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浅谈红外光谱在宝石检测中存在问题及解决策略

更新时间:2009-03-28

0 引言

宝石多为单矿物晶体,其中包含珍贵的钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿以及金绿猫眼等珍贵品种。宝石的颜色丰富品种多样,并且不同品种与内部构成的宝石,其价格跨度也较大,因此需要对宝石进行精确的划分。然而由于肉眼难以进行准确的检测辨认,需要借助有效的宝石检测方法进行检测与鉴定。红外光谱又称分子振动光谱,是现代先进的测试手段之一,也是用于检测珠宝宝石的常规技术之一。在珠宝的检测与鉴定方面,红外光谱技术的应用层面越来越广泛,也逐渐占据越来越重要的检测地位。红外光谱技术检测,主要用于判断宝石的类型、宝石种类、种属,以便后期对宝石的修复、优化处理、合成等工作事项。然而,在利用红外光谱检测宝石的过程中,面临着来自各方面因素的影响,例如人员操作技术的不纯熟、仪器本身存在的故障问题等等,都会直接或间接影响到整个检测工作的进行,导致检测结果不准确、不稳定等。因此,在宝石检测工作中,相关的检测人员需要采用正确的检测方法,有意识地消除检测中的干扰隐患,降低检测过程中的阻挠风险,才能全面提高检测结果的准确性,获得更高质量的检测结果。

1 红外光谱的测试方法

目前,宝石的红外光谱检测领域中,主要用于检测宝石的化学成分以及分析结构等等。不同品种的宝石,其SiO2分子的排列程序有差异,并且晶体大小以及组合形态变化,均有所不同。红外光谱波长范围通常为7.8×10-1至1.0×103um,通过k=1/λ可知,其波数范围值在1.282×104至1.0×10cm-1,红外光谱划分表结果见表1。通过红外光谱技术进行识别,并准确区分不同宝石以便归类与鉴别。红外光谱技术的覆盖面广、检测定性比较精密、检测时长较短,同时不会对样品造成任何损坏,并且能获取较为准确的检测数据。其中,最常用的有测试方法有两种,分别为反射法与透射法。

 

表1 红外光谱划分

  

类别 波数范围/cm-1远红外 400-10中红外 4000-400近红外 12820-4000

1.1 反射法

在红外光谱反射法检测技术中,常用的检测方法有镜面反射法与漫反射法两种。其中,镜面反射法可以准确鉴定与判断宝石中有机物的分子结构。需要通过镜面的反射附件,收集宝石表面反射的红外光,进而检测其中矿物的指纹频率,并对其晶体结构进行分析,最终判定出宝石的具体种属。镜面反射法检测技术对宝石样品抛光平面的要求较高,通常要采用较大的抛光平面,更适用于检测抛光平面大的宝石。另外,此项检测技术的操作手法比较简单,易操作,因此在宝石检测中应用比较广泛。漫反射法是指,光线在宝石样品进行多次反射形成漫反射光,并对漫反射光的红外光谱进行分析的检测方法。在光线经过多次折射后,其反射光谱进一步增强,有利于分析宝石的内在结构与组成。通过漫反射技术,检测人员便可对厚重甚至镶嵌类的宝石样品进行检测,突破了传统的此类珠宝检测的难题。值得注意的一点是,在利用漫反射法进行鉴定的过程中,需要尽量避免金属方向的测试,以便降低对反射光的干扰度,从而确保最终检测结果的准确性。

变文属于民间文学兼有口头性特点的文学样式,在相关变文作品里有大量运用情节、套语、散韵相间、短语程式化的艺术表达,它主要起到简洁、有效表达和诗化作用,使艺人在说唱过程中便于吸引听众注意力,并带来审美快感。变文中的程式,就是指在变文中不止一次地出现的一些较为固定的表达手段、情节内容。[7]这些程式形式呈现重复性,并且与作品的内容相依存、相一致。

1.2 透射法

透射法检测方法包括有粉末压片法与直接透射法,这两种检测方法都可对宝石进行检测。其中,粉末压片法即添加化学物质与宝石样品相混合一并磨成粉,然后利用红外光谱仪进行检测,检测后得到红外光谱,最后再进行结构种属分析。此类检测法对样品的破坏性较大,因此不常用于宝石检测,更多是用于大型玉石雕件等样品的检测。而直接透视法,属于一种投射检测方法。这种检测方法需要利用到样品架,使检测光通过宝石样品截面,从而获得宝石样品的红外投射光谱。直视透视法可以有效分析出宝石样品中的化合物,从而对宝石的天然性进行评定。这种检测方法对于宝石的鉴定工作,有很大的帮助作用。

2 红外光谱在宝石检测中存在的问题及解决策略

2.1 宝石种类确定问题

在通过红外光谱对宝石的种类进行鉴定时,我们通常会采用镜面反射法,进而获取谱线。通常情况下,若谱线的获取效果客观,则采集时往往能获取6.0×103至2.0×103范围值的波数数据,并且最终对于宝石种类的检测结果也相对准确。然而,在进行镜面反射法检测时,尽管反射法谱线效果比较好,并且胜于溴化钾法,但是在检测过程中也存在较多的问题,需要检测人员引起重视。首先,宝石中含有的部分杂质或矿物体,例如碳酸盐类的矿物,需要检测人员全面掌握,并确保能分类进行分析。其次,在使用镜面法与粉末透视法的过程中,需要保证主峰位的切合,即使两种测量法的峰位存在部分的偏差,也需要注意主峰的位置。所以,在对宝石纯度有一定的了解的情况下,检测时可先采用溴化钾法进行检测。另外,尽管通过直接透射法可以很好地对宝石种类进行检测,但由于此检测法得出的谱线为经验谱线,没有标准谱线,因此检测时需要加以注意。

