《宝石学》研究型仪器的宝石学应用课件

研究型仪器的宝石学应用主讲教师袁心强第八章第三节研究型仪器的宝石学应用主讲教师袁心强第八章第三节1

概述宝石学从形成开始就不断探讨各种新的测试技术，最先引用到宝石领域的研究型设备是X-射线，用于珍珠的鉴定，然后是红外光谱仪被少量的实验室用来鉴定一些不透明的矿物。20世纪后半叶用来，新的合成和优化处理宝石与天然宝石之间的差别日趋缩小，传统的常规宝石鉴定仪器以满足不了珠宝鉴定的要求，最先在宝石鉴定中发挥重要作用的是傅利叶变换的红外光仪，用来鉴定酸洗充胶的翡翠。概述宝石学从形成开始就不断探讨各种20世2一、紫外-可见光谱仪1.基本原理宝石不同的致色元素和色心有不同的选择性吸收，用仪器记录吸收峰的波长和强度，就得到宝石的紫外一可见吸收光谱。一、紫外-可见光谱仪1.基本原理32.宝石学应用（1）彩色钻石的鉴定：辐照处理钻石的具有GR1色心，产生741nm的吸收。2.宝石学应用（1）彩色钻石的鉴定：辐照处理钻石的具有GR14二、傅立叶变换红外光谱仪

1.基本原理（1）红外光谱频率在4000～400cm-1的电磁波能够引起物质分子的振动，能选择性地吸收相应频率的红外光，如果记录到物质的这种吸收，就得到红外光谱。（2）红外光谱产生的条件①辐射应具有满足物质产生振动跃迁所需的能量。②辐射与物质间有偶合作用。二、傅立叶变换红外光谱仪1.基本原理5（1）测试宝石中的羟基和水分子宝石常含有OH-和H2O，例如，助熔剂法合成的红宝石不含水，焰熔法的含有较明显的H-O键。2.宝石学应用（1）测试宝石中的羟基和水分子2.宝石学应用6

（2）钻石的类型划分钻石中N不同的浓度和集合体具有不同的红外光谱特征，不仅可分辨I型和II型，还能区分IaA、IaB、IIa和IIb等亚型。（2）钻石的类型划分7三、激光拉曼光谱仪1.基本原理光子与物质的分子发生非弹性碰撞后，改变了入射光频率的现象，称为拉曼(Raman)散射。三、激光拉曼光谱仪1.基本原理8拉曼探针可以方便地鉴定宝石表面、以及没有暴露到表面的固相、液相和气相包体。拉曼光谱还可鉴定染色处理黑珍珠和海水养殖黑珍珠。2.宝石学应用拉曼探针可以方便地鉴定宝石表面、以及没有暴露到表面的固相、29四、X射线荧光光谱仪1.基本原理X射线是波长(0.001—10nm)很短的电磁波，能激发原子的内层电子，使得内电子层中产生空穴，外层的电子在l0-12-10-14秒内自发地与空穴复合，释放出能量，产生x射线荧光，其能量等于内层电子和外层电子能级之间的能量差。X射线荧光的波长与元素的原子序数z有对应关系，测出荧光X射线的波长和强度，就可以知道元素的种类和含量。四、X射线荧光光谱仪1.基本原理102.宝石学主要应用（1）测定贵金属的化学成分（2）测试宝石的微量元素，提供鉴定和产地特征2.宝石学（1）测定贵金属（2）测试宝石的11五、电子探针1.基本原理高能电子束轰击宝石样品表面，并在一个微米级的有限深度和侧向扩展的微区体积内激发特征X射线、二次电子、背散射电子、阴极荧光等，可以定量或定性地分析物质的组成元素的化学成分、表面形貌和结构特征。五、电子探针1.基本原理122.宝石学应用（1）鉴定晶体包体：对宝石表面或露出宝石表面的晶体包体选定微区作成分分析和形貌扫描，得出晶体包体的定性或者定量的化学成分，图形，确定包体的种类。（2）测试宝石的化学成分：尤其的多晶集合体的化学成分。2.宝石学应用（1）鉴定晶体包体：对宝石表面或露出宝石表面的13六、阴极发光仪

1.基本原理

在高能量的电子束激发下价带电子被激发到导带，处在激发态的电子通过各种形式释放能量回到基态。如果以可见光的形式释放能量形成发光。六、阴极发光仪1.基本原理142.宝石学应用（1）区分天然与合成钻石天然钻石的发光颜色蓝白色、图案为环带状；合成钻石的发光颜色为黄绿色，图案为“沙钟状”。合成钻石合成钻石天然钻石2.宝石学应用（1）区分天然与合成钻石合成钻石合成钻石天然钻15（2）鉴定天然和处理蓝色托帕石天然蓝色托帕石的发光强度比处理的强10倍。（2）鉴定天然和处理蓝色托帕石16宝石测试技术的新进展BeAlfibresSampleholderLIBSPlasmaNd:YAGLaserSpectrometerunitComputertocontrolmeasurementSamplechamberGemstone宝石测试技术的新进展BeAlfibresSamplehol17一、快速识别钻石类型的仪器1.D-Screen（1）比利时HRD于2004年11月发布消息，第一种无色-近无色的钻石的合成钻石、HPHT处理钻石的识别仪器。（2）原理：钻石透射紫外光的性能存在差别，不含氮的II型钻石透紫外光的能力大于含氮的I型钻石。一、快速识别钻石类型的仪器1.D-Screen182.DiamondSpotter瑞士宝石研究所2001年研制成功，仪器包括短波紫外光源，原理和功能于D-Screen基本一致。3.DiamondSureDTC研制的依据天然钻石具有415nm吸收线，而合成钻石、HPHT处理钻石没有415nm的吸收线。2.DiamondSpotter3.Diamond191.宝石阴极发光显微镜1994年Polahno博士发现黄色的合成钻石的阴极发光具有“沙钟状图案”。2.DiamondView：D.Beers的研究人员采用超短波紫外光代替电子束作为荧光的激发源，这样仪器就不需要抽真空，更便于操作和快捷。二、识别钻石发光图案的仪器1.宝石阴极发光显微镜2.DiamondView：20三、DiamondPlusII

1.2000年Dr.HaenniHTHP处理的无色钻石具有637nm的光致发光峰，这个光谱特征需要用激光拉曼光谱仪来识别。2.DTC于2005年研制出称为DiamondPlus的仪器，用于检测HPHT处理的II型钻石。三、DiamondPlusII1.2000年Dr21四、激光诱发光谱（LIBS）

1.2002年市场上出现Be扩散热处理的黄色或者橙色蓝宝石，一时缺少有效鉴定手段。2.等离子质谱仪LA-ICP-Ms，次级离子质谱SIMS等过于昂贵。3.LIBS测定Be具有快速、简单、基本无损等优点。四、激光诱发光谱（LIBS）1.2002