关于珠宝玉石鉴定中的红外光谱技术应用

齐 明 格桑卓嘎 方进林

（西藏自治区地质矿产勘查开发局中心实验室，西藏 拉萨 850000）

现代社会科学技术不断发展与进步，在珠宝玉石的加工和合成中使用了各种高新技术，因为使用这些高新技术对珠宝玉石进行加工、优化以及合成，所以在一定程度上增加了宝石鉴定的难度，为了有效解决该类问题，宝石鉴定技术也应该跟上时代发展的步伐，不断提高宝石鉴定结果的准确性，目前比较常用的现代化仪器设备包括红外光谱仪、X 射线荧光分析仪等，这些设备都能提高珠宝玉石鉴定的准确性，所以将红外光谱技术应用在珠宝玉石的鉴定工作当中，不仅能够保证珠宝玉石的完整性，同时还能让鉴定工作更加科学和准确，有利于人们分辨珠宝玉石的种类和类型，具有较高的应用价值。

1 红外光谱技术

1.1 红外光谱技术的原理研究

红外光谱技术是一种微量气体检测技术，其具有高灵敏度的特点，是目前珠宝玉石行业常使用的一类鉴定技术，能够在保证珠宝玉石完整性的同时，便捷、准确地进行鉴定工作，并且使用该技术时，只需要使用相关的红外光谱仪器即可进行鉴定工作。在实际的珠宝玉石鉴定工作当中，使用红外光谱技术就是利用波长不同的红外射线，对珠宝玉石的分子进行照射，并根据宝石吸收不同波长的红外射线产生的相关红外光谱图，进一步鉴定珠宝玉石的各种特性，根据不同宝石红外光吸收的特征，就能够了解鉴定的珠宝玉石的种类和真伪，并且可以使用红外光谱技术分析宝石的官能团，掌握宝石的分子结构和种类情况[1]。

在现代社会中，红外光谱技术是相关的鉴定人员必须要掌握的一门技术，所以要求鉴定人员熟知相关的红外光谱知识，具备较为丰富的珠宝鉴定经验，这样才能让珠宝玉石的鉴定结果更加准确。

在实际的检测工作中使用红外光谱技术检测宝石样品时，由于在解谱分析的过程中需要相关的工作人员拥有较为丰富的珠宝玉石鉴定经验和知识，加上化合物的红外光谱图具有一定的复杂性，所以使用该类技术在一定程度上无法得到全部的分子结构信息，存在缺陷，但是红外光谱技术是比较快捷的提供官能团信息的方法，其弥补了传统检测仪器的不足，是目前最新的鉴别手段之一。

1.2 红外光谱技术的应用研究

红外光谱技术只有应用红外光才能保证其准确性，从波长方面对其进行分析，主要是因为红外光谱的波长范围处于0.78μ～1 000 μ，这说明其波数范围为12 820 cm-1～10 cm-1，根据相关的调查研究可以知道红外光谱的谱曲一般有远红外、中红外以及近红外3 种，其波数范围分别为400 cm-1～10 cm-1、4 000 cm-1～400 cm-1、12 820 cm-1～4 000 cm-1，在实际的珠宝玉石鉴定工作当中，对珠宝玉石的分子键进行分析时利用的就是中红外光谱技术，而对珠宝玉石的振动特性等方面的信息进行分析，则需要利用近红外光谱。在现代社会当中，应用红外光谱技术的方法一般包括投射法和反射法2 种。其中投射法又分为直接投射和粉末投射，反射法中又包括漫反射、红外显微镜反射等。在实际的珠宝玉石鉴定工作当中，直接投射法是一种不会损伤珠宝的测试分析方法，能够直接对宝石中是否有填充材料以及材料类型等进行分析。应用粉末投射法则需要使用珠宝玉石的粉末，所以该类投射方法属于一种有损测试方法。在珠宝玉石鉴定中应用红外光谱技术，不仅能够让珠宝玉石的鉴定工作更加高效，而且也能保证鉴定过程的简单性，鉴定结果具有较高的准确性，具有较高的应用价值。

2 珠宝玉石鉴定工作中的红外光谱技术应用

2.1 宝石种属方面

珠宝玉石具有非常多的种类，不同类型的珠宝玉石对红外光的吸收效果也不相同，所以其产生的红外吸收特征也存在一定的区别。实际的工作中使用该类技术鉴定珠宝玉石，并对珠宝玉石的红外光谱图进行分析，能够直接辨别出珠宝玉石的种属。利用红外光谱技术的反射方法对珠宝玉石的种属进行鉴定，让红外光照射在宝石变面，从而分析红外光反射的具体情况，了解并辨别珠宝玉石的种属，尤其是对品种相似的珠宝玉石进行鉴定，使用红外光谱技术能够准确辨别出其存在的不同，比如和田玉和硅灰石的密度和硬度就比较相似，其中和田玉的密度和硬度分别为2.9 g/cm3～3.1 g/cm3、6 HB～6.5 HB，硅灰石的密度和硬度分别为2.75 g/cm3～3.1 g/cm3、4.5 HB～5.5 HB，在对这2 种矿物进行鉴别时，使用一般的鉴定方法很难分辨，但是使用红外光谱技术深入分析这2 种矿物的光谱特性，就能准确辨别出和田玉和硅灰石。

