（二）常规宝石检测仪器鉴定

（1）偏光性的观测：红色系列的宝石中尖晶石和石榴子石为均质体，在正交偏光下全消光。非均质体红色宝石品种在正交偏光下呈现四明四暗的特征。应注意均质体的石榴子石常具异常消光现象，呈现非均质体假象特征。

（2）折射率和双折射率的测定：使用折射仪精确测定宝石的折射率值（表4-3），可区别红宝石和其他红色宝石。石榴子石与红宝石的折射率值相近，其鉴定可通过转动折射仪上的偏光片进行区别：仅一个折射率值的为石榴子石，具两个折射率值的为红宝石。

（3）相对密度的测定：相对密度大于红宝石的常见红色宝石有锆石和锰铝榴石，与红宝石接近的是铁铝榴石，其他多数红色宝石的相对密度均小于红宝石。通过静水力学法或重液法测定宝石的相对密度值，可以鉴别相似的红色宝石（表4-3）。

表4-3 红宝石与其他红色宝石的鉴定特征

（4）多色性观察：尖晶石和石榴子石为等轴晶系的均质体宝石，无多色性；红宝石、绿柱石、碧玺、锆石、托帕石等红色宝石均有多色性。其中托帕石可具三色性，绿柱石、碧玺、锆石具二色性。不同的红色宝石其多色性的颜色和明显程度有差异。

在观察多色性时要注意从刻面宝石的不同结晶学方向进行观察，并且要注意背景色和样品的厚度对观察结果的影响，避免造成对宝石多色性的误判。

（5）可见吸收光谱：某些红色宝石具有特征的可见吸收光谱，可作为鉴定特征。红宝石与尖晶石吸收光谱的区别主要是在蓝区的吸收线：红宝石具有468 nm、475 nm、476 nm的吸收线，红色尖晶石则无此吸收线；红色锆石的特征吸收光谱是6535 nm的吸收线，有时锆石吸收光谱中可见多条较清晰的吸收线。

（6）荧光性的观测：在紫外荧光灯下，红宝石和尖晶石常具荧光，其发光性常表现为长波荧光强度大于短波荧光强度。不同产地、不同颜色的宝石样品，荧光特征随所含Cr、Fe元素含量的不同而变化。Cr元素含量越高，荧光性越强；Fe元素含量越高，荧光性越弱。

红色石榴子石在紫外荧光灯下常表现为惰性，据此可与红宝石和红色尖晶石相区别。

（7）放大观察：红宝石中的气液包裹体多呈指纹状，有时可见百叶窗式的聚片双晶纹；石榴子石内部常见针状包裹体及固体包裹体；碧玺和绿柱石常见管状包裹体。对于具有较高双折射率值的锆石和碧玺进行放大观察，在非光轴方向可观察到小面棱重影现象。

吸收光谱

由于宝石对白光具有选择性吸收作用，当白光通过宝石后，某些波长的光波会被吸收，可以用分光镜加以观察。而宝石的选择性吸收作用，与其致色元素的种类相关。因而，分光镜是识别宝石的颜色真假最有力的手段，例如染色翡翠。此外，许多宝石具有特征的吸收光谱，观察到这种光谱，可以确定其宝石种。熟练运用分光镜可以简单快速地鉴定出例如，红宝石、铁铝榴石、红榴石、祖母绿、锆石、绿色翡翠、橄榄石、磷灰石、蓝色、绿色蓝宝石、金绿宝石等，一般实验室用的分光镜有棱镜式和光栅式两种，分光镜需要强光配合使用，冷光源是最佳的光源。

