Evaluating Optical Properties of Diamonds and Natural Gemstones

Význam tématu

Analýza optických vlastností diamantů a dalších drahých kamenů je nezbytná pro spolehlivé rozlišení přírodního a syntetického původu, posílení důvěry na trhu s drahokamy a pro kontrolu kvality v průmyslové výrobě.

Cíle a přehled studie / článku

Článek předkládá metodiku měření reflektance a transmitance vybraných přírodních a syntetických drahých kamenů v UV-Vis a infračerveném oboru s cílem demonstrovat schopnost neinvazivní identifikace a charakterizace impurit ovlivňujících optické vlastnosti.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika kombinuje:

• UV-Vis difúzní reflektanci na přístroji SolidSpec-3700DUV (400–500 nm, velmi pomalý sken, vzorkovací interval 0,2 nm, štěrbina 1,0 nm)
• Transmitanci a reflektanci v rozsahu 300–800 nm se středním skenem a štěrbinou 5,0 nm
• FTIR transmitanci se spektrometrem IRSpirit-T vybaveným KBr oknem a detektorem DLATGS (rozlišení 4 cm⁻¹, 20 akumulací, apodizační funkce Happ-Genzel) pomocí příslušenství EZClip-13

Hlavní výsledky a diskuse

UV-Vis měření odhalila odlišné spektrální průběhy:

• Reflektance diamantů: syntetický diamant (A) bez výrazných absorpčních pásů, přírodní diamant (B) s píkem při 415,2 nm odpovídajícím N3 centru dusíkových defektů
• Transmitanční spektra křemene (rock crystal, ametyst) a fluorit ukázala odlišnou propustnost, u rubínu byl zaznamenán charakteristický reflexní profil
• Výpočet barevných souřadnic (x,y) uvedl soulad spektrálních dat s vizuálním vnímáním barev vzorků

Infračervená spektra křemene prokázala široký pás kolem 3435 cm⁻¹ u ametystu, který koreluje s hydroxylovými skupinami spojenými s nečistotami způsobujícími fialové zbarvení.

Přínosy a praktické využití metody

Výsledná metodika nabízí:

• Rychlou a nedestruktivní identifikaci původu diamantů
• Kvantitativní určení barevných parametrů drahokamů
• Detekci impurit a defektů ovlivňujících zabarvení a čistotu křemene

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj lze očekávat v oblastech:

1. Integrace strojového učení pro automatizaci klasifikace spekter
2. Rozšíření databází spektrálních signatur různých drahých kamenů
3. Přenosné spektrofotometrie pro terénní analýzu a rychlou kontrolu

Závěr

Komplexní měření UV-Vis reflektance, transmitance a FTIR transmitance poskytuje robustní nástroj pro vyhodnocení původu a kvality diamantů a dalších drahokamů. Metoda umožňuje neinvazivní detekci defektů a impurit a zvyšuje standardy v oblasti autenticity a kontroly kvality.

Reference

• Hiroshi Kitawaki, Characterization of natural and synthetic gem minerals and their applied mineralogy, 2012
• Shoji Kurata, Nondestructive Identification of Synthetic Quartz Crystal Seals Using Spectroscopy, J. Appl. Spectrosc. Technol. 11(2):205