有机宝石及染色处理品紫外可见吸收光谱研究
摘 要 本文中研究得出天然和经过处理的宝玉石在特殊谱峰出现异于天然宝石的吸收峰，天然黑珍珠的特征峰为天然黑色素的520 nm、700 nm吸收峰，而染色黑色珍珠没有此类吸收峰；天然金珍珠在355nm-435nm处附近具有明显的宽吸收带，而经过染色处理后的金珍珠则在430nm或在360nm和430nm出现吸收带；对于红珊瑚，不同色调的染料本身具有的致色因素和离子或分子成分不同，导致吸收带的形态、位置、强度等特征与天然红珊瑚的特征吸收峰就有了一定的差异。
目 录
1.绪论 1
2 .紫外吸收光谱及GEM3000紫外可见吸收光谱仪概述 3
2.1紫外可见吸收光谱（UVVIS） 3
2.2基本原理 3
2.3 GEM3000紫外可见吸收光谱仪介绍 3
2.4 基本工作原理 3
2.5 gem3000应用 4
2.6 宝玉石的颜色成因及呈色机理介绍 4
2.6.1 过渡金属元素致色 4
2.6.2色心致色 4
2.6.3电荷转移致色 5
2.6.4能带致色 5
2.6.5物理光学致色(包裹体) 5
3.常规检测仪器介绍 7
3.1宝石显微镜 7
3.2折射仪 7
3.3宝石密度测量仪 7
3.4紫外荧光灯 7
4.样品与测试方法 9
4.1 样品的选择 9
4.2 测试方法 9
4.2.1常规仪器检测 9
4.2.2 紫外可见吸收(UVVIS)检测 19
5.测试结果与分析 20
5.1 天然珍珠与染色珍珠紫外可见光谱检测 20
5.2 天然红珊瑚及染色红珊瑚紫外可见光谱检测 23
6.结论 26
参考文献 ............................ .................... 27
致谢 ..................................................... 28
1.绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
在这个科学技术飞速发展、各类仪器高效应用于生活各领域的时代，大型仪器的光谱分析技术也已经成功地应用于宝石学当中，并且进一步渗透到学术研究和宝石鉴定等领域，例如较常用的紫外可见吸收光谱、拉曼光谱检测和红外光谱检测等。在这之中，紫外可见吸收光谱更是具有着有效、快速、无损、精确地判定宝石种类的巨大优势，甚至可以分析显示其中的化学成分。该仪器的检测范围广泛应用在各个种属的天然及人工合成宝石与优化处理宝石当中。
随着高科技领域的快速发展，宝石优化处理技术也在突飞猛进，合成优化处理宝石与天然宝石的区分也就在客观上变得愈来愈困难。如果仅仅依靠传统的宝玉石鉴定工具进行鉴别和判定，有时我们就会显得力不从心。在先进的处理手段下就显得更加无能为力，甚至已经不足以给予宝石一个准确的定性鉴定结果。本次实验将通过使用GEM3000紫外可见光谱仪，对所选择的宝玉石样品进行紫外可见光谱的测试，并且会利用其各物质对光的吸收不同的原理，根据不同标本所呈现的特征图谱对照天然及染色宝玉石的谱图图库，从而对其进行快速的定性鉴别。
利用紫外可见吸收光谱的原理对珠宝进行检测鉴定的有很多，现在已经得出了一些较为成熟的研究成果，比如利用紫外可见吸收光谱仪对钻石、天然及染色和处理的红蓝宝的研究，在国内外都已经有了较成熟的结果，所以我选择了研究较少的染色宝玉石方向进行实验和探究。
通过操纵紫外可见吸收光度计，可以对天然和经过优化处理后的宝石进行光谱检测，进而观察宝石的紫外可见吸收光谱并找出对应的特征吸收峰，对于判定宝石有无经过染色及其它优化处理和区分天然宝玉石有着一定的意义。并且通过大量样品的紫外光谱测试，从实验结果中可以归纳筛选出可能未被发现的处理手法所具有的特征的吸收峰。
紫外可见吸收光谱能够利用实验后呈现的光谱图进行高效、精确、直观的鉴定，根据谱库吸收峰的对比及资料查阅可以方便快捷的得知宝玉石是否经过染色及其它处理。
由于珠宝玉石的种类和其颜色存在差别，在紫外可见光谱仪光源的照射下，会产生具有不同差异特征的反射光谱，可以以此为研究依据来判定被测宝石的构成，从而对宝玉石有无经过处理、利用何种方法进行处理研究。
