CN107462563A - 利用拉曼光谱鉴定阿盖尔粉钻的产地的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用拉曼光谱鉴定阿盖尔粉钻的产地的方法，包括：提供多个粉钻；通过粉钻的背景萤光值为判定因素，其中阿盖尔粉钻的背景萤光高于其他粉钻；该些粉钻依据拉曼光谱的特征峰分类归纳为A、B、C、D四型粉钻，A型包括1332 cm‑1、642 cm‑1、1224 cm‑1、1840 cm‑1的拉曼特征峰，代表A型为阿盖尔粉钻，且位于642 cm‑1、1224 cm‑1、1840 cm‑1的拉曼特征峰代表A型阿盖尔粉钻在激光785nm近红外光源所激发的微小萤光峰；B型包括302 cm‑1、642 cm‑1、1274 cm‑1、1564 cm‑1的拉曼特征峰，其代表B型为阿盖尔粉钻；C型及D型为其他粉钻。

Description

利用拉曼光谱鉴定阿盖尔粉钻的产地的方法
技术领域
本发明是有关于一种粉钻的产地的鉴别的方法，特别是指一种利用拉曼光谱找出不同产地的宝石拉曼光谱差异，提供一个简单易用且可靠的区分方法。
背景技术
宝石的产地往往决定了宝石的价格，传统珠宝鉴定主要利用宝石的一些物理性质来判断其产地，这些物理性质包含宝石的颜色、折射率、显微组织与内含物等。「粉红色钻石」来自澳洲西北部阿盖尔矿区，第一批粉红钻是于1985年开采的。阿盖尔粉钻占全球粉红钻产量的90%以上，而粉红钻只占了该矿区产量约1%，根据DE BEERS资料显示平均全球年产量250万克拉裸钻中粉红彩钻只有一克拉颜色够漂亮，少之又少，有如凤毛麟角般罕见。每100万克拉钻石中只能零星开采到700颗体积极为渺小粉红色钻石，而且大部份都在20分以下小型粉红色钻石，极少重量会超过1克拉。而大部份粉红钻石呈现淡粉，极为罕见浓彩粉红或是艳彩粉红，出现率可以说是微乎其微。市场上一般认为阿盖尔粉钻的价格有增值的空间，这是因为阿盖尔有限的矿场寿命，该矿估计到2018年资源将枯竭。
由于已镶嵌的饰件，通常都己经经过多次商业交易与加工，一般而言，比较不容易追溯其产地；而Argyle（阿盖尔）裸石则是每一颗均附有原产地的序号与证明（IGL 提供），在溯源产地时会较可信，然而，不管是裸石或已镶嵌的饰件，若有科学上的数据来验证其出处或产地，在鉴定上会更客观，也会比较有公信力！所有的宝石因其产地的不同，虽然其主成分是一样的，然而其内含物、微量元素与离子或含天然幅射多寡等可能会有很大的不同，而这些可能都可成为重要的产地特征，一般而言，若是仅通过放大镜或是显微镜的检视来判定其间的差异是有困难的，况且每人的经验值也是不同的，所以若仅据此来判断这些宝石的产地，将会太主观，而且缺乏科学上的证据力。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用拉曼光谱鉴定阿盖尔粉钻的产地的方法，包括：
提供多个粉钻，其包括阿盖尔粉钻及其他粉钻；
通过粉钻的背景萤光值为判定因素，其中阿盖尔粉钻的背景萤光高于其他粉钻；及
该些粉钻依据拉曼光谱的特征峰可分类归纳为A、B、C、D四型粉钻，其中A型粉钻包括1332 cm-1、642 cm-1、1224 cm-1、1840 cm-1的拉曼特征峰，且位于642 cm-1、1224 cm-1、1840cm-1的拉曼特征峰代表A型粉钻为阿盖尔粉钻在激光785nm近红外光源所激发的微小萤光峰；B型粉钻包括302 cm-1、642 cm-1、1274 cm-1、1564 cm-1的拉曼特征峰，其代表B型粉钻为阿盖尔粉钻；C型及D型粉钻为其他粉钻。
优选地，C型粉钻在2030 cm-1有微量C-N键强度，且于2180 cm-1后也有完整的钻石二阶拉曼特征峰。
优选地，D型粉钻于钻石二阶光谱中发现有晶格扭曲的2614 cm-1的特征峰，可推论D型粉钻是钻石经过HPHT处理过而改色而成
本发明提供粉钻的产地的鉴别方法，其利用拉曼光谱找出不同产地的宝石拉曼光谱差异，提供一个简单易用且可靠的区分方法。
附图说明
图1为二颗粉红钻石原图的叠图。
