天然宝石和钻石的光学性质

吸引许多人眼球的钻石不是天然的就是人造的。天然钻石是从地下开采出来的，人造钻石是人工制造的。近年来，用传统的宝石鉴定工具和设备来判断钻石是天然的还是人造的，已经变得极其困难，需要新的鉴定方法。app亚博体育其中一种新方法使用分光光度计。

本文介绍了用紫外-可见分光光度法和傅里叶变换红外分光光度法测量包括钻石在内的各种天然宝石的反射光谱和透射光谱的方法。

钻石和其他天然宝石的紫外-可见光谱测量

图1列出了两种钻石，以及测量光谱的天然宝石。在图2中，一个样本集位于SolidSpec^TM- 3700duv.(“TM”符号从此处省略)。

图1所示。测量的钻石和天然宝石。

图2。在样品室内测量钻石。

钻石的环形部分被装入一种广泛可用的海绵物质中，然后固定在样品底座上，以固定钻石。然后使用光束孔径掩膜附件设置光束直径为1mm，然后测量图1所示的区域。

不包括镜面反射光的相对漫反射测量结果可以在图3中可以看出。这些测量在表1中概述的条件下聚集。而来自钻石A的光谱不显示任何显着的峰值，频谱金刚石B表示415.2nm的峰值。

表格1。测量条件

．	．
使用仪器	：SolidSpec-3700duv
波长范围	：400至500 nm
扫描速度	： 非常慢
抽样间隔	: 0.2海里
狭缝宽度	: 1.0海里

钻石的视觉特征根据存在的杂质水平（氮素分子）而变化。如图3所示，达到415.2nm的峰，被认为是显示N3中心，其包括三个相邻的氮原子¹．由于N3中心被广泛认为是钻石天然来源的证据，因此可以推断a钻石是人造钻石，而B钻石是天然钻石。

图3。金刚石的反射光谱
蓝色:钻石A(合成)，
红色:钻石B(天然)

随后，测量了图1中四种天然宝石的透射率或反射光谱。对于红宝石，测量的是反射光谱，而对于石英(岩石晶体和紫水晶)和萤石，测量的是透光光谱，因为它们的高透光率。测量条件详见表2。

表2。测量条件

．	．
使用仪器	：SolidSpec-3700duv
波长范围	：300到800 nm
扫描速度	：中等速度
抽样间隔	: 1.0海里
狭缝宽度	: 5.0海里

天然宝石的颜色和种类对得到的光谱形状有影响。从图4的光谱中确定的颜色值列于表3。图5说明了使用LabSolutions的结果^TMUV-Vis彩色软件绘制这些颜色值，并表明测量值，事实上，与这些天然宝石的真实颜色一致。

表3。每个样品的颜色值

样本	x	y
水晶	0.314	0.330
紫水晶	0.314	0.316
萤石	0.314	0.351
Ruby	0.345	0.308

图4．天然宝石的透射率或反射光谱
蓝色:水晶(%T)，
绿色：萤石（％t），
紫色:紫水晶(% T),
红色：Ruby（％r）

图5。计算各种天然宝石的颜色值
蓝色:水晶,
紫色：紫水晶，
格林:萤石,
红色：红宝石

天然宝石红外光谱的测量

使用EZClip-13透射率测量附件，如图6所示，来确定岩石晶体和紫水晶的透射率谱。测量设置如表4所示，得到的光谱如图7所示。

表4。测量条件

．	．
使用仪器	：irspiritTM-t（kbr窗口）
光学分辨率	：4厘米-1
累积时间	: 20
孔障函数	: Happ-Genzel
探测器	：Dlatgs.

图6。在EzClip-13上设置的样本

在图7中，峰的形状在所获得的光谱之间变化，约为3,400cm^-1．具有由于石英中的杂质引起的紫色具有紫色的紫水晶被描述为具有大约3,435厘米的宽且鲁棒的特性峰值^-1．²通过这些光谱可以看出，通过测量红外光谱可以检测出石英中杂质的存在。

图7．石英红外光谱
黑色：岩石水晶，
红色:紫水晶

总结

紫外可见分光光度法使用傅里叶变换红外分光光度法来确定许多天然宝石的反射率和透射光谱，包括钻石。

UV-VIS范围中的测量允许测试人员确定钻石是否具有天然或合成起源，而红外范围的测量能够在石英中检测杂质，这导致着色。

参考资料和进一步阅读

1. Hiroshi Kitawaki，天然和合成宝石矿物质的特点及其应用矿物学：2012年钻石中的组合物，物理性质和细纹的特殊参考
2. Shoji Kurata，使用光谱法无损识别合成石英晶密封件https://www.jstage.jst.go.jp/article/jafst/11/2/11_2_205/_pdf

这些信息已经从岛津科学仪器提供的材料中获取、审查和改编。亚博网站下载

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