珠寶鑒定——寶石鑒定大型儀器 .doc

1、珠寶鑒定寶石鑒定大型儀器 連續(xù) 射線譜指在 射線波長范圍內(nèi)，由其短波限開始并包括各種 射線波長所組成的光譜。特征 射線譜則指當(dāng)加于 光管的高電壓增至一定的臨界數(shù)值時(shí)，使高速運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能足以激發(fā)靶原子的內(nèi)層電子時(shí)，便產(chǎn)生幾條具一定波長且強(qiáng)度很大的譜線，并疊加在連續(xù) 射線譜上，由特征 射線組成的光譜稱為特征 射線譜。特征 射線譜源自原子內(nèi)層的躍遷。當(dāng), 高速運(yùn)動(dòng)的電子激發(fā)原子內(nèi)層電子，而導(dǎo)致射線的產(chǎn)生，這種 射線稱為 “初級 射線 ”。若以初級 射線為激發(fā)手段， 用以照射寶石樣品，會(huì)造成寶石的原子內(nèi)的電子發(fā)生電離， 使內(nèi)層軌道的電子脫離原子， 形成一個(gè)電子空位，原子處于 “激發(fā)態(tài) ”，這樣外層電

2、子就會(huì)自動(dòng)向內(nèi)層躍遷， 填補(bǔ)內(nèi)層電子空位，進(jìn)而發(fā)射出一定能量的射 。由于它的波 和能量與原來照射的射 不同， 即 “次 射 ”。人將 種由于射 照射寶石而 生的次 射 稱 射 光。通常射 光只包含特征射 ，而缺乏 射 。只要 出 光 射 的波 ，就可以知道元素的種 ， 就是 光 射 定性分析的基。此外， 光 射 的 度與相 元素的含量有關(guān)，據(jù)此，可以 行元素定量分析。光 光（ RF ）光 生的原因是： 光的 生是由于初始 射 光子能量足 大，以致可以在 品中 生 子一空穴， 致二次 射（ 光）的 生。2、 器射 光光 分析 ：波 色散光 、能量色散光 (1) 波 色散光 波 色散光 是通 分光

3、晶體 不同波 的射 光 行衍射而達(dá)到分光的目的，然后用探 器探 不同波 的射 光 度， 技 稱 波 色散射 光光 ，其主要由 射 生器、分光系 （晶體分光器） 、準(zhǔn)直器、 器、多 脈沖分析器及 算機(jī) 成。能量色散光 又稱能量色散 射 光光 。它是利用 光 射 具有不同能量的特點(diǎn)，將其分開并 ，不必使用分光晶體，而是依靠半 體探 器來完成。種半 體探 器有 漂移硅探 器、漂移 探 器、 高能 探 器等。光子射到探 器后形成一定數(shù)量的 子一空穴 ，子一空穴 在 作用下形成 脈沖，脈沖幅度與光子的能量成正比。在一段 內(nèi)，來自寶石的 光射 依次被半 體探 器 ，得到一系列幅度與光子能量成正比的脈沖，放

4、大器放大后送到多道脈沖分析器（ , 通常要1000 道以上）。按脈沖幅度的大小分 脈沖數(shù)，脈沖 度可以用 光子的能量 度，從而得到 數(shù)率隨光子能量 化的分布曲 ，即光能 。能 算機(jī) 行校正，然后 示出來，其形狀與波 似，只是橫座 是光子的能量。能量色散的最大 點(diǎn)是可以同 定 品中幾乎所有的元素。因此，分析速度快。另一方面， 由于能 射 的 率比波 高，因此可以使用小功率光管激 光射 。另外，能 沒有光 那么復(fù) 的機(jī)械機(jī)構(gòu)，因而工作 定，器體 也小。缺點(diǎn)是能量分辨率差，探 器必 在低溫下保存， 元素 困 。主要由 射 生器、 器、放大器、多道脈沖分析器和 算機(jī) 成。波 色散光 使用分光晶體，各元

