光纤光谱仪在珠宝鉴定中的应用与发展

前言：对珠宝饰品的鉴定，主要是针对各类的宝石和玉石，在这些珠宝当中能够将光纤光谱仪的应用价值得到最大程度的体现。光纤光谱仪是在传统的光谱仪基础上进行的技术改造，经过这种改造的光纤光谱仪，在性能上较之传统的光谱仪有非常大的提升。而且其造价又比传统类型的低了很多，只有传统光谱仪的十分之一，因此被人们称为微型光纤光谱仪。下文将对其工作原理以及工作性能进行详细分析。

1.光纤光谱仪的结构特点

以传统的光谱仪为基础进行升级改造而后出现的光纤光谱仪，其具有超高的测量速度以及更全面的测量数据，对于珠宝鉴定工作来说是不二之选，以下是其结构特点：

1.1光学平台

光纤光谱仪为光信号提供光纤传导的信号，在这个过程中所采用的是射谱结构的光学平台中的标准SMA905接口。这种接口能够进行准直、分光、波长排列以及聚焦等工作，在进行过这些之后，利用其所带的探测器来对各种珠宝玉石进行检测，利用分光结构来进行此项工作。分光结构是安装在测量平台上的微小结构，能够适用于多种环境下的测量工作。

1.2结构特点

这种光谱仪在进行工作时不会产生噪音的污染，而且还将运行时所利用的能源进行了缩减，降低了能源损耗率，之所以能够产生这些优点是因为在光谱仪当中利用光纤技术，所以不需要通过样品池就能将样品的光谱数据导入到仪器内部，因此也就不会出现形状以及其他因素的干扰，还有就是因为其检测时所利用的乃是CCD阵列，所以在进行检测时不需要对光栅进行移动，就能够将检测结束，极大程度上的减少了检测时间，增加了检测的效率。

1.3光纤探头采样方式

光纤光谱仪所采用的检测方式是在线监测，主要依据光纤传导技术来实现。光纤光谱仪的探头能够在恶劣的环境下进行工作，对于复杂环境的抵抗力非常高，例如所运用的反射式的探头，其在进行工作时能够将广元所发出的光耦合利用接头的传导装置传送到探头的尾部，然后在经过被测表面的反射达到光谱仪中进行检测和分析。

2.光纤光谱仪在珠宝鉴定中的具体应用

想要进行珠宝鉴定工作，需要对光纤光谱仪的应用原理进行理解，知道其是怎么进行以下几方面的测量工作。并分别以红蓝宝石、黄水晶和紫水晶、翡翠以及云母等珠宝材料作为检测的案例。

2.1应用原理

应用原理主要包括以下几方面：

（1）可见吸收光谱的测量。光纤光谱仪根据物理定律来对可见光进行定量的吸收，例如CCD阵列探测器采用紫外光谱技术对宝石进行摩尔系数的测量，降低了繁琐的流程。

（2）厚度测量。对厚度进行测量时利用干涉的原理，光纤光谱仪能够以1.5mm的微小分辨率来对珠宝样品的厚度进行测量，是珠宝加工生产线上的最有优势的检测技术之一。

（3）颜色测量。在有限的光范围内，通过光纤光谱仪能够对珠宝样品进行空间上的Lad值测试，同时依靠其他的设备就能够对其具体的颜色质量进行精确的测量。

2.2应用实例

在对光纤光谱仪原理明了的基础上，对各种珠宝来进行质量检测，论述光纤光谱仪的具体运用方法。

（1） 合成红蓝宝石的鉴定

红宝石的透光率光谱是以透光率以及光的波长来作为纵横指标，对于红宝石的可见透光率是利用光纤光谱仪来进行测量的，能够得到其在410nm处的透光率是百分之三十一。其他的不同范围的透光率依次增大为百分之十、百分之十六点九、百分之八十以及百分之九十五，这些透光率充分的说明透光率与铬元素的正三价离子的吸收带紧密相关。在级间跃迁时分别吸收2.14eV和3.01eV的能量，其相对应的波长经过光谱特征矫正后，能够达到理论值标准。而对于蓝宝石来说则是对正三价铁离子进行吸收的差异性进行鉴定，经过鉴定出来的吸收谱线与红宝石基本相同，所以这说明光纤光谱仪对合成红蓝宝石的鉴定都是适用的，只是在具体操作时需要进行适当的改变。

（2） 黄水晶和紫水晶鉴定

黄水晶的可见光吸收谱线始终处在波动状态，但是其具体的波动趋势则始终处于下降趋势，然后再达到平稳状态。在波长为443nm时，光吸收度为0.8au，在其他的增加波长则吸收度分别为1.0au、0.8au，随后就随着波长的增加，吸收度也不再进行变化，趋于平稳。根据以上分析，我们能够将吸收带确定为波长550nm，在经过光谱仪中的电磁波照射后，正三价铁离子中的成对电子被激发，也就是空穴色心，空穴色心在经过对可见光吸收之后，就会产生相应的颜色。相比较而言，通过对黄水晶的紫外可见光吸收度光谱的分析，我们可以发现吸收光谱的吸收峰表现的不明显。黄水晶的透光率较低，紫水晶的透光率则是较高，黄水晶在550nm的位置处的吸收峰，在红色区域的吸收度出现直线下降，经过这种判断方法，就能够对黄水晶和紫水晶的颜色进行区分。

（3）翡翠鉴定

翡翠的质地坚硬，是硬玉及其他的矿物共同组成的物质，翡翠的绿色是由于其内部的铬、钛以及铁元素作用的效果。在对翡翠进行鉴定时，主要是进行透光率的检测，测量的结果则是在399nm时，透光率为百分之十二，其他的依次为百分之九点三、百分之十三点五、百分之十、百分之十一以及百分之十，将这些透光率进行分析，我们可以得到波长为630、660以及690nm时，翡翠对铬的吸收谱线清晰。这种清晰度越高，阳绿的颜色就越明显，翡翠的品质也就随之升高。

（4）云母鉴别

云母在分类上属于硅酸盐矿物，对其鉴定也是进行透光率的检测。检测的结果数据为：665nm时透光率为百分之一点三，其他的透光率依次为百分之一以及百分之零点二五，对于这三个透光率来说在光谱上都能够得到体现，所以对云母进行鉴定时，更加的方便。

3.应用与发展

在珠宝鉴定行业中运用波谱技术，不仅仅是对珠宝玉石的特征进行区分，以此来鉴定其品质，还能够通过波谱技术来对宝石的内部成分组成来进行鉴定，达到无损鉴定的效果，對于珠宝鉴定行业来说更为重要。对于光纤光谱仪在珠宝鉴定中的未来发展，可以从以下几点来了解。

首先，对鉴定仪器的波长分辨率、峰高量化以及波长的精确数值等方面还可以进行改进，增加光纤光谱仪的测试效果以及鉴定范围。其次，对光纤光谱仪的波长覆盖范围以及波长的分辨率进行改善，使其能够增加光纤光谱仪的分析功能。最后，增加光纤光谱仪的智能化以及微小化的程度，使其能够在更加复杂的环境下对珠宝鉴定工作提供帮助作用。

4.结束语

光纤光谱仪在珠宝鉴定行业中的应用，大大增加了珠宝鉴定工作的准确效率以及工作速度，对于珠宝鉴定行业来说是非常实用的鉴定方法，在未来还会继续向前发展，使其能够为珠宝鉴定行业带来更大的便利，提升珠宝鉴定行业的工作质量和工作效率，减轻鉴定人员的工作负担。