◎楊筱圻

（云南省分析測試中心 云南 昆明 650093）

目前在珠寶鑒定領(lǐng)域，鑒定師們每天都需要鑒定大量的寶玉石樣品，在實際鑒定中，最常出現(xiàn)的優(yōu)化處理手段就是充填處理。由于傳統(tǒng)檢測手段并不算快捷，因此需要一種簡便、快速、精準的方法來鑒定經(jīng)過充填處理的珠寶玉石。其中相襯顯微鏡能凸顯不同材料的目視可見性差異，因此使用相襯顯微鏡鑒定充填處理珠寶玉石可作為一種新的技術(shù)手段以供選擇。

一、相襯法基本原理

在顯微觀察中，如果散射光有半個波長的相位差異，則亮度和顏色的不同時樣品可見。在普通光學(xué)顯微鏡結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，加入專用的物鏡和光源相板，使直射光和散射光之間出現(xiàn)半個波長的相位差，則同樣透明且折射率接近的物體會出現(xiàn)顏色和亮度的差異，更易于觀察。此時，相位物體成為目視可見。本文使用江南永新BM2000型相襯顯微鏡，其光路圖由圖1所示。

二、樣品與方法

（一）樣品

從實驗室日常檢測的樣品中取實驗樣品，第一組為3塊翡翠成品掛件，分別編號為FC-1、FC-2、FC-3；第二組為1粒碧璽刻面裸石和2粒打孔隔片，分別編號為BX-1、BX-2、BX-3；第三組為3粒紅寶石刻面裸石，分別編號為HB-1、HB-2、HB-3（如圖2所示）。

圖1 相襯顯微鏡光路圖

（二）測試方法

第一步：三組研究樣品分別使用江南永新BM2000型相襯顯微鏡進行觀察并進行拍照。

第二步：使用Tensor 27型傅里葉變換紅外光譜儀對三組樣品依次進行透射法測試，以確認樣品是否存在充填物以及定性了解充填物的量。測試條件：掃描時間為10s，分辨率為4cm-1，采集范圍為400-4500cm-1，溫度21℃，濕度16%。

第三步：使用EDX3000Plus型能量色散X熒光能譜儀測定紅寶石組3粒樣品表面化學(xué)成分，以便分析充填物類型。

三、測試結(jié)果與討論

（一）翡翠樣品

使用相襯顯微鏡下觀察三塊翡翠內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特征并拍攝照片（見圖3），在相襯顯微鏡下可以清晰看到FC-1翡翠樣品具有天然翡翠才有的緊密相連的纖維交織結(jié)構(gòu)，并且能清晰看到顆粒邊界。FC-2和FC-3翡翠樣品能清晰看到翡翠疏松的結(jié)構(gòu)，呈團塊狀、絲縷狀排布的充填物質(zhì)分布于整個樣品之中。

對三塊翡翠樣品進行透射紅外光譜測試，結(jié)果見圖4。FC-1僅有和蠟有關(guān)的2872cm-1、2930cm-1、2965cm-1處的吸收峰，證實FC-1為未經(jīng)人工樹脂充填處理的翡翠[1]。而FC-2和FC-3兩個翡翠樣品譜線相似，除了存在和蠟有關(guān)的2872 cm-1、2930 cm-1、2965cm-1處的吸收峰外，還存在與環(huán)氧樹脂有關(guān)的3035 cm-1和3055 cm-1吸收峰，并在近紅外區(qū)存在4062cm-1處的一組特征吸收峰。說明FC-2和FC-3都為經(jīng)過漂白，充填處理的翡翠[2]，這與相襯顯微鏡觀察結(jié)論吻合。

（二）碧璽樣品

使用相襯顯微鏡對三粒碧璽進行觀察并拍照如圖5所示，可見BX-1碧璽樣品在相襯顯微鏡下能清晰看到寶石內(nèi)部裂隙內(nèi)無充填物，并伴有牛頓環(huán)式薄膜干涉效應(yīng)。顯微鏡下清晰看到BX-1的晶體通透干凈，所以BX-1為未經(jīng)充填處理的碧璽。而BX-2和BX-3碧璽樣品內(nèi)部可以清晰看到顏色和亮度差異明顯的裂隙，說明裂隙內(nèi)有透明樹脂充填物的存在。在相襯顯微鏡視野下主晶結(jié)構(gòu)如油脂一般渾濁，說明BX-2和BX-3樣品內(nèi)部布滿人工樹脂充填物。

