珠宝首饰鉴评-第23部分

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1。光性均质体光性特征
光性均质体又称均质体，它包括一切非晶质的物质和等轴晶系的矿物，它们的共同光学性质是：
（1）只有一个折射率。入射光在其三维空间任何方向的传播速度都是固定不变的。
（2）无双折射率。无论入射光是什么性质（自然光、偏振光），折射后不变，不发生双折射。
（3）正交偏光镜下，任何方向均消光。
2。光性非均质体光性特征
光性非均质体，又称非均质体。非均质体都是具有格子构造的晶体。它包括中级对称晶族的三方晶系、六方晶系、四方晶系和低级对称晶族的斜方晶系、单斜晶系与三斜晶系共6个晶系。它们具有以下光性特征：
（1）具有多个折射率。入射光在非均质体中传播时的速度一般会随光波振动方向不同而发生变化，因而相应的折射率也随振动方向不同而改变，并且每种晶体在各个方向的折射率有一个固定的变化范围。
（2）有一个双折射率。光波进入非均质体后，除光轴方向外，将发生双折射和偏光化分解为两种传播速度不同的相互垂直的偏光，彼此折射率的最大差值就叫双折射率。
（3）有1个或2个正、负不同的光轴。非均质体中都有一个或两个特殊方向，当光波沿这种特殊方向传播时不发生双折射，也不改变入射光波的振动特点和振动方向，这个方向被称为光轴。中级对称晶族的晶体只有一个光轴，低级对称晶族的晶体有两个光轴。
一轴晶宝石，其光率体是一个以C轴为旋转轴的旋转椭球体。当常光的折射率No大于非常光折射率Ne时，为负光性；Ne＞No时，为正光性。
二轴晶宝石，其光率体是一个以三个主折射率（Ng、Nm、Np）为半径的三轴不等的椭球体。当（NgNm）＞（NmNp）时，为正光性；反之为负光性。
3。折射率测定方法
每种宝石（矿物）都有其固定的折射率，折射率是透明宝石（矿物）最基本最重要的光学常数，因此，折射率测定就成为鉴定宝石品种的最重要检验方法，根据折射率值还可以计算出宝石的光轴数和光性符号。
测定折射率的方法有两种：一种是偏光显微镜法，另一种是宝石折射仪法。
（1）偏光显微镜法。用偏光显微镜测定宝石折射率，因制样方式不同而分为薄片法和油浸法两类。这两种都属于有损检测，适用于宝石原料和体积粗大或不具光滑表面的宝石成品及半成品的折射率测定。
1）薄片法。该法是地矿系统岩矿鉴定专业人员常用的方法，是系统鉴定矿物（宝石）、岩石（玉石、矿石）各种光学性质及结构构造的主要手段。此不赘述。
2）油浸法。该法是将宝（玉）石碎屑浸没在已知折射率的浸油中，比较二者折射率大小，通过不断更换浸油，直至二者相等或几近相同，这时宝石的折射率就是浸油的折射率值。
a　油浸砂片制法：将宝石碎屑（d0。1～0。05mm）放在干净的载玻片中央，盖上盖玻片，注入约与宝石折射率相近的浸油。油浸片制成后，移入显微镜载物台视域内。
b　比对折射率：在适宜的放大倍数物镜视域内，升降镜筒（或载物台）准焦宝石碎屑，在正交偏光下，选择定向截面（一轴晶是平行OA的光轴切面，二轴晶是垂直OAP和平行OAP的光轴切面），然后缩小锁光圈，用贝克线法或色散线法比较宝石主折射率值（Ne；No或Ng；Nm；Np）与浸油折射率的大小，不断更换浸油，直至宝石主折射率与浸油折射率相同。
当测出宝石各主轴折射率后，根据公式，计算出宝石的光轴与光性符号。再根据折射率、光轴和光性符号三要素就可判定宝石名称。
3）成品观测法。对于整件的珠宝饰品，如戒指、串珠、吊坠、手镯等，不允许有损检验，只能放在显微镜下进行观测。
