DB37T 4115-2020 珠寶玉石鑒定 紫外可見光譜法

1、ICS39.060Y 88DB37山東省地方標準DB37/T 41152020珠寶玉石鑒定紫外可見光譜法Gems testingUV-Visible spectroscopy2020 - 08 - 31發(fā)布2020 - 10 - 01實施山東省市場監(jiān)督管理局發(fā)布DB37/T 41152020目次前言II1范圍12規(guī)范性引用文件13術(shù)語和定義14方法原理25儀器和設(shè)備36操作步驟和方法37影響因素38結(jié)果表示4附錄A（資料性附錄）珠寶玉石鑒定部分紫外可見光譜圖5參考文獻20前言本標準按照GB/T 1.12009給出的規(guī)則起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利

2、的責(zé)任。本標準由山東省市場監(jiān)督管理局提出并組織實施。本標準由山東省黃金珠寶標準化技術(shù)委員會歸口。本標準起草單位：國家黃金鉆石制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、南京寶光檢測技術(shù)有限公司、山東世紀緣珠寶首飾有限公司、山東藍天首飾有限公司、深圳賽菲爾珠寶首飾有限公司。本標準主要起草人：朱紅偉、程佑法、張叢森、李婷、王岳、山廣祺、馬霄、韓文紅、王義善、王卓。20珠寶玉石鑒定紫外可見光譜法1 范圍本標準規(guī)定了使用紫外可見光譜法鑒定珠寶玉石的術(shù)語和定義、方法原理、儀器和設(shè)備、操作步驟和方法、主要影響因素及結(jié)果表示。本標準適用于借助紫外可見光譜對有特征吸收的珠寶玉石進行鑒定。2 規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是

3、必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 16552珠寶玉石名稱GB/T 16553珠寶玉石鑒定3 術(shù)語和定義GB/T 16552、GB/T 16553界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1紫外可見光UV-Vis波長范圍在10nm780nm的電磁波。注： 用于寶石紫外可見光譜儀的波長范圍通常為225nm1000nm。3.2紫外可見光譜UV-Visible spectroscopy利用物質(zhì)的分子或離子對紫外可見光的吸收所產(chǎn)生的光譜。3.3電子躍遷electronic transition寶石

4、材料中的致色離子的外層電子在能級間轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的能量變化。從低能級轉(zhuǎn)移到高能級會吸收能量；從高能級轉(zhuǎn)移到低能級則會釋放能量。3.4晶格（晶體）缺陷crystal defect晶體點陣周期性重復(fù)結(jié)構(gòu)的局部畸變，常分為點缺陷、線缺陷、面缺陷三類。3.5致色元素elements causing colour使寶石致色的化學(xué)元素，可以是成分中的主要元素或次要元素。3.6積分球integrating sphere一個內(nèi)壁涂有白色漫反射材料的中空的球殼，內(nèi)壁各點漫反射均勻，又稱光度球。3.7色心colour center晶體呈現(xiàn)顏色的結(jié)構(gòu)缺陷。有電子型色心和空穴型色心兩類。3.8共軛效應(yīng)conjugativ

5、e effect共軛體系中由于原子間的相互影響而使體系內(nèi)的電子 （或p電子）分布發(fā)生變化的一種電子效應(yīng)。4 方法原理寶石的吸收光譜本質(zhì)是寶石中的分子和原子吸收了入射光中某些特定波長的光能量相應(yīng)地發(fā)生了分子振動能級躍遷和電子能級躍遷的結(jié)果。分子對電磁輻射的吸收是分子總能量變化的和，即：E =Eel+Evib+Erot，式中E代表分子的總能量，Eel，Evib，Erot分別代表電子能級的能量、振動能級的能量以及轉(zhuǎn)動能級的能量。分子在吸收過程中發(fā)生電子能級躍遷的同時伴隨振動能級和轉(zhuǎn)動能級的能量變化（見圖1）。當(dāng)分子吸收能量之后，分子就會從低能級躍遷到較高能級，吸收頻率決定于分子的能級差，其計算公式為

