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《拉曼光譜議對於墨西哥琥珀與哥倫比亞柯巴脂的鑑定研究》

2019-02-18

獎學金生小論文-申佳真

拉曼光譜議對於墨西哥琥珀與哥倫比亞柯巴脂的鑑定研究

作者姓名:申佳真


一、前言:

        寶石鑑定過程中大約會有三種問題會發生,分別是仿冒品、合成寶石、優化處理的寶石,一般我們所使用的簡便儀器(放大鏡、分光鏡、偏光鏡、CCF、長波與短波紫外線燈等等)基本上是可以解決這三個問題的。但是面對現在愈來愈進步的合成優化技術,以及消費者求知意識抬頭,在購買寶石皆會追溯產地來源的趨勢,尤其是琥珀這種有機寶石,在產地部份的判別,幾乎沒有產地特徵包裹體可供參考,就不得不使用更精密更高階的儀器來進行鑑定作業。

 

琥珀最重要的幾個商業來源:波羅的海周邊的北歐國家、多明尼加共和國以及墨西哥。然而,琥珀和柯巴脂(Copal rasin)可以在很多地方都有出產,不同產地的琥珀還和不同地質年代有關。研究表明,大部份的寶石級琥珀的年齡介於1500~4000萬年之間,而柯巴脂的年齡與琥珀相比則年輕得多,年齡約200萬年。

 

目前市面上大多數的柯巴脂都使用琥珀的名義做銷售,尤其是哥倫比亞柯巴脂,在一些簡易鑑定中較難與琥珀做分辨,比方,哥倫比亞柯巴脂接觸酒精和乙醚後並不若其他產區柯巴脂會有粘手的清況,因此,本研究主要選用拉曼光譜儀(LRS),針對墨西哥琥珀與哥倫比亞柯巴脂做鑑定分析。


提供高溫高壓(HPHT)處理鑽石的指示數據,在鑽石中,二種特殊結構環境中微量單個氮原子的相對濃度可以用來指示鑽石是否經過HPHT處理。

二、研究工具:

拉曼光譜儀(LRS

1.      基本原理

當光線照射到分子並和分子中的電子雲及分子鍵結產生交戶作用,如果入射光子有能量損失就會發生拉曼效應,所產生的振動分子圖譜,拉曼是利用雷射光進入寶石表面的散射光譜。

2.      拉曼光譜儀在寶石學的應用

拉曼光譜儀可以通過記錄發射光譜的方式檢測極其細微的能量再發射。這種再發射光譜(或拉曼效應)對於不同分子而言,其特徵是不同的。這種技術可以快速地鑑定固體或流體物質,即使這些物質被包裹在另一種透明物質中。通過參考寶石相關的光譜資料庫,就可以對這些材料進行鑑定。大部份透明材料都可以進行測試,包括已鑲嵌寶石、裝飾品、碎片及粉末。

這種技術可以分析固相、液相、氣相包裹體以及孔洞填充物,首先使用顯微鏡將激光聚焦於該物體,從而獲得光譜數據。

主要用途如下:

·         鑑定寶石材料、寶石或裝飾物的某一特定部位,無論這種材料是原石還是經過加工的、鑲嵌的還是未鑲嵌的。

·         鑑定包裹體,這種鑑定有助於對天然寶石地理產地的鑑定,或者為天然寶石地理產地鑑定提供意見。

·         鑑定填充物質,例如裂隙填充祖母綠的樹脂和油。

·         提供高溫高壓(HPHT)處理鑽石的指示數據,在鑽石中,二種特殊結構環境中微量單個氮原子的相對濃度可以用來指示鑽石是否經過HPHT處理。


三、研究樣本:

本研究為哥倫比亞柯巴脂與墨西哥琥珀,以上二種琥珀的特徵整理如表3.1

品種

年代(百萬年)

說明

哥倫比亞柯巴脂(opal resin)

小於2

大多數淺黃,也有無色~橙色,具裂紋的表面,不會粘手。

墨西哥琥珀

20~30

黃到棕色,可具有紅色調

3.1  哥倫比亞柯巴脂與墨西哥琥珀特徵


本次寶驗樣本共有13個,包含4顆天然哥倫比亞柯巴脂(3.2) 7顆天然墨西哥琥珀(3.3),共計11顆。


3.2  天然哥倫比亞柯巴脂實驗樣



3.3  天然墨西哥琥珀實驗樣本


四、研究成果

(一)拉曼光譜儀(LRS)測試11顆祖母綠樣品,發現樣本Colu-01~04的哥倫比亞柯巴脂皆有相似的圖譜,而樣本Mex-01~07的天然墨西哥琥珀在拉曼光譜儀(LRS)下也有相似的圖譜,如表4.1所示:

·                     Colu-01~04的天然哥倫比亞柯巴脂在1450cm-11650cm-1皆有明顯且位置相似的吸收峰。在1450cm-1這個位置的吸收強度自2450~5500不等;而在1650cm-1這個位置的吸收強度自1700~4800不等。

 

·                     Mex-01~07的天然墨西哥琥珀在1450cm-11650cm-1皆有明顯且位置相似的吸收峰。在1450cm-1這個位置的吸收強度自1120~6300不等;而在1650cm-1這個位置的吸收強度自700~4000不等。

4.1在拉曼光譜儀(LRS)測試下的天然哥倫比亞柯巴脂與天然墨西哥琥珀圖譜


五、結論:

(一)使用拉曼光譜儀(LRS)來測試所有樣本後,我們得知天然哥倫比亞柯巴脂與天然墨西哥琥珀有相似的圖譜,二者都是在1450cm-11650cm-1皆有明顯且位置相似的吸收峰。

(二)天然哥倫比亞柯巴脂在1450cm-1這個位置的吸收峰強度不低於2450,最強可達5500,在1650cm-1這個位置的吸收峰不低於1700

(三)天然墨西哥琥珀在1450cm-1的吸收峰在強度上的落差極大,在1120~6300,區間過大,較難做為鑑定依據,但在1650cm-1這個位置的吸收峰較天然哥倫比亞柯巴脂弱,吸收峰強度為700~4000。可能可以做為分辨二者的鑑定依據。

(四)本研究發現拉曼光譜在鑑定琥珀和柯巴脂上恐怕並不適合,可能還需要佐以其他精密儀器的數據方可得到更精準的判斷。

 

六、參考文獻:

1)寶石學文憑下冊,英國寶石學會,第十五章Amb-3~5