由于饰品的厚度远大于薄片法或油浸法要求，又无树胶和浸油做介质，而是以空气为介质，因此，在偏光显微镜下观测到的光学性质与薄片中或油浸中的有显着差异。在观测时，应先将饰品放在载玻片（1～1。2mm）上，不可直接放在载物台上；使用强光源，透射饰品边缘最薄的部位；并用低倍物镜观测突起、颜色、多色性、干涉色以及轴性、光性符号等，同时注意观察有无人工宝石类的特征（非晶质包体、弧形生长纹、裂隙充填物等）。
（2）折射仪法。利用宝石折射仪，可直接测出宝石的折射率，而且不需要更换浸油。优点是测量简便快速，不损伤样品，但只适用于具有光滑表面的琢型宝石制品，精度比油浸法低。
1）刻面型宝石折射率测定。在折射仪的玻璃半球工作面中央，滴上一小滴折射率为1。80左右的浸油，然后选择最大刻面置于油上，油与刻面的接触面积越小越好。
盖上折射仪的盖子，打开光源。用近视法垂直视域平面观察标尺上明暗分界线所在的刻度值，该刻度值就是宝石折射率。
若宝石刻面很小，可用远视法（眼睛距目镜约30～45cm）观测标尺上明暗界线影像（圆或椭圆）所在的刻度值。
2）弧面型宝石折射率测定。在宝石折射仪的玻璃（一般用合成立方氧化锆）半球工作面中央，滴上很小一滴（直径约1mm）高折射率油，选光洁度最好的弧面放在油上。然后用远视法观察呈斑点影像的明暗界线所在位置的刻度值，即是宝石折射率值。
3）折射仪法不仅可测出宝石的折射率，还可观测宝石的其他光学性质，如均质或非均质、光轴及光性符号、双折射率以及光轴角大小等。
在上述观测折射率过程中，转动宝石，若明暗影像的界线固定不动，只有一条明暗分界线，则宝石为均质体；转动宝石，若刻度尺上出现两条明暗分界线，则宝石为非均质体。
若是非均质体，可在折射仪的工作台面上水平转动宝石，如果见到一条明暗分界线不动（No），另一条上下移动（Ne′），并能见到两条线有时重合为一，出现这种现象的宝石为一轴晶。另外，如果移动的明暗分界线在不移动明暗分界线下面（Ne′＞No），则宝石为一轴晶正光性；反之，为一轴晶负光性宝石。当在工作台面上转动宝石时，刻度尺上两条明暗分界线都出现上下移动，而且彼此不重合，表明这是二轴晶宝石。如果上面的明暗分界线移动幅度大，表明（NmNp）＞（NgNm），是二轴晶负光性的宝石；反之，若下面的明暗分界线移动幅度大，表明（NgNm）＞（NmNp），是二轴晶正光性宝石。
要想得知宝石的双折射率，可在折射仪工作台面上每隔15°水平旋转一次宝石，并同时转动目镜上的偏光片，记录最大、最小两个折射率值，直至旋转宝石360°，然后从所测数据中选出其中的最大、最小值（相当于主轴折射率：一轴晶的Ne、No，二轴晶的Ng、Np），二者之差，即宝石的双折射率（最大值）。
（3）反射仪法。如众所知，宝石的表面反射率与其折射率之间存在有下列近似函数的关系，即：
式中：n——样品的折射率；
N——周围介质的折射率（空气的N≈1）。
由公式可知，当测得样品反射率值后，便可得知其折射率值了。测折射率的这种仪器，称之为反射型宝石折射仪，测量范围为1。300～2。999，精确度为±0。005。
操作步骤：①清洁被测样品表面；②将样品抛光平面朝下，水平放在仪器测试窗口上，盖上盖；③旋转样品一周，从读数盘上读出样品折射率值（均质体）或最大、最小的两个折射率值（非均质体）。
二、光谱分析法
晶体结构分析是鉴定宝石的重要方法之一，用于宝石鉴定的光谱仪器有红外吸收光谱（IR）、激光拉曼光谱（LRS）、穆斯堡谱（NGR）、可见光吸收光谱（VAS），此外用于结构分析的还有X射线分析（XRD）、电子顺磁共振（EPR）、核磁共振（NMR）、透射电子显微镜等。国内大多数珠宝质检机构通常用红外吸收光谱仪和激光拉曼光谱仪，而地质实验室则多用X射线分析仪。
