利用紫外可見分光光度計鑒定寶石

摘要：為了給寶石鑒定提供依據，用紫外- 可見分光光度計測定了天然寶石和經優化處理寶石的紫外可見吸收光譜，并進行了分析對比。結果表明，熱處理黃色藍寶石、輻照處理黃色藍寶石和天然黃色藍寶石的吸收光譜不完全相同，因為它們的致色機理有差異；染色紅寶石、染色祖母綠、染色翡翠、鍍膜翡翠的吸收光譜不同于對應的天然寶石，因為它們的顏色是染料所致，其吸收光譜是染料的吸收光譜。

關鍵詞：紫外可見吸收光譜、寶石、鑒定

1 黃色藍寶石的吸收光譜特征

天然黃色藍寶石的主要致色離子是Fe^{3 +} 。無色或淺色藍寶石含有Fe^{2 +} ，在高溫下，氣體中的氧可以通過擴散將Fe^{2 +} 氧化成Fe^{3 +} 。依Fe^{3 +} 濃度的不同，寶石可出現淺黃到中等的黃色，因而得到熱處理黃色藍寶石。含Fe^{2 +}的無色或淺色藍寶石經中子輻照后可產生黃色色心，因而寶石呈黃色。

本文測得的熱處理黃色藍寶石和輻照處理黃色藍寶石的吸收光譜分別如圖lb 和圖lc 所示，圖la為天然黃色藍寶石的吸收光譜。

從圖la、圖lb 和圖lc 可知，天然黃色藍寶石在375nm、387nm 和450nm 處有吸收窄帶，且有紫外區吸收。三個吸收窄帶是由Fe^{3 +} 的c 電子躍遷產生的，紫外區吸收是由O₂→Fe³⁺荷移產生的。熱處理黃色藍寶石吸收光譜中幾乎看不見375nm、387nm和450nm 吸收窄帶，只有由O₂→Fe³⁺荷移產生的紫外區吸收。輻照處理黃色藍寶石的吸收光譜中387nm 和450nm 吸收谷弱，這是由于輻射處理黃色藍寶石中Fe3 + 晶體場帶弱；輻照處理黃色藍寶石還有分別以405nm、580nm 為中心的吸收寬帶。405nm吸收寬帶可能是屬空穴心，是色心電子在躍遷過程

中電子與聲子相互作用所致；580nm 吸收寬帶是Fe2 + - Ti4 + 的電荷轉移吸收所致。由此可見，三種黃色藍寶石的吸收光譜不完全相同。

2 紅寶石的吸收光譜特征

圖2a 和圖2b 分別為染色紅寶石和天然紅寶石的吸收光譜。天然紅寶石在紅區有3 條吸收線，分別是694nm、668nm、659nm；在黃綠區有寬的吸收帶，這是紅寶石晶體八面體配位場中的Cr^{3 +}的特征吸收；另外在藍區有3條弱吸收線，分別是476nm、475nm、468nm。染色紅寶石的吸收光譜中無特征吸收線，在綠、藍、紫區完全吸收，這是因為染色紅寶石的吸收光譜為染料的吸收光譜，染色紅寶石原本為無色剛玉。

3 祖母綠的吸收光譜特征

圖3a 和圖3b 為染色祖母綠和天然祖母綠的吸收光譜。從圖3b 可知，天然祖母綠在紅區680nm、642nm處有吸收線，在580 ~ 630nm 有吸收帶，這是祖母綠晶體八面體配位場中Cr3 + 的特征吸收。而染色祖母綠的吸收光譜中只有以620nm 為中心的寬的吸收帶，無Cr³⁺的特征吸收，這同樣是因為染色祖母綠的吸收光譜為染料的吸收譜，染色祖母綠原本是無色綠柱石。

4 翡翠的吸收光譜特征

鍍膜翡翠、染色翡翠、天然綠色翡翠的吸收光譜分別如圖4a、圖4b、圖4c 所示。天然綠色翡翠在690nm 和437nm 處有強的吸收線，在660nm、630nm 有弱的吸收線；690nm、660nm、

630nm 吸收線是處在硬玉八面體配位場中Cr³⁺的特征吸收線，437nm 是鐵的吸收線。染色翡翠在620nm、680nm 處有寬的吸收帶，無437nm 吸收線；620nm、680nm 吸收帶可能是染料中Cr 的吸收。鍍膜翡翠僅以630nm 為中心有一強的寬吸收帶，無其它特征吸收線。