折射率

折射率是透明宝石重要的光学常数，是鉴定宝石品种的主要依据。测折射率的方法主要有两种：一种是直接测量法，用折射仪测量；另一种是相对测量法，用液体浸没法。折射仪是根据光的全反射的原理制造的。目前常用的折射仪只适用于折光率为136-181（通常和折射仪一起使用的折射油的最高折射率为181）范围内的宝石。宝玉石的折射率（N）的计算方法为光在空气中的传播速度（V1）与在宝石中的传播速度（V2）之比为一个常数，即N=V1/V2 。均质体宝石，光在其中传播，传播速度不变，折射率相等，称之为单折光率。非均质体宝石，在折射仪中有两个读数，最大、最小折射率值之间的差值，称之为双折光率。折射仪是宝石学家最常使用的仪器之一，它的体积小，使用方便。他既可以测试刻面宝石的折光率，还可以用点测法测出弧面宝石的折光率。每种宝石的折射率是非常固定的（因产地和化学成分的细微不同相同的宝石也有细微不同的折射率，但这仅是在一个很小的可预见浮动范围内），所以只要知道宝石的准确折射率基本上都可以知道是哪类宝石了。

紫外荧光

原理:紫外荧光灯是一种利用紫外线作为激发源，观察宝石的荧光效应和磷光效应的装置。发射紫外线的辐射源一般为水银蒸汽灯。它们可以发射一定波长范围的紫外线，然后通过特殊的滤波片过滤，产生365nm的长波紫外线和2537nm的短波紫外线。结构:由紫外光源，暗箱和观察窗口三部分组成。使用方法:将待测宝石置于紫外灯下，打开电源开关。根据需要选择长波波段或短波波段，从观察窗口观察宝石的发光性。

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宝石的颜色是宝石对不同波长的可见光选择性吸收造成的。未被吸收的光混合形成宝石的体色。宝石中的致色元素常有特定的吸收光谱。通过观察宝石的吸收光谱，可以帮助鉴定宝石品种，推断宝石的致色原因，研究宝石颜色的组成。

分光镜是用来测定宝石吸收光谱的仪器。利用色散元件（棱镜或光栅）便可将白光分解为不同波长的单色光（图5-6），并且可以构成连续的可见光谱。如果把进入有色宝石的光加以分解，就会发现宝石所吸收的波长在光谱色中表现为间断，出现垂直的黑线或黑带，黑线称为吸收线，黑带称为吸收带。

一、分光镜的结构

1棱镜式分光镜

采用一系列棱镜，产生较直的光径，而这些棱镜彼此间呈光学接触，它们的折射边按照相反方向排列（图5-7）。所采用的色散元件是棱镜，棱镜系列通常用铅和无铅两种玻璃制成。棱镜式分光计的特点是蓝紫区相对扩宽，红光区相对压缩。在光谱上的色散不是均一的，但透光性好，在光谱中可出现一段明亮的光谱，只是在红光区分辨率要比蓝光区差一些。

图5-6 分光镜的结构图

图5-7 棱镜式分光镜的原理

2光栅式分光镜

采用的色散元件是衍射光栅，每厘米要刻划600～800条细线。该镜特点是各色区大致相等，红光区分辨率比棱镜式要高，但透光性较差，需用强光源照射。光栅式分镜的结构如图5-8所示。

图5-8 光栅式分光镜的结构

二、宝石中能产生特征吸收光谱的元素

表5-1列举了使宝石呈色的主要致色元素。

表5-1 主要致色元素及其颜色

铬 常常使宝石出现红色和绿色。绿色翡翠、红宝石、翠榴石、红色尖晶石、变石、祖母绿、粉红色托帕石均是由于铬元素致色。吸收光谱在以上各宝石中略有差异，但大致在紫光区有吸收带，黄绿区有宽吸收带，红光区有窄吸收线。

铁 宝石中的铁常以二价和三价的形式存在。二价铁产生红、绿、蓝色，如铁铝榴石、橄榄石、蓝色尖晶石、透辉石、符山石、堇青石等，光谱吸收带主要分布在绿光区或蓝光区内。三价铁通常使宝石呈现黄、蓝或绿色，如黄绿、绿色、蓝色的天然蓝宝石、海蓝宝石、金绿宝石、**正长石、翡翠等。