图2-a~2-f为AD-01, AD-04, AD-07, AD-08, AD-09, ADR-01 自动基线拉平后的放大图。
图3-a为AD-01+ AD-04+ AD-07+ AD-08+ AD-09 (300-2000 cm-1波数范围的放大图)。
图3-b为AD-01+ AD-04+ AD-07+AD-08+ AD-09 (400-1500 cm-1波数范围的放大图)。
图3-c为AD-01+ AD-04+ AD-07+ AD-08+ AD-09 (1000-2000 cm-1波数范围的放大图)。
图4-a~4-h为AD-02, AD-03, AD-05, AD-06, ADR-03, ADR-04, ADR-05, ADR-06基线拉平后的放大图。
图5-a~5-c分别为AD-02, AD-03, AD-06, ADR-03, ADR-05的放大叠图，其显示302 cm -1、642 cm -1、1272 cm -1、1562 cm -1这几个共同的特征峰。
图6-a为ADR-02 拉曼光谱原图。
图6-b为ADR-02在C-N 键的 2030 cm-1 (less than 200 counts) &钻石二阶的放大图。
图7-a为ADR-07 拉曼光谱原图。
图7-b为ADR-07 IIa HPHT Processed显示在一个HPHT处理过的特征峰2614 cm-1。
图7-c为AD-05为一般Argyle pink diamond（阿盖尔粉钻 ）在钻石二阶的放大图。(2180 cm-1、 2470 cm-1、2667 cm-1)，显示并没有HPHT处理过的晶格扭曲的特征峰2614 cm-1。
图8为PCA 各式粉钻的样本分布图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
宝石的产地往往决定了宝石的价格，传统珠宝鉴定主要利用宝石的一些物理性质来判断其产地，这些物理性质包含宝石的颜色、折射率、显微组织与内含物等，本发明的阿盖尔粉钻的产地别鉴定方法可由下列几项为判定依据：由阿盖尔粉钻的高背景萤光值-主要判定的第一个重要机制。图1所示为二颗粉红钻石原图的叠图，其可发现二者的拉曼原图有很大的差异，其中图1中间近似笔直的光谱峰是IIa型的粉红钻，而图1另一光谱峰则是典型的阿盖尔粉钻(Argyle pink diamond)的拉曼原图，其原图的背景萤光很高，主要成因是Argyle原矿有天然幅射围岩的影响所形成的拉曼高背景萤光，若是其他产地的粉钻可能就无此幅射的影响，这种原图高背景萤光值也构成了Argyle重要的拉曼光谱产地特征之一。
粉钻由拉曼光谱的特征峰主要可分类归纳为四型 – Type A、Type B 、Type C、Type D。粉钻经过拉曼分析仪详细检测后，由原图基线拉平放大图数据的归纳分类，基本上可以分为4类：Type A、Type B、Type C、Type D：样本中的AD-01，AD-04，AD-07，AD-08，AD-09，ADR-01是Type A (图2)，其共同的拉曼特征峰，除了1332 cm-1的钻石C-C键峰外，另外还有642 cm-1、1224 cm-1、1840 cm-1的3个特征峰，而这3个峰是此A型Argyle粉红钻在激光785nm近红外光源所激发的微小萤光峰，主要是此型钻石中的微量元素(离子)或晶格缺陷所激起的萤光峰，当然，其强度髙低还是主要取决于其中所含这些微量元素的多寡。另外，亦可以由图3的放大叠图中清楚看见其共同特征萤光峰，这些萤光峰虽非真正拉曼峰，但是可做为此型的产地特征峰也是无庸置疑的！
Type B（图4)中的AD-02、AD-03、AD-05、AD-06、ADR-03、ADR-04、ADR-05、ADR-06，这些Argyle样本中的拉曼共同特征萤光峰为302 cm-1、642 cm-1、1274 cm-1、1564 cm-1，与Type A一样，这些特征峰也是微量元素(离子)或晶格缺陷在785nm光源下所激发的，这由图5中的放大叠图更可清楚看出此B型Argyle的共同特征峰，其中的302 cm-1与1562 cm-1这二个峰是Type A所无的，而1274 cm-1与Type A的特征峰1224 cm-1左右位移很多！
