紅外光譜儀在珠寶玉石中的應(yīng)用

　　摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)加工寶石玉器技術(shù)的日趨成熟，很多人工寶石也隨風(fēng)崛起，如何辯解寶石的真?zhèn)危栌玫降谋闶?a href="http://m.caria-chile.com/channel/t4417/index.html">紅外光譜儀，嫩夠給出基本正確的答案。紅外光譜儀還在不斷的發(fā)展中，有望在以后得到更的測(cè)試結(jié)果。

1、紅外光譜基本理論
　　
　　當(dāng)一束紅外光照射在礦物上時(shí)，礦物就要吸收一部分能量，同時(shí)將吸收的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿诱駝?dòng)能和分子轉(zhuǎn)動(dòng)能。
　　
　　分子振動(dòng)光譜：分子振動(dòng)能級(jí)比分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)大，當(dāng)分子振動(dòng)能級(jí)躍遷時(shí)伴隨有分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷。
　　
　　分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜：出現(xiàn)在遠(yuǎn)紅外區(qū)，它能給出分子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、核間距離、分子的對(duì)稱性。
　　
　　在近紅外、中紅外區(qū)光子激發(fā)分子振動(dòng)能級(jí)的同時(shí)，也激發(fā)分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，但不能激發(fā)電子能級(jí)躍遷。
　　
　　當(dāng)一束紅外光照射在礦物上時(shí)，一種可能為礦物內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)全部吸收，不再?gòu)牡V物內(nèi)部射出，另一種可能為紅外光束強(qiáng)度大，部分能量被分子能級(jí)躍遷吸收，還有部分能量透過礦物。
　　
　　有關(guān)的名詞解釋：
　　
　　波長(zhǎng)―二個(gè)相鄰波峰（波谷）之間距離,波長(zhǎng)單位：微米（μ）。
　　
　　波數(shù)―單位長(zhǎng)度波振動(dòng)次數(shù)（波長(zhǎng)倒數(shù)cm-1），波數(shù)單位：厘米-1（cm-1）。
　　
　　頻率―每秒鐘內(nèi)振動(dòng)次數(shù)（單位時(shí)間通過固定點(diǎn)波數(shù)）。
　　
　　透射比―入射礦物光強(qiáng)度（I0），透過礦物光強(qiáng)度（I），I/I0。
　　
　　透過率―I/I0×100。
　　
　　紅外吸收光譜圖―不同頻率的輻射于礦物上，導(dǎo)致不同透射比，以縱座標(biāo)為透過率，橫座標(biāo)為頻率，形成礦物變化曲線，則稱該礦物紅外吸收光譜圖。
　　
　　近紅外―波長(zhǎng)范圍：0.78―2.5μ，波數(shù)：12820―4000cm-1。
　　
　　中紅外―波長(zhǎng)范圍：2.5―50μ，波數(shù)：4000―200cm-1。
　　
　　遠(yuǎn)紅外―波長(zhǎng)范圍：50―1000μ，波數(shù)：200―10cm-1。
　　
　　單位變換：（μ微米、μm毫微米、Å埃、cm厘米）
　　
　　1μ=1000nm=10000Å=10-4cm
　　
　　1Å=10-1nm=10-4μ=10-8cm
　　
　　1cm=104μ=107nm=108Å
　　
　　1μm=10-7cm
　　
　　2、礦物紅外光譜特征
　　
　　礦物紅外光譜反映礦物化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)特征，礦物大多數(shù)屬離子化合物，具各種陰離子團(tuán)（硅酸鹽、碳酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽、砷酸鹽、釩酸鹽、鉻酸鹽），振動(dòng)強(qiáng)大、穩(wěn)定。
　　
　　礦物紅外光譜能較快測(cè)出各種陰離子團(tuán)，以陰離子團(tuán)再研究相關(guān)的陽(yáng)離子成分及礦物成分結(jié)構(gòu)。
　　
　　具同一陰離子團(tuán)礦物類，吸收頻率、強(qiáng)度是一致的，因此利用礦物陰離子團(tuán)及特征吸收頻率，通過相應(yīng)的研究能迅速測(cè)定礦物。
　　
　　3、紅外光譜在寶玉石檢測(cè)中的應(yīng)用
　　
　　寶玉石檢測(cè)基本上是采用無損傷方式，隨著寶玉石工藝的不斷革新發(fā)展，人工優(yōu)化改善充填技術(shù)日益提高。
　　
　　在寶玉石檢測(cè)中任何檢測(cè)手段的應(yīng)用，在某些方面都存在局限性，紅外光譜也不例外。
　　
　　紅外光譜正常的礦物檢測(cè)樣品制備，先將礦物研磨成粉末狀，再滲入白色粉末狀*共同研磨，在壓片機(jī)上壓制成測(cè)試圓形薄片，然而寶玉石飾品不可能研磨制備，因而飾品需有一個(gè)以上或更多的拋光平面進(jìn)行測(cè)試，也可能需要將飾品重新處理再進(jìn)行測(cè)試，這就是紅外光譜測(cè)試的局限性。
　　
　　紅外光譜運(yùn)用于寶玉石檢測(cè)，用其所長(zhǎng)，能較快準(zhǔn)確測(cè)定寶玉石中（OH）n、H2O、H3O、OH-及高分子材料（硅基聚合物、環(huán)氧樹脂、塑料）確定寶玉石名稱及優(yōu)化處理內(nèi)涵。
　　
　　合成寶玉石雖與天然寶玉石在物理化學(xué)性質(zhì)基本相同，但從某些微細(xì)方面也存在差異，這在紅外光譜上有不同反應(yīng)。
　　
　　天然祖母綠與助熔劑合成祖母綠區(qū)別在于天然祖母綠在3400―3800cm-1有一強(qiáng)吸收峰，助熔劑合成祖母綠無3400―3800cm-1強(qiáng)吸收峰，這與天然祖母綠中含有一定結(jié)晶水（H2O）有關(guān)。
　　
　　水熱法合成祖母綠具2745、2830、2995、3490cm-1吸收峰，而在天然祖母綠中2745、2830、2995、3490cm-1吸收峰是不存在的。（資料來源：http://）
　　
　　紅外光譜對(duì)聚合物充填類飾品具一定的優(yōu)勢(shì)，如天然翡翠經(jīng)酸蝕后聚合物充填處理，在紅外光譜圖上反映出2827、2928、2942、2969cm-1吸收峰存在，系高分子材料充填所致，天然翡翠無2827、2928、2942、2969cm-1吸收峰。
　　
　　天然綠松石中無2950cm-1吸收峰，注塑綠松石中具2950cm-1吸收峰。
　　
　　天然歐泊中無5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰，聚合物充填歐泊中具5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰。
　　
　　天然紫晶中無3540cm-1吸收峰，合成紫晶中具3540cm-1吸收峰。
　　
　　礦物實(shí)例還很多不一一贅述，在寶玉石中的應(yīng)用還在不斷的開發(fā)，作為一種礦物的測(cè)試手段還在不斷完善，紅外光譜的應(yīng)用將日趨發(fā)展，并有助于解決寶玉石檢測(cè)中的難點(diǎn)、疑點(diǎn)。