锰 引起宝石呈粉红色的原因，如蔷薇辉石、菱锰矿、碧玺等，光谱主要位于紫区和蓝区。

钴 存在于合成变石、合成蓝色尖晶石、蓝色钴玻璃等合成宝石中，呈现鲜艳的蓝色，在橙、黄、绿区有三条明显的吸收强带为特征光谱。

铜 在低价态下呈红色，高价态时呈蓝色或绿色。绿松石的天蓝色是由铜导致的，在460nm处有一条宽而淡的吸收带，在紫区432nm处有一条强吸收带。

铷和镨 这两种稀土元素总是共生在一起，它是引起**磷灰石的原因，在磷灰石的光谱中黄光区有数条密集的细线。

铀 是一种放射性元素，锆石中的铀能使其产生1～40条吸收线，并在每个色区均匀分布。某些锆石能出现6535nm的特征吸收线，红色锆石无此线。

硒 硒常与硫化镉一起使玻璃产生红色，吸收光谱为在绿区中显现为一条宽的吸收带。

钒 在合成刚玉仿变石中常加入适量的钒，往往在475nm处出现一条清晰的吸收线。

三、分光镜在宝石学中的应用

分光镜在宝石鉴定中起着重要的作用，尤其是当折射仪对某些宝石无效时，分光镜最好用。如：折射率大于181的锆石、钻石，利用分光镜大多能分辨出来。天然蓝色尖晶石和合成蓝色尖晶石根据不同的吸收光谱可将两者区分开，前者由铁致色，在橙区、绿区中有三条模糊的吸收带，蓝区有两条吸收窄带；后者的蓝色是由钴致色，在橙区、黄绿区有三条强吸收带。分光镜还可以检测翡翠是否经过人工染色处理，用铬盐染色的翡翠在红光区会出现650nm为中心的宽吸收带。宝石中致色元素不同，其显示的光谱也不同，根据宝石吸收光谱中的吸收线或带所出现的位置，可以帮助确定宝石的致色元素离子，从而达到鉴定宝石的目的。

分光镜常与折射仪、宝石显微镜等仪器配合使用，但要求宝石有颜色（钻石和锆石除外），且宝石必须具有典型的光谱。

四、使用方法

分光镜的用途十分广泛，可以用来判断宝石的致色元素，鉴定具特征光谱的宝石种，以及鉴定合成、优化处理宝石和仿制品等。

（一）照明方式

由于分光镜体积小，便于携带，且特征光谱具有明确的鉴定特征，因此分光镜是一种十分重要的鉴定仪器。在使用时，常配合各种照明方式对宝石进行观察。

1透射光法

适用于半透明到透明、颗粒较大的宝石，可保证足够的光能透过宝石进入分光镜。注意①保证足够的光量透过宝石。②保证进入分光镜的光都来自宝石，从而得到清晰的光谱。为此，常采用挡光黑板或锁光圈挡住来自宝石外部的光线，并尽可能地缩短眼睛、分光镜、宝石、光源间的距离。

2内反射光法

适用于颜色较浅，宝石颗粒较小的透明宝石。宝石台面向下置于黑色背景上，调节入射光方向与分光镜的夹角，增加光线在宝石中的光程，使尽可能多的白光经过宝石的内部反射后进入分光镜。

3表面反射光法

适用于透明度不好的宝石。调节入射光方向与分光镜的夹角，使尽可能多的白光经宝石表面反射后进入分光镜。

（二）操作步骤

宝石鉴定中常用的是便携式分光镜，而实验室中还使用台式分光镜（图5-9）。台式分光镜是一种带光源、标尺等附件的棱镜式分光镜，其光源强度、锁光圈、镜筒、进光狭缝和波长标尺等都可调节，可以观察到明亮而清晰的光谱。现以透射光法为例说明台式分光镜的使用方法：①将宝石用宝石夹夹住贴近锁光圈口或直接放在锁光圈孔上，根据宝石的尺寸调节锁光圈口。②寻找和对准宝石的最亮点，以保证透过宝石的光能最大限度地进入分光镜。③调节光源强度，浅色宝石应强度较低，半透明或深色宝石应强度较高。④完全关闭进光狭缝，然后缓慢开启，直到全部光谱清晰。对于透明宝石，狭缝开口极窄，几近关闭，通常光谱在狭缝即将完全关闭时最为清晰；对于半透明宝石狭缝开口稍宽。观察红区光谱时，狭缝应调窄；观察紫区光谱时，狭缝应适当调宽。⑤缓慢调节滑管，准焦观察。

