随着全球贸易的出现，通过合法和非法手段从世界各地获得宝石变得容易得多。正因为如此，能够识别和分级宝石就变得非常重要。这可以通过几种方式实现。一种方法是通过石头的颜色分析。迄今为止，这已仅通过眼睛完成。这种方法缺乏重现性和准确性，只能粗略地描述颜色。已经尝试使用分光光度计，但由于仪器取样面积大，只能进行粗略的光谱分析。这可能会导致由于切割宝石而产生的光谱伪影，宝石学家无法测量宝石本身的颜色变化。 使用微型分光光学表来定量宝石中的颜色本文介绍了一种利用显微分光光度计来量化宝石颜色的技术，该技术比人眼或标准分光光度计具有更高的准确度和精密度。用标准的取样技术，一个显微分光光度计会显示出许多由于石头切割而产生的光谱伪影(例如，闪光会干扰精确和一致的光谱)。然而，使用这种新颖的取样技术，通过将石头悬浮在折射率与石头相匹配的液体中，消除了由石头切割引起的光学伪影。这使得宝石学家可以测量石头的微观部分的颜色。随着时间的推移，这不仅有助于识别石头的类型，还可能有助于识别单个石头。 实验在分析中使用了两种物理特征相似的石头。第三方鉴定为蓝色和紫色尖晶石以及蓝色、红色和紫色蓝宝石。蓝宝石也被称为刚玉。所有的石头都是在上雕琢平面的，并以标准的方式切割。尖晶石的折射率为1.715，具有AB的一般化学成分2O4与毫伽2O4是最普通的。在这些矿物中替换A或B赋予颜色的微量元素。刚玉的折射率为1.767，一般化学成分为a2O3.．艾尔2O3.是最常见的和痕量元素更换Al赋予这些石头中的颜色。 QDI 2000™UV-Visible-NIR Microscope分光光度计用于分析的仪器是一个QDI 2000™UV可见 - 鼻耳显微镜分光光度计来自加州阿尔塔迪纳的CRAIC技术公司。参见图1。这种显微分光光度计的光谱范围为200到1000纳米。在所有病例中，平均50次扫描，采样面积为10x10微米。用NIST可追踪的微孔计标准检查仪器校准，也是CRAIC Technologies，Altadena，加利福尼亚州的产品。 
图1所示。QDI 2000 MicroSpectoPolom来自CrAic Technologies。 折射率测试装置通过将玻璃环粘合到石英幻灯片（Craic Technologies，Altadena，CA）来制造良好的幻灯片。参见图2。每个孔均滑动井中的三个折射率液中的一种。这些包括两种m系列卡吉尔液体，选择匹配的折射率尖晶石和刚玉。选择Cargille 1.7200和Cargille 1.7700分别以最接近尖晶石和刚玉的折射率。由于甘油的光谱范围扩大，它也被使用。然而，甘油的折射率只有1.47，这意味着与卡吉尔液体相比，这些石头仍然表现出光谱伪影，通常表现为较低的信噪比(SNR)。 
图2。用于实验的石英井滑块。 结果光谱范围甘油和嘉吉液体第一步是测试每种液体的光谱范围。这两种卡吉的液体都有一种棕色，在紫外线照射下变得更加明显。这意味着可以通过液体传输的光谱范围会随着时间的推移而减小。新鲜液体的透射光谱如图3所示。这表明Cargille液体不会在与甘油相比，在可见和NIR区域中具有更高的变速器。 
图3。甘油和两种Cargille RI液体的光谱。 吸收光谱蓝色尖晶石首先分析尖晶石。第一块石头是蓝色的，是标准的圆形切割面。在甘油和Cargille 1.7200液体中分析了结石。见图4。如图所示，由于折射率的更好匹配，Cargille具有更好的信噪比。但是，由于液体本身会吸收紫外线，所以只能在可见光范围内。在图5中，我们看到甘油使光谱分析降到300 nm，在石头本身呈现非常高的吸光度系数之前。请注意，光谱中的一些变化是由于测量是在每一种液体中石头上的不同位置进行的。 