2 .紫外吸收光谱及GEM3000紫外可见吸收光谱仪概述
2.1紫外可见吸收光谱（UVVIS）
UVVIS紫外吸收可见光谱，英文全称为“Ultraviolet–visible spectroscopy”，它是电子光谱中的一种，由于物质中具有不一样的分子或离子，从而会对紫外和可见光的吸收水平产生不同的影响，进而可以利用差异性，对物质的构成、含量进行剖析、测定、推测。
2.2基本原理
紫外—可见吸收光谱的原理是在电磁辐射下，由宝石中原子、离子、分子的价电子和分子轨道上的电子，在电子能级间的跃迁而呈现出的一种分子吸收光谱[1]。
2.3 GEM3000紫外可见吸收光谱仪介绍
GEM3000珠宝检测仪，能够有效的检测上百种珠宝玉石的光谱，测试速度快速，使用便捷，效率高。对于天然钻石与合成钻石的鉴别可以依靠仪器的声音提示进行鉴别，软件中有相应的PASS与NG，可以大大提高检测效率。最小可检测1厘钻石。其对于被检测的样品要求不高，既可以进行裸钻的大批量检测，也可以用于成品的检测，如镶嵌好的钻戒等。适宜测量的宝玉石品种有：蓝宝石、红宝石、钻石、翡翠、珊瑚、珍珠等。
2.4 基本工作原理
电子间能级跃迁的同时总是伴随着振动和转动能级间的跃迁，因此紫外可见光谱呈现较宽的谱带[3]。由于不同的物质有着不同的空间结构，以致于导致各物质吸收光能量的水平也有着不同的差别。进而在紫外可见吸收光谱中，就呈现出具有不同特征的吸收光谱曲线。
根据宝石中的有机物成分，可以与标准的有机化合物图谱进行比对，因为紫外光谱反应的是分子中生色团和助色团的特征，所以具备同种基团的化合物吸收光谱类似。如各类染色宝玉石内含有不与天然宝玉石相同的染色分子，在紫外可见下可呈现出与天然不同的吸收光谱，利用物质的分子对紫外和可见光的吸收程度可以对物质的组成、含量和结构进行分析、测定、推断，从而定性的推测宝玉石是否经过染色及其它处理。[4]
2.5 gem3000应用
①区分天然与合成宝石（水热法合成红色绿柱石显示特征的Co、Fe元素致可见吸收光谱，天然红色绿柱石仅显示Fe及Mn元素致可见吸收光谱）；[1]
②鉴别优化处理宝石；
③探讨宝石呈色机理。
2.6 宝玉石的颜色成因及呈色机理介绍
目 录
1.绪论 1
2 .紫外吸收光谱及GEM3000紫外可见吸收光谱仪概述 3
2.1紫外可见吸收光谱（UVVIS） 3
2.2基本原理 3
2.3 GEM3000紫外可见吸收光谱仪介绍 3
2.4 基本工作原理 3
2.5 gem3000应用 4
2.6 宝玉石的颜色成因及呈色机理介绍 4
2.6.1 过渡金属元素致色 4
2.6.2色心致色 4
2.6.3电荷转移致色 5
2.6.4能带致色 5
2.6.5物理光学致色(包裹体) 5
3.常规检测仪器介绍 7
3.1宝石显微镜 7
3.2折射仪 7
3.3宝石密度测量仪 7
3.4紫外荧光灯 7
4.样品与测试方法 9
4.1 样品的选择 9
4.2 测试方法 9
4.2.1常规仪器检测 9
4.2.2 紫外可见吸收(UVVIS)检测 19
5.测试结果与分析 20
5.1 天然珍珠与染色珍珠紫外可见光谱检测 20
5.2 天然红珊瑚及染色红珊瑚紫外可见光谱检测 23
6.结论 26
参考文献 ............................ .................... 27
致谢 ..................................................... 28
1.绪论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
在这个科学技术飞速发展、各类仪器高效应用于生活各领域的时代，大型仪器的光谱分析技术也已经成功地应用于宝石学当中，并且进一步渗透到学术研究和宝石鉴定等领域，例如较常用的紫外可见吸收光谱、拉曼光谱检测和红外光谱检测等。在这之中，紫外可见吸收光谱更是具有着有效、快速、无损、精确地判定宝石种类的巨大优势，甚至可以分析显示其中的化学成分。该仪器的检测范围广泛应用在各个种属的天然及人工合成宝石与优化处理宝石当中。
