珠宝首饰鉴评- 第26部分

3）折射仪法不仅可测出宝石的折射率，还可观测宝石的其他光学性质，如均质或非均质、光轴及光性符号、双折射率以及光轴角大小等。

在上述观测折射率过程中，转动宝石，若明暗影像的界线固定不动，只有一条明暗分界线，则宝石为均质体；转动宝石，若刻度尺上出现两条明暗分界线，则宝石为非均质体。

若是非均质体，可在折射仪的工作台面上水平转动宝石，如果见到一条明暗分界线不动（No），另一条上下移动（Ne′），并能见到两条线有时重合为一，出现这种现象的宝石为一轴晶。另外，如果移动的明暗分界线在不移动明暗分界线下面（Ne′＞No），则宝石为一轴晶正光性；反之，为一轴晶负光性宝石。当在工作台面上转动宝石时，刻度尺上两条明暗分界线都出现上下移动，而且彼此不重合，表明这是二轴晶宝石。如果上面的明暗分界线移动幅度大，表明（Nm…Np）＞（Ng…Nm），是二轴晶负光性的宝石；反之，若下面的明暗分界线移动幅度大，表明（Ng…Nm）＞（Nm…Np），是二轴晶正光性宝石。

要想得知宝石的双折射率，可在折射仪工作台面上每隔15°水平旋转一次宝石，并同时转动目镜上的偏光片，记录最大、最小两个折射率值，直至旋转宝石360°，然后从所测数据中选出其中的最大、最小值（相当于主轴折射率：一轴晶的Ne、No，二轴晶的Ng、Np），二者之差，即宝石的双折射率（最大值）。

（3）反射仪法。如众所知，宝石的表面反射率与其折射率之间存在有下列近似函数的关系，即：

式中：n——样品的折射率；

N——周围介质的折射率（空气的N≈1）。

由公式可知，当测得样品反射率值后，便可得知其折射率值了。测折射率的这种仪器，称之为反射型宝石折射仪，测量范围为1。300～2。999，精确度为±0。005。

操作步骤：①清洁被测样品表面；②将样品抛光平面朝下，水平放在仪器测试窗口上，盖上盖；③旋转样品一周，从读数盘上读出样品折射率值（均质体）或最大、最小的两个折射率值（非均质体）。

二、光谱分析法

晶体结构分析是鉴定宝石的重要方法之一，用于宝石鉴定的光谱仪器有红外吸收光谱（IR）、激光拉曼光谱（LRS）、穆斯堡谱（NGR）、可见光吸收光谱（VAS），此外用于结构分析的还有X射线分析（XRD）、电子顺磁共振（EPR）、核磁共振（NMR）、透射电子显微镜等。国内大多数珠宝质检机构通常用红外吸收光谱仪和激光拉曼光谱仪，而地质实验室则多用X射线分析仪。

1。激光拉曼光谱分析

激光拉曼光谱分析，系无损分析，测谱速度快，谱图简单，谱带尖锐，便于解释。几乎在任何物理条件下（高压、高温、低温）对任何材料均可测得其拉曼光谱，适用于大小满足仪器需求的样品。

其方法原理是，光照射在样品上，除按几何规律传播的光线之外，还存在着散射光，其中非弹性的拉曼散射光，能提供分子振动频率的信息。拉曼光谱能迅速定出分子振动的固有频率，判断分子的对称性、分子内部作用力的大小及一般分子动力学的性质，能无损快速地鉴定珠宝玉石及其内部包体或填充物。

所测样品，可以是粉末或者单晶（最好是5mm或者更大），不需特别制备，粉末仅需0。5μg即可，也可以是液体样品（10…6mL）。

操作步骤：

（1）开机，预热；

（2）选择并调节样品测试位置；

（3）根据样品及测试目的，设置仪器条件及扫描参数；

（4）测试样品；

（5）根据所测图谱，进行分析处理。

激光拉曼光谱仪与红外吸收光谱仪同为研究物质分子结构的重要手段，二者互为补充。激光拉曼光谱适用于研究同原子的非极性键的振动。

激光拉曼光谱常用来鉴定翡翠的所谓A、B、C货。因为这些品质不同的翡翠是市场交易和检测鉴定中常常遇到的问题，很多进行翡翠交易的人都曾受过其困扰，更有些不法商贩还常常利用翡翠难以鉴别的特点，以假乱真，以次充好。目前，用于翡翠浸渍、漂洗、充填（处理）常用的有机材料有石蜡、石蜡油、AB胶（丙烯环氧物）、环氧树脂等，对此，激光拉曼光谱分析可准确予以鉴别。其峰值特点是：1　700～1　100cm…1及3　100～2　800…1；其中4个高峰值无论是AB胶还是环氧树脂均属苯C6H5—；石蜡和石蜡油共高峰值分别是2　882cm…1和3　848cm…1；1　609cm…1和1　116cm…1峰值分属C—C延展式，而3　069cm…1及1　189cm…1则分别属于C—H平面弯曲式及C—H延展式。

