Introducción

La Gemología es un campo complejo que involucra ciencias naturales, arte, historia y arqueología. Una de las cuestiones más importantes en el estudio de la Gemología es la identificación de las piedras preciosas, incluida la identificación de su tipo, pureza, origen y si han sido tratadas artificialmente. Debido a que los objetos a analizar suelen ser piedras preciosas macroscópicas, de gran valor económico y, en ocasiones, pueden incrustarse en accesorios o encapsularse en contenedores, deben terminar & intactasY métodos no invasivos para la identificación. La técnica de espectrometría Raman es una técnica completa y totalmente no invasiva, sin contacto y sin necesidad de preparación de ninguna muestra. es un método de análisis basado en fenómenos de dispersión Raman que analiza la estructura molecular y la composición química midiendo pequeños cambios de frecuencia de la luz incidente causados es es por vibraciones moleculares en la muestra. La tecnología de espectrometría Raman también tiene las ventajas de un corto tiempo de medición y una pequeña demanda de muestras. Por lo tanto, es muy popular en el campo de la gemología. En el pasado, había muy pocosEl laboratorio puede aplicar el espectro Raman al estudio de las piedras preciosas, pero en la última década, conEl espectro olímpico se convierte en atr3000La aparición del espectrómetro Raman portátil como Representante ha hecho que la tecnología espectral Raman demuestre plenamente las ventajas de aplicación en este campo. En los últimos años, muchos laboratorios de Gemología han sido equipados con espectrómetros Raman para estudiar esmeraldas, diamantes, inclusiones de piedras preciosas y piedras preciosas incrustadas, especialmente el uso de espectrómetros Raman portátiles para analizar objetos inmuebles como piedras preciosas en reliquias culturales. Este artículo explorará la aplicación del espectrómetro Raman portátil en el estudio de piedras preciosas, centrándose en sus notables resultados en la clasificación, identificación y análisis de campo de piedras preciosas. Se cree que la introducción de esta tecnología avanzada puede proporcionar una nueva perspectiva para la investigación en el campo de la Gemología e inyectar nueva vitalidad en la investigación científica y la identificación de piedras preciosas.

I. aplicación de la espectrometría Raman en la gemología: identificación

¿Cuando vemos una joya, lo que queremos saber es: ¿ qué es esta joya frente a nosotros? Muchas piedras preciosas pertenecen a tipos minerales claros, como el diamante, cuya composición química es carbono; El turquesa, el Topaz y el zircon pertenecen a minerales de silicato, mientras que el componente principal de los rubíes y zafiros son los óxidos metálicos. En este caso, el espectrómetro Raman portátil permite probar rápidamente las piedras preciosas, y los tipos minerales de las piedras preciosas se pueden identificar fácilmente, y después de obtener el mapa, se puede comparar con la Biblioteca de mapas espectrales estándar para obtener información sobre el objeto a probar. La siguiente imagen muestra el espectro Raman de azul marino, zafiro, tanzanita, Olivino de magnesio y cordierita. a través del número y la ubicación de los picos espectrales raman, se pueden distinguir intuitivamente diferentes piedras preciosas.

Figura 1 el espectro Raman de algunas piedras preciosas comunes (azul marino y zafiro) y piedras preciosas poco comunes (tanzanita, olivina de magnesio y cordierita) obtenidas utilizando la excitación de 633 nm.

II. aplicaciones de la espectrometría Raman en la gemología: Composición

En muchos casos, las piedras preciosas pertenecen a una serie de grupos minerales compuestos por formas homogéneas, cuya composición química cambia continuamente dentro de un rango específico. Los términos extremos y finales del rango de composición son los llamados elementos finales. en general, las piedras preciosas en el Grupo mineral pueden considerarse como soluciones sólidas de los elementos finales. tanto el turmalina como el Granada son ejemplos de piedras preciosas que no corresponden al tipo mineral sino al Grupo mineral. Conocer la composición real de las piedras preciosas (es decir, el porcentaje de los elementos finales más diversos de este grupo mineral) es muy importante para evaluar correctamente su valor y origen.

Aquí se da un ejemplo de granada, las piedras preciosas pertenecientes al Grupo mineral de Granada generalmente se pueden escribir: a3C. B.2(SiO)4(...)3De los cuales a Representa ca2 +y Fe2 +y Mn2 +y Mg2 +， B por al3 +y Cr3 +y Fe3 +. los elementos finales de la formación mineral de granate se dividen aproximadamente en Granate de magnesio y aluminio (pir, mg).3Al2Si3El O12), Granate de hierro, aluminio (alm, fe3Al2Si3El O12) y Durian de manganeso, aluminio (spe, manganeso3Al2Si3El O12) para representar el Durian de aluminio y el Durian de calcio y cromo (uva, ca3Cr2Si3El O12), Durian de calcio y hierro (and, ca3Fe2Si3El O12) y Durian de calcio y aluminio (gro, ca3Al2Si3El O12) como Granada de calcio representada, las piedras preciosas correspondientes a los elementos finales Puros son raras en la naturaleza, por lo que los granadas comunes son soluciones sólidas compuestas a través de estos elementos finales. Los espectros Raman de los sistemas de granate rojo y amarillo se muestran en la figura 2. el modelado de datos a través de MATLAB puede analizar la proporción de componentes de diferentes elementos finales de los tipos de granate y proporcionar una base para su evaluación de valor.

