光纖光譜儀在珠寶鑒定中的應(yīng)用與發(fā)展

鄭艷瑩

（天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)技術(shù)研究院，國(guó)家金銀飾品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（天津） 300384）

摘要：隨著珠寶行業(yè)的發(fā)展前景越來越可觀，越來越多的珠寶商進(jìn)入到這個(gè)市場(chǎng)當(dāng)中，這樣就導(dǎo)致了珠寶市場(chǎng)的混亂，很容易出現(xiàn)珠寶造假的情況。針對(duì)珠寶市場(chǎng)上以假亂真、以次充好的行為，有很多的儀器能夠?qū)ζ溥M(jìn)行檢測(cè)，辨別真?zhèn)?。隨著鑒定儀器的逐步發(fā)展，光纖光譜儀出現(xiàn)了，由于光纖光譜儀的體積小、造價(jià)低以及鑒定速度快等優(yōu)點(diǎn)，很快就受到了珠寶行業(yè)的歡迎。在本文中就將對(duì)光纖光譜儀在珠寶鑒定工作中的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：光纖光譜儀；珠寶鑒定；應(yīng)用與發(fā)展

前言：對(duì)珠寶飾品的鑒定，主要是針對(duì)各類的寶石和玉石，在這些珠寶當(dāng)中能夠?qū)⒐饫w光譜儀的應(yīng)用價(jià)值得到最大程度的體現(xiàn)。光纖光譜儀是在傳統(tǒng)的光譜儀基礎(chǔ)上進(jìn)行的技術(shù)改造，經(jīng)過這種改造的光纖光譜儀，在性能上較之傳統(tǒng)的光譜儀有非常大的提升。而且其造價(jià)又比傳統(tǒng)類型的低了很多，只有傳統(tǒng)光譜儀的十分之一，因此被人們稱為微型光纖光譜儀。下文將對(duì)其工作原理以及工作性能進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.光纖光譜儀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

以傳統(tǒng)的光譜儀為基礎(chǔ)進(jìn)行升級(jí)改造而后出現(xiàn)的光纖光譜儀，其具有超高的測(cè)量速度以及更全面的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)于珠寶鑒定工作來說是不二之選，以下是其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

1.1光學(xué)平臺(tái)

光纖光譜儀為光信號(hào)提供光纖傳導(dǎo)的信號(hào)，在這個(gè)過程中所采用的是射譜結(jié)構(gòu)的光學(xué)平臺(tái)中的標(biāo)準(zhǔn)SMA905接口。這種接口能夠進(jìn)行準(zhǔn)直、分光、波長(zhǎng)排列以及聚焦等工作，在進(jìn)行過這些之后，利用其所帶的探測(cè)器來對(duì)各種珠寶玉石進(jìn)行檢測(cè)，利用分光結(jié)構(gòu)來進(jìn)行此項(xiàng)工作。分光結(jié)構(gòu)是安裝在測(cè)量平臺(tái)上的微小結(jié)構(gòu)，能夠適用于多種環(huán)境下的測(cè)量工作。

1.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

這種光譜儀在進(jìn)行工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生噪音的污染，而且還將運(yùn)行時(shí)所利用的能源進(jìn)行了縮減，降低了能源損耗率，之所以能夠產(chǎn)生這些優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)樵诠庾V儀當(dāng)中利用光纖技術(shù)，所以不需要通過樣品池就能將樣品的光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入到儀器內(nèi)部，因此也就不會(huì)出現(xiàn)形狀以及其他因素的干擾，還有就是因?yàn)槠錂z測(cè)時(shí)所利用的乃是CCD陣列，所以在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)不需要對(duì)光柵進(jìn)行移動(dòng)，就能夠?qū)z測(cè)結(jié)束，極大程度上的減少了檢測(cè)時(shí)間，增加了檢測(cè)的效率。

1.3光纖探頭采樣方式

光纖光譜儀所采用的檢測(cè)方式是在線監(jiān)測(cè)，主要依據(jù)光纖傳導(dǎo)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。光纖光譜儀的探頭能夠在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行工作，對(duì)于復(fù)雜環(huán)境的抵抗力非常高，例如所運(yùn)用的反射式的探頭，其在進(jìn)行工作時(shí)能夠?qū)V元所發(fā)出的光耦合利用接頭的傳導(dǎo)裝置傳送到探頭的尾部，然后在經(jīng)過被測(cè)表面的反射達(dá)到光譜儀中進(jìn)行檢測(cè)和分析。

