不同方法合成蓝宝石与天然蓝宝石的谱学对比研究_曹稳政.pdf

第3 4卷 第4期光 散 射 学 报V o l.3 4 N o.42 0 2 2年1 2月THEJ OUR NA LO FL I GHTS C A T T E R I NGD e c.2 0 2 2收稿日期:(2 0 2 2-0 7-3 0),修改日期:(2 0 2 2-1 1-0 2)基金项目:国家重点研发计划(2 0 1 8 Y F F 0 2 1 5 4 0 0)作者简介:曹稳政(1 9 9 4-),男,硕士研究生.主要研究方向:宝玉石鉴定.E-m a i l:5 8 2 2 0 7 4 8 7q q.c o m通讯作者:祖恩东(1 9 7 0-),男,博士,副教授.主要研究方向:宝玉石鉴定与优化处理.E-m a i l:z e n d 8 81 6 3.c o m文章编号:1 0 0 4-5 9 2 9(2 0 2 2)0 4-0 2 9 0-0 6不同方法合成蓝宝石与天然蓝宝石的谱学对比研究曹稳政1,何珊珊1,腾亚君2,祖恩东1*(1.昆明理工大学 材料科学与工程学院,云南 昆明6 5 0 0 9 3;2.昆明海关技术中心,云南 昆明6 5 0 2 2 8)摘 要:蓝宝石作为珍贵的彩色宝石深受人们喜爱,随着宝石合成技术的不断发展,市面上已有许多种合成方法制成的合成蓝宝石,常规的宝石学鉴定不能简单准确的区分天然蓝宝石与不同合成方法的合成蓝宝石。论文利用紫外-可见-近红外光谱仪对蓝宝石进行光谱分析,发现天然蓝宝石具有3 8 7n m、4 5 2n m、5 6 6n m吸收峰,而提拉法、焰熔法和泡生法合成蓝宝石则无这些吸收峰;提拉法和焰熔法合成蓝宝石都具有6 0 0n m附近的吸收带;泡生法合成蓝宝石存在6 6 0n m附近的吸收峰,其他三种蓝宝石无此吸收峰。通过拉曼光谱特征峰拟合分析与S P S S单因素方差分析,发现天然蓝宝石和不同方法合成蓝宝石的半高宽值存在显著差异,天然蓝宝石的半高宽值大于1 0.0c m-1,三种合成蓝宝石的半高宽值小于1 0.0c m-1;泡生法合成蓝宝石半高宽集中在8c m-1附近,而焰熔法合成蓝宝石的半高宽普遍在8c m-11 0c m-1范围内,提拉法合成蓝宝石半高宽则分布在6c m-18c m-1范围内。对比研究紫外-可见-近红外光谱与拉曼光谱的显著谱图特征差异,可简单、有效、无损的区分鉴定天然蓝宝石与不同合成方法合成的蓝宝石。关键词:光谱学;蓝宝石;合成蓝宝石;紫外-可见-近红外光谱;拉曼光谱;S P S S分析中图分类号:P 5 7 5.4 文献标志码:A d o i:1 0.1 3 8 8 3/j.i s s n 1 0 0 4-5 9 2 9.2 0 2 2 0 4 0 0 5C o m p a r a t i v eS t u d yo nS p e c t r o s c o p i cC h a r a c t e r i s t i c so fN a t u r a lS a p p h i r ea n dS y n t h e t i cS a p p h i r eb yD i f f e r e n tM e t h o d sC AO W e n z h e n g1,H eS h a n s h a n1,T e n gY a j u n2,Z UE n d o n g1*(1.F a c u l t yo fM a t e r i a lS c i e n c eE n g i n e e r i n g,K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,K u n m i n g6 5 0 0 9 3,C h i n a;2.K u n m i n gC u s t o m sT e c h n o l o g yC e n t e r,K u n m i n g6 5 0 2 2 8,C h i n a)A b s t r a c t:S a p p h i r ea r eb e l o v e da sp r e c i o u s c o l o r e dg e m s t o n e s,W i t ht h ec o n t i n u o u sd e v e l o p-m e n to fg e m s t o n es y n t h e s i s t e c h n o l o g y,t h e r ea r em a n ys y n t h e t i c s a p p h i r em a d eb yd i f f e r e n ts y n t h e t i cm e t h o d so nt h em a r k e t.C o n v e n t i o n a l g e m o l o g i c a l i d e n t i f i c a t i o nc a n n o t s i m p l ya n da c c u r a t e l yd i s t i n g u i s hn a t u r a ls a p p h i r ef r o ms y n t h e t i cs a p p h i r em a d eb yd i f f e r e n ts y n t h e t i cm e t h o d s.T h et h e s i su s e sUV-V i s-N I Rs p e c t r o m e t e rt op e r f o r ms p e c t r a la n a l y s i so ns a p-p h i r e.I t i s f o u n d t h a tn a t u r a l s a p p h i r eh a sT h e a b s o r p t i o np e a k s a t 3 8 7n m,4 