激光拉曼技术在珠宝成分检测中的应用

王安妮

大连产品质量检验检测研究院有限公司 辽宁大连 116021

1 珠宝成分检测基本原理

在珠宝成分检测过程中，我们可以利用电磁波的散射作用，它经过珠宝的物质作用形成散射，并分为弹性和非弹性散射，其中弹性散射频率稳定，非弹性散射频率是动态，而这种动态的非弹性就是拉曼散射，这就是我们要对珠宝成分检测的激光拉曼散射原理[1]。具有波数λ单色辐射激光入射在珠宝上，并形成一部分投射和散射，同时对散辐射的频率进行分析可以获得与入射角相关的波数，并产生新的波数对。这种类型的频率和由波数波动引起的辐射散射是拉曼散射过程，其中的光谱就可以利用进行珠宝成分的检测[2]。

2 实验过程和图谱分析

实验选用Renishaw公司MKI-1000型显微共焦拉曼光谱仪，在实验时用半导体激光器所形成的光源对玉石原料、翡翠原料、聚碳酸酯样品以及固体石蜡等样品进行拉曼光谱检测，从实验中得到的光谱特征谱峰进行分析来完成对翡翠的填充成分检测。

2.1 拉曼光谱检测

拉曼光谱检测是用改进的翡翠样品进行，利用酸洗漂白的翡翠原料中许多裂缝，这样就使其透明度降低[3]。用聚苯乙烯树脂填充裂缝是必要的，以改善其原料的透明度。同时用石蜡对填充的原料进行抛光。一旦在样品的光谱检测到有机物的拉普峰就可以说明是通过填充的翡翠B货。

2.2 天然翡翠样品的拉曼光谱检测

实验检测到的天然翡翠样品的拉曼光谱图用图1描述。

图1 天然翡翠样品拉曼光谱图

从中能够看出365cm-1、607cm-1、983cm-1以及1035cm-1四个最强拉曼峰是天然翡翠的检测特征谱峰。

2.3 聚碳酸酯样品的拉曼光谱检测

聚碳酸酯样品的拉曼光谱图用图2描述。

分析图2可得特征谱峰，用表1描述。

表1 聚碳酸酯样品的拉曼光谱特征谱峰

图2 聚碳酸酯拉曼光谱图

聚碳酸酯中主要基团以C-C、C-H、C=0以及C-0为主。其中表1中的311cm-1是C-C的伸缩振动产生的。1065cm-1是-C-H面中变形振动产生的，1572cm-1是苯环特征谱峰，1714cm-1是C=0的特征谱峰，2215cm-1是CH2以及CH3的伸缩振动。

2.4 固体石蜡样品拉曼光谱检测

固体石蜡CnH2n+2中的碳原子数大概是18-30。固体石蜡拉曼光谱图用图3描述。

图3 固体石蜡拉曼光谱图

2.5 实验结果

分析综合上述实验获取翡翠样品、天然翡翠、聚碳酸酯以及固体石蜡的特征谱峰值对比结果，用表2描述。

实验结果分析：天然翡翠NaAL［Si2O6］的拉曼光谱峰值中，1035cm-1以及983cm-1峰归属［Si2O6］4-基团的Si-0对称伸缩振动，607cm-1峰归属Si-0-Si的对称弯曲振动，365cm-1峰归属Si-0-Si的不对称弯曲振动。

翡翠样品的拉曼光谱中不仅存在1035cm-1、983cm-1、607cm-1以及365cm-1四种天然翡翠特征谱峰，还出现1714cm-1的特征峰。说明其由C=0形成，C=0结构存在于有机物内，说明实验翡翠样品中含有有机物质。并且还存在1052cm-1、1118cm-1、1284cm-1以及1426cm-1等固体石蜡的特征谱峰，而814cm-1、873cm-1、1103cm-1、1572cm-1以及1714cm-1都是聚碳酸酯特征谱峰。

试验中的翡翠样品拉曼光谱图最终则是同有机物质的叠加，并检测出样品用聚碳酸酯塑料填充，其表面抛光成分则为石蜡说明它是翡翠B货。

表2 特征谱峰值对比

3 结语

综上所述，可以得出珠宝成分主要运用激光拉曼技术进行检测，它是宝石成分检测的有效方法，并通过实验对翡翠样品和有机填充材料样品的激光拉曼光谱图进行分析获取宝珠成分检测。