2.光纖光譜儀在珠寶鑒定中的具體應(yīng)用

想要進(jìn)行珠寶鑒定工作，需要對(duì)光纖光譜儀的應(yīng)用原理進(jìn)行理解，知道其是怎么進(jìn)行以下幾方面的測(cè)量工作。并分別以紅藍(lán)寶石、黃水晶和紫水晶、翡翠以及云母等珠寶材料作為檢測(cè)的案例。

2.1應(yīng)用原理

應(yīng)用原理主要包括以下幾方面：

（1）可見吸收光譜的測(cè)量。光纖光譜儀根據(jù)物理定律來對(duì)可見光進(jìn)行定量的吸收，例如CCD陣列探測(cè)器采用紫外光譜技術(shù)對(duì)寶石進(jìn)行摩爾系數(shù)的測(cè)量，降低了繁瑣的流程。

（2）厚度測(cè)量。對(duì)厚度進(jìn)行測(cè)量時(shí)利用干涉的原理，光纖光譜儀能夠以1.5mm的微小分辨率來對(duì)珠寶樣品的厚度進(jìn)行測(cè)量，是珠寶加工生產(chǎn)線上的最有優(yōu)勢(shì)的檢測(cè)技術(shù)之一。

（3）顏色測(cè)量。在有限的光范圍內(nèi)，通過光纖光譜儀能夠?qū)χ閷殬悠愤M(jìn)行空間上的Lad值測(cè)試，同時(shí)依靠其他的設(shè)備就能夠?qū)ζ渚唧w的顏色質(zhì)量進(jìn)行精確的測(cè)量。

2.2應(yīng)用實(shí)例

在對(duì)光纖光譜儀原理明了的基礎(chǔ)上，對(duì)各種珠寶來進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，論述光纖光譜儀的具體運(yùn)用方法。

（1） 合成紅藍(lán)寶石的鑒定

紅寶石的透光率光譜是以透光率以及光的波長(zhǎng)來作為縱橫指標(biāo)，對(duì)于紅寶石的可見透光率是利用光纖光譜儀來進(jìn)行測(cè)量的，能夠得到其在410nm處的透光率是百分之三十一。其他的不同范圍的透光率依次增大為百分之十、百分之十六點(diǎn)九、百分之八十以及百分之九十五，這些透光率充分的說明透光率與鉻元素的正三價(jià)離子的吸收帶緊密相關(guān)。在級(jí)間躍遷時(shí)分別吸收2.14eV和3.01eV的能量，其相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)經(jīng)過光譜特征矯正后，能夠達(dá)到理論值標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)于藍(lán)寶石來說則是對(duì)正三價(jià)鐵離子進(jìn)行吸收的差異性進(jìn)行鑒定，經(jīng)過鑒定出來的吸收譜線與紅寶石基本相同，所以這說明光纖光譜儀對(duì)合成紅藍(lán)寶石的鑒定都是適用的，只是在具體操作時(shí)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儭?/p>

（2） 黃水晶和紫水晶鑒定

黃水晶的可見光吸收譜線始終處在波動(dòng)狀態(tài)，但是其具體的波動(dòng)趨勢(shì)則始終處于下降趨勢(shì)，然后再達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)。在波長(zhǎng)為443nm時(shí)，光吸收度為0.8au，在其他的增加波長(zhǎng)則吸收度分別為1.0au、0.8au，隨后就隨著波長(zhǎng)的增加，吸收度也不再進(jìn)行變化，趨于平穩(wěn)。根據(jù)以上分析，我們能夠?qū)⑽諑Т_定為波長(zhǎng)550nm，在經(jīng)過光譜儀中的電磁波照射后，正三價(jià)鐵離子中的成對(duì)電子被激發(fā)，也就是空穴色心，空穴色心在經(jīng)過對(duì)可見光吸收之后，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的顏色。相比較而言，通過對(duì)黃水晶的紫外可見光吸收度光譜的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)吸收光譜的吸收峰表現(xiàn)的不明顯。黃水晶的透光率較低，紫水晶的透光率則是較高，黃水晶在550nm的位置處的吸收峰，在紅色區(qū)域的吸收度出現(xiàn)直線下降，經(jīng)過這種判斷方法，就能夠?qū)S水晶和紫水晶的顏色進(jìn)行區(qū)分。

