DB37_T 4115-2020 珠宝玉石鉴定 紫外可见光谱法.pdf

ICS 39.060 Y 88 DB37 山东省地方标准 DB37/T 41152020 珠宝玉石鉴定 紫外可见光谱法 Gems testingUV-Visible spectroscopy 2020-08-31 发布 2020-10-01 实施 山东省市场监督管理局 发 布 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 方法原理.2 5 仪器和设备.3 6 操作步骤和方法.3 7 影响因素.3 8 结果表示.4 附录 A（资料性附录）珠宝玉石鉴定部分紫外可见光谱图.5 参考文献.20 前 言 本标准按照GB/T 1.12009给出的规则起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由山东省市场监督管理局提出并组织实施。本标准由山东省黄金珠宝标准化技术委员会归口。本标准起草单位：国家黄金钻石制品质量监督检验中心、南京宝光检测技术有限公司、山东世纪缘珠宝首饰有限公司、山东蓝天首饰有限公司、深圳赛菲尔珠宝首饰有限公司。本标准主要起草人：朱红伟、程佑法、张丛森、李婷、王岳、山广祺、马霄、韩文红、王义善、王卓。珠宝玉石鉴定 紫外可见光谱法 1 范围 本标准规定了使用紫外可见光谱法鉴定珠宝玉石的术语和定义、方法原理、仪器和设备、操作步骤和方法、主要影响因素及结果表示。本标准适用于借助紫外可见光谱对有特征吸收的珠宝玉石进行鉴定。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 16552 珠宝玉石 名称 GB/T 16553 珠宝玉石 鉴定 3 术语和定义 GB/T 16552、GB/T 16553界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 紫外可见光 UV-Vis 波长范围在10 nm780 nm的电磁波。注：用于宝石紫外可见光谱仪的波长范围通常为225 nm1 000 nm。3.2 紫外可见光谱 UV-Visible spectroscopy 利用物质的分子或离子对紫外可见光的吸收所产生的光谱。3.3 电子跃迁 electronic transition 宝石材料中的致色离子的外层电子在能级间转移而产生的能量变化。从低能级转移到高能级会吸收能量；从高能级转移到低能级则会释放能量。3.4 晶格（晶体）缺陷 crystal defect 晶体点阵周期性重复结构的局部畸变，常分为点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。3.5 致色元素 elements causing colour 使宝石致色的化学元素，可以是成分中的主要元素或次要元素。3.6 积分球 integrating sphere 一个内壁涂有白色漫反射材料的中空的球壳，内壁各点漫反射均匀，又称光度球。3.7 色心 colour center 晶体呈现颜色的结构缺陷。有电子型色心和空穴型色心两类。3.8 共轭效应 conjugative effect 共轭体系中由于原子间的相互影响而使体系内的电子（或p电子）分布发生变化的一种电子效应。4 方法原理 宝石的吸收光谱本质是宝石中的分子和原子吸收了入射光中某些特定波长的光能量相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。分子对电磁辐射的吸收是分子总能量变化的和，即：E=Eel+Evib+Erot，式中E代表分子的总能量，Eel，Evib，Erot分别代表电子能级的能量、振动能级的能量以及转动能级的能量。分子在吸收过程中发生电子能级跃迁的同时伴随振动能级和转动能级的能量变化（见图1）。