图5-9 台式分光镜

（三）注意事项

照明光源 应为白光源 （连续光谱），光源既不能有发射谱线也不能有吸收谱线。如太阳光和室内照明用日光灯，都有发射光谱，不能用做分光镜的照明光源。因此最好采用白炽灯、手电筒或特制光纤灯做光源。

宝石粒径的大小 宝石粒径较小者，其光谱中的吸收线（带）可能相对较弱。

宝石颜色的深浅 同种宝石的颜色越深，吸收越强，光谱就越清晰。

宝石的透明度 对于透明宝石而言，穿过宝石的光程越长，光谱越清晰；而对于半透明宝石而言，穿过宝石的光程要适当。

宝石的异向性 某些宝石的光谱具有方向性，这可能是由宝石的异向性引起的。

鉴定环境的光照条件 应在暗环境下使用分光镜。在暗环境下使用分光镜可以排除某些发射谱的影响，如有些宝石在黄、绿、蓝和紫区有亮线，这是由于室内日光灯的光反射进入分光镜所致。

分光镜的狭缝 应保持清洁，若有灰尘，会在光谱上产生黑色水平线。宝石长久受光源热辐照，光谱会逐渐模糊甚至完全消失。

分光镜与其他鉴定仪器的配合使用 鉴定宝石时应与其他鉴定仪器配合使用如蓝宝石和合成蓝宝石拼合石在分光镜下可呈现蓝宝石吸收光谱，石榴子石为顶的拼合石可能呈现石榴子石光谱，分光镜不能准确鉴别其是否为拼合宝石。因此分光镜应与显微镜等其他鉴定仪器配合使用。

另外，应该注意的是，不是所有的宝石都产生吸收光谱。另外测试时勿用手持样品，因为血液会产生波长为592nm的吸收线。分光镜的使用很大程度上基于实践经验和宝石学知识，尤其是对宝石特征光谱的知识，只有熟记宝石的特征光谱和过渡元素的特征谱线，才能有效地利用分光镜。

和田玉非均质集合体,不特征,纤维交织结构一般是出现在鉴定书上。

非均质集合体，一般指玉石/翡翠的检测结果。因为组成和田玉的硬玉由于结晶的大小不一，所以叫非均质集合体。

不特征一般是指吸收光谱不特征，是自然界许多宝石显示出在可见光谱中吸收带或线的特征样式。纯白光为一连续的从红色到紫色的光谱，但当白光穿过一个有色宝石，一定颜色或波长可被宝石所吸收，这导致该白光光谱中有一处或几处间断，这些间断以暗线或暗带形式出现。

纤维交织结构是所有和田玉的矿物组成的排列特征，就是和田玉内部透闪石矿物晶体的排列方式，是所有和田玉都有的。

和田玉基本上是由透闪石的微晶一隐晶质集合体构成的，显微纤线状透闪石部分占组成的绝大多数，一般含量为80%—90%或更高。含量愈高，结构愈细致均一。

和田玉为半透明至不透明，绝大多数为微透明，极少数为半透明。影响透明度有三个因素，一足光线的强弱，二是玉石的厚度，三是玉石对光线吸收强弱。

和田玉极少见吸收线，可在500纳米、498纳米和460纳米有模糊的吸收线或吸收带；在509纳米有一条吸收线；某些和田玉在689纳米有双吸收线。

化工仪器网 标准发布珠宝玉石由于具有晶莹剔透、色彩绚丽、坚硬耐久以及稀有等属性，自古以来就作为具有特殊含义的装饰品为世界各地的人们所追捧。天然珠宝玉石，尤其是高品相的珠宝玉石数量稀少，价格也十分昂贵。因此造假也是珠宝玉石行业一直存在的问题。 

　　随着现代科技的进步，人工合成宝石技术以及宝石优化处理等技术越来越完善，天然宝石的鉴定也越来越困难。当传统的肉眼观察、放大检查等方法无法完鉴别时，新的方法，如红外光谱分析法和紫外可见吸收光谱分析法等在珠宝玉石鉴定中的应用越来越广泛。 

