便携式拉曼光谱仪应用于翡翠检测

前言

翡翠是自古被人们所喜爱的一类硬玉石的统称，其中带红、紫、黄等颜色的品种称为翡，带有绿色的品种称为翠，二者合称翡翠。现在随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，翡翠玉石饰品和雕件受到更多欢迎，不仅被人们用作装饰品，还被用作保值增值的经济投资对象，相关市场节节走高。

东亚主要翡翠的主要矿产地是缅甸北部的乌鲁江地区，其天然优质翡翠玉石的产出数量很少，价格昂贵，远不能满足市场的需要。少数无良商家为谋取更多非法利益，想方设法采取各种除去中、低档翡翠玉石表面的杂质或改变其颜色与透明度的方法，来冒充优质珠宝，欺骗消费者。目前翡翠造假技术非常先进，仅靠肉眼及传统的鉴定方法已经很难识别真假，因此，采用有效技术手段对翡翠玉石的无损、快速、准确地检测鉴定有重要意义。

激光拉曼技术目前被公认为一种鉴定翡翠非常有效的手段，拉曼光谱是物质分子受光照射后所产生的非弹性散射，具有ZX对称振动特性的无机分子一般都具有很强的拉曼活性。拉曼光谱的优点在于它的快速，准确，测量时通常不破坏样品，样品制备简单甚至不需样品制备。天然翡翠是典型的一类无机矿物，其拉曼活性远大于红外光谱。基于拉曼方式检测翡翠有明显的优势，这一方法已经得到很多用户和厂家重视，可是目前用于翡翠等珠宝检测的拉曼设备都是来自雷尼绍或者赛默飞等公司的大型仪器，其庞大的体积、复杂的配置、严格的使用环境和昂贵的价格让其局限在实验室，也让很多希望在现场进行检测的用户望而却步。

方法和结果

ZG云南一个科研团队使用海洋光学的便携式拉曼光谱仪测定了天然翡翠、染色翡翠和假翡翠的特征拉曼谱图^[1]，获得了很有价值的结果。

天然翡翠的主要矿物成分为NaAl[Si₂O₆],其拉曼谱图中有4条谱带强度比较大，可以作为天然翡翠的特征拉曼峰，他们分别是来自于Si-O对称伸缩振动的1033cm^-1和984cm^-1峰、来自于Si-O-Si弯曲振动的693 cm^-1峰和373 cm^-1峰。而造假的染色翡翠原料多是低品味翡翠原石或成品，造假者先使用强酸溶蚀掉其表面的黄、灰或黑色杂斑或微细脉状杂质，然后用石蜡、石蜡油或者环氧树脂等有机物充填被溶蚀后表面形成的小坑或细纹脉，以弥补翡翠受损的结构并增加透光度，使得颜色看起来更加纯正，摸起来更加温润。还有更恶劣的做法是使用石英岩等石料进行漂白，填充和染色等处理，伪造成天然翡翠。玻璃、石蜡、石蜡油或者环氧树脂等有自己的特征拉曼峰，其结构与天然翡翠差别明显，这种差异可以成为鉴定天然与染色翡翠的基础。测试中所使用的激光波长为785nm，功率设定为200mw，平均次数为1次。测试样品分别为天然翡翠、基于劣质原石的染色翡翠和彻底的假翡翠。每种样品各在表面选择a，b和c三个点进行测量。下图测量得到的天然翡翠样品的拉曼光谱图。

图1 天然翡翠样品拉曼光谱图

图2 染色翡翠发拉曼光谱图

图3 假翡翠的拉曼光谱图

从图1可以看到较强的4条翡翠拉曼峰和较弱的其他振动谱带，尽管存在微小相对位移，但这些特征谱带相对位置与真翡翠标准谱图一样。而图2里除了有天然翡翠特征峰，还存在1127 cm^-1和1057 cm^-1峰，这是典型的石蜡特征谱带，暗示该样品经过后期填充处理，含有了石蜡充填物。图3的谱图则与石英岩标准图谱一样，而石英岩是常用的假翡翠造假原料，暗示出该样品品质欠佳或者是彻底的假翡翠。

结论与讨论

使用海洋光学的便携式拉曼光谱仪，能够无损、快速、准确的测量得到的真假翡翠特征峰，强度鲜明，差异明显；每个样品测量时间仅需要几分钟，测量速度很快；测量过程中没有进行专门的样品预处理，更不需要对珍贵的宝石切割取样，溶解或磨粉等处理。同时设备具有体积小，重量轻、可携带到检测现场的优点，价格也更具优势，在鉴定翡翠真假的方面有很大应用前景。

更进一步的，便携式拉曼光谱仪的激光可以穿过玉石透明或半透明表面，聚焦于玉石内层，从而获得玉石内层的拉曼信息，这对于玉石包裹体的研究也是极有帮助的。

引用文献：

[1] 王昆林, 刘仁明. R-3000便携式拉曼光谱仪在翡翠鉴定中的应用[J]. 光谱实验室, 2011, 28(2):832-835.