王 雷

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽(yáng) 550004；2.貴州省貴金屬及珠寶檢驗(yàn)檢測(cè)中心,貴州 貴陽(yáng) 550004)

近幾年來(lái),隨著我國(guó)寶石優(yōu)化處理技術(shù)及合成技術(shù)水平的大幅提升,珠寶玉石市場(chǎng),涌現(xiàn)出多種光學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)非常相似的寶石產(chǎn)品及人工仿制產(chǎn)品。仿制產(chǎn)品的增加大大提升了珠寶玉石的鑒定需求及難度,導(dǎo)致部分傳統(tǒng)的鑒定方法和鑒定工具無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際的檢測(cè)需要。為了化解這一難題,科研人員研發(fā)出X熒光光譜儀在寶石制品尤其是在仿制品方面的檢測(cè)應(yīng)用,在珠寶玉石檢測(cè)方面彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足,為部分仿制品與珠寶玉石產(chǎn)品提供鑒定依據(jù)。

由于絕大多數(shù)珠寶玉石的價(jià)格都比較昂貴,而且成色較好的珠寶玉石還具有一定的收藏價(jià)值和升值空間。所以珠寶玉石市場(chǎng),存在著較大的真?zhèn)味辱b定檢測(cè)需求。尤其近幾年來(lái),通過(guò)合成技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的珠寶玉石大量上市,不僅加大了鑒定需求,還加大了鑒定檢測(cè)的難度。為此,X熒光光譜儀在珠寶玉石方面鑒定的應(yīng)用，憑借其分析效率高、檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)可靠、對(duì)珠寶玉石無(wú)損等技術(shù)優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于珠寶玉石檢測(cè)工作中,發(fā)揮出非常重要的作用。為了進(jìn)一步提高其應(yīng)用水平,珠寶玉石檢測(cè)人員有必要針對(duì)X熒光光譜儀技術(shù)原理和應(yīng)用技巧進(jìn)行持續(xù)不斷的學(xué)習(xí)與探究[1]。

1 X熒光光譜儀的工作原理

X射線是一種波長(zhǎng)介于紫外線和Y射線之間的電磁輻射。目前,雖然對(duì)其波長(zhǎng)尚未形成一個(gè)明確的界定,但人們通常將X射線視為一種波長(zhǎng)為 0.001～10 nm 的電磁輻射。其工作原理為：通過(guò)X射線管產(chǎn)生的一次射線,可以有效激發(fā)被檢測(cè)的珠寶玉石產(chǎn)生二次射線。此后,X熒光光譜儀便可以對(duì)珠寶玉石生成的二次射線進(jìn)行檢測(cè)。但是,由于珠寶玉石本身含有多種元素,而每一種元素所釋放出來(lái)的二次射線能量大小、波長(zhǎng)長(zhǎng)度都存在著一定的差異。X熒光光譜儀的能量與入射輻射的能量并不存在直接關(guān)聯(lián),而通過(guò)外層電子進(jìn)入到內(nèi)層空穴中所釋放出來(lái)的能量會(huì)通過(guò)輻射形式放出,產(chǎn)生X熒光,而這種能量與兩能級(jí)之間的能量差相等。由此看出,X熒光光譜儀的熒光能量或者波長(zhǎng)只是一種特征性的,與不同的元素之間有著不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。使用X熒光光譜儀對(duì)珠寶玉石進(jìn)行鑒定檢測(cè)的過(guò)程中,檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)收集珠寶玉石所釋放出來(lái)的二次射線能量以及波長(zhǎng)信息,之后再對(duì)這些信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理,使檢測(cè)人員非常直觀的了解被檢測(cè)珠寶玉石當(dāng)中都含有哪些元素及其含量,從而在較短的時(shí)間內(nèi)提出一個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果[2]。