6、：=hv或=hC/(1)式中：分子躍遷前后的能級差；v 所吸收的電磁波的頻率； 所吸收的電磁波的波長；C 光速；h 普朗克常數(shù)。圖1 分子能級變化由于各種物質(zhì)具有各自不同的分子、原子和不同的分子空間結(jié)構(gòu)，其吸收光能力的情況也就不同。某些寶石材料有其特有的、固定的吸收光譜，根據(jù)吸收光譜上特征的吸收峰（帶）來判定寶石的致色原因、優(yōu)化處理、天然與合成，在某些品種上對于產(chǎn)地鑒定也具有一定意義。5 儀器和設(shè)備5.1 紫外可見光譜儀根據(jù)物質(zhì)分子對波長為200nm760nm的電磁波的吸收特性所建立起來的一種進行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析的儀器。主要由光源、色散系統(tǒng)、樣品室、檢測系統(tǒng)、信號讀取、顯示系統(tǒng)組成。用于珠

7、寶玉石鑒定的紫外可見光譜儀波長范圍通常為225nm1000nm。5.2 儀器配件制冷裝置，半導(dǎo)體制冷器（TEC），是對光譜儀檢測器制冷，降低光譜暗噪聲。6 操作步驟和方法6.1 實驗方法6.1.1 透射法：讓紫外可見光束穿過寶石樣品，獲得透射圖譜的方法。由于珠寶首飾形狀不規(guī)則，容易造成光路改變而得不到優(yōu)質(zhì)圖譜信息，故較少采用。6.1.2 反射法：用樣品表面及內(nèi)部全反射光測定圖譜的方法。適用于各種珠寶玉石（可選用配件積分球）。6.2 操作步驟6.2.1 檢查測試環(huán)境，開啟儀器。6.2.2 根據(jù)樣品狀態(tài)，設(shè)置測試條件。6.2.3 扣除測試背景。6.2.4 打開樣品室，放入樣品并測試。建議選擇寶石較

8、大的面的進行測試，根據(jù)樣品情況也可以選擇樣品的亭部和風(fēng)箏面測試。6.2.5 觀察圖譜特征，并根據(jù)需要調(diào)整測試角度和測試條件，獲得最佳測試結(jié)果。6.3 制冷根據(jù)樣品情況，考慮是否需要在制冷條件下測試。如CVD法合成鉆石，可采用液氮制冷。將樣品置于液氮中約10s，取出后迅速測試樣品。7 影響因素7.1 共軛效應(yīng)：可使光譜產(chǎn)生紅移（光譜吸收峰向長波長方向偏移）或藍移（光譜吸收峰向短波長方向偏移）。7.2 電子躍遷數(shù)量：電子受激躍遷的數(shù)量會影響吸收譜峰的強度。7.3 方向性：寶石的不同方向可使圖譜存在差異。7.4 溫度：溫度會對光譜產(chǎn)生影響，一般低溫情況下可獲得效果更好的圖譜。8 結(jié)果表示8.1 呈現(xiàn)

9、譜圖：橫坐標應(yīng)包含坐標軸標尺與單位，縱坐標應(yīng)包含譜圖呈現(xiàn)模式吸光度(A)、透射率(T)或反射率(R)。8.2 信息描述：應(yīng)描述關(guān)鍵吸收峰的位置，如：鉆石：415nm吸收峰(帶)。8.3 必要的測試信息，包括但不限于：a) 測試日期；b) 測試者姓名；c) 樣品名稱；d) 數(shù)據(jù)編號；e) 樣品編號；f) 操作方法；g) 測試條件；h) 數(shù)據(jù)處理條件；i) 參比樣品/譜圖；j) 儀器名稱及型號。AA附錄A （資料性附錄）珠寶玉石鑒定部分紫外可見光譜圖A.1 說明A.1.1 儀器測試條件：積分時間150s，平均次數(shù)30，平滑度2，波長范圍225nm1000nm。A.1.2 環(huán)境溫度：溫度2530。A

