手持式红外光谱仪在绿松石饰品无损检测分析中的应用

绿松石 (Turquoise) 是一种含水的铜铝磷酸盐矿物，一般由水流沉淀生成。其颜色从蓝、绿色到浅绿、浅黄色，硬度则因成矿条件不同而存在较大差异。绿松石是一类优质玉材，自古以来即被世界各地的人们视作宝石。近年来，随着人们对绿松石喜爱程度的增加，绿松石在宝石交易市场上变得非常紧俏，优质绿松石更是一石难求。在此背景下，市场上出现了大量的绿松石优化处理产品，甚至是仿品，令普通消费者难辨真假优劣。目前，市场上绿松石仿品主要有两种：改质绿松石和合成绿松石。其中，改质绿松石是为了美化一些品质较差的天然绿松石的外表和色泽，通过注蜡、注塑或者柴可利(Zachery) 法来提高绿松石的质地和色泽；而合成绿松石完全是由人工合成的，其化学成分与天然绿松石截然不同，仅外观与绿松石相近而已，是不折不扣的“冒牌货”。合成绿松石通常包括吉尔森法合成绿松石、染色的羟硅硼钙石、玻璃以及矿物粉末混合物等，其中矿物粉末混合物是把特定的矿物粉末混合、染色并用塑料或环氧树脂粘结成型为所谓的“绿松石”。鉴定绿松石的真假及品质的方法有很多，大致分为经验判断法和仪器分析法两类。仪器分析法包括 X 射线荧光法(XRF)、X 射线衍射法 (XRD) 和傅里叶变换红外光谱法 (FTIR)等，其相比于经验判断法无疑更加准确可靠。但是诸如XRF、XRD 和传统 FTIR 等方法难以做到无损分析，这对于可能很宝贵的绿松石样品而言往往是不可接受的，因此这些方法在绿松石鉴定领域的应用受到较大限制。在过去十年里，安捷伦科技公司一直致力于发展和应用FTIR，并将其作为一种先进技术应用于材料检测与研究领域。现在，安捷伦已经研发出了新一代红外光谱仪 —Agilent Cary 4300 手持式 FTIR，使用户无需将样品带到实验室，即可随时随地完成对样品的快速原位无损分析。与传统红外光谱仪相比，Cary 4300 手持式 FTIR 操作简单、分析速度快（仅需数秒即可完成谱图采集）且能够真正实现对珍贵样品的无损检测，在珠宝玉石等珍贵材料的鉴定方面具有广阔的应用前景。本文采用配备衰减全反射 (ATR) 探头附件的 Cary 4300 手持式 FTIR 对市售绿松石样品进行了分析，将采集到的样品ATR 谱图与绿松石标准谱图进行比对以鉴别绿松石样品的真伪，并通过谱图解析对仿造绿松石样品的成分进行鉴定。