以翡翠为例，激光拉曼光谱分析与红外吸收光谱分析相比，后者存在着一些缺陷，对准确鉴定尚有一定的困难。激光拉曼光谱分析漂洗充填翡翠（B货）可克服红外吸收光谱分析鉴定的困难和不足，但激光拉曼光谱仪价格比红外吸收光谱仪高许多倍。

2。红外吸收光谱分析

400～4　000cm红外光谱是根据组成物质的离子基团在红外光范围内（远红外：50～400cm…1；中红外：400～4　000cm…1；近红外：4　000～7　500cm…1）的吸收谱带，对物质进行定性和定量分析。

物质的分子在红外线的照射下，吸收与分子振动频率一致的红外光，利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收，对珠宝玉石的组成或结构进行定性和定量分析。

红外光谱分析所用仪器有两种：一是傅立叶变换红外光谱分析仪，二是光栅红外光谱分析仪。红外光谱分析仪由于测谱迅速，数据可靠，特征性强，适用于研究不同原子的吸收键，可精确测定分子的键长、键角、偶极矩等参数；可推断矿物的结构，鉴定物相；对研究矿物中水的存在形式、络阴离子团、类质同象混入物的微细变化、有序—无序及相变等，十分有效。它还广泛用于黏土矿物和沸石族矿物的鉴定以及对混入物中各组分的含量测定。

傅立叶变换红外光谱仪具有很高的分辨率和灵敏度，样品不受物理状态限制，可以是气态、液态、结晶质、非晶质或有机化合物，干燥固体样品一般只需1～2mg，并研磨成2μm左右的样品。此外，它还可对珠宝玉石样品（透明的或不透明的）进行分析鉴定，尤其是对经过人工优化处理的珠宝玉石鉴定最为有效。

红外光谱分析方法有直接透射法、直接反射法、显微红外光谱法、粉末透射法等。直接透射法，无损，适用于薄至中等厚度的宝石原料或成品；直接反射法，无损，适用于较大且具抛光平面的样品；显微红外光谱法，微区透射、反射均可测定；粉末透射法，微损，适用于玉石和未加工的宝石原料。

利用红外吸收光谱仪进行测量时，要求温度在5～40℃，相对湿度≤80％，样品应洁净，尽可能减少有机物污染及手污。

用于宝石的红外吸收光谱的测试方法可分为两类，即透射法和反射法。

（1）透射法。透射法又可分为粉末透射法和直接透射法。粉末透射法属一种有损测试方法，具体方法是将样品研磨成2μm以下的粒径，用溴化钾以1：100～1：200的比例与样品混合并压制成薄片，即可测定宝石矿物的透射红外吸收光谱。直接透射法是将宝石样品直接置于样品台上，由于宝石样品厚度较大，表现出2　000cm…1以外波数范围的全吸收，因而难以得到宝石指纹区这一重要的信息。直接透射技术虽属无损检测方法，但从中获得有关宝玉石的结构信息十分有限，由此限制了红外吸收光谱的进一步应用。特别对一些不透明宝玉石、图章石和底部包镶的宝玉石饰品进行鉴定时，则难以具体实施。

（2）反射法。红外反射光谱是红外光谱测试技术中一个重要的分支，目前在宝玉石的测试与研究中备受关注，根据采用的反射光的类型和附件分为镜反射、漫反射、衰减反射和红外显微镜反射法。红外反射光谱（镜、漫反射）在宝石鉴定与研究领域中具有较广阔的应用前景。根据透明或不透明宝石的红外反射光谱表征，有助于获取宝石矿物晶体结构中羟基、水分子的内、外振动，阴离子、络阴离子的伸缩或弯曲振动，分子基团结构单元及配位体对称性等重要的信息，特别是为某些充填处理的宝玉石中有机高分子充填材料的鉴定提供了一种便捷、准确、无损的测试方法。

红外吸收光谱是宝石分子结构的具体反映。通常，宝石内分子或官能团在红外吸收谱中分别具有自己特定的红外吸收区域，依据特征的红外吸收光谱带的数目、波数位、位移谱形及谱带强度、谱带分裂状态等项内容，有助于对宝石的红外吸收光谱进行定性表征，以期获得与宝石鉴定相关的重要信息。

3。傅立叶变换红外光谱仪操作

（1）仪器名称。PerkinElmer；…Spectrum…One（FT…IR…Spectrometer）。

（2）测试项目。红外吸收光谱测试是宝石分子结构的具体反映、有机物测定及比较分析。

（3）注意事项。

1）主机注意防潮湿。FTIR主机中有4片KBr晶体做成的镜片，KBr晶体容易吸水，受潮后会溶解，造成KBr镜片损坏、报废。仪器工作温度范围：15～35℃；湿度要小于75％RH，且无冷凝。主机内部干燥剂需6个月更换一次。请不要在FTIR仪器周围放置水杯及潮湿的抹布等物品，务必要保持FTIR周围环境干燥。

