x熒光能譜儀在寶石鑒定中的應用

1關于進行初步鑒定的方法:檢測是否有效珠寶鑒定機構通常可以通過傳統的識別方法正確識別各種寶石。但經過長期與鑒定機構的交往,一些不法商販了解到常規檢測方法在應用上的局限性,于是就有一些假冒品通過種種方法“躲開”常規檢測,致使你無法準確鑒定它的真偽。通常鑒定珠寶玉石制品比較有診斷意義的參數有:密度、折射率、光譜和內部結構。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現: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實驗設備和工作條件2.1.1實驗設備EX310型X熒光能譜儀(以色列JordanValley公司)。2.1.2電流和速度的調節激發電壓:35kv;介質: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,電流大小應靈活調節,使得X射線的D.time約為30%左右,據我們的經驗,這樣的采譜條件既能有效地激發各元素,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描繪,由于樣品數量有限,對于一些不明顯的峰則不予以描出,以免分析結論不具普遍性。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測試結果和分析2.4.1與其他品種相結合的地球化學我們選取不同顏色,不同大小,測試面狀態不同的軟玉、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),發現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呈粒狀結構或片狀纖維狀結構。軟玉和大理巖都是含Ca元素,用于仿軟玉的岫玉是一種含Fe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側照表1:表4菱錳礦有一種特殊的紅白相間的條帶結構,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),我們發現:(1)菱錳礦有強烈的Mn反應;(2)紅瑪瑙無元素反應。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,但是從實際工作經驗來看這種方法可行性很差,一般極難辨明真偽。但是通過X熒光能譜儀來區別,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)經過處理的紅寶石有很明顯的Pb峰反應。Fe、Cr是紅寶石的致色元素,而不會含有Pb元素,如果發現有Pb元素存在,則可以斷定是經過處理的。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的珠寶檢測方法中只是通過觀察表面的顏色分布,現在的合成技術使得原先的特征色斑十分細小以致很難發現。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),發現:(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就可以區別開來。至