利用能量色散x射线荧光光谱(EDXRF)分析宝石

主办单位岛津科学仪器公司2021年9月6

宝石鉴定通常涉及一系列仪器，包括各种普通的宝石鉴定工具，如立体显微镜和更专业的分析仪器。^1.

这些分析仪器包括傅里叶变换红外分光光度计(FT-IR)——通常用于确认热处理或树脂浸渍处理的应用——和UV-Vis分光光度计(UV-Vis)——用于确定有无着色处理的设备。

一能量色散x射线荧光分光镜(EDXRF)也是提供快速、非破坏性成分分析的重要、不可或缺的仪器;例如，EDXRF能够确定地检测宝石的铅玻璃填充处理中使用的铅。

本文综述了岛津EDX-8100在红宝石、绿宝石和帕拉伊巴电气石(常见的、常见的和市面上可买到的宝石)成分分析中的应用。

对仪器区分天然和合成石头的能力以及识别研究中存在的任何天然石头的地理来源的能力进行了调查。

样品

使用了各种天然的和人造的宝石和粗糙的宝石。下表列出了这些内容。

宝石和宝石的类型和起源。

图1。宝石和宝石的类型和起源。图片来源:岛津科学仪器公司

元素

使用了下列要素:₁₁Na -₉₂U

样品制备

样品被适当地设置以使在测量前能直接进行x射线照射。

Ruby:测量结果及差异显著

图2显示了坦桑尼亚天然石材和合成石材的定性和定量分析结果。

在这里展示的例子中，在人造石头中检测微量的镓是不可能的。天然石材(坦桑尼亚)的铬含量也低于人造石材。

这突出了天然石材和合成石材通过这些差异进行区分的可能性，但应注意的是，在某些情况下，也可在合成石材中检测到源自催化剂的元素。

红宝石的定性分析/定量分析结果。

元素	作文	天然石(坦桑尼亚)	人造石
			[wt%]
铝	艾尔_2.O_3.	99.395	99.439
钛	二氧化钛_2.	0.018	0.025
钒	v_2.O_5.	0.003	0.017
铬	铬_2.O_3.	0.255	0.477
铁	菲_2.O_3.	0.324	0.009
镓	遗传算法_2.O_3.	０．００５	—
锆	ZrO_2.	—	0.035

图2。红宝石的定性分析/定量分析结果。图片来源：岛津科学仪器

翡翠:测量结果及差异显著

图3显示了哥伦比亚和赞比亚两种天然石材以及人造石材的定性分析和定量分析结果。

祖母绿的颜色来源于铬、铁和钒的存在，宝石的颜色会随着这些元素的含量而变化。

在图3所示的示例中，赞比亚石材的结果证实，与哥伦比亚石材相比，赞比亚石材的铬和铁含量较高，钒含量较低。

赞比亚石材中还检测到相对大量的镁、钠和钾，以及微量的铷和铯。这些差异是区分这种石头和哥伦比亚石头的关键指标。

翡翠的价格通常由其透明度、色调和颜色深度（颜色强度）决定，但其产地也是其经济价值的关键因素。

祖母绿往往根据其各自的地理来源表现出不同的特征;例如，哥伦比亚的石头呈现出明亮的绿色，而赞比亚的石头的特点是高透明度。哥伦比亚宝石一般更贵。

区分深绿色的赞比亚祖母绿和哥伦比亚祖母绿具有挑战性，通常需要使用元素分析来确定石头的地理来源。

在这里介绍的示例中，通过检测铑的存在（可能来自催化剂）以及检测结果中钠和镁的缺乏来识别合成石。

祖母绿的定性/定量分析结果。

元素	作文	天然石(哥伦比亚)	天然石材（赞比亚）	人造石
				[wt%]
钠	Na_2.O	0.879	2.335	—
镁	分别以	0.954	2.518	—
铝	艾尔_2.O_3.	18.033	15.028	21.252
硅	硅_2.	79.021	77.925	78.098
钾	K_2.O	—	0.031	—
钙	曹	0.031	0.037	—
钒	v_2.O_5.	0.518	0.069	—
铬	铬_2.O_3.	0.506	0.829	0.560
铁	菲_2.O_3.	0.051	1.136	0.075
镓	遗传算法_2.O_3.	0.006	０．００５	0.003
铷	铷_2.O	—	0．002	—
铯	铯_2.O	—	0.084	—
铑	相对湿度_2.O_3.	—	—	0.012

图3。祖母绿的定性/定量分析结果。图片来源:岛津科学仪器公司

帕拉伊巴碧玺:测量结果及差异显著

图4显示了粗宝石和切割宝石的定性和定量分析结果——这两种宝石均产于巴西。

图4所示的结果证实，石头的主要成分是铝和硅的氧化物。这些样品也被发现含有锰和铜。这些发现结合起来足以得出结论，这两个样品都是天然帕拉伊巴电气石。

Paraiba电气石产于三个地区(巴西、尼日利亚和莫桑比克)。这里调查的石头被认为可能来自巴西，因为它们的铜含量超过0.6% w% (CuO)。使用LA-ICP-MS进行了更详细的分析。^2.