2 X熒光光譜儀在珠寶玉石檢測(cè)中的應(yīng)用

雖然X熒光光譜儀在珠寶玉石檢測(cè)中有著非常顯著的應(yīng)用效果,但為了確保檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性與真實(shí)可靠性,仍需要檢測(cè)人員根據(jù)實(shí)際狀況對(duì)X熒光光譜儀進(jìn)行合理應(yīng)用,充分把控好每一項(xiàng)檢測(cè)環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量[3]。例如，在實(shí)際珠寶玉石檢測(cè)工作中,除了需要針對(duì)一些相似珠寶玉石進(jìn)行檢測(cè)以外,還需要鑒別其是天然珠寶玉石、還是經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的珠寶玉石或人工合成產(chǎn)品,還需要對(duì)珠寶玉石的種類(lèi)地行科學(xué)鑒定。

2.1 在鑒別相似珠寶玉石中的應(yīng)用

應(yīng)用X熒光光譜儀對(duì)珠寶玉石進(jìn)行檢測(cè),可實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)損檢測(cè)。也就是說(shuō),X熒光光譜儀檢測(cè)在對(duì)珠寶玉石構(gòu)成元素進(jìn)行精準(zhǔn)分析的同時(shí),不會(huì)對(duì)珠寶玉石造成任何損傷與破壞。在目前珠寶玉石市場(chǎng)上,有多達(dá)兩百多種的原材料種類(lèi)。在這些原材料當(dāng)中,必然含有一些性質(zhì)相似的種類(lèi)。而利用傳統(tǒng)方式對(duì)珠寶玉石的種類(lèi)進(jìn)行檢測(cè),則根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效區(qū)分。以無(wú)色水晶和無(wú)色長(zhǎng)石這兩種珠寶玉石為例,從外觀上看,二者不僅都是無(wú)色透明的,而且其折射率值和密度也基本相同,采用常規(guī)檢測(cè)方法無(wú)法對(duì)其做到精準(zhǔn)區(qū)分。而通過(guò)X熒光光譜儀對(duì)這兩種玉石進(jìn)行檢測(cè),可以通過(guò)熒光光譜圖得出以下檢測(cè)結(jié)論：水晶的主要成分為硅元素；而長(zhǎng)石則更加多元化,其主要成分為鈣元素、鉀以及硅元素。這說(shuō)明使用X熒光光譜儀進(jìn)行分析,可以非常精準(zhǔn)的判斷和區(qū)分這兩種不同材質(zhì)的珠寶玉石。另外,有一種外觀與海藍(lán)寶石和黃玉都較為相似的寶石材質(zhì),檢測(cè)人員使用X熒光光譜儀對(duì)該材質(zhì)進(jìn)行借鑒。通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：海藍(lán)石的主要化合物為致色離子,它會(huì)導(dǎo)致該寶石呈現(xiàn)出海藍(lán)色,而一些類(lèi)似于黃玉的組合化合物BeAl2SI6O18,其色心致色的主要成因是Fe2+；而且,在海藍(lán)寶石和黃玉中并沒(méi)有鈣元素。此時(shí),珠寶玉石檢測(cè)人員基于自己的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),對(duì)X熒光光譜儀色譜進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)這種與海藍(lán)寶石和黃玉相近似的珠寶玉石屬于一種以陽(yáng)離子為主的礦物質(zhì),其主要的成分為Ca5[PO4]3(Cl,OH),其鑒定結(jié)論為“磷灰石”[5]。