2.2 合成和天然宝石问题

品诗品人,走近“诗圣”—杜甫诗歌鉴赏专题的教学设计中,学生们自寻伙伴,自愿结为6组,课前对诗歌内容进行初步研讨。小组内合作查找资料,解决学习中的问题,把不能解决的问题记录下来,留在课堂上通过师生研讨得以解决。在这个过程中,学生的感悟和体会是任何一位教师的讲授都无法替代的,少一些名词术语的纠缠,多一些对一词一句的把握和品味,多一些与文本对话,与作者对话,这才是对语文本质的回归。

红外光谱通常不易受化合物物态的影响,因此可以对宝石中的气液包裹体、杂质进行分析,并且以此获取宝石样品的品质信息,从而判断此宝石是否为人工合成或天然宝石。在对宝

(四)及时补铁 铁是造血和防止营养性贫血的营养物质,新生仔猪体内铁的贮存量一般为50 mg,每日生长代谢约需消耗7 mg,从100 ml的母乳中仅得到0.2 mg左右的铁,可见,仔猪得不到铁的补充,可于7日龄左右出现缺铁性贫血,生长发育受阻,食欲减退,抵抗力下降,易患白痢。广西西江农场对2日龄的仔猪注射培亚铁针剂(主要成分为葡聚糖铁)1 ml(含铁100 mg),10日龄再注射2 ml,与对照组相比,成活率提高7.62个百分点,增重提高37个百分点。广西农垦畜牧研究所对3~5日龄的仔猪肌注牲血素每头1 ml,增重比对照组提高10.99%,成活率提高15.78%。亦应注意铜和钴的补充。

作者简介:唐嘉慧(1984- ),女,广东南海人,助理工程师,从事珠宝玉石检验工作。石的天然性进行鉴定的过程中,通过红外光谱尽管可以分析天然宝石与合成宝石的基本品质,并分析出准确结果。然而,目前随着人工合成技术逐步提升,红外光谱检测方法鉴定的可信度有所降低,并且并不适用于所有的宝石鉴定。例如,在对合成欧泊、合成水晶、合成祖母绿进行鉴定时需要注意分析。因此,在检测时,检测人员应提前了解检测宝石的可鉴定性,判断红外光谱检测是否可行,再予以检测分析,避免检测结果不理想。

2.3 宝石优化处理问题

在宝石的优化处理方面,检测操作需要注意不能对宝石样品造成损坏。因此在检测过程中,为了不破坏宝石样品,在通过红外光谱仪器对宝石样品检测时,可采用透射谱与反射普结合的方式进行检测。通过透射谱与反射普结合的方式,能在检测过程中较为全面地保存好其中的有效信息。在传统的宝石检测中,例如石英岩的冲胶处理中,部分检测机构通常只会单独采用反射法进行检测,忽略了透射法的应用,因此其特征频率区在 4.0×103cm-1至1.6×103cm-1的信息便容易被忽略,未得到应有的关注。

2.4 其他测试注意事项

除了上述所提的三点测试中存在的问题之外,在宝石检测过程中,还存在一些细节问题需要注意。首先,在进行测试前,需要提前将宝石样品擦拭干净,避免样品接触汗水或油污。尤其在对微量有机物、结构水的检测,以避免光谱假象发生。其次,在对于一些非均质单晶体宝石矿物进行检测时,需要注意转换样品方向,使红外辐射沿样品的不同方向透射测试红外光谱,吸收谱带吸收强度将发生变化,却不会改变吸收谱带的波数位置。此外,测试时应尽量沿多个方向进行测试,确保不受方向性影响,保证监测结果的稳定性。

3 结语

综上可知,红外光谱能对宝石的化学成分、分子结构进行有效的检测分析,并且能从检测过程中得出部分具有诊断意义的信息结果,为宝石检测与鉴定工作提供了重要帮助。值得注意的是,目前红外光谱技术的应用尚未成熟,并存在一定的风险。因此在实际工作中,操作人员在检测时需要有意识规避风险,提高技术操作技能,并进一步深化此项技术领域的研究。在未来的技术发展中,红外光谱技术将会得到更多的重视,并且除了珠宝宝石检测外,还可延伸至更广的领域中推广应用。

参考文献

[1]魏薇,申晓萍,李新岭,等.红外光谱技术在宝玉石检测中的应用[J].分析试验室,2009,(b12):106-108.

[2]李建军,田亮光,程佑法,等.红外光谱仪在宝石鉴定中的常规化应用及须注意的问题——与KBr压片法比较[J].红外,2008,29(1):28-36.

[3]徐麟.红外光谱在宝石检测中存在问题及对策分析[J].质量探索,2016,(6):45-46.

[4]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.

[5]冉晓红,鲁力,吴健,等.红外光谱在宝玉石检测中的应用[J].资源环境与工程,2015,29(1):91-93.

 
唐嘉慧
《化工管理》 2018年第13期
《化工管理》2018年第13期文献
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