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傅里叶红外光谱仪在鉴定宝石方面的应用

由于利用傅里叶红外光谱仪对不明物质进行分类时,比较便捷,而且无损,对被测物及测试系统的伤害风险比较小。因此它也是特别适合处理宝石类的一些贵重样品。

  利用傅里叶红外光谱仪鉴定的主要原理是:红外辐射会引起材料的分子振动能级跃迁产生红外光谱我们通过分析光谱中的官能团,就可以得出分子结构。几乎没有两种物质的红外光谱图是相同的, 所以红外光谱也被称为“指纹谱"。总结起来利用傅里叶红外光谱仪的鉴定手段可分为如下几种方式:

一. 傅立叶近红外光谱法

  近红外光谱主要指范围在12500 ~ 4000 cm- 1波段的红外光谱。此波段是中红外光谱的倍频和组合带区, 它的特点是穿透能力强,可穿透深度到1mm以上, 而中红外光的穿透能力只能到40μm左右。当翡翠B货表面打蜡较厚时, 中红外光难以穿透蜡层, 无法得到石蜡层以下填充树脂的相关信息, 从而可能产生误判。近红外光可深入宝玉石1mm以上,树脂、石蜡的光谱信息均不会漏掉, 这样确保了鉴定的准确性。因此我们可以采用中、近红外双波段的傅立叶红外光谱仪,可以通过观察在7000cm-1左右近红外谱区中水的构态来确定宝石的真伪。

  二.衰减反射光谱法:

  对于较厚的翡翠或使用黄金及白金镶嵌的成品, 红外光难以穿透, 无法采集到透射光谱, 此时需使用漫反射光谱附件。测试宝玉石表面的红外反射光谱是解决上述问题的一个成熟的方法, 该方法不但可以鉴定宝玉石的填充、改性, 还能得到完整的宝玉石的结构信息, 常用于鉴定宝石的真伪。

  三. 透射光谱法:

  红外光穿透宝玉石可以方便地得到其中物质的结构信息。以翡翠为例, 通过3200 到2750 cm- 1的波段,我们可以容易地鉴定翡翠内是否存在有机树脂填充物, 并可以鉴别是否有染色剂出现, 从而快速鉴别翡翠是A货、B货还是C货。这种方法简便、有效, 常用于红宝石、蓝宝石及钻石等宝玉石的鉴别。

  除前面提到的宝石鉴定外,在质量分析和产品事故调查中也会经常用到傅里叶红外光谱仪。它的作用如同物质的指纹辨识仪,而且由于它的样品前处理简单,是产品失效分析中普遍的一种手段。


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