有产地序号与证明的IGL所提供的9颗Argyle 裸石，虽含盖了Type A 与Type B，然其各自的拉曼特征峰各有些许不同，若其序号与证明为真，则可推论这二型Argyle是澳洲同一Argyle产区，但是是不同的矿坑(脉）所产，这些论证由这二型的拉曼光谱很类似的数据（原图与特征峰），亦可做此推论，在做科学分析时，逻辑上亦无误的！当然，这些推论亦适用于巳镶嵌的戒指（耳环）上的粉红钻石，但是ADR-02 (Type C)与ADR-07 (Type D)除外！
至于ADR-2（Type C)上的粉红钻石戒指，由图6-a与图6-b放大图中分析，可判定ADR-2是IIa型的粉钻，因其在2030 cm-1有微量C-N键强度（小于200 counts)，而这个粉钻也有2180 cm-1后完整的钻石二阶拉曼特征峰，但是并没有经过HPHT处理过的2612 cm-1特征峰。
经过HPHT处理而改色的粉红钻石( Type D)。样本中的ADR-07由图7-b中显示有极微量的N-C键特征峰2030 cm-1，另外在钻石二阶光谱中亦发现有晶格扭曲的2614 cm-1的特征峰（图7-b)，这二个特征我们可推论这个ADR-07粉红钻戒指是钻石经过HPHT处理过而改色的证明（参照图7-a~图7-c)，至于2030 cm-1极微量的N-C键强度，类似IIa型钻石，一般是由高温高压处理后的结果。
粉红钻的主成分分析（PCA)主要是根据粉红彩钻石的主成分拉曼光谱数据以随意统计方式来区分其间的差异度。这分析是以波数范围 300 cm-1 ~ 2000 cm-1为其分析范围，针对所有不同粉红钻石的数据分析在PCI轴上，有高达80.96%可解释其主成分变异，且大多数的粉钻有高达95%在椭圆范围中，仅有ADR-02与ADR-07粉钻在此范围外，说明这二个样本需要如上节所述的再分析其为何种类型！
钻石属于三大宝石之一，彩钻又是钻石万中选一的逸品，其中的阿盖尔粉钻更是宝石收藏家竞相收购的目标。本发明利用拉曼光谱简易且迅速的区分一般粉钻与阿盖尔粉钻，证实拉曼光谱可以做为宝石产地分类的依据，尤其是特殊颜色的宝石。拉曼光谱可以在同一家族的宝石中，将宝石作更细更多的分类，前提是仪器的灵敏度要够高、分辨率够强 ;而且正确的样品数要多，当然越多越好，这在统计的科学分析上，会更有意义，经由此发明证实拉曼光谱能辨识阿盖尔粉钻，若能将拉曼光谱应用到其他宝石的鉴定上，定能为珠宝鉴定提供一项可靠的仪器，不仅加速鉴定速度，也能提高鉴定的正确度。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种利用拉曼光谱鉴定阿盖尔粉钻的产地的方法，其特征在于，包括：
提供多个粉钻，其包括阿盖尔粉钻及其他粉钻；
通过粉钻的背景萤光值为判定因素，其中阿盖尔粉钻的背景萤光高于其他粉钻；及
该些粉钻依据拉曼光谱的特征峰可分类归纳为A、B、C、D四型粉钻，其中A型粉钻包括1332 cm-1、642 cm-1、1224 cm-1、1840 cm-1的拉曼特征峰，其代表A型粉钻为阿盖尔粉钻，且位于642 cm-1、1224 cm-1、1840 cm-1的拉曼特征峰代表A型阿盖尔粉钻在激光785nm近红外光源所激发的微小萤光峰；B型粉钻包括302 cm-1、642 cm-1、1274 cm-1、1564 cm-1的拉曼特征峰，其代表B型粉钻为阿盖尔粉钻；C型及D型粉钻为其他粉钻。
2.如权利要求1所述的利用拉曼光谱鉴定阿盖尔粉钻的产地的方法，其特征在于，C型粉钻在2030 cm-1有微量C-N键强度，且于2180 cm-1后也有完整的钻石二阶拉曼特征峰。
3.如权利要求1所述的利用拉曼光谱鉴定阿盖尔粉钻的产地的方法，其特征在于，D型粉钻于钻石二阶光谱中发现有晶格扭曲的2614 cm-1的特征峰，可推论D型粉钻是钻石经过HPHT处理过而改色而成。
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