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紅外光譜技術(shù)在寶石學(xué)中的應(yīng)用及前景-傅里葉紅外光譜儀
閱讀：3761 發(fā)布時間：2020-2-22寶石學(xué)是伴隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展而誕生的一門新的交叉型學(xué)科，它涵括寶石礦床及成因、寶石鑒定、加工制造、合成及優(yōu)化處理、市場及商貿(mào)等諸多方面.其中作為學(xué)科重要基礎(chǔ)部分的寶石鑒定，要求對樣品進(jìn)行無損測試，而且力求快速、準(zhǔn)確，以適應(yīng)市場要求，為此，一些寶石鑒定機(jī)構(gòu)及教育單位在使用常規(guī)寶石鑒定儀器的同時，引進(jìn)了傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)，它克服了常規(guī)寶石鑒定儀器的諸多方面的局限性，在寶石檢測中具有不可替代的作用.
目前，紅外光譜儀在該領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括：(1)區(qū)分某些天然寶石及合成寶石，通過解析中紅外區(qū)的透過或吸收特點(diǎn)，來區(qū)分天然及合成的對應(yīng)產(chǎn)物.主要體現(xiàn)在區(qū)分天然祖母綠與合成(水熱法及助熔劑法)祖母綠、天然歐泊與合成歐泊、天然水晶(包括無色、紫色、煙色)與同種顏色的合成水晶、天然鉆石與合成鉆石等方面.(2)鑒別某些優(yōu)化處理的寶石，確定B貨翡翠(強(qiáng)酸漂白再經(jīng)樹脂或塑料充填處理的翡翠)是紅外光譜儀目前在寶石學(xué)領(lǐng)域中使用頻度ZUI高的一個方面，因B貨充填的環(huán)氧樹脂屬芳烴類碳?xì)浠衔?，因而?800cm-1至3100cm-1之間有一組特征的吸收峰，通過檢測這組吸收峰將其與未經(jīng)處理的(上蠟除外)A貨翡翠區(qū)分開，該儀器的使用為曾一度引起翡翠市場混亂的B貨的鑒別提供了客觀有效的診斷方法，避免了常規(guī)檢測或經(jīng)驗(yàn)性判定所產(chǎn)生的爭議.同樣地，對其他經(jīng)過有機(jī)染料染色寶石、注油或注塑處理的寶石可提供有效鑒定依據(jù).(3)區(qū)分一些相似的寶石種和外觀相似的寶石仿制品，因一些相似的寶石品種所測定的物理光學(xué)參數(shù)重疊范圍較大，有時因形狀及琢型的局限性，常規(guī)儀器檢測難以定論，而用紅外光譜儀測試其結(jié)構(gòu)的基頻振動能區(qū)分它們，如紫色方柱石和紫晶、夕線石貓眼和柱晶石貓眼等，另外，對琥珀與硬樹脂或塑料仿制品、歐泊與具變彩效應(yīng)的塑料仿制品均能快速地區(qū)分開.總之，使用紅外光譜儀不僅可以解決一些鑒定的難點(diǎn)和疑點(diǎn)問題，結(jié)合常規(guī)的測試手段，還可進(jìn)一步提高結(jié)論的可靠性.
盡管紅外光譜儀引進(jìn)寶石學(xué)領(lǐng)域僅幾年時間，但隨著紅外技術(shù)的進(jìn)步、學(xué)科的發(fā)展和實(shí)踐技術(shù)的提高，其應(yīng)用前景日益廣闊，主要體現(xiàn)在4個方面：(1)深入開展寶石學(xué)研究，特別是對一些重要寶石如鉆石、祖母綠、紅藍(lán)寶石研究亟待加強(qiáng)，如用紅外光譜對鉆石中氮、硼雜質(zhì)的特征分析，不僅可以對鉆石進(jìn)行詳細(xì)分類，而且通過氮的含量及聚集態(tài)的特點(diǎn)，結(jié)合地球物理資料，可揭示氮的轉(zhuǎn)化過程、轉(zhuǎn)化速率及影響因素，研究鉆石的生長過程、熱演化史、地幔保存時間等，從而獲得有價值的上地幔信息及為合成鉆石提供重要的理論基礎(chǔ)；祖母綠中紅外吸收譜的差異與其成礦條件相關(guān)，解析其紅外譜的特點(diǎn)，有助于全面研究不同地區(qū)背景下的成礦條件，更好地為找礦服務(wù)；對不同方法輻照處理的紅藍(lán)寶石的譜學(xué)研究不僅能揭示其顏色改變的原因，而且也為鑒定提供重要的依據(jù).(2)確定類質(zhì)同像系列中寶石種的名稱，典型的有石榴石類的鐵鋁-鎂鋁榴石系列、方柱石類的鈉柱石-鈣柱石系列、長石類的鈉鈣長石系列和鉀鈉長石系列，如何依據(jù)紅外光譜的特征準(zhǔn)確確定各系列的寶石種名稱仍需做大量工作.(3)建立寶石紅外吸收光譜圖冊及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，完善不同品種、品質(zhì)寶石的譜學(xué)特征，為寶石教學(xué)、科研及檢測服務(wù).(4)跟蹤上紅外技術(shù)發(fā)展的先進(jìn)水平，不斷完善測試技術(shù)，如對顆粒樣品微區(qū)測試、樣品透明度、厚度、顏色及雜質(zhì)影響、樣品表面光潔度影響、掃描次數(shù)及測試條件的厘定、部分反射譜和透射譜的解釋等仍存在許多值得探討的問題.總之，上述諸方面深入細(xì)致工作，將為紅外光譜技術(shù)在寶石學(xué)領(lǐng)域中拓展更廣闊的應(yīng)用空間.