天然宝石和钻石的光学性质

吸引许多人眼球的钻石不是天然的就是人造的。天然钻石是从地下开采出来的，人造钻石是人工制造的。近年来，用传统的宝石鉴定工具和设备来判断钻石是天然的还是人造的，已经变得极其困难，需要新的鉴定方法。2020欧洲杯下注官网其中一种新方法使用分光光度计。

本文介绍了用紫外-可见分光光度法和傅里叶变换红外分光光度法测量包括钻石在内的各种天然宝石的反射光谱和透射光谱的方法。

钻石和其他天然宝石的紫外-可见光谱测量

图1列出了两种钻石，以及测量光谱的天然宝石。在图2中，一个样本集位于SolidSpec^TM- 3700 duv(“TM”符号从此处省略)。

图1所示。测量的钻石和天然宝石。

图2。测量钻石的样品室内部。

钻石的环形部分被装入一种广泛可用的海绵物质中，然后固定在样品底座上，以固定钻石。然后使用光束孔径掩膜附件设置光束直径为1mm，然后测量图1所示的区域。

不包括镜面反射光的相对漫反射测量结果如图3所示。这些测量是在表1中列出的条件下收集的。虽然A钻石的光谱没有显示任何显著的峰，但B钻石的光谱表明在415.2 nm处有一个峰。

表1。测量条件

．	．
仪器使用	: solidspec - 3700 duv
波长范围	: 400到500纳米
扫描速度	:非常缓慢
采样间隔	: 0.2海里
狭缝宽度	: 1.0海里

钻石的视觉特征因杂质水平(氮分子)而异。如图3所示，在415.2 nm处的峰值被认为是N3中心，它包含三个相邻的氮原子¹．由于N3中心被广泛认为是钻石天然来源的证据，因此可以推断a钻石是人造钻石，而B钻石是天然钻石。

图3。金刚石的反射光谱
蓝色:钻石A(合成)，
红色:钻石B(天然)

随后，测量了图1中四种天然宝石的透射率或反射光谱。对于红宝石，测量的是反射光谱，而对于石英(岩石晶体和紫水晶)和萤石，测量的是透光光谱，因为它们的高透光率。测量条件详见表2。

表2。测量条件

．	．
仪器使用	: solidspec - 3700 duv
波长范围	: 300至800 nm
扫描速度	:中等速度
采样间隔	: 1.0海里
狭缝宽度	: 5.0海里

天然宝石的颜色和种类对得到的光谱形状有影响。从图4的光谱中确定的颜色值列于表3。图5说明了使用LabSolutions的结果^TMUV-Vis彩色软件绘制这些颜色值，并表明测量值，事实上，与这些天然宝石的真实颜色一致。

表3。每个样品的颜色值

样本	x	y
水晶	0.314	0.330
紫水晶	0.314	0.316
萤石	0.314	0.351
Ruby	0.345	0.308

图4．天然宝石的透射率或反射光谱
蓝色:水晶(%T)，
格林:萤石(% T)
紫色:紫水晶(% T),
红色:Ruby R (%)

图5。计算各种天然宝石的颜色值
蓝色:水晶,
紫色:紫水晶,
格林:萤石,
红色:红宝石

天然宝石红外光谱的测量

使用EZClip-13透射率测量附件，如图6所示，来确定岩石晶体和紫水晶的透射率谱。测量设置如表4所示，得到的光谱如图7所示。

表4。测量条件

．	．
仪器使用	: IRSpiritTM- t (KBr窗口)
光学分辨率	: 4厘米－1
累积时间	:20
孔障函数	: Happ-Genzel
探测器	: DLATGS

图6。在EZClip-13上设置样本

在图7中，峰的形状在大约3400 cm处的谱之间变化^－1．紫水晶，由于石英中的杂质而呈现紫色，被描述为在大约3435厘米处有一个宽阔而健壮的特征峰^－1．²通过这些光谱可以看出，通过测量红外光谱可以检测出石英中杂质的存在。

图7．石英的红外光谱
黑色:水晶,
红色:紫水晶

总结

紫外可见分光光度法采用傅里叶变换红外分光光度法测定了包括钻石在内的众多天然宝石的反射光谱和透射光谱。

在紫外可见范围内的测量可以让测试人员确定钻石是天然的还是合成的，而在红外范围内的测量可以检测石英中的杂质，这些杂质会导致颜色。

参考资料及进一步阅读

1. Hiroshi Kitawaki，天然和合成宝石矿物的表征及其应用矿物学:特别参考钻石的成分、物理性质和精细纹理，2012
2. Shoji Kurata，合成石英晶体密封件的光谱无损鉴定https://www.jstage.jst.go.jp/article/jafst/11/2/11_2_205/_pdf

这些信息已经从岛津科学仪器提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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