关于珠宝玉石鉴定中的红外光谱技术应用

胡衍良

摘 要：随着人们对生活品质提出的更高要求，珠宝玉石越来越受到人们的关注，而随之产生的就是珠宝玉石的真伪、好坏的辨别问题。红外光谱技术作为一种高灵敏度的微量气体检测技术，将该技术应用到珠宝玉石的鉴定中，用以分析珠宝玉石的成分、结构，不仅能够以此辨别珠宝玉石的种类，也能够用以鉴定宝石的真伪、天然或是合成，同时鉴定结果的准确性也能得到保证。该文在阐述红外光谱技术应用原理和应用方法的基础上，对红外光谱技术在珠宝玉石鉴定中的应用进行了分析。

关键词：珠宝玉石 红外光谱技术 鉴定 应用

中图分类号：TS933 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0093-02

科学技术快速发展的今天，各种高新技术在珠宝玉石加工、合成中的使用，也增加了宝石鉴定的难度。为了更好地应对这种问题，宝石鉴定技术也应随之进行更新，以便保证宝石鉴定结果的准确性。在珠宝玉石鉴定中，红外光谱技术的应用可以在保证珠宝玉石完好无损的前提下，对宝石进行科学、准确、便捷地鉴定，是人们了解宝石信息的重要方法，有利于人们掌握宝石的种类和结构，而利用这种技术产生的鉴定结果也是人们辨别宝石真伪，是天然还是合成的有力依据。

1 红外光谱技术的应用原理

红外光谱技术作为一种高灵敏度的微量气体检测技术，也是目前珠宝玉石行业较常使用的一种鉴定技术，可以实现在保证宝石完好无损的前提下，对珠宝玉石进行便捷、准确地鉴定，而这种技术的应用需要依靠红外光谱仪来实现。在珠宝玉石鉴定中，红外光谱技术的应用原理是利用一束不同波长的红外射线对宝石的分子进行照射，并依据宝石对某种波长红外射线的吸收而生成红外光谱图，进而依此对珠宝玉石的各种特性进行鉴定。红外光谱技术在珠宝玉石鉴定中的应用，主要是对不同宝石的红外光吸收特征的利用，有利于鉴别宝石的种属、真伪等特性。在珠宝玉石鉴定中，利用红外光谱技术对宝石官能团进行分析，有助于掌握宝石的分子结构和种类。红外光谱技术的应用基础是鉴定人员要掌握一定的红外光谱知识，并且要具备丰富的珠宝鉴定经验，据此对珠宝玉石的红外光谱图进行分析，可以掌握珠宝玉石的分子结构信息，而这也是分析珠宝玉石种类、真伪的主要依据。现如今，红外光谱技术已成为珠宝玉石鉴定的主要手段之一，也能够保证鉴定结果的准确性。

2 红外光谱技术的应用方法

红外光谱技术是基于对红外光的应用而产生的，从波长角度分析，红外光谱的波长主要处于0.78～1 000 μm范围，这代表红外光谱的波数范围是12 820～10 cm-1。红外光谱的谱区主要包括3个，分别是远红外（400～10 cm-1）、中红外（4 000～400 cm-1）和近红外（12 820～4 000 cm-1）。在珠宝玉石鉴定中，对宝石分子键的分析主要是依靠中红外光谱来实现，而对珠宝玉石振动特性等化学键信息的分析主要依靠近红外光谱来实现。目前，红外光谱技术的应用方法主要包括2种，即透射法与反射法。其中，透射法又分为直接透射和粉末透射；反射法又分为镜反射、漫反射、衰减全反射和红外显微镜反射。在珠宝玉石鉴定中，直接透射法作为一种无损测试分析法，能够分析出珠宝玉石是否填充了有机高分子材料及材料类型。粉末透射法的应用需要使用到珠宝玉石的粉末，所以这种透射方法是一种有损测试法。此外，红外光谱技术的应用特点是具备较高的准确性、高效性和便捷性，不仅能够更加高效地完成对珠宝玉石的鉴定，鉴定过程中也比较简单，也能够保证鉴定结果的准确性。

