使用EDXRF分析宝石

由...赞助Thermo Fisher科学 - 元素分析仪和相分析仪2019年2月8日

使用EDXRF分析宝石

能量色散X射线荧光（EDXRF）是一种重要工具，用于确定彩色宝石的真实性及其地理起源。基于地质环境，来自不同起源的翡翠，红宝石或蓝宝石等珍贵宝石经常在不同浓度下显示出痕量元素的特征组合。

例如，对此类元素的量化和识别可以使祖母绿的原产地点跟踪，例如巴西，赞比亚，阿富汗，哥伦比亚或津巴布韦。同样，特定痕量元素的存在也有助于区分有价值的天然形成的宝石，例如红宝石和准无人合成晶体，例如合成红宝石。

EDXRF

仪器

这Thermo Scientific™ARL™Quant’x EDXRF光谱仪非常适合对宝石的非破坏性分析。它的大面积（30毫米²）硅漂移检测器（SDD）提供了特征性元素（例如镀铝（GA））的特征元素，这是红宝石的关键痕量元素。此外，可调节的X射线光束准直和直接激发几何形状可以通过较小的分析点进行分析，同时保留大多数分析灵敏度。具有不同尺寸的X射线光束准直仪可修改点大小。样品成像CCD摄像机允许放置小宝石进行有效的激发和分析。

激发条件

ARL Quant’x光谱仪配有50瓦X射线管，可提供大量的激发电压（4-50 kV），其台阶的调节良好。除了许多用于理想背景控制的主光束过滤器（九个）外，元素灵敏度增强了，同时降低了背景，提供了更好的峰值与背景比和增强的性能。

表1提供了用于分析祖母绿和红宝石的激发设置集。管电流会自动调整以增强检测器的死时间。每个分析的总计数时间少于10分钟。所有测量均在真空中进行。

表格1。分析设置

电压（KV）	管过滤器	气氛	活时间	元素
4	没有过滤器	真空	120	NA，MG，AL，SI
8	C	真空	60	CA
12	al	真空	60	ti，v，cr，mn
16	PD薄	真空	60	Fe，ni
20	PD培养基	真空	30	Cu，Zn，Ga，w，ir，pt，au
28	PD厚	真空	30	PB，ZR，MO
40	Cu薄	真空	30	AG，PD，SN

样品准备和演示

对宝石进行检查，以防止对样品损坏。小宝石安装在定制的样品支架上，或放在用4μm厚的聚丙烯膜密封的XRF杯中。

校准

使用基本参数（FP）方法进行校准。该技术包含在常规定量包中ARL Quant’x光谱仪。为了校准光谱仪，总共采用了20个易于可用的纯元素和复合标准。由于这些是无定形材料，因此这种标准在光谱中没有表现出亚博网站下载任何衍射峰，因此比纯宝石或鉴定成分的矿物质受到青睐，而是晶体性质的。目前，Thermo Fisher提供了一套专门的标准以及专门用于宝石分析的校准技术。

分析结果

许多天然和合成红宝石，祖母绿和蓝宝石已经通过激光消融电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）进行了检查，这是一种半非损坏和可靠的分析方法，经常用作用于宝石分析的参考方法。将这些分析的结果与在ARL Quant’x光谱仪上获得的结果进行了比较。表2中比较了几个蓝宝石和红宝石的浓度。在表3中可以看到祖母绿分析的结果。所有分析均使用2 mM X射线束准直仪进行。

表2。红宝石和蓝宝石的分析结果（浓度为％w/w）

合成红宝石杜洛斯，4.80 ct
	al₂o₃	TIO₂		v₂o₃		cr₂o₃		铁₂o₃		GA₂o₃
	浓	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。
LA-ICP-MS	99.5	0.0015	0.001	0.0000	0.0001	0.883	0.428	0.048	0.006	0.043	0.003
arl Quant’x	差异。	0.0029	0.0016	0.000	-	0.792	0.004	0.024	0.001	0.032	0.001

合成粉红色蓝宝石，1.405 CT
	al₂o₃	TIO₂		v₂o₃		cr₂o₃		铁₂o₃		GA₂o₃
	浓	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。
LA-ICP-MS	99.5	0.0027	0.0002	0.0000	0.0001	0.0299	0.0002		-	0.0000	0.0001
arl Quant’x	差异。	0.0029	0.0008	0.000	-	0.0334	0.001	0.000	-	0.002	0.001

天然Shadong Sapphire，1.784 CT
	al₂o₃	TIO₂		v₂o₃		cr₂o₃		铁₂o₃		GA₂o₃
	浓	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。
LA-ICP-MS	99.5	0.0208	0.0014	0.0030	0.0003	0.0045	0.0032	1.182	0.043	0.029	0.002
arl Quant’x	差异。	0.0195	0.0015	0.0028	0.0008	0.0034	0.0006	1.043	0.006	0.027	0.001

合成棕色星蓝宝石，3.935 CT
	al₂o₃	TIO₂		v₂o₃		cr₂o₃		铁₂o₃		GA₂o₃
	浓	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。
LA-ICP-MS	99.5	0.096	0.006	0.398	0.015	0.0112	0.0004		-	0.0000	0.0001
arl Quant’x	差异。	0.110	0.003	0.349	0.004	0.0130	0.0012	0.000	-	0.000	-

表3。祖母绿的分析结果（浓度为％w/w）

天然祖母绿，巴基斯坦，1.022 CT
	NA₂o		MGO		al₂o₃		Sio₂		sc₂o₃		v₂o₃		cr₂o₃		铁₂o₃
	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。
LA-ICP-MS	1.95	0.04	2.37	0.03	14.25	0.36	65.22	0.40	0.461	0.032	0.074	0.005	1.40	0.27	0.256	0.007
arl Quant’x	2.04	0.16	2.33	0.06	12.86	0.10	65.74	0.10	0.500	0.005	0.080	0.002	2.00	0.01	0.318	0.004
合成祖母绿，吉尔森通量种植，1.43 ct
	NA₂o		MGO		al₂o₃		Sio₂		sc₂o₃		v₂o₃		cr₂o₃		铁₂o₃
	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。	浓	STD DEV。
LA-ICP-MS	0.104	0.002	0.0033	0.0001	19.35	0.22	67.12	0.40	0.00023	0.00001	0.072	0.004	0.363	0.007	0.046	0.001
arl Quant’x		-		-	19.29	10.08	67.22	0.11		-	0.092	0.002	0.436	0.001	0.062	0.002

数据揭示了EDXRF和LA-ICP-MS结果之间的良好一致性。在大多数情况下，浓度的差异在标准偏差固定的不确定性间隔内。

结论

本文涵盖了如何ARL Quant’x EDXRF光谱仪用于宝石分析。使用纯化合物或元素的直接校准产生的结果与LA-ICP-MS数据显示出非常吻合的结果。就其本身而言，ARL Quant’x光谱仪被证明是Gemological Lab的经济性和真正的非破坏性分析工具。在蓝宝石，红宝石和祖母绿旁边，可以采用类似的方法来检查其他珍贵的石头，例如红菜，尖晶石，甚至珍珠。

此信息已从Thermo Fisher Scientific -Elemental Analyzers提供的材料中采购，审查亚博网站下载和调整。

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Thermo Fisher Scientific-元素分析仪和相分析仪。（2019年12月2日）。使用EDXRF分析宝石。azom。于2021年8月28日从//www.washintong.com/article.aspx?articleId=10880检索。
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Thermo Fisher Scientific-元素分析仪和相分析仪。“使用EDXRF对宝石分析”。azom。2021年8月28日。。
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