x熒光能譜儀在寶石鑒定中的應(yīng)用

x熒光能譜儀在寶石鑒定中的應(yīng)用

1關(guān)于進行初步鑒定的方法:檢測是否有效珠寶鑒定機構(gòu)通?？梢酝ㄟ^傳統(tǒng)的識別方法正確識別各種寶石。但經(jīng)過長期與鑒定機構(gòu)的交往,一些不法商販了解到常規(guī)檢測方法在應(yīng)用上的局限性,于是就有一些假冒品通過種種方法“躲開”常規(guī)檢測,致使你無法準確鑒定它的真?zhèn)巍Ｍǔｈb定珠寶玉石制品比較有診斷意義的參數(shù)有:密度、折射率、光譜和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。但是對于體積較大的、鑲嵌的、不透光的、不光滑表面甚至麻面的樣品,常規(guī)鑒定手段往往無能為力了。珠寶制品的檢測往往采用“猜測-證明”的模式,在實際工作中我們發(fā)現(xiàn):如果能檢測出樣品的元素組成,再對該樣品的猜測進行佐證,對于準確鑒定該樣品無疑是很有幫助。以前x熒光能譜儀多用于貴金屬產(chǎn)品的無損檢測方面,因此鑒于它在檢測樣品元素組成上的無損和高效性,我們嘗試了利用x熒光能譜儀對珠寶玉石的元素組成進行鑒定,來輔助判斷珠寶玉石制品的種屬,取得了不錯的效果。2實驗分析2.1實驗設(shè)備和工作條件2.1.1實驗設(shè)備EX310型X熒光能譜儀(以色列JordanValley公司)。2.1.2電流和速度的調(diào)節(jié)激發(fā)電壓:35kv;介質(zhì):空氣;一次靶:Rh靶;濾光片:Ni濾光片;電流:每種寶石樣品所含元素不同,因此對本底噪聲的吸收不同,電流大小應(yīng)靈活調(diào)節(jié),使得X射線的D.time約為30%左右,據(jù)我們的經(jīng)驗,這樣的采譜條件既能有效地激發(fā)各元素,又可以保持較低的噪聲。2.2材料的選擇與處理考慮到目前珠寶行業(yè)中的貨品采集模式,我們選取了全國最大的珠寶集散市場-廣州華林玉器市場進行采集。對于同一個品種寶石,我們隨機挑選不同的檔口購買,每個檔口隨機挑選一個,使采購的樣品盡量做到有代表性,我們只選取市場上常見的幾個類型的珠寶玉石制品展開研究,主要選取以下幾個類型的樣品:軟玉及仿制品;翡翠及仿制品;紅寶石及鉛玻璃充填處理紅寶石;綠松石及仿制品;菱錳礦和紅瑪瑙。2.3包絡(luò)繪畫,將譜圖的主體輪廓納入真實工作樣品采集回來后,我們先利用傳統(tǒng)的檢測手段對它們進行種屬鑒定,然后對每個樣品分別采譜。寶石樣品不進行破壞性處理,只進行表面的清潔工作,這樣才和真實工作情況相接近。為了方便將譜圖疊加進行觀察,我們利用矢量繪圖工具描出譜圖,只對譜圖的主體輪廓進行包絡(luò)描繪,由于樣品數(shù)量有限,對于一些不明顯的峰則不予以描出,以免分析結(jié)論不具普遍性。以下我們分別列出幾類寶石及其仿制品的譜圖疊加情況,并加以比較。2.4測試結(jié)果和分析2.4.1與其他品種相結(jié)合的地球化學我們選取不同顏色,不同大小,測試面狀態(tài)不同的軟玉、岫玉、玻璃、石英巖、大理巖標本用X熒光能譜儀進行采譜,選出典型的譜圖進行觀察(圖1-圖7),發(fā)現(xiàn)每個品種中都有不同于其他品種的元素(表1):軟玉(nephrite)是一種以透閃石為主要礦物的玉石,化學成分為Ca2(Mg,Fe)5Si8O2(OH)22,大理巖(mable)主要化學CaCO3呈粒狀結(jié)構(gòu)或片狀纖維狀結(jié)構(gòu)。