Figura 2 el espectro Raman de los granates de las series granate rojo (a) y amarillo (b).

III. aplicaciones de la espectrometría Raman en la gemología: imitaciones, piedras preciosas sintéticas y tratamiento manual

Como se mencionó anteriormente, uno de los desafíos más importantes en la Gemología es el tratamiento intensivo para identificar e identificar piedras preciosas naturales, como calentamiento, relleno de grietas, exposición a la radiación, recubrimiento, blanqueamiento, teñido, etc. Por ejemplo, algunos rubíes rotos llenan vidrio de alto índice de refracción para aumentar su claridad, fan y otros encontraron vidrio de plomo en 1500cm en el espectro Raman del rubí.-1El ancho pico característico (figura 3) proporciona una poderosa herramienta para el procesamiento manual de la identificación de piedras preciosas.

Figura 3 espectro Raman de rubíes naturales y cristales rellenos: natural es el pico característico de los rubíes, y P1 y P2 son los picos característicos de los rellenos en los rubíes.

Por otro lado, para el espectro raman, detectar imitaciones es una tarea relativamente simple, ya que su composición es a menudo diferente en comparación con las piedras preciosas reales, como la Zirconia cúbica, que a menudo se usa para hacerse pasar por diamantes y otras piedras preciosas, y su composición química es completamente diferente de la del diamante, por lo que presenta un espectro diferente. La figura 4 muestra el espectro Raman del diamante, su imitación más común de Zirconia cúbica y otra imitación de titanato de estroncio.

Figura 4 el espectro Raman de diamantes y sus imitaciones, Zirconia cúbica y titanato de estroncio son diamantes, Zirconia cúbica y titanato de estroncio de arriba a abajo.

Resumen

La espectrometría Raman significa velocidad, sensibilidad y pruebas no destructivas, que cumplen con los requisitos de la gemología. Con un espectrómetro raman, equipado con diferentes láseres en el rango de bandas visibles y de infrarrojo cercano, se puede obtener información sobre la naturaleza, composición, estructura y pureza de las piedras preciosas para identificar inclusiones y detectar tratamientos reforzados. Estudios recientes han demostrado que la espectrometría Raman también se puede utilizar para obtener información cuantitativa sobre la composición de las piedras preciosas. El análisis Raman no es * para cristales inorgánicos, sino que también puede obtener información sobre materiales de piedras preciosas orgánicas (corales, ámbar y perlas) o materiales amorfos o nanocristalinos (obsidiana, ópalo).Espectrómetro portátil atr3000También se puede ampliar el estudio para analizar las piedras preciosas conservadas en el museo o las incrustadas en obras de arte arqueológicas o históricas.

La espectrometría Raman se puede utilizar como herramienta estándar en laboratorios de gemología, y los vendedores de piedras preciosas deben utilizar ampliamente la espectrometría Raman para una identificación rápida. La medición de Raman es rápida y no cuesta más que comprar instrumentos, y muestra su aplicación en el campo de la investigación gemológica, haciendo importantes contribuciones a la investigación sobre la causa y el origen de las piedras preciosas. El análisis de los cambios leves en el espectro vibratorio y el estudio preciso de las inclusiones microfluídicas y sólidas pueden revelar detalles importantes de la historia geológica de los minerales.

A largo plazo, el uso de espectrómetros Raman con diferentes tecnologías (como microscopía electrónica de barrido, espectrometría de rayos X de dispersión energética o espectrometría FT - ir) ampliará aún más la aplicación de la espectrometría Raman en la investigación gemológica. Por otro lado, la popularización de la base de datos integrada de espectrometría Raman de minerales, la automatización de la medición rutinaria de un gran número de muestras y sistemas de software y hardware amigables con la posibilidad de identificar rápidamente las piedras preciosas y sus componentes con suficiente confianza ayudarán a la propagación de la tecnología fuera del laboratorio de Investigación.

Referencias:

[1] Bersani, D. y Lottici, P.P., 2010. Aplicaciones de la espectroscopia de Raman a la gemología. Química analítica y bioanalítica, 397, pp. 2631-2646.

[2] Fan, J.L., Guo, S.G. y Liu, X.L., 2009. La aplicación del espectrómetro confocal micro-Raman a la identificación no destructiva de piedras preciosas llenas. Spectroscopy Letters, 42(3), págs. 129-135.

[3] Bersani, D., Andò, S., Vignola, P., Marino, I.G. y Lottici, P.P., 2009, agosto. Determinación por microraman de la composición de granados de ugrandita. En las Actas de la Conferencia de la AIP (vol. 1163, No. 1, págs. Instituto Americano de Física.

[4] Aponick, A., Marchozzi, E., Johnston, C.R. y Wigal, C.T., 1998. Determinar la autenticidad de las piedras preciosas mediante espectroscopia Raman. Revista de Educación Química, 75(4), p.465.