□ TEXT 蔡善武 康亞楠 雷雅琇（深圳市博倫職業(yè)技術(shù)學(xué)校）

引言

藍寶石的主要化學(xué)成分為Al2O3，屬于剛玉類寶石。寶石界將除去紅寶石以外的所有剛玉寶石都稱之為藍寶石。藍寶石最主要的顏色是藍色，因為其瑰麗的顏色、較高的硬度及稀有性，近年來深受人們的喜愛，價格不斷攀升。在近20年的時間里，僅是中國山東的藍寶石從1990年初的幾十元一斤，到2000年左右論克賣再到現(xiàn)在論克拉銷售，且每克拉的價格從幾百元到上萬元不等，上漲千倍。2008年至2013年高品質(zhì)“濃艷藍色”、“矢車菊藍”顏色且凈度較好的斯里蘭卡藍寶石的凈漲幅高達200%～300%，緬甸藍寶石凈漲幅則高達300%～500%。市場上不斷出現(xiàn)眾多仿制品，如藍色玻璃、藍色尖晶石、藍色托帕石、合成藍寶石等。其中合成藍寶石因為生長環(huán)境、條件與天然藍寶石非常近似，其顏色、寶石學(xué)屬性和天然藍寶石也最為接近。但合成藍寶石的價格卻遠遠低于天然藍寶石，僅為幾十到幾百元一克拉，與天然藍寶石的價格相差可達數(shù)百倍之多。

藍寶石主要合成方法有焰熔法、助溶劑法和水熱法。它們各有其缺點：

1）焰熔法合成藍寶石主要含有氣泡與彎曲生長紋[1]；

2)助溶劑法合成藍寶石的內(nèi)部特征主要有：不同形態(tài)的助溶劑殘余、珀金金屬片等[1]；

3)水熱法合成藍寶石的內(nèi)部特征主要集中于種晶面上或附近，含有氣泡、細小包裹體及殘余的種晶片[2]。

現(xiàn)階段鑒別天然藍寶石與合成藍寶石，主要通過包體、生長紋理等內(nèi)部體征的差異來區(qū)分[3-4]。 隨著合成寶石技術(shù)日趨成熟、完善，合成藍寶石的彎曲生長紋更加趨于平直；部分形態(tài)的殘余助與天然藍寶石包體十分相似且金屬片出現(xiàn)的幾率較低；水熱法合成的藍寶石晶體可能會比較大，可直接去除種晶片及附近的包體，合成藍寶石的內(nèi)部會更加干凈。當(dāng)天然藍寶石與合成藍寶石內(nèi)部都非常潔凈時，則不能通過常規(guī)方法來鑒定、區(qū)別。

泰泓珠寶 供圖

藍寶石晶體結(jié)構(gòu)為，簡正振動模式為：

其中：2A1g和5Eg是拉曼活性[6-7]；A1g是內(nèi)模式拉曼振動峰，歸屬于Al3+-O2--Al3+不對稱伸縮振動、O2--Al3+-O2-伸縮振動，是藍寶石的特征拉曼譜峰[8]；O2--Al3+-O2-對應(yīng)的417cm-1為最強振動峰[9]，具有重要的鑒定意義。

本文利用拉曼光譜儀，通過測量天然藍寶石與合成藍寶石最強振動特征峰的半高寬的差別來提供精確的鑒別依據(jù)。

1 實驗條件

德國布魯克Senterra型激光拉曼光譜儀，測試條件為：激發(fā)光源785nm，積分時間10s，積分次數(shù)2次，分辨率3～5cm-1，光譜范圍100～2600cm-1，光斑大小50μ m～1000μ m，物鏡20倍，激光強度100mW。

圖1 天然藍寶石拉曼光譜

圖2 天然藍寶石拉曼光譜

2 實驗結(jié)果與討論

本次試驗共收集了天然藍寶石樣品16件；焰熔法合成藍寶石樣品14件。每件樣品在不同方向共測試2～5個點，一共收集了116張譜圖，其中有效譜圖共88張。對天然藍寶石與合成藍寶石的417cm-1譜峰進行洛倫茲線性擬合，并將擬合的誤差控制在R＜0.3的范圍內(nèi)。圖1、圖2為天然與合成藍寶石的拉曼光譜圖。圖3、圖4為417 cm-1洛倫茨線性擬合后，天然、合成藍寶石的譜圖。表1、表2為天然藍寶石與合成藍寶石擬合后的半高寬值。

圖3 天然藍寶石洛倫茲線性擬合

圖4 合成藍寶石洛倫茲線性擬合

合成藍寶石

表1 天然藍寶石的半高寬

從表1和表2的數(shù)據(jù)可以看出天然藍寶石的半高寬都在4.6cm-1以上，合成藍寶石的半高寬均在4.6cm-1以下。這一半高寬的不同,可能是由于藍寶石的生成環(huán)境差異所造成的。目前人工合成技術(shù)中，由于溫度和壓力的控制要比自然環(huán)境理想，晶格的應(yīng)力較小，位錯密度較低，相應(yīng)的聲子壽命較長，對應(yīng)合成藍寶石的線寬會比較窄。

表2 合成藍寶石的半高寬

泰弘 供圖

3 結(jié)論

利用德國布魯克Senterra型激光拉曼光譜儀對天然、合成藍寶石進行拉曼光譜測試，同時對417cm-1譜峰進行洛倫茲線型曲線擬合，擬合誤差控制在R＜0.3，收集其半高寬值，發(fā)現(xiàn)天然藍寶石和合成藍寶石的半高寬有所不同，天然藍寶石的半高寬均在4.6cm-1以上，合成藍寶石的半高寬均在4.6cm-1以下，此判據(jù)可作為天然、合成藍寶石的鑒別之用。