軟玉和大理巖都是含Ca元素,用于仿軟玉的岫玉是一種含F(xiàn)e比較多的蛇紋石,化學成分為(Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4,不含Ca元素,仿軟玉的玻璃由于工藝的需要往往要加入Pb、Zr、As等元素,這些元素是軟玉中不含有的。白色的石英巖其主要化學成分是SiO2,所以也不含有Ca元素。2.4.2側(cè)照表1:表4菱錳礦有一種特殊的紅白相間的條帶結(jié)構(gòu),和紅瑪瑙的瑪瑙紋十分相近,一些商人就拿價格低廉的紅瑪瑙冒充菱錳礦銷售。菱錳礦和紅瑪瑙的典型譜圖(圖8-圖9),我們發(fā)現(xiàn):(1)菱錳礦有強烈的Mn反應(yīng);(2)紅瑪瑙無元素反應(yīng)。菱錳礦(rhodochrosite、MnCO3)是一種含Mn礦物、以Mn為主要化學成分,很容易和紅瑪瑙區(qū)分,紅瑪瑙主要化學成分是SiO2,不含Cu元素。2.4.3熒光能譜儀檢測紅寶石(Ruby,Al2O3)制作過程中出現(xiàn)一種新的處理方法-鉛玻璃充填處理。通過控制鉛元素摻入的量來使玻璃折射率提高,從而與紅寶石折射律相似,用這些鉛玻璃充填那些裂隙很多的紅寶石后,通過觀察紅寶石表面是很難觀察到裂隙的存在,這樣就有大量裂隙多質(zhì)量差的紅寶石通過這種處理方式進入市場并得以高價出售。傳統(tǒng)的檢測方法是在暗域視場下觀察是否有紫色的反光來進行判定,但是從實際工作經(jīng)驗來看這種方法可行性很差,一般極難辨明真?zhèn)?。但是通過X熒光能譜儀來區(qū)別,卻是十分容易。從圖10-圖11可以看到:(1)紅寶石只含有Fe、Cr元素的峰;(2)經(jīng)過處理的紅寶石有很明顯的Pb峰反應(yīng)。Fe、Cr是紅寶石的致色元素,而不會含有Pb元素,如果發(fā)現(xiàn)有Pb元素存在,則可以斷定是經(jīng)過處理的。2.4.4x射線熒光能譜分析綠松石(Turquoise)和合成綠松石制品在傳統(tǒng)的珠寶檢測方法中只是通過觀察表面的顏色分布,現(xiàn)在的合成技術(shù)使得原先的特征色斑十分細小以致很難發(fā)現(xiàn)。然而在X熒光能譜中卻有天壤之別(圖12-圖14)(1)綠松石中含有Cu,無其他元素;(2)合成材料中含有Ca、V、Ti、As元素。綠松石(CuAl6(PO4)4OH8·5H2O)是含Cu礦物。仿制品中為了達到綠松石的臘狀光澤和仿“鐵線”紋理而加入V、Ti、As等元素。2.4.5葡萄石x熒光能譜儀圖我們選取了不同顏色,不同大小,測試面狀態(tài)不同的翡翠、綠玉髓、纖蛇紋石、葡萄石標本用X熒光能譜儀進行采譜,選出典型譜圖疊加在一起進行觀察(圖15-圖18),發(fā)現(xiàn):(1)每個譜圖都有Fe峰;(2)葡萄石樣品中還有Ca峰存在。該系列的樣品中,翡翠沒有很特別的診斷性元素來區(qū)別于它的仿制品。3仿制品的使用從本實驗看,利用X熒光能譜儀可以有效地區(qū)別紅寶石和鉛玻璃充填處理紅寶石、綠松石和合成綠松石制品、菱錳礦和紅瑪瑙、軟玉和除大理巖之外的其他仿軟玉制品。軟玉和大理巖只要通過簡單的酸試反應(yīng)就可以區(qū)別開來。至