1。激光拉曼光谱分析
激光拉曼光谱分析，系无损分析，测谱速度快，谱图简单，谱带尖锐，便于解释。几乎在任何物理条件下（高压、高温、低温）对任何材料均可测得其拉曼光谱，适用于大小满足仪器需求的样品。
其方法原理是，光照射在样品上，除按几何规律传播的光线之外，还存在着散射光，其中非弹性的拉曼散射光，能提供分子振动频率的信息。拉曼光谱能迅速定出分子振动的固有频率，判断分子的对称性、分子内部作用力的大小及一般分子动力学的性质，能无损快速地鉴定珠宝玉石及其内部包体或填充物。
所测样品，可以是粉末或者单晶（最好是5mm或者更大），不需特别制备，粉末仅需0。5μg即可，也可以是液体样品（106mL）。
操作步骤：
（1）开机，预热；
（2）选择并调节样品测试位置；
（3）根据样品及测试目的，设置仪器条件及扫描参数；
（4）测试样品；
（5）根据所测图谱，进行分析处理。
激光拉曼光谱仪与红外吸收光谱仪同为研究物质分子结构的重要手段，二者互为补充。激光拉曼光谱适用于研究同原子的非极性键的振动。
激光拉曼光谱常用来鉴定翡翠的所谓A、B、C货。因为这些品质不同的翡翠是市场交易和检测鉴定中常常遇到的问题，很多进行翡翠交易的人都曾受过其困扰，更有些不法商贩还常常利用翡翠难以鉴别的特点，以假乱真，以次充好。目前，用于翡翠浸渍、漂洗、充填（处理）常用的有机材料有石蜡、石蜡油、AB胶（丙烯环氧物）、环氧树脂等，对此，激光拉曼光谱分析可准确予以鉴别。其峰值特点是：1　700～1　100cm1及3　100～2　8001；其中4个高峰值无论是AB胶还是环氧树脂均属苯C6H5—；石蜡和石蜡油共高峰值分别是2　882cm1和3　848cm1；1　609cm1和1　116cm1峰值分属C—C延展式，而3　069cm1及1　189cm1则分别属于C—H平面弯曲式及C—H延展式。
以翡翠为例，激光拉曼光谱分析与红外吸收光谱分析相比，后者存在着一些缺陷，对准确鉴定尚有一定的困难。激光拉曼光谱分析漂洗充填翡翠（B货）可克服红外吸收光谱分析鉴定的困难和不足，但激光拉曼光谱仪价格比红外吸收光谱仪高许多倍。
2。红外吸收光谱分析
400～4　000cm红外光谱是根据组成物质的离子基团在红外光范围内（远红外：50～400cm1；中红外：400～4　000cm1；近红外：4　000～7　500cm1）的吸收谱带，对物质进行定性和定量分析。
物质的分子在红外线的照射下，吸收与分子振动频率一致的红外光，利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收，对珠宝玉石的组成或结构进行定性和定量分析。
红外光谱分析所用仪器有两种：一是傅立叶变换红外光谱分析仪，二是光栅红外光谱分析仪。红外光谱分析仪由于测谱迅速，数据可靠，特征性强，适用于研究不同原子的吸收键，可精确测定分子的键长、键角、偶极矩等参数；可推断矿物的结构，鉴定物相；对研究矿物中水的存在形式、络阴离子团、类质同象混入物的微细变化、有序—无序及相变等，十分有效。它还广泛用于黏土矿物和沸石族矿物的鉴定以及对混入物中各组分的含量测定。
傅立叶变换红外光谱仪具有很高的分辨率和灵敏度，样品不受物理状态限制，可以是气态、液态、结晶质、非晶质或有机化合物，干燥固体样品一般只需1～2mg，并研磨成2μm左右的样品。此外，它还可对珠宝玉石样品（透明的或不透明的）进行分析鉴定，尤其是对经过人工优化处理的珠宝玉石鉴定最为有效。