2.2 鉴定天然宝石和合成宝石

因为天然的珠宝玉石资源严重缺乏，所以其产量相对较小，因此催生出了合成宝石行业，从物理、化学性质上看，天然珠宝玉石和合成珠宝玉石之间的区别非常微小，如果采用一般的常规检测方法，很难分辨出天然珠宝玉石和合成珠宝玉石，所以就需要积极利用红外光谱技术进行鉴定[2]。比如鉴定天然祖母绿和合成祖母绿时，因为天然和合成的祖母绿的一些物理特性比较相似，比如折射率和密度等，一般的检测方法无法有效检测其是否属于合成宝石，而应用红外光谱技术对祖母绿的水分子强度等方面进行检测，并对检测的结果进行分析，就能够准确知道鉴定的祖母绿属于天然还是合成宝石，使用红外光谱技术进行检测时，并不会出现损坏宝石的情况。合成祖母绿的方法一般有2 种，包括助溶剂法和水热法，红外光谱技术通过对祖母绿中的结晶水吸收峰进行检测，就能知道其是否属于合成性祖母绿，通常情况下天然祖母绿宝石的结晶水吸收峰的范围在3 400 cm-1～3 800 cm-1，尽管其处于该范围内，但是却不包括3 490 cm-1、2 995 cm-1、2 830 cm-1以及2 745 cm-1等几个点。合成的祖母绿的结晶水吸收峰则全然不同，使用水热法合成的祖母绿含有的结晶水吸收峰产生于几个特定的点中，例如4 357 cm-1、2 995 cm-1等，而使用助溶剂法合成的祖母绿则不会产生结晶水吸收峰。这样使用红外光谱技术对祖母绿的结晶水吸收峰进行检测，就能够有效辨别出祖母绿是天然还是合成的，具有非常高的使用价值。

2.3 鉴定珠宝玉石及其仿制品

在珠宝玉石鉴定行业中，红外光谱技术也广泛应用于对珠宝玉石和其仿制品的鉴定当中。真正的珠宝玉石和其仿制品在外观、特殊的性质方法都具有极高的相似性，使用常规的检测方法很难辨别出珠宝玉石是否属于正品，但是利用红外光谱技术则可以有效地对其进行辨别，比如将红外光谱技术应用于钻石和合成的立方氧化锆的鉴定中，钻石的仿制品就是合成的立方氧化锆，该类物质在外观等方面和钻石相比没有太大区别，所以很难分辨这2 类物质，但是使用红外光谱技术进行检测，可以通过分析这2 类物质的红外反射测试结果，有效分辨出钻石和立方氧化锆[3]。并且红外光谱技术还能够有效区分紫晶和紫色方柱石以及琥珀和塑料仿制品等珠宝玉石及其仿制品。

2.4 鉴定经过优化处理后的珠宝玉石

使用红外光谱技术能够鉴定一些使用塑料等高分子材料进行填充的珠宝玉石材料，比如绿松石、水晶等珠宝，使用该技术可以提高鉴定结果的准确性，并能保证珠宝玉石完整无缺。目前红外光谱技术经常用于天然翡翠和优化处理翡翠的鉴定当中，一般情况下天然翡翠在2 600 cm-1～3 200cm-1的透过率较好，而经过优化处理后的翡翠由于填充了环氧树脂等芳烃类有机物，所以其在28 cm-1～3 100 cm-1存在具有特征性的吸收峰，而对该组吸收峰进行检测，就能有效区别天然翡翠和经过优化处理后的翡翠。

2.5 对类质同象的珠宝玉石进行研究

类质同象主要是指在晶体结构当中存在的离子、原子等的位置被具有相同性质的离子和原子等占有，但是晶体的整体结构类型等没有发生较大的变化，仅是晶体中的折射率和密度等物理性质，因为离子等位置、数量发生了变化而出现了线性变化的情况。在珠宝玉石中类质同象非常重要，可以对其进行研究，明确类质同象系列当中珠宝玉石的种属和名称，一般比较典型的有石榴石类等，在研究的过程中利用红外光谱技术中的仪器能够进一步了解各个系列当中珠宝玉石的品种和名称，让后续的鉴定工作更加简单、便捷。

3 结语

随着社会经济的不断发展与进步，人们的生活质量和生活水平也不断提升，因此，对珠宝玉石的关注也越来越多，同时社会上的许多高新技术也推动了珠宝玉石加工等行业的发展，增加了珠宝玉石鉴定工作的难度，而在珠宝玉石鉴定领域当中，红外光谱技术是比较科学和重要的鉴定方法，该类方法能深入分析珠宝玉石的化学成分以及相关的信息，能够有效鉴定出珠宝玉石的化学成分，并且还能鉴别出珠宝玉石的真伪情况，而且在珠宝玉石鉴定的过程中使用红外光谱技术不会损坏宝石，还能提高鉴定工作的速度和效率，保证鉴定结果的准确性，进一步推动了相关行业的发展，所以珠宝鉴定行业的相关人员可以积极在珠宝玉石鉴定工作中引进红外光谱技术，进一步提高人们的生活品质。