5、素的 入探 器之前已被分光，探 器每次只能接受某一波 的 ； 而能量色散光 使用的探 器和多道脈沖分析器， 直接 量不同能量的元素的特征 的能量。3、 量方法是快速、無 、高精度和適用性 的一種 方法。性： 11 號 92 號元素（ Na-U ）分析 度： 100 10-6精度：千分之幾4、 用貴金屬首飾成色檢測如使用 241Am 放射性同位素源，適合于激發(fā)能量較高的Au(L 系 )、 Ag （ K 系 ）、 Pt（ L 系 ）、Pd（ K 系 ）熒光，可用于貴金屬成色分析。（儀器有標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校正）測定寶玉石中主元素，鑒別外觀相似的寶玉石測定寶玉石中微量元素，鑒別寶石礦物的亞種如紅寶石波譜圖

6、上出現(xiàn)鉻和鋁峰；藍(lán)寶石波譜圖上出現(xiàn)鋁、鐵和鈦峰。寶石產(chǎn)地、產(chǎn)狀的識別如泰國紅寶石有高鐵含量，緬甸抹谷紅寶石具有高鎵含量。海水養(yǎng)殖珍珠鍶比錳高淡水養(yǎng)殖珍珠錳比鍶高合成寶石的鑒定如天然尖晶石與合成尖晶石具有不同的鎂鋁含量比值在合成鉆石中經(jīng)?？蓹z測到含有Ni 、 , Co 或 Fe 等元素優(yōu)化處理寶石的鑒定如檢測銀鹽染色黑珍珠中的銀五、陰極射線發(fā)光儀1、方法原理通過電子束轟擊樣品使之發(fā)光，以研究其成分，晶體形態(tài)及二者相互關(guān)系等特征。陰極發(fā)光是從陰極射線管發(fā)出的具有較高能量的加速電子束激發(fā)寶玉石礦物的表面，電能轉(zhuǎn)化為光輻射而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。即物質(zhì)在電子束轟擊下產(chǎn)生的一種發(fā)光現(xiàn)象。通常發(fā)生的是可見光（也

7、可以是紫外光或紅外光），不同寶玉石由于含有不同的激活劑元素，因而產(chǎn)生不同的陰極發(fā)光，其光波波長和強(qiáng)度與該物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)、微量雜質(zhì)等有關(guān)，所以，可以利用陰極發(fā)光的顏色及其強(qiáng)度等信息，研究寶玉石礦物晶格中的缺位（如電子 空穴心）以及雜質(zhì)離子。不同成因的寶玉石礦物在電子轟擊下會(huì)發(fā), 出不同顏色或不同強(qiáng)度的可見光，同時(shí)一些與生長環(huán)境有關(guān)的晶體結(jié)構(gòu)或生長紋也可得到顯示。因此， 其可以用來鑒定寶玉石礦物，確定寶玉石中微量雜質(zhì)離子的種類、價(jià)態(tài)、配位體的對稱性。2、儀器陰極射線發(fā)光儀組成：顯微照相系統(tǒng)（包括偏光顯微鏡）冷陰極電子槍樣品室控制系統(tǒng)真空泵3、測量方法成本低、無損、快捷、制樣簡單4、應(yīng)用在鉆石鑒別

8、和研究中的應(yīng)用a.天然鉆石生長環(huán)帶 研究和探討形成環(huán)境的物理化學(xué)條件的變化由于鉆石生長環(huán)境的變化，物質(zhì)成分的供應(yīng)也產(chǎn)生變化，因此鉆石在陰, 極發(fā)光下顯示不同的顏色和不同生長紋。陰極發(fā)光環(huán)帶結(jié)構(gòu)特征綜合體現(xiàn)了各種地質(zhì)事件， 對研究和探討形成環(huán)境的物理化學(xué)條件的變化有著重要的意義。b.區(qū)分天然與合成鉆石生長環(huán)境的不同，所接受的雜質(zhì)成分含量的不同，造成天然和合成寶玉石在生長結(jié)構(gòu)上有不同的生長區(qū)，且具有規(guī)則的幾何圖形（受生長區(qū)控制）。常見的八面體生長區(qū)呈十字交叉狀分布于晶體的角頂，發(fā)深藍(lán)色和淺藍(lán)色的光（Collins A.T., 1989）。在電子束激發(fā)下，天然鉆石多發(fā)出相對均勻的中強(qiáng)藍(lán)色 灰藍(lán)色光，

