IDENTIFYING NATURAL GEMS FROM SYNTHETIC AND TREATED COUNTERPARTS USING THE AGILENT CARY 660

Význam tématu

Gemology vyžaduje rychlé a spolehlivé rozpoznání přírodních, syntetických a ošetřených drahokamů. Vzrůstající trh syntetických kamenů a různé úpravy pro zlepšení barvy či pevnosti podněcují potřebu diagnostických metod, které minimálně zasahují do vzorku. FTIR spektroskopie se ukazuje jako ideální nástroj díky neinvazivitě a rychlosti analýzy.

Cíle a přehled studie / článku

Článek demonstruje využití FTIR spektrometrie Agilent Cary 660 k rozlišení přírodních a syntetických vzorků diamantů, smaragdů a rubínů. Studie porovnává spektrální charakteristiky variant: typy dusíku v diamantech, hydrotermální smaragdy, ošetření a výplně pryskyřicí u smaragdů a tepelná úprava i výplně sklem u rubínů.

Použitá metodika a instrumentace

Všechny spektra byla získána transmisní metodou na FTIR Agilent Cary 660 s rozlišením 4 cm-1 a 128 skeny na měření. Rozsah snímání pokrýval 7500 cm-1 až 450 cm-1. Spektrometr je vybaven DURAGLOW Mid-IR zdrojem, KBr beamsplitterem, linearizovaným MCT detektorem a magnetickým držákem vzorků o velikosti 7 až 20 mm.

Hlavní výsledky a diskuse

• Diamant: Přírodní diamant typu Ia vykazuje absorpce na 1282 cm-1 (IaA) a 1175 cm-1 (IaB), zatímco syntetický diamant typu Ib je charakterizován pásmem na 1130 cm-1. Analýza je možná během několika minut bez úpravy vzorku.
• Smaragd: Hydrotermální syntetické smaragdy ukazují pásma při 2870, 2830 a 2745 cm-1, která se v přírodních vzorcích nevyskytují. Ošetřené smaragdy s výplněmi (olej, pryskyřice) vykazují charakteristické absorpce v oblasti 3200–2800 cm-1.
• Rubín: Tepelná úprava korundu se projevuje pásmem při 3309 cm-1, spojeným s OH skupinami a přeměnou diaspore. Rubíny vyplněné sklem indikují pásma při 3500, 2600 a 2250 cm-1 typická pro sklovité výplně.

Přínosy a praktické využití metody

FTIR analýza umožňuje rychlou, neinvazivní identifikaci genuinity a posouzení úprav drahokamů s minimální přípravou vzorku. Metoda je vhodná pro laboratorní QA/QC i terénní aplikace v klenotnickém průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k integraci tlakových a tepelných příslušenství pro analýzu v simulovaných výrobních podmínkách. Automatizace a využití softwarových algoritmů pro rozpoznání absorpčních profilů může výrazně urychlit a zpřesnit identifikaci.

Závěr

Agilent Cary 660 FTIR se ukazuje jako flexibilní platforma pro komplexní analýzu drahokamů. Kombinace vysoké citlivosti, širokého spektrálního rozsahu a snadné přípravy vzorků umožňuje efektivní detekci syntetických a ošetřených kamenů.

Reference

1. J R Hardy and S D Smith Two-phonon infra-red lattice absorption in diamond Philosophical Magazine 6 1961 1163-1172
2. R Mecke and F Langenbucher Infrared spectra of selected chemical compounds Heyden & Son 1965
3. G Davies The optical properties of diamond Chemistry and Physics of Carbon 13 1977 1-143
4. D T Morelli T A Perry and J W Farmer Phonon scattering in lightly neutron-irradiated diamond Phys Rev B 47 1993 131-139
5. T Evans Aggregation of nitrogen in diamond In J Field The properties of natural and synthetic diamond Academic Press 1983 259-290
6. C M Stockton The separation of natural from synthetic emeralds by infrared Gems & Gemology 23 1987 96-99
7. K Nassau Heat treating Ruby and sapphire Gems and Gemology 17 1981 121-131
8. L E Cartier Ruby and sapphire from Marosely Madagascar Journal of Gemmology 31 2009 171-179
9. H Scholze Glass nature structure and properties Springer 1991
10. A M Efimov V G Pogareva and A V Shashkin Water-related bands in the IR absorption spectra of silicate glasses Journal of Non-Crystalline Solids 332 2003 93-114