当分子吸收能量之后，分子就会从低能级跃迁到较高能级，吸收频率决定于分子的能级差，其计算公式为：=hv或=hC/.(1)式中：分子跃迁前后的能级差；v 所吸收的电磁波的频率；所吸收的电磁波的波长；C 光速；h 普朗克常数。图1 分子能级变化 由于各种物质具有各自不同的分子、原子和不同的分子空间结构，其吸收光能力的情况也就不同。某些宝石材料有其特有的、固定的吸收光谱，根据吸收光谱上特征的吸收峰（带）来判定宝石的致色原因、优化处理、天然与合成，在某些品种上对于产地鉴定也具有一定意义。5 仪器和设备 5.1 紫外可见光谱仪 根据物质分子对波长为200 nm760 nm的电磁波的吸收特性所建立起来的一种进行定性、定量和结构分析的仪器。主要由光源、色散系统、样品室、检测系统、信号读取、显示系统组成。用于珠宝玉石鉴定的紫外可见光谱仪波长范围通常为225 nm1 000 nm。5.2 仪器配件 制冷装置，半导体制冷器（TEC），是对光谱仪检测器制冷，降低光谱暗噪声。6 操作步骤和方法 6.1 实验方法 6.1.1 透射法：让紫外可见光束穿过宝石样品，获得透射图谱的方法。由于珠宝首饰形状不规则，容易造成光路改变而得不到优质图谱信息，故较少采用。6.1.2 反射法：用样品表面及内部全反射光测定图谱的方法。适用于各种珠宝玉石（可选用配件积分球）。6.2 操作步骤 6.2.1 检查测试环境，开启仪器。6.2.2 根据样品状态，设置测试条件。6.2.3 扣除测试背景。6.2.4 打开样品室，放入样品并测试。建议选择宝石较大的面的进行测试，根据样品情况也可以选择样品的亭部和风筝面测试。6.2.5 观察图谱特征，并根据需要调整测试角度和测试条件，获得最佳测试结果。6.3 制冷 根据样品情况，考虑是否需要在制冷条件下测试。如CVD法合成钻石，可采用液氮制冷。将样品置于液氮中约10 s，取出后迅速测试样品。7 影响因素 7.1 共轭效应：可使光谱产生红移（光谱吸收峰向长波长方向偏移）或蓝移（光谱吸收峰向短波长方向偏移）。7.2 电子跃迁数量：电子受激跃迁的数量会影响吸收谱峰的强度。7.3 方向性：宝石的不同方向可使图谱存在差异。7.4 温度：温度会对光谱产生影响，一般低温情况下可获得效果更好的图谱。8 结果表示 8.1 呈现谱图：横坐标应包含坐标轴标尺与单位，纵坐标应包含谱图呈现模式吸光度(A)、透射率(T)或反射率(R)。8.2 信息描述：应描述关键吸收峰的位置，如：钻石：415 nm 吸收峰(带)。8.3 必要的测试信息，包括但不限于：a)测试日期；b)测试者姓名；c)样品名称；d)数据编号；e)样品编号；f)操作方法；g)测试条件；h)数据处理条件；i)参比样品/谱图；j)仪器名称及型号。A A 附 录 A（资料性附录）珠宝玉石鉴定部分紫外可见光谱图 A.1 说明 A.1.1 仪器测试条件：积分时间150 s，平均次数30，平滑度2，波长范围225 nm1 000 nm。A.1.2 环境温度：温度25 30。A.1.3 实验方法：反射法。A.1.4 坐标说明：横坐标：波长（nm），纵坐标：透射率（T）。A.1.5 谱图采自珠宝玉石领域常见规格样品，未对样品进行破损。A.1.6 本标准提供的图谱是参考性的，不一定是决定性的。标准中涉及的宝石名称仅说明本标准起草方使用该类样品获得了标准件给出的谱图，但有些谱图并非指向某唯一类别的宝石。A.2 常见珠宝玉石紫外可见光谱图 A.2.1 钻石紫外可见光谱图，见图A.1图A.6。图A.1 钻石（大多数 Ia 型）-具 415 nm 吸收峰（N3致色）图A.2 钻石（粉色）-具 550 nm 宽吸收峰（色心致色）图A.3 辐照钻石（蓝色）-具 741 nm 吸收峰（GR1 心-晶体缺陷致色），621 nm 吸收峰 图A.4 高温高压处理钻石（Ia 型，黄绿色）-具 987 nm 吸收峰，470 nm 吸收宽峰，415 nm 吸收峰 图A.5 高温高压和辐照处理钻石（Ia 型）-具 415 nm、595 nm、986 nm 吸收峰 图A.6 合成钻石（CVD 法）-具 270 nm、350 nm、737 nm 吸收峰（晶体缺陷）A.2.2 红宝石紫外可见光谱图，见图A.7图A.11。