使用拉曼光譜進行寶石分析
在中國傳統(tǒng)的寶石分析方法包括劃痕試驗，紫外線試驗，霧化試驗，電導(dǎo)率試驗，放大鏡試驗，透明度試驗，熱試驗和密度試驗。必須仔細(xì)進行劃痕測試和熱測試，因為它們可能會損壞寶石; 可以使用電導(dǎo)率測試和諸如UV光測試和折射率測試的光學(xué)方法以及檢測自然光，白熾燈和熒光之間的顏色變化的方法進行非破壞性分析。折射率（RI）測試可用于區(qū)分天然和合成藍(lán)寶石。甲折射計可以測量透明石的RI來確定光學(xué)透明石內(nèi)的光路發(fā)散的程度。每個光學(xué)透明寶石都有自己的RI值，表示質(zhì)量。許多實驗室使用紫外線誘發(fā)的熒光輻射來鑒別合成石，因為它們表現(xiàn)出異常熒光。合成橙色藍(lán)寶石的例外是，因為天然橙色藍(lán)寶石本身是高度熒光的，并且不容易與合成產(chǎn)品區(qū)分開。光學(xué)測試方法可能僅適用于光學(xué)透明或部分透明的寶石，二次離子質(zhì)譜（SIMS）是昂貴的，工程化的，需要專業(yè)知識。此外，上述方法不能確定寶石的化學(xué)性質(zhì)和起源。因為天然橙色藍(lán)寶石本身是高度熒光的，并且不容易與合成產(chǎn)品區(qū)分開。光學(xué)測試方法可能僅適用于光學(xué)透明或部分透明的寶石，二次離子質(zhì)譜（SIMS）是昂貴的，工程化的，需要專業(yè)知識。此外，上述方法不能確定寶石的化學(xué)性質(zhì)和起源。因為天然橙色藍(lán)寶石本身是高度熒光的，并且不容易與合成產(chǎn)品區(qū)分開。光學(xué)測試方法可能僅適用于光學(xué)透明或部分透明的寶石，二次離子質(zhì)譜（SIMS）是昂貴的，工程化的，需要專業(yè)知識。此外，上述方法不能確定寶石的化學(xué)性質(zhì)和起源。
作為上述測試方法的替代方案，拉曼光譜是非破壞性的，極快的，成本低的。它也對具有很少或沒有天然偶極運動的高對稱共價鍵敏感。拉曼指紋允許寶石學(xué)家根據(jù)與不同來源的寶石的譜圖譜的拉曼光譜ID比較來識別寶石的化學(xué)特性和起源。拉曼光譜儀為所有類型的含硼酸鹽，碳酸鹽，鹵化物，天然元素，氧化物，磷酸鹽，硅酸鹽，硫酸鹽和硫化物的礦物產(chǎn)生精確和獨特的光譜。
如圖1所示，金剛石具有碳 - 碳振動拉曼光譜，其在1332cm -1處顯示單個拉曼位移，這證實了純金剛石的真實性。硅晶片在520cm -1處具有特征拉曼位移。300 cm -1的拉曼位移表示寶石是鍺。
圖1 - 用于金剛石，硅和鍺的拉曼位移的光譜比較。
經(jīng)過0.1秒掃描，GemScan 1350拉曼光譜儀和數(shù)據(jù)比較軟件可以識別用于光譜指紋圖譜的寶石或礦物。鑭組分SiO 2，Al 2 O 3，Cr 2 O 3，F(xiàn)e 2 O 3，MgO，CaO和Na 2 O 的化學(xué)成分的拉曼光譜指紋具有300cm -1和1100cm -1之間的特征拉曼光譜。A型玉，樹脂填充型B玉和石英的比較如圖2所示。金剛石，莫桑石和石英之間的獨特拉曼光譜差異如圖3所示，而天然紅珊瑚和染色珊瑚之間的光譜差異如圖4所示。圖4中的紅色跡線表示存在類胡蘿卜素和鸚鵡螺; 染色的珊瑚（藍(lán)色痕跡）中缺少這兩種天然色素。
圖2 - 天然A型玉，樹脂填充型B玉和石英的拉曼光譜比較。
圖3 -inavia共焦拉曼顯微鏡測量的金剛石，莫桑巖和石英的拉曼光譜
圖4 - 天然紅珊瑚與染色珊瑚之間的光譜差異。紅珊瑚的光譜峰為1129 cm -1和1517 cm -1 ; 對于染色的珊瑚，在1089厘米-1處有一個單一的高強度光譜。
GemScan1350拉曼分子光譜識別和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在不到2秒內(nèi)表征寶石。它包括xyz導(dǎo)螺桿和用于3-D控制和激光掃描的轉(zhuǎn)臺。激光掃描并識別松散的小金剛石的拉曼光譜指紋，以及在表面360度處高達(dá)5厘米高×10厘米直徑的大型寶石。圖5突出了市場上鉆石和金剛石模擬物之間的差異。該鉆石模擬物的拉曼位移具有拉曼光譜，具有六個主要的拉曼位移。VVS1-F級金剛石在1332厘米-1處具有單個碳 - 碳拉曼位移。圖6突出了鉆石與假冒之間的區(qū)別。
圖5 - VVS1-F級金剛石（黑色光譜）與金剛石模擬物（紅色光譜）的拉曼光譜的比較。
圖6 - 金剛石（黑色光譜）和偽造（紅色光譜）的拉曼光譜比較。