珠寶鑑別中應用

掌上型拉曼在珠寶鑒別中的應用

引言

      隨著科技的進步,珠寶合成技術已經日趨成熟,對於從事珠寶交易和檢測的人員來說,無形中加大了檢測和鑒別珠寶真偽,檔次,品級的難度。自從人類發現珠寶開始,就不停的研究珠寶檢測方法,從一開始的有肉眼識別發展到今天借助別發展到今天借助更多的分析儀器識別,珠寶檢測手段可謂發生了翻天覆地的變化。

      在以往的珠寶鑒定工作中,主要運用寶石顯微鏡和折光儀等工具來檢測,這些工具主要根據礦物質的光學性質來對珠寶做定性認識和鑒定。但由於一些種類不同的寶石具有非常相似的光性,這就使得通常的方法無法準確鑒定區別真假珠寶,再加上珠寶合成技術和優化處理技術的高速發展,使得合成珠寶與天然珠寶的區分難度越來越大。
      在珠寶檢測過程中常用的技術手段主要包括:紫外可見吸收光譜、拉曼光譜,紅外光譜技術,電子探針技術、X線衍射技術和掃描電鏡分析技術等,拉曼光譜檢測技術由於其快速,無損,準確,贏得了業界的一致認可。

      拉曼光譜是物質分子振動所發生的的一種散射光譜,通過對珠寶拉曼光譜分分析可知道珠寶內部分子振動轉動能級情況,從而可以鑒別和分析珠寶的類別、品級和真偽。

實驗部分

1. 實驗準備

100個珠寶、鑽石、寶石標準樣品,6個珠寶預測樣品,EVA3000Plus掌上型拉曼光譜儀及探頭附件,筆記型電腦。

2. 實驗儀器

EVA3000Plus、拉曼固體檢測附件。
由上海如海光電科技有限公司生產的掌上型拉曼光譜儀EVA3000Plus

3. 儀器參數:手持拉曼EVA3000Plus

 

型號

EVA3000PLUS-785

尺寸

180×95×38mm

重量

<700g

輸入介面

Micro USB

光譜範圍

200-3100cm-1

波長解析度

<10cm-1@25μm slit

激發波長

785±0.5nm,線寬0.08nm

雷射器壽命

10,000hrs

電源電壓

5V/2A

輸出功率

0-500mW可調

積分時間

1ms-65S

工作距離

7.5mm

攝像頭

800萬像素

觸控式螢幕

720×1280解析度電容屏

三防標準

IP65設計

網路

WIFI/藍牙/GPS

 

4. 實驗方法

  • Step 1、取出100個寶石標準樣品,依次排開,清點數量。準備一組空盒子,測試完成後的樣品放置於此。
  • Step 2、給EVA3000Plus掌上型拉曼光譜儀套上固體附件帽,對準取出的寶石樣品測量,測量前請記錄好寶石的名稱和編號,測量完成後在 設備上對譜圖做保存,名稱需要和寶石的編號名稱一致。
  • Step 3、依次測試完100個標準樣品,建立一個標準的寶石樣品庫。
  • Step 4、取出6個待測珠寶樣品,依次測量,和資料庫匹配,檢查資料庫。
  • Step 5、所有珠寶按照歸類還原放置,實驗結束。

注意事項:樣品比較小的鑽石主要防止樣品掉落和丟失。

4. 結果與討論

      實驗測試了100個珠寶的標準樣品和6個的待預測樣品資料如下圖所示,得到了珠寶的拉曼光譜。下圖為待測樣品和標準樣品庫的拉曼光譜相似度(光譜平滑、基線扣除、歸一化資料處理):

結論一:

      從上圖看,待預測樣品1和石英岩標準樣品的相似度高達91.5%,待測樣品2和橄欖石標準樣品的相似度高達85.6%,從而可判斷待測樣品1歸屬于石英岩,待測樣品2歸屬於橄欖石。
      100個標準樣品中任意選取8個大類的珠寶拉曼譜圖最對比,如下圖:

結論二:

      從上圖看,不同類型的珠寶拉曼光譜圖的峰位差異明顯,採用EVA3000Plus掌上型拉曼光譜儀鑒別不同種類的珠寶可行。

珠寶玉石資料庫

      目前共有寶石樣品資料庫共123條,包含翡翠,鑽石在內的95種樣品。