2.2 在珠寶玉石種類(lèi)鑒定中的應(yīng)用

一些珠寶玉石在佩戴過(guò)程中由于受到種類(lèi)因素的影響,其外觀會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損、損傷等現(xiàn)象。通過(guò)X熒光光譜儀對(duì)其進(jìn)行檢測(cè),可以精準(zhǔn)判定該珠寶玉石的種類(lèi)。尤其在菱錳礦檢測(cè)中,X熒光光譜儀有非常顯著的應(yīng)用效果。菱錳礦是一種較為典型的自色礦物,其主要成分是碳酸錳、鐵、鈣、錳等。其中,錳元素是致色離子,呈紅色,菱錳礦會(huì)隨著鈣元素、鐵元素含量的增加顏色逐漸變淺,當(dāng)鈣元素含量達(dá)到一定程度時(shí),甚至?xí)耆娲i元素。此時(shí),菱錳礦呈黃色或者褐色。如果珠寶玉石為菱錳礦,其硬度相對(duì)較低,人們?cè)谂宕饕欢螘r(shí)間這后,必然會(huì)出現(xiàn)一定程度的磨損。在這種情況下,采用傳統(tǒng)檢測(cè)手段無(wú)法對(duì)菱錳礦進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)使用X熒光光譜儀對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)結(jié)果才真實(shí)可靠[5]。

3 實(shí)物檢測(cè)

在此次實(shí)物檢測(cè)中,檢測(cè)的菱錳礦為飽和度較高的大紅色。單從其顏色上看,可以大體判斷其成分當(dāng)中Mn含量較高、Ca含量相對(duì)較低、Fe含量很低,甚至不含F(xiàn)e[6]。隨后,使用X熒光光譜儀對(duì)此結(jié)論進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證。通過(guò)圖1看出,X熒光光譜儀在菱錳礦檢測(cè)中具有非常好的應(yīng)用效果。

圖1 菱錳礦的X熒光光譜

隨后,又使用X熒光光譜儀對(duì)一塊似海藍(lán)寶石或黃玉的透明寶石進(jìn)行檢測(cè),由于此塊寶石的拋光欠佳,故未測(cè)出其折射率。但針對(duì)其它X熒光光譜儀檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,出現(xiàn)Ca峰(見(jiàn)圖2),由于海藍(lán)寶石的成分是Be3Al2(Si2O6)3,致色離子為Fe2+,而黃玉的成分為Al2SiO4(F,OH)2,色心致色,都不含Ca元素[7]。因此,可以排除是海藍(lán)寶石和黃玉的可能性。

圖2 磷灰石的Ca特征譜線

通過(guò)以往的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)和X熒光光譜儀系統(tǒng)提示,判斷可能是磷灰石Ca5(PO4)3(F,OH,Cl),這是一種典型的陽(yáng)離子為Ca的礦物。經(jīng)過(guò)二色鏡和比重測(cè)試,使這一猜測(cè)得到證實(shí)。近幾年來(lái),珠寶玉石市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種夜光玉,其亮斑為磷光激發(fā),呈現(xiàn)出一種神秘之感,對(duì)普通消費(fèi)者和珠寶初識(shí)者都具有較大的迷惑性。經(jīng)X熒光檢測(cè)儀測(cè)得其成分當(dāng)中含有大量Sr。在天然寶石中,這種含有大量Sr的情況非常少見(jiàn)。因此,綜合密度等常規(guī)測(cè)試可以斷定此產(chǎn)品為人造鈦酸鍶[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái),隨著合成技術(shù)的快速發(fā)展,大量人造珠寶玉石、經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的珠寶玉石流入珠寶玉石市場(chǎng)中。從表面上看,有些合成珠寶玉石甚至可以達(dá)到以假亂真的程度。在這種情況下,無(wú)疑給珠寶玉石鑒定工作帶來(lái)較大難度,也在無(wú)形當(dāng)中加大了消費(fèi)者的購(gòu)物風(fēng)險(xiǎn)[9]。而X熒光光譜儀的應(yīng)用解決了珠寶玉石鑒定的部分難題,相信隨著X射線熒光光譜技術(shù)的不斷發(fā)展,我國(guó)的珠寶玉石檢測(cè)水平還將得到更大幅度的完善與提升,使珠寶玉石檢測(cè)中的難點(diǎn)問(wèn)題得到更加準(zhǔn)確、高效、快捷的處理。屆時(shí),X 射線熒光光譜儀在珠寶玉石領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍和檢測(cè)精度也必將實(shí)現(xiàn)大幅度提升,將有效推動(dòng)我國(guó)珠寶玉石市場(chǎng)的健康發(fā)展。