重要的鑒定方法，該類方法能深入分析珠寶玉石的化學成分以及相關的信息，能夠有效鑒定出珠寶玉石的化學成分，并且還能鑒別出珠寶玉石的真?zhèn)吻闆r，而且在珠寶玉石鑒定的過程中使用紅外光譜技術不會損壞寶石，還能提高鑒定工作的速度和效率，保證鑒定結果的準確性，進一步推動了相關行業(yè)的發(fā)展，所以珠寶鑒定行業(yè)的相關人員可以積極在珠寶玉石鑒定工作中引進紅外光譜技術，進一步提高人們的生活品質。