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宝玉石鉴定的“高级武器”

红宝石、蓝宝石、翡翠、祖母绿等珠宝玉石光彩夺目,是装点生活的重要部分,甚至是美的诠释。随着生活水平的提高,珠宝玉石正在由奢侈品变为类似于服装的生活必需消费品,这个恒久而美丽产业的市场也越来越大,据悉目前珠宝行业全年零售市场销售额在5000亿人民币左右。

在商业利益的驱使下,“作伪”行为也越来越普遍,有时防不胜防,珠宝玉石的真假一直是商家和消费者最大的担忧。随着珠宝玉石市场的扩大,检测和鉴定的需求也日益增长。再加上新的玉石品种的研究需求,越来越多先进的科学仪器相继“入驻”珠宝检测实验室。国家珠宝玉石质量监督检验中心(简称NGTC)作为珠宝行业的权威检测机构,一直致力于开发和推广新的检测方法与技术,是保障消费者合法权益与维护市场秩序的坚强后盾。其中,雷尼绍inVia™共焦显微拉曼光谱仪是NGTC日常检测工作中不可或缺的分析设备之一。

珠宝检测:经验与仪器相辅相成

在很多人的印象中,珠宝玉石的鉴定或许就是经验丰富的珠宝专家拿着放大镜观察一下即可;事实上这项工作远没有大家想象的那么简单。NGTC北京珠宝研究所技术主管、国家珠宝质检师(CGC)张健先生介绍道:“珠宝玉石检测是一项非常严谨的工作。每件珠宝玉石样品都要经过层层检测鉴定:先由珠宝鉴定师进行宝石学常规检测(肉眼放大观察、折射率测试、荧光观察等),再以大型仪器如红外光谱、拉曼光谱等辅助测试,且至少要两到三名质检人员采用同样的步骤进行检测,直至判断一致才可以。随着科技的发展,珠宝处理手段(作伪)也越来越高超。

早期的玉石处理手段比较简单,肉眼是可以分辨的,而现在的处理技术肉眼很难分辨,所以鉴定的时候就需要引入各种各样的仪器设备,除了简单的放大镜、显微镜、折射仪、紫外荧光灯等小型仪器之外,傅立叶变换红外光谱仪、紫外-可见吸收光谱仪、微分干涉显微镜、X射线荧光光谱仪、激光诱导击穿光谱仪(LIBS)、拉曼光谱仪等大型仪器广泛应用于珠宝检测中。

NGTC研究部技术主管、高级工程师张健先生

拉曼光谱仪:珠宝检测的“高级武器”

“工欲善其事,必先利其器”,这在NGTC得到了很好的体现。NGTC一直在不断探寻先进的检测方法,其中 雷尼绍inVia共焦显微拉曼光谱仪就是升级版拉曼光谱仪。拉曼光谱仪可对样品进行点测试、线扫描、面扫描及纵向逐层扫描,同时可利用光致发光(PL)功能对珠宝玉石进行颜色成因测试,在分析天然、合成及优化处理钻石的区分与鉴定方面具有不可替代的作用;在多组分玉石定名、未知宝石品种鉴定方面也发挥着极其重要的作用。

不仅如此,雷尼绍inVia共焦显微拉曼光谱仪在确定宝石裂隙是否用填装物掩盖过,研究晶体缺陷,分析宝石内包裹体等方面也扮演着重要的角色。激光拉曼微探针测试的微区可细小到1-2μm,能检测宝玉石中极微小的包裹体和人工充填物,准确测定包裹体的成分、结构、对称性。例如,绿柱石中存在大量的固、液、气三相包裹体,使用拉曼光谱能对此类包裹体进行无损分析,得出其与绿柱石本底的叠加谱线,再通过计算机剥离技术得到液体及气体部分的指纹拉曼光谱,进而可确定其成分。

NGTC研究部大型仪器室

NGTC引进雷尼绍拉曼光谱仪

目前,国内配备拉曼光谱仪的珠宝检测实验室并不多,而NGTC早在1999年就已经使用雷尼绍共焦显微拉曼光谱仪,那时候雷尼绍产品才刚刚进入中国市场。随着拉曼光谱技术的发展,NGTC又分别在北京、上海、深圳引进了雷尼绍新型inVia拉曼光谱仪;在NGTC,每一台拉曼光谱仪都拥有自己独立的“办公室”,享受着VIP待遇。NGTC为什么会选用雷尼绍拉曼光谱仪?“无损检测”正是关键所在。无损要求是珠宝玉石检测的最大特点,也正是拉曼光谱仪的优势所在。不仅如此,拉曼光谱仪亦能解决其他仪器不能解决的问题 — 例如,常用的红外光谱仪虽然也能对珠宝进行定名,但介于其光斑的局限性,测试矿物成分的精度要低于拉曼光谱仪。此外,红外光对有机物灵敏,而拉曼则更适合检测无机物。

钻石检测是NGTC的第一大检测业务。目前,化学气相沉积法(CVD)、高温高压法(HPHT)合成钻石的鉴定都需要用拉曼仪器做光致发光来完成,如CVD合成钻石的光致发光光谱中有737nm的特征双线。拉曼光谱还可以用于多组分样品的检测与定名,如多组分翡翠样品,既有翡翠,也有长石,还可能有其他组分,且分布范围也比较小,需要进行拉曼逐点扫描成像(mapping)才能确定该样品的组分,进而对其进行定名。

雷尼绍inVia共焦显微拉曼光谱仪可配备两个显微镜样品台:一个是标准显微镜样品台,其空间比较小,适合常规样品测试:另一个是开放式显微镜样品台,其适合大块样品的测试,而且两个显微镜之间的切换很方便。珠宝检测时经常会遇到较大体积的宝玉石原料,这时就可以使用开放式样品台对这种样品进行测试分析。此外,可选的激光器种类也比较丰富,NGTC北京总部实验室一次性配备了325nm、473nm、532nm、785nm和830nm五种激光器,在目前国内珠宝检测行业中应该是配置最高最全的。

拉曼应用前景

目前,拉曼光谱仪在国内的应用更多集中在钻石、玉石检测业务比较多的珠宝检测中心。张健先生对拉曼光谱仪在珠宝行业的市场前景十分乐观:“从应用角度来说,拉曼光谱仪在珠宝检测行业的作用毋庸置疑。但每一种珠宝检测仪器都有其长处但也有局限性,不可能只用一种检测仪器解决所有珠宝样品的鉴定问题,所以在检测过程中,要根据检测样品的特点选择合适的仪器。”拉曼光谱技术也在不断进步与创新,随着检测业务需求的增长及检测机构的不断发展壮大,未来珠宝检测对拉曼光谱仪的需求潜力还是很大的。

高级工程师张健先生简介

张健先生是NGTC北京珠宝研究所技术主管及国家珠宝质检师。他与人合作出版3本专著并参与制定2项国家标准,翻译1本英文专著,在国内外专业期刊杂志及学术会议上发表20余篇学术论文,目前正在主持1项国家标准的制定及2项国家标准样品的研制工作。

国家珠宝玉石质量监督检验中心网址www.ngtc.com.cn

*本文据仪器信息网 (www.instrument.com.cn) 2016年7月18日登载的《激光拉曼光谱仪:宝玉石鉴定的“高级武器”》一文编辑整理,原文采访编辑叶建。

详情请访问www.renishaw.com.cn/raman

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  • 案例分析: 宝玉石鉴定的“高级武器”