结果还表明，切割后的石料锰含量为4 wt% (MnO)，而原石料锰含量为0.5 wt% (MnO)。

在Mn含量高的地方，宝石通常呈现出强烈的绿色色调，但用肉眼观察时，两种宝石的色调似乎是相同的霓虹蓝色(图5)。

为了区分样品，使用OLS5000三维测量激光显微镜对其进行观察(图6)。在石头内部发现了绿色区域，这被认为是锰含量高的一个影响因素。

表1。测量条件。资料来源:岛津科学仪器

．	．
仪器	EDX-8100（EDX-8000）
元素	Na - U
分析组	定性分析与定量分析
探测器	SDD
x光管	Rh目标
管电压	15[kV]（Na-V），50[kV]（Cr-U）
管电流	汽车(μ)
准直器	φ3(毫米)
初级滤波器，信道	非[Na-P]、#1[Sr-Ba]、#2[S-V]、#4[Cr-Rb]
大气	真空
积分时间	50 [s] × 4 Ch
死时间	最多30[%]

Paraiba Tourmaline的定性/定量分析结果。

元素	作文	粗石（巴西）	宝石(巴西)
			[wt%]
钠	Na_2.O	2.235	2.894
铝	艾尔_2.O_3.	45.291	42.494
硅	硅_2.	49.379	47.285
钾	K_2.O	0.040	0.092
钙	曹	0.516	0.822
钛	二氧化钛_2.	0.027	0.074
锰	MnO	0.561	4.021
铁	菲_2.O_3.	0.032	—
铜	措	1.767	2.054
锌	氧化锌	0.017	—
镓	遗传算法_2.O_3.	0.043	0.027
铷	铷_2.O	0.006	—
铅	PbO	—	0.021
铋	毕_2.O_3.	0.087	0.217

图4。Paraiba Tourmaline的定性/定量分析结果。图片来源:岛津科学仪器公司

EDX样本观察图像

图5。EDX样本观测图像(：X射线照射范围3毫米（φ）。图片来源：岛津科学仪器

切割石观察图像(OLS5000)。

图6。切割石观察图像(OLS5000)。图片来源:岛津科学仪器公司

结论

本文中呈现的结果强调了天然石材和合成石材的区分潜力——以及天然石材地理来源的确定——通过评估存在的元素类型、其含量差异和任何进一步的微量检测进行估计。

比较了仅使用EDX测量和使用EDX测量结合其他分析仪器(FT-IR, UV-Vis)的宝石评估。

这一对比证实了EDX与其他仪器的使用提高了准确度。^3.

参考文献

Dr. Ahmadjan Abduriyim:宝石科学，亚博老虎机网登录ARK出版公司。
Ahmadjan Abduriyim, Hiroshi Kitawaki, Masashi Furuya和Dietmar Schwarz:来自巴西、尼日利亚和莫桑比克的“Paraiba”型含铜电气石:LA-ICP-MS化学指纹
激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱(LA- ICP-MS)在宝石学中的应用

致谢

由岛津科学仪器公司的T.Na亚博网站下载kao和H.Nakamura最初编写的材料制成。

这篇文章的作者希望表达他们对Ahmadjan Abduriyim博士的深切感谢，他是东京宝石科学有限公司的代表和GSTV宝石实验室的主任，在宝石学和宝石鉴定方面的各种建议。亚博老虎机网登录

本信息来源、审查和改编自岛津科学仪器公司提供的材料。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问日本岛津公司科学仪器。

引用

请使用以下格式之一在您的论文、论文或报告中引用本文：

美国心理学协会
岛津科学仪器。（2021年9月20日）。使用能量色散X射线荧光光谱（EDXRF）分析宝石。亚速姆。于2021年9月30日从//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=20722.
MLA
日本岛津公司科学仪器。“利用能量色散x射线荧光光谱(EDXRF)分析宝石”AZoM．2021年9月30日。< //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=20722 >。
芝加哥
岛津科学仪器。“使用能量色散X射线荧光光谱（EDXRF）分析宝石”。亚速姆。//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=20722. （查阅日期：2021年9月30日）。
哈佛大学
岛津科学仪器。利用能量色散x射线荧光光谱(EDXRF)分析宝石．viewed September 30, //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=20722。