2）主机24小时开机。主机内的红外光灯会散发出热量，使机内温度较高，降低机内湿度，可以起到保护KBr镜片的作用。

3）每次使用前记录仪器的红外能量值，观察背景中的水和二氧化碳，如有变化，立即用纯度高于99。999％的高纯氮气吹扫。

4）盖好。如果FTIR主机的KBr镜片上面有灰尘，亦应当用高纯氮气来吹扫，而不能用其他物品擦拭。

5）防止震动。仪器内部有由许多镜片组成的光路系统，需要保持仪器稳定，不可震动放置仪器的台面。

（4）操作步骤。

1）设备启动。

a。…FTIR的主机电源直接插在墙上的插座中，处于24小时开机状态。使用时，仪器会自动从休眠状态中唤醒；若一段时间不使用，FTIR主机将会自动进入休眠状态。

b。打开计算机电源开关。

2）FTIR主机的使用。

a。进入测试程序：点击电脑桌面上面“Spectrum”图标，打开测试程序。进入Login窗口，选择Login…Name：Admin及Instrument：1。Spectrum…One进入测试程序。然后会进入Back…ground…Collection窗口，询问是否对背景进行扫描，选择Background按钮，并保证透射架上面没有样品，FTIR将会开始背景扫描。确认以后仪器开始采集背景，采集结束以后会弹出一个字体绿色的确认窗口，表示仪器一切正常。如果作反射测试，应更换反射架，将反射玻璃置于反射架上，点击Monitor测试能量，而后测试背景，然后进入测试程序。

b。红外光能量监控：点击Instrument菜单中的Monitor选项，即可以打开红外光能量。默认显示能量项目，显示的是红蓝两条棒状图，分别代表当前和最大的能量值，点击Reset会重置能量最大值。仪器开机后的能量值没有确切的标准，通常参考仪器安装调试时的能量值作为标准，如果能量值突然发生大的变化，如10以上或发生连续下跌的状况，请检查仪器的状态是否正常，必要时请与PerkinElmer的有关技术人员联系。对于其他选项，点击图标以后就会显示指定监测项目对应的图。点击Stop中止监测，切换到扫描窗口。点击Exit退出Monitor页面。Spectrum…One主机每次开机仪器都会进行自检，可以听到马达声，需要稍等一会，监控程序。FTIR主机的红外光能量是由仪器自动调节的。

c。样品测试控制程序：点击Instrument菜单中的Scan选项，即可以打开测试控制窗口。其中：

（a）Sample选项中是样品名称、样品描述等内容。

（b）Scan选项可以设定样品扫描时的一些参数。

（c）Instrument选项中可以设定仪器分辨率，仪器分辨率改动后需要重新扫描背景。

（d）选项即是光路切换窗口。

（e）Accessory选项是对样品类型的一些设定：波数/cm…1；透射率T％或者反射率R％；调节过程中出现的能量最大值；调节过程中实际的能量值。

d。点击Scan按钮后，仪器将会开始扫描样品，扫描完成后会询问文件保存的信息。

e。样品制作：薄膜试样可以直接放置在样品架上面；粉末等其他样品需要与KBr粉末混合制成KBr压片，然后可以放置在样品架上面测试。

3）反射光能量调节及检测。

a。将红外光能量调节镜片插入，将显示选择扫描背景或者扫描样品。

b。选择纵轴为透射率或者反射率。

c。选择扫描次数。〖Ｚei8。Ｃom电子书下载：。　〗

d。设定测定波数范围，一般中红外为4　000cm…1～450cm…1。

e。将样品放置在样品架上后，点击Scan开始扫描样品。

f。设定扫描背景，为使扫描更精确，可以将扫描次数设定为多次。

4）反射光图谱。

a。将要测试的样品放置在样品台上，使光线照射在需要测试的位置处。

b。选定要扫描的区域。

c。打开红外能量监控软件，调节附件，使红外光能量达到最大。

d。打开测试控制窗口，并设置有关的测试参数，设置完毕后点击Scan按钮，扫描样品。

e。扫描完毕，保存数据。

5）透射光图谱：如果样品透明，则可以作透射扫描。

a。将要测试的样品放置在样品台上。

b。使光线照射在需要测试的位置处，选定要扫描的区域。

c。打开红外能量监控软件，使红外光能量达到最大。

d。打开测试控制窗口，并设置有关的测试参数，设置完毕后点击Scan按钮，扫描样品。

e。扫描完毕，保存数据。

（5）关机。仪器使用完毕，关闭测试软件，关闭计算机。FTIR主机电源常开，不能关机。

（6）宝石学应用。

1）测试宝石中的羟基和水分子。天然宝石常含有OH…和H2O，与合成宝石不同。例如，天然祖母绿中普