9、 并顯示規(guī)則或不規(guī)則的生長環(huán)帶結(jié)構(gòu)；由于合成鉆石晶體多以聚形（八面體和立方體）為主，在不同的生長區(qū)則發(fā)出不同顏色的光，并顯示幾何對稱的生長分區(qū)結(jié)構(gòu)，如100 生長區(qū)發(fā)黃綠色光，分布于其中四個(gè)角頂，呈對稱分布，為十字交叉狀。籽晶幻影區(qū)發(fā)黃色光（或弱發(fā)光），位于晶體中心呈正方形。而111生長區(qū)呈環(huán)帶分布。c.區(qū)別處理前和處理后的鉆石同一顆鉆石樣品，在高溫高壓處理前的陰極發(fā)光為黃色，經(jīng)高溫高壓處理后的陰極發(fā)光為藍(lán)色。d.鉆石的缺限中心研究寶玉石在陰極射線激發(fā)下可以發(fā)射出色調(diào)、譜位及強(qiáng)度不等的光，可利用陰極發(fā)光的圖彩和陰極發(fā)光光譜的表征，揭示缺陷中心及發(fā)光機(jī)理。當(dāng)輻照源的高能粒子進(jìn)入鉆石，會(huì)形成電子缺

10、陷心，從陰極發(fā)光譜中可識別出ND1 心（發(fā)光峰位于388nm）和 S1 心（發(fā)光峰位于 515-520nm ），NDI心主要出現(xiàn)在Ia 型鉆石中， 具有重要的標(biāo)型鑒定意義。S1 心屬于一種典型的輻射損傷心，一般發(fā)射強(qiáng)藍(lán)綠色光（據(jù)開利劍，20）。(3) 翡翠的陰極, 發(fā)光a.翡翠的陰極發(fā)光特征 鑒別翡翠與仿翡翠及相似玉石在陰極發(fā)光下翡翠的主要礦物成分硬玉通常發(fā)暗至中亮綠至黃綠色光；當(dāng)硬玉成分較純時(shí)發(fā)亮紫紅色光； 當(dāng)硬玉中不含鐵而含鈣和錳時(shí)往往發(fā)中至亮紫藍(lán)色光和白色光；依據(jù)陰極發(fā)光圖像能較好地區(qū)分翡翠和其他相似玉石和仿制品（張鼐等，20,）b.鑒別A 、B、C 貨翡翠在陰極顯微鏡下翡翠的結(jié)構(gòu)清楚可

11、見，A、B、C貨各有其明顯的區(qū)別特征：A 貨：翡翠因雜質(zhì)成分不同，其發(fā)光各有特色。在陰極顯微鏡下以發(fā)暗綠 黃綠色光帶紫藍(lán)色光為主，個(gè)別的發(fā)葡, 萄紅色和白色光。B 貨：發(fā)均勻的亮綠 黃綠色光，晶體周邊常被溶蝕成港灣狀或參差狀，裂縫充填，有膠，可發(fā)綠色的光，裂縫兩側(cè)的晶體溶蝕現(xiàn)象明顯。貨：主要的陰極發(fā)光特征是裂縫發(fā)育且不發(fā)光，染料在裂縫向顆粒間隙滲透的特征在陰極發(fā)光下清晰可見。錫石的陰極發(fā)光與成因研究按陰極發(fā)光的特征將錫石分兩種不同的成, 因類型：偉晶巖型錫石和熱液型錫石。綜上述，陰極發(fā)光在寶玉石中的應(yīng)用有：鑒別相似的寶玉石鑒別天然與合成的寶玉石鑒別優(yōu)化、處理的寶玉石研究寶石的形成環(huán)境與成因等六