3 红外光谱技术在珠宝玉石鉴定中的应用

3.1 宝石种属的鉴定

不同类型的宝石对红外光的吸收效果有一定的区别，其所具备的红外吸收特征也不同。在珠宝玉石鉴定中，利用红外光谱技术对珠宝玉石进行鉴定，并分析宝石的红外光谱图，可以有效地辨别珠宝玉石的种属。对珠宝玉石种属的鉴定主要使用到红外光谱技术的反射法，即利用红外光照射珠宝玉石的表面，并分析珠宝玉石表面对红外光的反射，可以准确鉴定出珠宝玉石的种属。尤其是对于品种相似的珠宝玉石的辨别，利用这种技术可以准确分辨出不同品种的宝石。比如，和田玉与硅灰石这两种矿物，从密度和硬度来看，这两种矿物极为相似，和田玉的密度是2.90～3.10，硬度是6.0～6.5；硅灰石的密度是2.75～3.10，硬度是4.5～5.5。在鉴别这两种矿物的时候，一般的常规检测方法很难准确辨别出两种矿物，但利用红外光谱技术进行鉴定，通过分析两种矿物的红外光谱特性，可以准确地对和田玉和硅灰石进行辨别。

3.2 天然与合成宝石的鉴定

天然珍贵的宝玉石因为缺乏资源，所以产量比较小，而这也催生出了合成宝石这种行业。从物理化学性质上来看，天然宝石与合成宝石的区别微乎其微，如果是利用一般常规的检测方法，很难准确辨别天然宝石与合成宝石，需要依靠红外光谱技术进行鉴定。例如，天然祖母绿与合成祖母绿从折射率、密度等物理特征上来看，合成祖母绿与天然祖母绿极为相似，利用常规检测方法无法准确辨别某块祖母绿是天然的还是合成的。而通过利用红外光谱技术，从水分子伸缩振动、强度等方面对祖母绿进行检测，并分析检测结果，可以准确、高效地鉴别祖母绿是属于天然还是合成，并且检测过程也不会对祖母绿造成损坏。一般用以合成祖母绿的方法有2种，分别是助溶剂法和水热法。利用红外光谱技术检测祖母绿的结晶水吸收峰，可以准确辨别天然与合成祖母绿，因为天然祖母綠的结晶水吸收峰为3 400～3 800 cm-1，但不包括3 490、2 995、2 830、2 745 cm-1等几个点。合成祖母绿的结晶水吸收峰却不同，其中以水热法合成的祖母绿在几个特定点有结晶水吸收峰，如4 357、3 490、2 995、2 745、2 830 cm-1等，而以助溶剂法合成的祖母绿没有结晶水吸收峰。通过对祖母绿结晶水吸收峰的检测，可以准确鉴定出天然祖母绿与合成祖母绿。此外，红外光谱技术也可用于鉴定以水热法合成的红宝石、以查塔姆助溶剂法合成的红宝石，等等。另外，利用红外光谱技术也能够鉴定珠宝玉石是天然还是经过优化处理。通过利用红外光谱技术对翡翠进行检测，并分析红外光谱图中3 100～2 800 cm-1的羟基吸收峰，可以准确鉴定出翡翠是否经过漂白充填处理，有利于鉴别经过优化处理的翡翠与天然翡翠。

3.3 宝石及其仿制品的鉴定

在珠宝玉石鉴定中，红外光谱技术也常被用于鉴定珠宝玉石及其仿制品。宝石及其仿制品在外观、特殊性质等方面都极为相似，利用常规检测方法很难准确辨别宝石是正品还是仿制品，但通过利用红外光谱技术，则可以准确鉴定宝石及其仿制品。例如，钻石与合成立方氧化锆，合成立方氧化锆虽是对钻石的仿制，但无论是外观，还是特质都没有太大的区别，而利用红外光谱技术对两种物质进行检测，通过分析两种物质的红外反射测试结果，可以准确、快速地对钻石和合成立方氧化锆进行鉴定。此外，红外光谱技术也可用于鉴定紫晶与紫色方柱石、琥珀与硬树脂仿制品，等等。

4 结语

在珠宝玉石鉴定领域，红外光谱技术作为一种重要鉴定手段，通过分析珠宝玉石的官能团信息及化学成分，可以准确鉴定出珠宝玉石的化学成分，并为珠宝玉石真伪、天然与合成的鉴定提供支持。同时，利用红外光谱技术鉴定珠宝玉石，不仅能够在不损伤珠宝玉石的前提下，提高鉴定速度，也能够保证鉴定结果的准确性，而这也为红外光谱技术在珠宝玉石鉴定中的应用奠定了基础。

参考文献

[1] 周丹怡，陈华，陆太进，等.基于拉曼光谱-红外光谱-X射线衍射技术研究斜硅石的相对含量与石英质玉石结晶度的关系[J].岩矿测试，2015，34（6）：652-658.

[2] 杨嘉满.浅谈红外光谱技术在珠宝玉石鉴定中的应用[J].轻工标准与质量，2016（4）：57-58.

[3] 刘宏科，杜红梅，库育苗，等.光谱分析在宝石检测中的应用述评[J].广东化工，2014，41（16）：172-173.