随着高科技领域的快速发展，宝石优化处理技术也在突飞猛进，合成优化处理宝石与天然宝石的区分也就在客观上变得愈来愈困难。如果仅仅依靠传统的宝玉石鉴定工具进行鉴别和判定，有时我们就会显得力不从心。在先进的处理手段下就显得更加无能为力，甚至已经不足以给予宝石一个准确的定性鉴定结果。本次实验将通过使用GEM3000紫外可见光谱仪，对所选择的宝玉石样品进行紫外可见光谱的测试，并且会利用其各物质对光的吸收不同的原理，根据不同标本所呈现的特征图谱对照天然及染色宝玉石的谱图图库，从而对其进行快速的定性鉴别。
利用紫外可见吸收光谱的原理对珠宝进行检测鉴定的有很多，现在已经得出了一些较为成熟的研究成果，比如利用紫外可见吸收光谱仪对钻石、天然及染色和处理的红蓝宝的研究，在国内外都已经有了较成熟的结果，所以我选择了研究较少的染色宝玉石方向进行实验和探究。
通过操纵紫外可见吸收光度计，可以对天然和经过优化处理后的宝石进行光谱检测，进而观察宝石的紫外可见吸收光谱并找出对应的特征吸收峰，对于判定宝石有无经过染色及其它优化处理和区分天然宝玉石有着一定的意义。并且通过大量样品的紫外光谱测试，从实验结果中可以归纳筛选出可能未被发现的处理手法所具有的特征的吸收峰。
紫外可见吸收光谱能够利用实验后呈现的光谱图进行高效、精确、直观的鉴定，根据谱库吸收峰的对比及资料查阅可以方便快捷的得知宝玉石是否经过染色及其它处理。
由于珠宝玉石的种类和其颜色存在差别，在紫外可见光谱仪光源的照射下，会产生具有不同差异特征的反射光谱，可以以此为研究依据来判定被测宝石的构成，从而对宝玉石有无经过处理、利用何种方法进行处理研究。
2 .紫外吸收光谱及GEM3000紫外可见吸收光谱仪概述
2.1紫外可见吸收光谱（UVVIS）
UVVIS紫外吸收可见光谱，英文全称为“Ultraviolet–visible spectroscopy”，它是电子光谱中的一种，由于物质中具有不一样的分子或离子，从而会对紫外和可见光的吸收水平产生不同的影响，进而可以利用差异性，对物质的构成、含量进行剖析、测定、推测。
2.2基本原理
紫外—可见吸收光谱的原理是在电磁辐射下，由宝石中原子、离子、分子的价电子和分子轨道上的电子，在电子能级间的跃迁而呈现出的一种分子吸收光谱[1]。
2.3 GEM3000紫外可见吸收光谱仪介绍
GEM3000珠宝检测仪，能够有效的检测上百种珠宝玉石的光谱，测试速度快速，使用便捷，效率高。对于天然钻石与合成钻石的鉴别可以依靠仪器的声音提示进行鉴别，软件中有相应的PASS与NG，可以大大提高检测效率。最小可检测1厘钻石。其对于被检测的样品要求不高，既可以进行裸钻的大批量检测，也可以用于成品的检测，如镶嵌好的钻戒等。适宜测量的宝玉石品种有：蓝宝石、红宝石、钻石、翡翠、珊瑚、珍珠等。
2.4 基本工作原理
电子间能级跃迁的同时总是伴随着振动和转动能级间的跃迁，因此紫外可见光谱呈现较宽的谱带[3]。由于不同的物质有着不同的空间结构，以致于导致各物质吸收光能量的水平也有着不同的差别。进而在紫外可见吸收光谱中，就呈现出具有不同特征的吸收光谱曲线。
根据宝石中的有机物成分，可以与标准的有机化合物图谱进行比对，因为紫外光谱反应的是分子中生色团和助色团的特征，所以具备同种基团的化合物吸收光谱类似。如各类染色宝玉石内含有不与天然宝玉石相同的染色分子，在紫外可见下可呈现出与天然不同的吸收光谱，利用物质的分子对紫外和可见光的吸收程度可以对物质的组成、含量和结构进行分析、测定、推断，从而定性的推测宝玉石是否经过染色及其它处理。[4]
2.5 gem3000应用
①区分天然与合成宝石（水热法合成红色绿柱石显示特征的Co、Fe元素致可见吸收光谱，天然红色绿柱石仅显示Fe及Mn元素致可见吸收光谱）；[1]
②鉴别优化处理宝石；
③探讨宝石呈色机理。
2.6 宝玉石的颜色成因及呈色机理介绍
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