5 2n ma n d5 6 6n ma r ea b s e n t f r o mt h e s y n t h e t i c s a p p h i r e s y n t h e s i z e db yC z o c h r a l s k im e t h o d,f l a m em e l t i n gm e t h o da n dP a u l s o nm e t h o d.B o t hC z o c h r a l s k ia n df l a m em e l t i n gs a p p h i r eh a v ea na b s o r p-t i o nb a n da r o u n d6 0 0n m;t h eP a u l s o ns a p p h i r eh a sa na b s o r p t i o np e a ka r o u n d6 6 0n m,a n dt h eo t h e r t h r e e t y p e so fs a p p h i r eh a v en os u c ha b s o r p t i o np e a k.A c c o r d i n gt oc h a r a c t e r i s t i cp e a kf i t t i n ga n a l y s i sb yR a m a ns p e c t r u ma n ds p s so n e-w a yANOVAa n a l y s i s,i t i s f o u n d t h a tt h e r ea r es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s i nt h ef u l lw i d t ha th a l fm a x i m u mb e t w e e nn a t u r a l s a p p h i r ea n ds y n t h e t i cs a p p h i r e,t h e f u l lw i d t ha th a l fm a x i m u mo fn a t u r a l s a p p h i r ea r eg r e a t e rt h a n第4期曹稳政:不同方法合成蓝宝石与天然蓝宝石的谱学对比研究1 0.0c m-1,a n d t h e f u l lw i d t ha t h a l fm a x i m u mo f t h r e e s y n t h e t i c s a p p h i r e s a r e l e s s t h a n1 0.0c m-1.T h e f u l lw i d t ha t h a l fm a x i m u mo f t h e s a p p h i r e s y n t h e s i z e db y t h eP a u l s o nm e t h o d i sc o n c e n t r a t e da r o u n d8c m-1,w h i l et h eh a l fw i d t ho f t h es a p p h i r es y n t h e s i z e db yt h ef l a m em e l t i n gm e t h o d i sg e n e r a l l y8c m-11 0c m-1,a n dt h eh a l fw i d t ho f t h es a p p h i r es y n t h e s i z e db y t h eC z o c h r a l s k im e t h o d i sd i s t r i b u t e d i n6c m-18c m-1r a n g e.B yc o m p a r i n ga n ds t u d y i n gt h es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s i ns p e c t r a l c h a r a c t e r i s t i c so fUV-V i s-N I Rs p e c t r aa n dR a m a ns p e c-t r a,i t c a nb eu s et od i s t i n g u i s ha n di d e n t i f yb e t w e e nn a t u r a l s a p p h i r ea n ds a p p h i r es y n t h e-s i z e db yd i f f e r e n tm e t h o d s i nas i m p l e,e f f e c t i v ea n dn o n-d e s t r u c t i v em a n n e r.K e yw o r d s:s p e c t r o s c o p y;s a p p h i r e;s y n t h e t i cs a p p h i r e;UV-V i s-N I Rs p e c t r a;R a m a ns p e c-t r a;S P S Sa n a l y s i s1 引言天然蓝宝石作为颜色瑰丽、价值不菲的高中档彩色宝石,在珠宝市场中占据重要的地位。价格昂贵的天然蓝宝石在市场上存在许多相似仿制品,其中合成蓝宝石因具有相似度高、造价低等特点对蓝宝石市场产生了重要影响。合成蓝宝石1是人们运用现代科学技术的基本原理和方法,用适宜的材料,通过一定的工艺、技术制造出来的合成宝石。目前市面上的合成蓝宝石品种有提拉法、焰熔法和泡生法合成蓝宝石等。随着大量合成蓝宝石涌入市场,仅凭借肉眼和传统常规鉴定仪器很难快速、准确的区分鉴别天然蓝宝石与合成蓝宝石,或确定是哪