对辐照改色的黄玉的鉴别

对辐照改色的黄玉（Topaz）的现代测试技术的简介杨帆导言：黄玉(黄玉英文名为Topaz,所以宝石学上又称其为托帕石),其化学式为Al2[SiO4](F,OH)2,是典型的气成矿物。由于蓝色黄玉酷似海蓝宝石而倍受人们的青睐,但天然蓝色托帕石稀少,主要产自巴西的米纳斯吉拉斯省。而无色托帕石产量大,产地多,在我国广东等地也有产出。因此人们对黄玉的改色研究也日益深入,取得了许多令人瞩目的成果。通过放射性辐照将黄玉由无色改为蓝色是目前国内外通用的方法。目前,常见的有3种辐照改色方法,即60Co(γ射线)、电子加速器(带电粒子)和核反应堆(快中子)。一般用γ射线处理改色的托帕石的颜色较浅,为天蓝色或美国蓝色;用快中子辐照改色的托帕石的颜色较深,为伦敦蓝色;用高能带电粒子辐照改色的托帕石为瑞士蓝色,颜色较鲜艳,更美丽,残余辐射更小。经人工辐照改色的托帕石的颜色稳定,在高温或低温下存放较长时间以及在酸、碱、盐溶液中浸泡均无影响。与天然蓝色托帕石相比,改色前、后的托帕石除颜色发生变化外,其硬度、密度、折射率、双折射率等物理和化学性质几乎完全一致。如何迅速、简便、准确的区分天然与辐照处理蓝色托帕石已成为当今珠宝检测的难点。下面我就来介绍几种现代测试仪器来测试辐照改色的黄玉的方法。紫外可见光测试利用紫外可见光光谱仪对辐照和未辐照黄玉分别进行测试。在200～300cm-1范围内,辐照黄玉的吸收谱大于天然黄玉的吸收谱。（因为资料有限，没能找到相应的数据）红外光谱测试天然黄玉与改色黄玉的反射红外光谱完全相同。即天然黄玉与改色黄玉在波数为500cm-1～1200cm-1范围内的红外光谱完全相同。天然黄玉与改色黄玉的透射红外光谱总的趋势基本相同,但它们也存在着一些差异。(1)经过辐照改色黄玉的红外光谱在波数为3687cm-1左右有一小的吸收峰,而天然黄玉的红外光谱在此处却没有吸收峰(图1)(2)天然黄玉经过辐照改色后波数在3338cm-1～3654cm-1范围内的红外光谱的吸收峰发生了简并。即天然黄玉在此波数范围内的吸收峰多于辐照改色黄玉的吸收峰(图2)。(3)天然黄玉与改色黄玉的红外光谱在波数为2750cm-1～3050cm-1波程范围内存在着一定的差异,即在此波程范围内光谱谱线的变化幅度不同,天然黄玉红外光谱的变化幅度大,而改色黄玉的变化幅度小(图3)。阴极发光测试各种类型托帕石的阴极发光颜色大致相同,都呈蓝色荧光,但是发光的强度和起始激发电压存在显著的不同。1.亮度：在高电压9.5～10.5kV、电子束流0.95～1.05mA的实验条件下,天然蓝色托帕石的阴极发光最亮,为中等亮度的蓝光;天然无色托帕石次之,为中弱亮度的蓝光;辐照处理蓝色托帕石的发光最弱,为微弱的蓝光,往往只有棱角处受到电子集中轰击的部位才有发光。2.光谱特征：各种天然和辐照处理托帕石的阴极发光光谱均为宽缓的曲线,发光峰的主波长位于492～500nm,这也是托帕石呈现蓝色荧光的原因,它们的发光光谱没有可识别的峰形和峰位的区别。天然蓝色托帕石的发光强度最大,发光峰的强度多在40～50计数;无色托帕石的发光强度次之,发光峰的强度多在20～30计数;辐照处理蓝色托帕石的发光强度最弱,发光峰的强度低于15计数,仅为天然蓝色托帕石的1/3。（图1）3.阈值激发电压特征：通过实验发现,在电子束轰击下,天然托帕石(不论蓝色或无色)容易发光,样品出现荧光的阈值激发电压仅在4～5kV之间,而辐照处理蓝色托帕石的阈值激发电压明显较高,在6～7kV之间,与其发光性较弱的特点一致,说明天然托帕石与辐照处理蓝色托帕石的阴极发光机制不同。结束语：目前黄玉的改色研究已经很成熟,但对天然黄玉和改色黄玉的鉴别还没有比较简便有效的方法。因此，往往必需借助一些现代测试仪器才可以对其进行鉴别。紫外可见光测试、阴极发光测试以及红外光谱测试都可以为鉴别天然黄玉与辐照改色黄玉提供鉴别依据。本文只是结合资料进行一个简要的阐述。由于黄玉的资料确实很有限，而学生也只能根据资料中能理解的内容进行阐述，所以篇幅较短，还望老师见谅！参考文献：李文侠，李景芝，王安建，天然黄玉与辐照改色的黄玉的对比研究，长春科技大学学报李文侠，改色黄玉的红外光谱研究及其数学模型，长春科技大学学报王树根,李植清.黄玉的优化的实验研究，珠宝科技袁心强,宋鹰,陆永庆，，应用阴极发光鉴定蓝色托帕石，宝石和宝石学杂志吴惠春,唐雪莲,向长金.黄玉的辐照改色及赋色机制，宝石和宝石学杂志