12、、掃描電鏡（ SEM ）電子顯微鏡：是指利用高速運(yùn)動(dòng)的電子束來代替光波的一種顯微鏡。一般光學(xué)顯微鏡不能分辨小于其照明光源波長一半的微細(xì)結(jié)構(gòu)。由于電子束具有波動(dòng)特性，其波長僅為可見光波的十萬分之一 （約 0.05?），故大大提高了顯微鏡的分辨本領(lǐng)，能觀察寶玉石等物質(zhì)的極為微細(xì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，以及其表面微細(xì)缺陷觀察和內(nèi)部包裹體研究等。電子顯微鏡的類型主要有：透射電子顯微鏡, 掃描電子顯微鏡（SEM ）1、透射電子顯微鏡即通常所說的電子顯微鏡。其主要由光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、供電控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等四大部分組成。電子光學(xué)系統(tǒng)是電子顯微鏡的主要組成部分，其工作原理與光, 學(xué)顯微鏡相似，電子槍連續(xù)發(fā)射電子束，就

13、相當(dāng)于光學(xué)顯微鏡的光源；電磁透鏡相當(dāng)于光學(xué)透鏡。整個(gè)電子顯微鏡的工作系統(tǒng)處于真空之中。由電子槍發(fā)射出的電子束穿過極薄的寶玉石透明樣品，經(jīng)電磁透鏡聚焦后，即可在熒光屏上顯示出被放大的圖象。2、掃描電子顯微鏡（SEM）掃描電子顯微鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)、信號檢測系統(tǒng)、樣品室和樣品臺、真空系統(tǒng)等組成。它兼具有電子顯微鏡、電子探針分析儀、電子衍射分析儀的性能，可利用高能電子束轟擊寶玉石樣品后所產(chǎn)生的二次電子、背散射電子、吸收電子、透射電子等作為信息，從而對樣品的微觀表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察及研究。它也可以利用其產(chǎn)生的特征 射線，通過能譜儀分析其能量或波長，以獲得被測寶玉石礦物的化學(xué)成分及其相對含量。

14、放大倍數(shù)10 萬 30 萬倍高能電子束與樣品相互作用并從樣品中激發(fā)出各種信息。對于寶石工作者，最常用的是二次電子、背散射電子和特征 射線。（做形貌觀察主要用二次電子和背散射電子）掃描電子顯微鏡除了可運(yùn)用于寶玉石的表面形貌外，它經(jīng)常帶能譜（EDS）做成分分析。七、 射線衍射儀1、方法原理：由于 射線的波長與結(jié)晶物質(zhì)內(nèi)部的原子（或離子）大小相近，因此可產(chǎn)生定向反射衍射，據(jù)衍射圖樣可對結(jié)晶質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)及物相進(jìn)行鑒別。射線是波長約0.01100? 的電磁波。用于測定晶體結(jié)構(gòu)的 射線，波長為 0.502.50?，這個(gè)波長范圍與晶體點(diǎn)陣面的間距大致相當(dāng)。射線的散射分為相干散射和非相干散射兩種。相干的光子進(jìn)行相互干涉并產(chǎn)生一些衍射現(xiàn)象。由 射 管 生的 射 包含兩部分：一部分是具有 波 的“白色 ”射 ，另一部分是由陽極金屬材料成分決定的有一定波 的特征射 。光在晶體中的衍射一定要 足布拉格方程2d(hkl)sin n=n，此方程中符號的物理意 ：d(hkl) 晶面 距（晶體點(diǎn) 中原子面 距）衍射角(3)n 衍射 數(shù)，可取1,2,3整數(shù)(4) 射 波 2、 器射 衍射