18 июня 2015 / Возможности метода спектроскопии комбинационного рассеяния света

Свернуть меню
 


18 июня 2015 / Возможности метода спектроскопии комбинационного рассеяния света

Идентификация драгоценных камней с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света

В настоящее время на ювелирном рынке существует большое разнообразие драгоценных камней. Следует отметить, что в отдельных случаях такие камни продаются с указанием неточной информации об их идентичности.

Экспертиза драгоценных камней требует эффективного и легкого в использовании аналитического метода. Таковым является спектроскопия комбинационного рассеяния (рамановская спектроскопия).

Среди уникальных возможностей спектроскопии комбинационного рассеяния можно назвать ее неразрушающий характер, а также пространственное разрешение на субмикронного уровне. Последнее особенно актуально в случае небольшого размера драгоценных камней, установленных в оправы ювелирных изделий.

Данная работа демонстрирует возможности конфокальной спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света для установления подлинности драгоценных камней, часто предлагаемых на рынке.

Алмаз, изумруд, рубин, сапфир, жемчуг и т. п. (драгоценные камни), а также александрит, хризолит, бирюза, гранат, топаз, янтарь, коралл (полудрагоценные камни) весьма популярны и широко используемы в ювелирной промышленности.

Спектры комбинационного рассеяния отдельных камней приведены на рис.1-9. Наряду с измеренными нами спектрами, на рис.1-9 помещены для сравнения рамановские спектры соответствующих материалов из спектральной базы RRUFF. Каждый из исследованных ювелирных камней имеет особый спектр комбинационного рассеяния.

Алмаз является самым ценным драгоценным камнем. Циркон и кубический цирконий применяются в качестве имитаций бесцветных алмазов. Данные камни могут позиционироваться недобросовестными дилерами как более дорогие бриллианты. Такие имитации весьма похожи на алмазы, но их КР спектры совершенно различны (рис.1-3).

Для алмаза (рис.1) характерен интенсивный КР пик вблизи 1332 см-1 (валентное С-С колебание), который отсутствует в кубическом цирконии (рис.2) и в цирконе (рис.3). В спектре циркона наблюдается несколько пиков комбинационного рассеяния вблизи 350, 432 (Si-O деформационные колебания), 969 и 1003 см-1 (Si-O валентные колебания).

Рубин, разновидность минерала корунда, является cледующим широко встречающимся драгоценным камнем (рис. 4).

Стоимость рубинов в первую очередь определяется их цветом. Наиболее ценны камни красного цвета. Рубины розового, оранжевого и других оттенков дешевле. На рынке, наряду с подлинными рубинами, предлагаются также его различные имитации. В качестве имитаций могут выступать  красные шпинели и цветные стекла. Отличить имитацию от подлинного рубина позволяет КР спектроскопия.

Анализ спектров комбинационного рассеяния может также помочь распознать турмалин (рис.5), нефрит (рис.6), бенитоит (рис.7), янтарь (рис.8) от подделок.

Рамановскую спектроскопию дополнительно можно применять для выяснения происхождения жемчуга - натуральный он или искусственный. У натурального жемчуга очень характерный спектр комбинационного рассеяния (рис.9).

 

Заключение

В данной работе показано, что конфокальная микроскопия комбинационного рассеяния является  идеальным методом анализа драгоценных камней. Благодаря неразрушающей технике анализа, спектроскопия КР может быть полезной для геммологов, коллекционеров драгоценных камней и другим специалистам.

SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. Рис. 8. Спектры комбинационного рассеяния янтаря. Справа приводится спектр КР янтаря из литературных источников (Howell G. M. Edwards, Analyst, 2004,129, 870-879)

Рис.8. Спектры комбинационного рассеяния янтаря. Справа приводится спектр КР янтаря из литературных источников (Howell G. M. Edwards, Analyst, 2004,129, 870-879).

 

SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. Рис. 9. Спектры комбинационного рассеяния  пресноводного жемчуга. Справа приводится спектр КР жемчуга из литературных источников (Karampelas S., etc. Identification of treated-color freshwater cultured pearls, Bulletin of the Geological Society of Greece, 2007, pp. 794-804)

Рис.9. Спектры комбинационного рассеяния  пресноводного жемчуга. Справа приводится спектр КР жемчуга из литературных источников (Karampelas S., etc. Identification of treated-color freshwater cultured pearls, Bulletin of the Geological Society of Greece, 2007, pp. 794-804)

 

 SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. Рис. 1. Спектры комбинационного рассеяния алмаза (λех = 532 нм) 

Рис.1. Спектры комбинационного рассеяния алмаза
ех = 532 нм).

 

SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. Рис. 2. Спектры комбинационного рассеяния кубического циркония (λex= 532 нм)

Рис.2. Спектры комбинационного рассеяния кубического циркония (λex= 532 нм).

 

SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. Рис. 3. Спектры комбинационного рассеяния циркона (λex= 532 нм) 

Рис.3. Спектры комбинационного рассеяния циркона (λex= 532 нм)

 

SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. Рис.4. Спектры комбинационного рассеяния рубина

Рис.4. Спектры комбинационного рассеяния рубина

 

SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. Рис.5. Спектры комбинационного рассеяния  турмалина

Рис.5. Спектры комбинационного рассеяния турмалина

 

 


SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. Рис.6. Спектры комбинационного рассеяния нефрита

Рис.6. Спектры комбинационного рассеяния нефрита

 

 SOL instruments: спектрометр, рамановский микроскоп, эмиссионный спектрометр. Рис.7. Спектры комбинационного рассеяния бенитоита

Рис.7. Спектры комбинационного рассеяния бенитоита

 

Другие исследования SOL instruments:    

Возможности Confotec™ NR500
                        
Применение Confotec™ MR350, MR520, MR750