图4。尖晶石#1在甘油和Cargille 1.720中的吸收光谱 
图5。尖晶石1号在甘油中的吸收光谱。 紫红色尖晶石的吸光光谱第二个尖晶石也是多面的，呈紫红色。它被分析在Cargille RI液体和甘油。结果显示在图6的堆栈图中。如图所示，最好的SNR与Cargille液体有如此，如图7所示，UV数据只能用甘油获得。请注意，光谱中的一些变化是由于测量是在每一种液体中石头上的不同位置进行的。 
图6。尖晶石＃2的吸光度光谱在Cargille液体和甘油中。 
图7。2号尖晶石在甘油中的吸收光谱。 吸光度谱一个为蓝宝石下一系列石头是蓝宝石。第一个面位的蓝宝石是蓝色。如前所述，图8表明SNR与Cargille液体优于甘油，光谱范围与甘油基本上更大，如图9所示。请注意，光谱中的一些变化是由于测量是在每一种液体中石头上的不同位置进行的。 
图8。蓝宝石＃1在Cargille 1.770和甘油中的吸光度光谱。 
图9。甘油中蓝宝石＃1的吸光度光谱。 第二个刻面蓝宝石也是蓝色的，IT光谱如图10所示。值得注意的是，1.7700液体实际上具有三个光谱的最低SNR。这是因为液体在激烈的紫外线照射下迅速降解。尽管1.7700液体更好地匹配了石头的折射率，但它的降解导致了较差的传输特性，使它不是最佳的介质。图11显示了第二颗蓝宝石在甘油中的紫外可见光谱。请注意，光谱中的一些变化是由于测量是在每一种液体中石头上的不同位置进行的。
图10。在Cargille液体和甘油中的蓝宝石＃2的吸光度光谱。 
图11。甘油中蓝宝石＃2的吸光度光谱。 第三颗在上雕琢平面的蓝宝石也是蓝色的。从图12可以看出，卡吉尔液体谱比甘油谱具有更好的信噪比。然而，图13显示了甘油优越的光谱范围。请注意，光谱中的一些变化是由于测量是在每一种液体中石头上的不同位置进行的。 
图12。卡宝液和甘油中蓝宝石＃3的吸光光光谱。 
图13。甘油中蓝宝石＃3的吸光度光谱。 结论本文研究了一种用于琢面宝石显微光谱分析的新技术。如果石头浸入具有可比较折射率的液体中，然后通过透射模式中的UV可见微分光学表分析，可以获得高质量的光谱。 发现折射率液体的选择对显微分光光度计得到的结果有很大影响。利用最匹配的石材折射率，获得具有由石头刻面引起的最小伪像的最高信噪比光谱。然而，使用的Cargille m系列折射率液体降解迅速，并发生了颜色变化，极大地降低了其在蓝色区域的有效光谱范围。 甘油也进行了有效性测试。因为它的折射率与石头的折射率不太匹配，信噪比更低，而且有时会出现光谱伪影，除非你仔细考虑石头的方向和定位。然而，甘油随时间没有降低并且具有延伸到紫外区域深的光谱范围。另一个因素是甘油是水溶性并且容易从宝石中除去。这个因素在分析宝石时很有用。 如果将切割后的宝石放在与宝石折射率相近的液体中进行分析，则显微光谱分析是可能的。宝石的折射率与液体的折射率越接近，光谱质量就越好。如果使用卡吉尔折射率液体，它们必须是新鲜的，以获得最大光谱范围，在任何情况下，这些只能用于颜色分析。如果结合颜色分析，还需要UV分析，则必须使用甘油。虽然甘油浸渍基光谱具有较低的信噪比，但介质的光谱范围和耐久性使其更易于使用。 |