红外光谱在宝石检测中的应用探讨

屈建海 宋杨 李洲

宝石是一种比较华丽的奢饰品，随着人们生活水平的不断提升，对宝石的关注度越来越高。宝石检测是一项非常复杂的工作，涉及到的内容比较多，在众多检测技术中，红外光谱无疑是最佳的检测方法，具有操作简单、检测精度高等优势，被广泛应用在宝石检测中。基于此，本文结合理论实践，在简要阐述红外光谱检测原理的基础上，分析了常用的检测方法，并冲琥珀真假检测、红宝石真假检测、自然宝石和人工合成寶石检测三个方面，探讨了红外光谱在宝石检测中的具体应用，希望对我国宝石检测事业的发展有一定参考和借鉴。

在我国社会经济飞速发展的背景下，人民生活水平不断提升， 消费观念发生了较大改变，人们对珠宝玉石的关注度越来越高。但一些不良商家，经常用人工合成的宝石来替代自然形成的宝石获取利益。宝石真假很难用肉眼判断出来，但在红外光谱下，宝石的真假非常清楚。随着科学技术的飞速发展，红外光谱技术在宝石检测中的应用价值越来越高，宝石检测的精度、效率显著提升。基于此，开展红外光谱在宝石检测中的应用探讨就显得尤为必要。

1 红外光谱宝石检测原理

红外光谱的特性，决定了在宝石检测中，速度比较快，而且可实现无损检测，这一点是传统检测技术无法比拟的，对宝石造成的影响比较小。在保护检测中应用红外光谱可完成以下几项工作：1）可确认宝石的钟属;2）可区分宝石的类型;3）可分析宝石中水分子的存在和类型，从而鉴别出人工合成的宝石;4）可有效鉴别出人工优化及处理后的宝石。

红外光谱检测宝石的主要原理为：当红外辐射到宝石上时，会引起宝石分子振动，跃迁形成红外光谱，通过判断红外光谱中的官能团，就可以获知分子结构。世界上几乎不存在两种物质的红外光谱全部相同，因此，在宝石检测领域，将红外光谱称之为“指纹谱”。

2 红外光谱检测常用的方法

2.1 IR法

IR法也就是透射光谱法，当红外光穿透宝石之后，可获知宝石内部结构相关数据和信息。比如：在翡翠检测中，透射光谱通过3200～2750cm-1波段，就可以获知翡翠中，是否存在人工合成的痕迹，如：是否存在有机树脂填充物，同时还能快速检测出翡翠中是否存在染色剂，从而获知翡翠的真假，也可以以此为据，区分翡翠等级。IR红外光谱检测技术，具有操作简单、检测效率高等优势，通常应用在红宝石、蓝宝石、钻石等宝石检测中。

2.2 ATR

ATR也就是衰减反射光谱法，对一些厚度比较大的宝石而言，仅凭透射红光很难穿透，也就无法获知宝石内部的所有信息，难以采集到透射光谱。此时就可以此漫反射光谱复检，提升红外的穿透力度。在宝石检测过程中，表明的红外反射光谱可有效解决宝石厚度过大的问题。而且采用ATR检测技术，不但可以准确检测出宝石的填充情况、改性情况，还能获知完整的保护结构信息，此项红外光谱检测技术多应用在宝石真假检测中。

2.3傅里叶近红外光谱法

傅里叶近红外光谱指的是波段在12500～4000cm-1之间的红外光谱，此波段是中红外光谱的倍频和组合带区，具有很强的穿透力，穿透厚度可达1mm以上。如果仅凭中红外光谱，则其穿透力最大只能达到40μm左右。比如：以翡翠B货而言，如果商家在翡翠B货表明打了较厚的蜡，则中红外光谱是很难穿透蜡层，也就无法获知蜡层下方的情况，既有可能发生误判。而傅里叶近红外光线则可以深入宝石1mm以上，无论是树脂，还是石蜡，如果涂抹的厚度超过1mm，则很容易识别出来，在傅里叶近红外光谱下，翡翠B货的全部信息都不会发生遗漏，保证检测精度。因此，在宝石检测中，可通过傅里叶近红外光谱仪，观察在7000cm-1波段范围内红外光谱区域水的结构形态来判断宝石的真假。

3 红外光谱在宝石检测中的应用

3.1琥珀的真假检测

在自然界中，难免会存在一些和琥珀相似的物质，如塑料、硬树脂等，仅凭肉眼很难判断，但通过红外光谱真假立判。比如：一些经过特殊处理的塑料，在加入一些添加剂，就具有类似琥珀的特性，无论是化学性质，还是物理性，通过简单的试验和肉眼无法准确判断。在红外光谱下，即便塑料怎么处理，和真琥珀之间都存在较大差异，在具体检测中，可采用红外光谱对二者的真假进行检测。

硬树脂虽然也属于一种半化石树脂，但存在的年代比较近，在一些化学方面和琥珀拥有类似的特性，硬树脂的表明更加粗糙，并且在红外光谱下，会发出刺眼的光芒，而真琥珀则不会有刺眼的光芒，这是判断真琥珀和硬树脂的主要依据之一。此外，二者的石化程度也不相同，通过判断腐蚀程度，也可以判断真假。

3.2宝石的真假检测

随着科学技术的不断发展，虽然方便了人们生活和生产，但一些不良商家，经常利用科学技术造假，造假的产品和真正的宝石在性质、外观上几乎没有任何差别，使得宝石市场混乱不堪，假货盛行。传统的宝石检测方法，很难判断出宝石的真假。但应用红外光谱，则可以快速、高效、准确的将宝石的真假判断出来。比如：人工合成的立方氧化锆和钻石在检测中，虽然人工合成的立方氧化锆和真钻石相比，特征、外观都没有太大差别，但通过红外光谱反射的检测结果，就可以快速识别出二者的区别。此外，红外光谱技术也可以应用在其他宝石真假检测中，如紫晶和紫色方柱石等宝石检测中。

3.3人工合成宝石和天然宝石检测

天然宝石形成过程复杂，涉及到很多方面，因此，天然宝石的产量非常小，一些不法分子为获得经济效益，经常人工合成宝石。其和天然宝石在理化性能、外观、特性等方面非常接近，仅凭常规的手段很难准确检测出，而利用红外光谱就可以实现有效检测。比如：仅从密度、折射率等方面来看，天然祖母绿和人工合成的祖母绿都非常相似，但通过红外光谱技术，可精确检测出样品的强度、水分子伸缩振动等性质，通过分析监测结果，就可以准确获二者真假区别。并且红外光谱还不会破坏祖母绿。人工合成祖母绿的方法多为水热法和助溶剂法，无论哪种方法，都离不开水。因此，检测人员可借助红外光谱技术对 样品的结晶水吸收峰进行检测，就可以快速准确获知样品的真假。此外，红外光谱技术还可以宝石是否经过人工处理、改善等进行鉴别，比如：可检测翡翠羟基吸收峰来确定翡翠是否经过漂白、填充等处理，从而检测出是天然翡翠还是人工出来过的翡翠。

【结束语】

综上所述，本文结合理论实践，探讨了红外光谱在宝石检测中的应用，探讨结果表明，红外光谱是一种全新的检测技术，将其应用到宝石检测中，可快速、准确、有效的获知宝石组分、种类等，从而判断出宝石的真假，及是否经过人工处理和改善，而且不会对宝石造成任何破坏，是一种先进的无损检测技术，值得大范围推广应用。