萊森光學（深圳）有限公司
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閱讀：1488發(fā)布時間：2022-10-6
利用光譜儀所需能量低，分析時間只需要幾秒鐘，無需任何化學試劑，不會對人體造成傷害。高光譜波段能準確揭示寶玉石中基團分子振動的倍頻與合頻吸收信息，分析出關于化學鍵結(jié)合的振動特性等復雜結(jié)構信息，對于寶玉石分析有非常大的潛力。目前，便攜式光譜儀已經(jīng)被用于不同年代青花料光譜特征分析?中國畫顏料成分分析等研究中，但關于不同種類寶玉石材質(zhì)的光譜特征分析還很不充分。
表 1研究中寶玉石樣本
表1為無機鹽類的寶石類別，萊森光學知識會在后續(xù)的更新中為您逐一科普。本文主要先分析碳酸鹽、磷酸鹽類及氧化物類寶石。
碳酸鹽寶石礦物是碳酸鹽類玉石產(chǎn)量大、產(chǎn)地多，是見的玉石品種之一。碳酸鹽類玉石耐久性較差，多以集合體出現(xiàn)，常作為玉雕原料或其他寶石的仿制品。常見的品種有：方解石、白云石、菱鋅礦、菱錳礦、菱鎂礦等。
氧化物類寶石礦物相對氫氧化物硬度較高，并且發(fā)育的晶形較為完整，自形程度較高，比如水晶 、紅藍寶石、尖晶石、金紅石等，在寶石中占有較為重要的地位，在傳統(tǒng)的四大貴重彩色寶石中，占有三席，分別是紅寶石、藍寶石和金綠寶石。
1、碳酸鹽寶石
碳酸鹽礦物由碳酸根離子[CO3]2-與Ca，Mg，F(xiàn)e，Mn，Sr，Ba，Zn，Pb，Cu，Tr，Na等金屬陽離子化合而成。[CO3]2-內(nèi)部，C-O共價鍵連接成一穩(wěn)固的基團。在結(jié)構中，[CO3]2-彼此由陽離子以離子鍵連接。方解石，主要化學成分為CaCO3。根據(jù)陽離子的不同有多個變種。
分析方解石光譜圖(圖9)，在1420nm處有吸收帶，為結(jié)晶水的吸收帶。1876nm與1993nm含有吸附水特征峰。2336nm處有較明顯的碳酸根吸收峰，很好分辨。
2、磷酸鹽寶石
磷灰石是一類含鈣的磷酸鹽礦物的總稱。其化學成分為Ca5(PO4)3(F，Cl，OH)，三種陰離子互相替代。分析磷灰石光譜圖(圖10)，1200~1600nm有很小的的結(jié)構水與吸附水的特征吸收峰。
2000nm處含有磷酸根較強吸收峰，同樣很好分辨。其它無機鹽類寶石主要光譜特征總結(jié)如下表3：
3、氧化物寶石
①簡單氧化物
紅寶石(ruby)的化學成分為Al2O3，Cr2O3含量0.1%~3.0%(含Cr因而具有很強的熒光)，原子之間作用復雜。紅寶石的紅色來自鉻(Cr3+)，藍寶石的顏色根據(jù)Fe3+，Ti3+的含量不同有所變化。
分析紅寶石光譜圖(圖11)，光譜特征主要集中于400~1100nm處，主要體現(xiàn)在過渡陽離子的部分。693nm處的高反射峰是兩種陽離子疊加躍遷形成的，這和硅酸鹽寶石區(qū)別明顯。另外，紅寶石擁有Cr3+典型的吸收光譜，由于，Ti3+的吸收峰也在450nm與550nm，640nm左右，所以這樣的特征光譜可能是兩種陽離子共同作用得出的結(jié)果。
藍寶石光譜(圖12)在580~720nm之間有吸收寬帶，也存在三價鐵離子特征。不含Cr3+吸收特征，與紅寶石光譜差異巨大。
②鎂鋁氧化物
尖晶石：主要由鎂鋁氧化物組成，并且含有不同的陽離子成分，如鎂?鋅?鐵?錳等。因此，根據(jù)所含陽離子的不同，可以將其分成鋁尖晶石?鋅尖晶石?鐵尖晶石與鉻尖晶石等。由尖晶石光譜圖(圖13)能看出：480~1100nm區(qū)間有Fe3+吸收峰的典型特征。1500nm后吸收度顯著上升。
氧化物類寶石主要特征如表4所示。
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