圖2 研究樣品

圖3 相襯顯微鏡下3塊翡翠樣品的顯微照片

圖4 三塊翡翠樣品的紅外光譜圖

對三粒碧璽樣品進行透射紅外光譜測試，見圖6。由于市場上對碧璽進行充填所使用的物質(zhì)幾乎都是人工樹脂，前人經(jīng)過試驗認證此類充填物為人工合成樹脂和三乙醇胺的聚合物[2]。該類物質(zhì)的紅外透射譜線具2871cm-1、2925 cm-1、2965 cm-1、3026 cm-1、3060 cm-1的吸收[2]。圖6所示BX-1的紅外透射結(jié)果在2500-3200范圍內(nèi)有吸收，分別為2856cm-1、2921cm-1和3160cm-1，無人工樹脂類特征吸收峰。BX-2樣品的紅外透射結(jié)果在2870cm-1、2926cm-1、2962cm-1和3060cm-1處有吸收，與人工樹脂的特征吸收峰相吻合。通過紅外光譜證實BX-2為經(jīng)人工樹脂充填的碧璽[2]。BX-3樣品的紅外透射結(jié)果在2712cm-1、2870cm-1、2926cm-1、2995cm-1和3060cm-1處有吸收，與人工樹脂的特征吸收峰相吻合。通過紅外光譜證實BX-3為經(jīng)人工樹脂充填的碧璽[2]。

（三）紅寶石樣品

使用相襯顯微鏡觀察三粒紅寶石樣品并進行顯微拍照如圖7所示，在相襯顯微鏡下能夠看到HB-1紅寶石樣品內(nèi)部裂隙并且裂隙邊緣清晰，裂隙內(nèi)伴有牛頓環(huán)式薄膜干涉效應(yīng)。認定HB-1為未經(jīng)充填處理的紅寶石。HB-2樣品可見清晰的氣泡，清晰看到裂隙內(nèi)部顏色和亮度與主晶有所區(qū)別的充填物，能清晰觀察到寶石內(nèi)部有些白色絲縷狀物質(zhì)分布在寶石內(nèi)部，這些物質(zhì)顏色淡、亮度高并在視野中凸起。鏡下能清晰看清這些充填物質(zhì)的確切位置及排布走向，還能清晰觀察到寶石內(nèi)部具有油滴狀邊緣的充填物質(zhì)，其亮度與主晶有明顯區(qū)別。認定HB-2為經(jīng)充填處理的紅寶石。而HB-3樣品內(nèi)部無氣泡，但能夠清晰看到內(nèi)部有一些灰藍色充填物交錯分布，認定HB-3為經(jīng)充填處理的紅寶石。

圖5 相襯顯微鏡下三粒碧璽樣品的顯微照片

圖6 三粒碧璽樣品的紅外光譜圖

圖7 相襯顯微鏡下三粒紅寶石樣品的顯微照片

圖8 三粒紅寶石樣品的紅外光譜圖

圖9 三粒紅寶石樣品的X射線熒光能譜圖

對三粒紅寶石樣品進行透射法紅外光譜測試，結(jié)果見圖8。三粒紅寶石樣品均有2860cm-1和2926cm-1處的吸收峰，HB-2紅寶石樣品還具有2600cm-1的寬吸收帶，HB-3紅寶石樣品還具有2260cm-1的吸收和2600cm-1的寬吸收帶。根據(jù)前人的研究2260cm-1和2600cm-1的吸收峰為Si-OH的振動峰[3]，此外HB-2的紅外光譜與王新民和Pardieu等人研究的玻璃充填紅寶石相一致[3][4]，HB-3的紅外光譜存在與Si-OH振動有關(guān)的2600cm-1寬吸收帶，這與王新民和Roman Serov等人研究的玻璃充填紅寶石相一致[4][5]。由此可以得出HB-1為未經(jīng)充填處理的紅寶石，而HB-2和HB-3均為玻璃充填處理紅寶石。

使用能量色散X熒光能譜儀對三粒紅寶石樣品進行測試，結(jié)果見圖9所示，HB-1未檢測出與充填物有關(guān)的雜質(zhì)元素，因此HB-1是未經(jīng)充填的紅寶石。而HB-2和 HB-3檢測出非常高強度的鉛（Pb），天然紅寶石內(nèi)不存在如此高濃度的Pb，因此HB-2和 HB-3為經(jīng)過鉛玻璃充填的紅寶石。經(jīng)過兩種現(xiàn)代珠寶檢測手段，最后證實了相襯顯微鏡的結(jié)論是正確的。

四、探討與結(jié)論

使用相襯顯微鏡鑒定翡翠充填時，可觀察到鏡下充填物呈團塊狀、絲縷狀排布，并且相比較翡翠本身的顏色更為黯淡，有明顯凸起。

一些單晶類寶石在國標中由于充填物的位置和數(shù)量問題會直接影響對寶石的定名。在相襯顯微鏡下，裂隙內(nèi)部顏色和亮度的差異會非常明顯，通過鏡下觀察能快速并準確觀察到充填物的所在位置以及分布情況，能對寶石的充填程度進行等級劃分。

對于玻璃充填的剛玉類寶石，通常將觀察寶石內(nèi)部是否有氣泡或者閃光效應(yīng)以及表面是否存在光澤與主體寶石有差異的區(qū)域作為鑒別特征[2]。而相襯顯微鏡能清晰觀察到寶石內(nèi)絲縷狀的高亮度淺色充填物，這些物質(zhì)在視野中凸起，并能清晰看清這些充填物質(zhì)的確切位置及排布走向，在增加綠色濾光片后，觀察到的現(xiàn)象將更為清晰。