浅谈在宝石检测中先进的检测技术

上海斌瑞检测技术服务有限公司是一家国内大型的无损检测仪器集成供应平台，也是奥林巴斯全国授权经销商，高新技术企业，主营业务为无损检测设备的供应和提供相应的解决方案，办公地址在上海市北高新技术园区内。主要产品包括世界上最先进的超声探伤仪系列、测厚仪系列、涡流系列、内窥镜系列以及其他品牌的汽车齿轮探伤系统、红外、电磁超声等高端设备系列，并销售射线、磁粉、渗透等无损检测常规产品。同时，公司在高端无损检测服务和提供解决方案也具备了丰富经验，已与奥林巴斯、中国船级社实业公司、宝钢金艺、TUV等知名企业建立了长期战略合作关系。

一、X射线探伤技术

　　1. X射线探伤技术原理

　　X射线探伤技术作为无损技术的一种，其是利用射线穿过物质并通过衰减来实现检测的技术。当强度均匀的射线束透过物体时，物体局部区域存在不同物质和不同物体结构对射线的衰减程度各不相同，从而使物质物体内部气泡、裂缝、杂质和断层等缺陷显示在底片或荧光屏上并成影像，这样再利用一定的检测器检测透射射线强度，便可以用来判断物体内部的缺陷和物质分布状况。　　X射线穿过物质时会对物质产生影响，其中的一部分光子可能从物质的原子间隙中穿过，不发生任何作用，另一部分光子与物质中原子的轨道电子或原子核发生作用被物质吸收，或使射线方向发生改变，在这里可以将物质与射线发生的作用称为X射线与物质的相互作用。

　　X射线与物质相互作用时会产生四种形式，即光电效应、汤姆逊效应、康普顿效应和电子对效应，而这四种效应效率大小一般由光子能量和物质原子数量来决定。其中光电效应、散射效应、电子对效应三种效应在X射线探伤应用中应用比较广，但若就其灵敏度而言，光电效应和电子对效应可以有效的提高探伤灵敏度，这两种效应凭借其优势即便在低电压或是变电压强条件下，也能获得高清晰度照相底片。在这里应该注意的是散射效应可能会使照片产生灰雾现象，X射线探伤应用过程中应尽量避免产生此效应。

　　2.X射线探伤技术在珠宝检测中的应用

　　(1)优势

　　X射线探伤技术优势一是体积小、重量轻，体积为(300×195×110)mm3，重量在5kg以下；二是安全性好，X射线探伤技术因采取屏蔽措施，实际应用过程中不需要专门的实验室，一般场合下可以操作和使用，且对人体无任何伤害；操作简单，使用时只需要几秒钟且一般人都可以操作。

　　(2)X射线探伤技术在珠宝中的应用

　　X射线探伤技术凭借上述优势在珠宝检测中应用效果相对较好，用这种技术鉴定钻石与钻石仿制品时，只需将被测物放置在X光照下几秒后，便可直接、快速、准确的鉴别出钻石的真伪。当被测物置于光照条件下，发出白垩状荧光，即为真钻石，反之则为钻石纺织品；鉴别红宝石与人造红宝石真伪时，只需将被测物放置在X射线下，如果发出的是红色荧光，则为天然红宝石，如果发出鲜艳的红色荧光且有几秒钟的荧光，则为人造宝石；鉴别天然珍珠和人工养殖珍珠时，将被测物放置在X射线下照射，暗淡不明，待视力适应方能看出，而人工养殖的珍珠由于珠母中含有锰元素，在X射线照射下，其荧光来源于珠内会呈现出淡黄色。此外，X射线探伤技术还能以不同矿物质在X射线下发出不同颜色的荧光鉴别翡翠、晶石等其他珠宝。

　　二、红外光谱技术

　　1.红外光谱技术原理

　　红外光谱技术也称红外光谱，其波长范围为0.78μm～1000μm，波数范围为12820～10cm-1。红外光谱原理是当有一束连续波长红外光经过物质时，物质分子中的某个基团的振动频率或转动频率会与红外光频率保持一致，并将分子吸收的能量从原来的基态阵动能级跃迁至能量较高的振动能级，分子吸收红外辐射后发生振动，是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和界别化合物的分析方法。

　　2.红外光谱在珠宝鉴别中的应用

　　(1)在祖母绿中的应用

　　利用红外光谱对祖母绿真伪进行检测时，可以通过红外光谱分析祖母绿中的结构水及其类型、CO2等成分，以此鉴定出合成祖母绿和天然祖母绿。具体来说，当波数为2400cm-1～2500 cm-1时，会出现吸收光谱，在天然祖母绿范围内，属于天然祖母绿；当波数为3000 cm-1～4000cm-1时为祖母绿水分子红外吸收光谱，属于水分子红外，这时没有吸收峰，而溶剂合成的祖母绿如此，可判定其为溶剂合成祖母绿；热液合成的祖母绿波数约为3500cm-1，这时水分子出现红外吸收谱峰，为热液合成祖母绿。

　　(3)在黄晶石中的应用

　　用红外光谱区分天然黄晶石和合成黄晶石，可以根据晶石的红外吸收峰来区别，用红外光谱进行检测时能见到微弱的红外吸收峰，即为天然黄晶石，反之则为合成黄晶石。

　　三、电子探针技术

　　1.电子探针技术原理

　　电子探针技术是利用微小的电子束与样品相互作用后产生的特征X射线，对被测物的成分进行定量和定性分析。实际应用中可以利用特征X射线强度来确定被测样品中所含元素种类强度并对含量进行分析。

　　2.电子探针技术在珠宝鉴别中的应用

　　正常情况下，消费者很难对天然宝石与人工宝石进行准确的区分，但从其物理、化学性质来看，二者受生长环境的影响，其化学性质仍存在着一定的不同，特别是在微量元素方面，利用电子探针可以较容易的区分天然宝石和合成宝石的不同。如采用此种方法对天然红宝石和合成宝石鉴别时，如果发现被测物有含针状金红宝石包体，即为天然红宝石，反之则为合成红宝石。

　　四、阴极发光技术和扫描电子显微镜技术

　　阴极发光技术在实际应用过程中，需要将珠宝置于真空室内，利用电子束激发可见光，根据光的强弱或颜色的强弱及颜色分布来判断和区分某些宝石的性质，并以此区分天然宝石和合成宝石；扫描电子显微镜技术较其他技术分辨率高，可以将被测物放大很多倍并呈现较大图形显示在屏幕上，根据屏幕上显示的图像和具体数据来判断宝石真伪。实际使用过程中其原理是利用一束聚焦电子束轰击样品表面，入射电子束将在样品表面下层范围内运动并激发出二次电子、背散射电子、特征X射线等电子信息。将这种技术应用在宝石鉴定中，能在不损坏宝石的前提下，对被测物表面微形貌、化学成分进行分析，再利用扫描镜便可较容易地将宝石上面微细裂纹和缺陷等图像清晰显示在屏幕上，鉴定者可以此为依据判断天然宝石和合成宝石。　　　

　　珠宝与普通饰品相比，其自身价值相对较高，而能利用专业知识和工具正确识别珠宝真伪的人却很少，一些不法分子利用这一点常常以次充好赚取高额利润，这对消费者和对珠宝市场都是十分不利的。随着珠宝鉴定工作不断的发展，对珠宝检测技术要求越来越高，现有的技术只能满足时下珠宝鉴定需求，还需要在现有珠宝检测技术基础上，研究出更多简洁、方便、清晰、安全的珠宝鉴定新技术。

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