红外光谱分析方法有直接透射法、直接反射法、显微红外光谱法、粉末透射法等。直接透射法，无损，适用于薄至中等厚度的宝石原料或成品；直接反射法，无损，适用于较大且具抛光平面的样品；显微红外光谱法，微区透射、反射均可测定；粉末透射法，微损，适用于玉石和未加工的宝石原料。
利用红外吸收光谱仪进行测量时，要求温度在5～40℃，相对湿度80％，样品应洁净，尽可能减少有机物污染及手污。
用于宝石的红外吸收光谱的测试方法可分为两类，即透射法和反射法。
（1）透射法。透射法又可分为粉末透射法和直接透射法。粉末透射法属一种有损测试方法，具体方法是将样品研磨成2μm以下的粒径，用溴化钾以1：100～1：200的比例与样品混合并压制成薄片，即可测定宝石矿物的透射红外吸收光谱。直接透射法是将宝石样品直接置于样品台上，由于宝石样品厚度较大，表现出2　000cm1以外波数范围的全吸收，因而难以得到宝石指纹区这一重要的信息。直接透射技术虽属无损检测方法，但从中获得有关宝玉石的结构信息十分有限，由此限制了红外吸收光谱的进一步应用。特别对一些不透明宝玉石、图章石和底部包镶的宝玉石饰品进行鉴定时，则难以具体实施。
（2）反射法。红外反射光谱是红外光谱测试技术中一个重要的分支，目前在宝玉石的测试与研究中备受关注，根据采用的反射光的类型和附件分为镜反射、漫反射、衰减反射和红外显微镜反射法。红外反射光谱（镜、漫反射）在宝石鉴定与研究领域中具有较广阔的应用前景。根据透明或不透明宝石的红外反射光谱表征，有助于获取宝石矿物晶体结构中羟基、水分子的内、外振动，阴离子、络阴离子的伸缩或弯曲振动，分子基团结构单元及配位体对称性等重要的信息，特别是为某些充填处理的宝玉石中有机高分子充填材料的鉴定提供了一种便捷、准确、无损的测试方法。
红外吸收光谱是宝石分子结构的具体反映。通常，宝石内分子或官能团在红外吸收谱中分别具有自己特定的红外吸收区域，依据特征的红外吸收光谱带的数目、波数位、位移谱形及谱带强度、谱带分裂状态等项内容，有助于对宝石的红外吸收光谱进行定性表征，以期获得与宝石鉴定相关的重要信息。
3。傅立叶变换红外光谱仪操作
（1）仪器名称。PerkinElmer；SpectrumOne（FTIRSpectrometer）。
（2）测试项目。红外吸收光谱测试是宝石分子结构的具体反映、有机物测定及比较分析。
（3）注意事项。
1）主机注意防潮湿。FTIR主机中有4片KBr晶体做成的镜片，KBr晶体容易吸水，受潮后会溶解，造成KBr镜片损坏、报废。仪器工作温度范围：15～35℃；湿度要小于75％RH，且无冷凝。主机内部干燥剂需6个月更换一次。请不要在FTIR仪器周围放置水杯及潮湿的抹布等物品，务必要保持FTIR周围环境干燥。
2）主机24小时开机。主机内的红外光灯会散发出热量，使机内温度较高，降低机内湿度，可以起到保护KBr镜片的作用。
3）每次使用前记录仪器的红外能量值，观察背景中的水和二氧化碳，如有变化，立即用纯度高于99。999％的高纯氮气吹扫。
4）盖好。如果FTIR主机的KBr镜片上面有灰尘，亦应当用高纯氮气来吹扫，而不能用其他物品擦拭。
5）防止震动。仪器内部有由许多镜片组成的光路系统，需要保持仪器稳定，不可震动放置仪器的台面。
（4）操作步骤。
1）设备启动。
a。FTIR的主机电源直接插在墙上的插座中，处于24小时开机状态。使用时，仪器会自动从休眠状态中唤醒；若一段时间不使用，FTIR主机将会自动进入休眠状态。
b。打开计算机电源开关。
2）FTIR主机的使用。
a。进入测试程序：点击电脑桌面上面“Spectrum”图标，打开测试程序。进入