（3）翡翠鑒定

翡翠的質(zhì)地堅(jiān)硬，是硬玉及其他的礦物共同組成的物質(zhì)，翡翠的綠色是由于其內(nèi)部的鉻、鈦以及鐵元素作用的效果。在對(duì)翡翠進(jìn)行鑒定時(shí)，主要是進(jìn)行透光率的檢測(cè)，測(cè)量的結(jié)果則是在399nm時(shí)，透光率為百分之十二，其他的依次為百分之九點(diǎn)三、百分之十三點(diǎn)五、百分之十、百分之十一以及百分之十，將這些透光率進(jìn)行分析，我們可以得到波長(zhǎng)為630、660以及690nm時(shí)，翡翠對(duì)鉻的吸收譜線清晰。這種清晰度越高，陽綠的顏色就越明顯，翡翠的品質(zhì)也就隨之升高。

（4）云母鑒別

云母在分類上屬于硅酸鹽礦物，對(duì)其鑒定也是進(jìn)行透光率的檢測(cè)。檢測(cè)的結(jié)果數(shù)據(jù)為：665nm時(shí)透光率為百分之一點(diǎn)三，其他的透光率依次為百分之一以及百分之零點(diǎn)二五，對(duì)于這三個(gè)透光率來說在光譜上都能夠得到體現(xiàn)，所以對(duì)云母進(jìn)行鑒定時(shí)，更加的方便。

3.應(yīng)用與發(fā)展

在珠寶鑒定行業(yè)中運(yùn)用波譜技術(shù)，不僅僅是對(duì)珠寶玉石的特征進(jìn)行區(qū)分，以此來鑒定其品質(zhì)，還能夠通過波譜技術(shù)來對(duì)寶石的內(nèi)部成分組成來進(jìn)行鑒定，達(dá)到無損鑒定的效果，對(duì)于珠寶鑒定行業(yè)來說更為重要。對(duì)于光纖光譜儀在珠寶鑒定中的未來發(fā)展，可以從以下幾點(diǎn)來了解。

首先，對(duì)鑒定儀器的波長(zhǎng)分辨率、峰高量化以及波長(zhǎng)的精確數(shù)值等方面還可以進(jìn)行改進(jìn)，增加光纖光譜儀的測(cè)試效果以及鑒定范圍。其次，對(duì)光纖光譜儀的波長(zhǎng)覆蓋范圍以及波長(zhǎng)的分辨率進(jìn)行改善，使其能夠增加光纖光譜儀的分析功能。最后，增加光纖光譜儀的智能化以及微小化的程度，使其能夠在更加復(fù)雜的環(huán)境下對(duì)珠寶鑒定工作提供幫助作用。

4.結(jié)束語

光纖光譜儀在珠寶鑒定行業(yè)中的應(yīng)用，大大增加了珠寶鑒定工作的準(zhǔn)確效率以及工作速度，對(duì)于珠寶鑒定行業(yè)來說是非常實(shí)用的鑒定方法，在未來還會(huì)繼續(xù)向前發(fā)展，使其能夠?yàn)橹閷氳b定行業(yè)帶來更大的便利，提升珠寶鑒定行業(yè)的工作質(zhì)量和工作效率，減輕鑒定人員的工作負(fù)擔(dān)。

參考文獻(xiàn)：

[1]代友平.淺議珠寶檢測(cè)中現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，05：2-3.

[2]馬宇飛，雷伶俐，叢立.淺談現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)發(fā)展方向[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，09：236.

[3]丁廣慧.激光拉曼光譜儀在珠寶首飾檢測(cè)中的應(yīng)用[A]..河南地球科學(xué)通報(bào)2008年卷（下冊(cè)）[C].2008：5.