图A.7 红宝石-具 285 nm 截止边，410 nm、560 nm 吸收峰（Fe 元素），692 nm 发射荧光峰（Cr 引起）图A.8 扩散处理红宝石-弱 694 nm 发射荧光谱（Cr 引起）图A.9 合成红宝石（再生红宝石）-具 694 nm 吸收峰（Cr 引起）图A.10 合成红宝石（焰熔法）-截止边为 250 nm 图A.11 合成红宝石（助溶剂法）-具 265 nm 截止边 A.2.3 蓝宝石紫外可见光谱图，见图A.12图A.13。图A.12 蓝宝石（深蓝色）-具 450 nm 吸收峰（Fe 元素）图A.13 合成蓝宝石（黄色）-无 450 nm 吸收峰 A.2.4 祖母绿紫外可见光谱图，见图A.14图A.19。图A.14 祖母绿-具 334 nm 截止边，430 nm 吸收，610 nm 宽吸收带，683 nm 吸收峰，840 nm 吸收宽带，956 nm 吸收峰 图A.15 合成祖母绿（水热法 Gr+V 型）-具 245 nm 截止边，无 840 nm 吸收峰 图A.16 合成祖母绿（水热法 V+Cu 型）-具 289 nm 截止边，无 682 nm 吸收峰 图A.17 合成祖母绿（水热法 Gr+Fe+Ni+Cu 型）-具 334 nm 截止边 图A.18 合成祖母绿（水热法 Gr+Fe 型）-具 338 nm 截止边，430 nm 吸收，610 nm 宽吸收带，683 nm吸收峰，956 nm 吸收峰，757 nm 吸收带 图A.19 合成祖母绿（助溶剂法）-具 295 nm 截止边，430 nm 吸收，610 nm 宽吸收带，683 nm 吸收峰 A.2.5 翡翠紫外可见光谱图，见图A.20图A.25。图A.20 翡翠（绿色）-具 367 nm、382 nm、437 nm、630 nm、660 nm、692 nm 吸收峰 图A.21 翡翠（白色）-具 367 nm、382 nm、437 nm 吸收峰 图A.22 翡翠（紫色）-具 437 nm 吸收峰，575 nm 吸收带 图A.23 钠铬辉石（铁龙生）-具 450 nm 吸收带，650 nm 吸收宽带，692 nm 吸收峰 图A.24 合成翡翠（绿色）-缺失 437 nm 吸收峰 图A.25 漂白、充填、染色翡翠（绿色）-具 437 nm 吸收峰，670 吸收宽带，缺失 692 nm 吸收峰 A.2.6 绿松石紫外可见光谱图，见图A.26图A.28。图A.26 绿松石-蓝绿色，具 423 nm、429 nm 吸收峰 图A.27 染色绿松石-具 677 nm 吸收峰 图A.28 绿松石（致密度优化）-蓝色，具 423 nm、429 nm 吸收峰 A.2.7 珍珠紫外可见光谱图，见图A.29图A.37。图A.29 珍珠-白色，具 284 nm 吸收峰，375 nm 吸收峰 图A.30 珍珠-黑色，具 403 nm、496 nm、704 nm 吸收峰 图A.31 珍珠-巧克力色，具 497 nm、702 nm 吸收峰 图A.32 珍珠-灰色，具 700 nm 吸收峰 图A.33 珍珠-海水珍珠，金色，具有 360 nm 吸收 图A.34 染色珍珠-金色，具 425 nm 吸收峰 图A.35 染色珍珠-金色，具 419 nm 吸收 图A.36 染色珍珠-金色，具 445 nm 吸收峰 图A.37 染色珍珠-黑色，缺失 700 nm 吸收峰 参 考 文 献 1 系统宝石学M.张培莉.地质出版社.2012.3 2 紫外可见光光度计M.李昌厚.化学工业出版社.2005.6 _