　　针对珠宝玉石鉴定，我国制订了国家标准GB/T 16553《珠宝玉石 鉴定》，并进行了多次修订，目前现行的是GB/T 16553-2017。该标准中规定了珠宝玉石的常用鉴定方法，除了测量密度、摩氏硬度、热导性等方法外，还包括红外光谱分析、紫外可见光谱分析、激光拉曼光谱分析、X射线衍射分析、发光光谱分析等仪器分析方法。 

　　该标准中涉及的鉴定方法较多，一些较为重要与复杂的鉴定方法没有详细的介绍。因此有必要为这些鉴定方法制订单独的标准，形成一套系统全面、科学先进、适用性强、可持续更新的鉴定方法系列标准，为GB/T 16553《珠宝玉石 鉴定》提供强有力的补充，规范和指导珠宝玉石鉴定行为。 

　　目前，《珠宝玉石鉴定 紫外可见吸收光谱法》已经完成制订，正在公开征求意见。主要起草单位包括：国家珠宝玉石质量监督检验、国家黄金钻石制品质量监督检验中心、安徽省地质实验研究所 (国土资源部合肥矿产资源监督检测中心)、国家金银珠宝饰品质量监督检验中心(四川)、广东省珠宝玉石及贵金属检测中心、同济大学宝石及工艺材料实验室。 

　　紫外可见吸收光谱法主要用于判断某些宝石品种颜色成因(钻石、珍珠、翡翠等)，可以辅助鉴定宝石种属、鉴定天然宝石与合成宝石、鉴定天然宝石与处理宝石。紫外可见吸收光谱法应用相对简便，准确率高，而且不损伤样品。但紫外可见光谱谱图解析相对复杂，珠宝检测机构之间的数据未经方法确认，检验结论的得出往往存在差异。 

　　《珠宝玉石鉴定 紫外可见吸收光谱法》建立了统一适用的紫外可见吸收光谱法方法标准，规定了使用紫外可见光谱法鉴定珠宝玉石的方法原理、仪器设备、测试步骤、光谱分析、结果表示。可以保证鉴定结论的准确一致，推广先进鉴定方法，并提高珠宝玉石检测工作效率。

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处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列的暗线或暗带组成的光谱。

吸收光谱是温度很高的光源发出来的白光，通过温度较低的蒸汽或气体后产生的，如果让高温光源发出的白光，通过温度较低的钠的蒸汽就能生成钠的吸收光谱。光谱背景是明亮的连续光谱。在钠的标识谱线的位置上出现了暗线。通过大量实验观察总结，每一种元素的吸收光谱里暗线的位置与其明线光谱的位置互相重合。即每种元素所发射的光频率与其所吸收的光频率相同。

纯白光为一连续的从红色到紫色的光谱，但当白光穿过一个有色宝石，一定颜色或波长可被宝石所吸收，这导致该白光光谱中有一处或几处间断，这些间断以暗线或暗带形式出现。许多宝石显示出在可见光谱中吸收带或线的特征样式，其完整的样式也即“吸收光谱”。

高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生吸收光谱。例如，让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气（在酒精灯的灯心上放一些食盐，食盐受热分解就会产生钠气），然后用分光镜来观察，就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线，就是钠原子的吸收光谱。各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都与该原子的发射光谱中的一条明线相对应。表明低温气体原子吸收的光，就是这种原子在高温时发出的光。因此，吸收光谱中的暗线，就是原子的特征谱线。

鉴定宝石的真假的方式如下：

折射仪，可测出宝石的折身率和双折射率，在宝石的检测过程中，折射率和双折射率是两个非常重要的光学常数，是鉴定宝石的主要依据；偏光仪，最主要的用途是根据宝石在偏光仪下的不同现象，判断宝石材料的光性；二色镜，有些彩色宝石在透射光照射下，从不同方向观察，会显现不同的颜色或同种颜色的深浅差别。用二色镜可观察到宝石的多色性现象；分光镜，观察到宝石的吸收光谱，尤其是对具有典型吸收光谱的宝石，分光镜测试后的结果可以作为重要鉴定依据；滤色镜，滤色镜的特点是结构简单，仪品小巧，便于携带，并可同时观察多个样品，鉴别快速。紫外灯，不同宝石发光性的差异也可作为鉴别宝石的一个辅助性检测手段。