钧研实验室红外光谱拉曼光谱仪光谱仪

利用光谱学如何让假冒宝石无所遁形?

钧研实验室

在珠宝市场看中了一块通透的满绿翡翠,商家信誓旦旦说是天然 A 货,价格比专柜便宜一半;入手了一枚 “一克拉钻石” 戒指,肉眼看火彩十足,却总担心是不是莫桑石仿品?

在珠宝行业,随着造假技术的升级,仅凭肉眼、放大镜甚至传统的折射率测试,已经越来越难分辨那些高度仿真的假冒品、优化处理品。

但在专业的鉴定实验室里,有一项 “黑科技”,能给宝石做一次 “分子级的体检”,哪怕造假手段再高明,也能一眼识破 —— 这就是光谱学鉴定技术

 

什么是光谱学?

每一种物质,都有独一无二的 “光谱指纹”。

很多人可能听过 “指纹破案”,宝石也有自己的 “分子指纹”?

光谱学的原理,其实很简单:当光照射到物质上时,不同的分子、原子,会对不同波长的光产生独特的吸收、散射或者反射反应。把这些反应记录下来,就形成了这个物质专属的 “光谱图”—— 就像人的指纹,全世界没有两个完全一样的。

鉴定师只需要把待测宝石的光谱图,和标准数据库里的天然宝石、合成宝石、处理宝石的光谱做对比,就能一秒判断:这颗石头,到底是天然的,还是人造的?有没有经过注胶、染色之类的处理?

根据国家最新标准《GB/T 42645 - 2023 珠宝玉石鉴定 紫外 - 可见吸收光谱法》,光谱法已经成为珠宝玉石鉴定的核心标准方法之一,凭借其无损、精准的特点,成为了行业的 “金标准”。

 

1.拉曼光谱鉴定技术

在所有光谱技术里,拉曼光谱可以说是宝石鉴定里最常用的 “全能选手”。

它的原理是利用激光的拉曼散射效应,不同的分子结构,会产生不同的拉曼位移,从而形成独特的特征峰。而且它完全无损,不需要对宝石做任何处理,哪怕是已经镶嵌好的戒指、项链,也能直接检测,不会损伤宝石的分毫。

最经典的应用,就是分辨天然钻石和莫桑石

莫桑石(碳化硅)的外观和钻石几乎一模一样,肉眼、甚至普通的热导仪都很难分辨,不少不法商家就用它来冒充钻石,牟取暴利。

但在拉曼光谱下,两者的差异一目了然:

 天然钻石与莫桑石的拉曼光谱对比

天然钻石的拉曼光谱,只有一个非常尖锐的特征峰,在 1332cm⁻¹ 的位置,这是钻石的碳晶体结构专属的 “身份证”。

而莫桑石呢?它的光谱里会出现多个特征峰,在 776、796、968cm⁻¹ 这些位置,都有明显的峰,和钻石的单峰完全不同。

只需要 1 分钟,拉曼光谱仪就能完成检测,当场就能告诉你,你买的到底是真钻,还是仿品。

除此之外,拉曼光谱还能检测染色宝石:染色的染料分子,会在光谱里出现额外的特征峰,哪怕染得再逼真,也逃不过仪器的眼睛。

2.红外光谱鉴定技术

对于国内消费者最关心的翡翠,红外光谱就是鉴定 “注胶 B 货” 的神器。

很多人都知道,天然的翡翠叫 A 货,而有些商家会把品质差的翡翠,用强酸洗掉里面的杂质,然后注入环氧树脂来填充裂缝,让它看起来通透干净,当成天然 A 货来卖,这就是 B 货翡翠,价格只有 A 货的几分之一。

这种处理过的翡翠,肉眼看非常逼真,甚至连经验丰富的老商家都有可能看走眼。但红外光谱,能直接看穿里面的环氧树脂。

 天然翡翠与注胶处理翡翠的红外光谱对比

天然翡翠的主要成分是硬玉矿物,它的红外光谱,只会在 900-1200cm⁻¹ 的位置,出现硬玉的 Si-O-Si 化学键的特征峰。

但注胶的 B 货翡翠呢?因为注入了环氧树脂,光谱里会多出两个非常明显的峰:一个是 2966cm⁻¹ 的 C-H 伸缩振动峰,另一个是 1720cm⁻¹ 的 C=O 羰基峰 —— 这两个峰,就是环氧树脂的专属标志,天然翡翠里绝对不会有。

只要光谱里出现了这两个峰,就说明这块翡翠,一定是经过了注胶处理的。

除了翡翠,红外光谱还能检测注胶的绿松石、染色的玛瑙,甚至能帮我们判断宝石的产地,比如哥伦比亚的祖母绿和其他产地的祖母绿,红外光谱里的水含量峰就有明显的差异。

3.紫外 - 可见光谱鉴定技术

 红宝石、蓝宝石、祖母绿的特征吸收光谱对比

除了分子结构,宝石的颜色,也能通过光谱来解读,这就是紫外 - 可见吸收光谱。

宝石的颜色,其实是内部的致色元素导致的,比如红宝石的红色,是铬元素;蓝宝石的蓝色,是铁和钛元素。不同的致色元素,会吸收特定波长的光,从而形成独特的吸收峰。

最典型的,就是分辨红宝石和红色尖晶石。这两种红色的宝石,外观几乎一模一样,很多新手都会搞混。但它们的吸收峰完全不同:

红宝石的标志性吸收峰,在 550nm 左右,还有 450nm 的特征峰,这是铬元素致色的标志;而红色尖晶石的吸收峰位置,和红宝石完全不一样。

就像上图里显示的,不同的宝石,吸收峰的位置天差地别,鉴定师只需要看一眼光谱,就能一秒分清,这到底是红宝石,还是其他的红色宝石。

而且,根据最新的国标,紫外 - 可见光谱法已经成为珠宝鉴定的标准方法,能精准识别染色、扩散处理的宝石,比如染色翡翠,就会在 650nm 的位置出现异常的吸收带,而天然翡翠的特征峰在 437nm,一眼就能分辨。

随着技术的发展,便携式的手持光谱仪已经普及了。在珠宝交易市场或市场监管的执法人员,都会用手持设备,防止被商家忽悠和抽查打假。光谱学技术,把鉴定从 “经验判断”,变成了 “科学检测”,不管造假的手段怎么升级,分子的结构是骗不了人的。

所以下次买珠宝的时候,别只听商家的一面之词,也别迷信自己的肉眼,一定要记得:

. 优先选择有权威检测证书的珠宝,证书里的检测结果,很多都是靠光谱技术得出的;

. 如果是在批发市场或者直播间买货,可以要求商家出示光谱检测的结果,确认宝石的天然属性;

. 遇到价格低得离谱的 “天然宝石”,一定要多留个心眼,天底下没有那么多漏可捡。

科学技术的发展,就是为了让我们能更放心地拥有这些美丽的石头,不用再担心买到假货,也让珠宝市场,越来越规范。

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