10、.1.3 實驗方法：反射法。A.1.4 坐標說明：橫坐標：波長（nm），縱坐標：透射率（T）。A.1.5 譜圖采自珠寶玉石領(lǐng)域常見規(guī)格樣品，未對樣品進行破損。A.1.6 本標準提供的圖譜是參考性的，不一定是決定性的。標準中涉及的寶石名稱僅說明本標準起草方使用該類樣品獲得了標準件給出的譜圖，但有些譜圖并非指向某唯一類別的寶石。A.2 常見珠寶玉石紫外可見光譜圖A.2.1 鉆石紫外可見光譜圖，見圖A.1圖A.6。圖A.1 鉆石（大多數(shù)Ia型）-具415nm吸收峰（N3致色）圖A.2 鉆石（粉色）-具550nm寬吸收峰（色心致色）圖A.3 輻照鉆石（藍色）-具741nm吸收峰（GR1心-晶體缺陷致色

11、），621nm吸收峰圖A.4 高溫高壓處理鉆石（Ia型，黃綠色）-具987nm吸收峰，470nm吸收寬峰，415nm吸收峰圖A.5 高溫高壓和輻照處理鉆石（Ia型）-具415nm、595nm、986nm吸收峰圖A.6 合成鉆石（CVD法）-具270nm、350nm、737nm吸收峰（晶體缺陷）A.2.2 紅寶石紫外可見光譜圖，見圖A.7圖A.11。圖A.7 紅寶石-具285nm截止邊，410nm、560nm吸收峰（Fe元素），692nm發(fā)射熒光峰（Cr引起）圖A.8 擴散處理紅寶石-弱694nm發(fā)射熒光譜（Cr引起）圖A.9 合成紅寶石（再生紅寶石）-具694nm吸收峰（Cr引起）圖A.10

12、合成紅寶石（焰熔法）-截止邊為250nm圖A.11 合成紅寶石（助溶劑法）-具265nm截止邊A.2.3 藍寶石紫外可見光譜圖，見圖A.12圖A.13。圖A.12 藍寶石（深藍色）-具450nm吸收峰（Fe元素）圖A.13 合成藍寶石（黃色）-無450nm吸收峰A.2.4 祖母綠紫外可見光譜圖，見圖A.14圖A.19。圖A.14 祖母綠-具334nm截止邊，430nm吸收，610nm寬吸收帶，683nm吸收峰，840nm吸收寬帶，956nm吸收峰圖A.15 合成祖母綠（水熱法Gr+V型）-具245nm截止邊，無840nm吸收峰圖A.16 合成祖母綠（水熱法V+Cu型）-具289nm截止邊，無6

13、82nm吸收峰圖A.17 合成祖母綠（水熱法Gr+Fe+Ni+Cu型）-具334nm截止邊圖A.18 合成祖母綠（水熱法Gr+Fe型）-具338nm截止邊，430nm吸收，610nm寬吸收帶，683nm吸收峰，956nm吸收峰，757nm吸收帶圖A.19 合成祖母綠（助溶劑法）-具295nm截止邊，430nm吸收，610nm寬吸收帶，683nm吸收峰A.2.5 翡翠紫外可見光譜圖，見圖A.20圖A.25。圖A.20 翡翠（綠色）-具367nm、382nm、437nm、630nm、660nm、692nm吸收峰圖A.21 翡翠（白色）-具367nm、382nm、437nm吸收峰圖A.22 翡翠（紫

14、色）-具437nm吸收峰，575nm吸收帶圖A.23 鈉鉻輝石（鐵龍生）-具450nm吸收帶，650nm吸收寬帶，692nm吸收峰圖A.24 合成翡翠（綠色）-缺失437nm吸收峰圖A.25 漂白、充填、染色翡翠（綠色）-具437nm吸收峰，670吸收寬帶，缺失692nm吸收峰A.2.6 綠松石紫外可見光譜圖，見圖A.26圖A.28。圖A.26 綠松石-藍綠色，具423nm、429nm吸收峰圖A.27 染色綠松石-具677nm吸收峰圖A.28 綠松石（致密度優(yōu)化）-藍色，具423nm、429nm吸收峰A.2.7 珍珠紫外可見光譜圖，見圖A.29圖A.37。圖A.29 珍珠-白色，具284nm吸收峰，375nm吸收峰圖A.30 珍珠-黑色，具403nm、496nm、704nm吸收峰圖A.31 珍