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

Význam tématu

V oblasti drahých kamenů se stále zvyšuje nabídka syntetických a upravovaných materiálů, které opticky a chemicky dokonale napodobují kameny přírodní. Spolehlivá a rychlá identifikace původu a ošetření drahokamů je klíčová pro správné oceňování, férový obchod a ochranu spotřebitele.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo demonstrovat využití FTIR spektroskopie s přístrojem Agilent Cary 660 pro rozlišení přírodních, syntetických a upravovaných drahokamů včetně diamantů, smaragdů a rubínů. Studie představuje srovnání IR absorpčních spekter a klíčové diagnostické pásy pro jednotlivé typy úprav.

Použitá metodika a instrumentace

Pro všechny analýzy byla použita FTIR spektrometrie v transmisním režimu:

• Agilent Cary 660 FTIR s DURAGLOW™ Mid-IR zdrojem
• KBr beamsplitter
• Lineární MCT detektor
• Spektrální rozsah 7500–450 cm⁻¹, rozlišení 4 cm⁻¹, 128 skenů
• Magnetický držák pro kameny o průměru 7–20 mm při pokojové teplotě

Hlavní výsledky a diskuse

• Diamanty: Přírodní diamanty (Typ Ia) vykazují pásy při 1282 cm⁻¹ (IaA) a 1175 cm⁻¹ (IaB), syntetické diamanty (Typ Ib) dominují absorpcí na 1130 cm⁻¹.
• Smaragdy: Hydrotermálně syntetické smaragdy vykazují charakteristické pásy při 2745, 2830 a 2870 cm⁻¹, které v přírodních smaragdech chybí. Pro detekci pryskyřic ve štěrbinách a olejování se sledují pásy mezi 3200–2800 cm⁻¹.
• Rubíny: Tepelně ošetřené rubíny vykazují absenci nebo vznik pásu kolem 3309 cm⁻¹ (OH skupiny). Plněné rubíny sklovitou směsí (např. olovnaté sklo) lze identifikovat díky širokým pásům u 3500, 2600 a 2250 cm⁻¹ spojeným se Si–OH a H₂O absorbancí.

Přínosy a praktické využití metody

FTIR spektroskopie poskytuje neinvazivní, rychlou (řádově minuty) a citlivou analýzu drahokamů bez nutnosti složité přípravy vzorku. Díky rozpoznání diagnostických pásů lze kvalitně rozlišit přírodní, syntetické a různé typy ošetření, což zvyšuje spolehlivost kontroly ve šperkařských laboratořích a obchodě.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším rozvojem může být zavedení modifikovaných držáků pro analýzu při zvýšené teplotě či tlaku, rozšíření databází spekter netradičních úprav a integrace FTIR do automatizovaných linek pro rychlou online kontrolu kvality.

Závěr

Agilent Cary 660 FTIR se ukázal jako univerzální nástroj pro rutinní rozpoznání původu a úprav drahokamů. Významná spektrální šíře, vysoká citlivost a snadné ovládání společně s rychlou analýzou zajišťují spolehlivé rozlišení přírodních, syntetických a upravených kamenů.

Reference

1. J.R. Hardy and S.D. Smith, Two-phonon infra-red lattice absorption in diamond; Philosophical Magazine, 6, 1163–1172, 1961.
2. R. Mecke and F. Langenbucher, Infrared spectra of selected chemical compounds; Heyden & Son Limited, London, UK, 1965.
3. G. Davies, The optical properties of diamond, Chemistry and Physics of Carbon, 13, 1–143, 1977.
4. D.T. Morelli, T.A. Perry and J.W. Farmer, Phonon scattering in lightly neutron-irradiated diamond, Phys. Rev. B, 47, 131–139, 1993.
5. T. Evans, Aggregation of nitrogen in diamond. In: J. Field, The properties of natural and synthetic diamond, Academic Press, London, 259–290.
6. C.M. Stockton, The separation of natural from synthetic emeralds by infrared, Gems & Gemology, 23(2), 96–99, Summer 1987.
7. K. Nassau, Heat treating Rubin and sapphire: Technical aspects, Gems and Gemology, 17(3), 121–131, Fall 1981.
8. L.E. Cartier, Ruby and sapphire from Marosely, Madagascar, The Journal of Gemmology, 31(5–8), 171–179, 2009.
9. H. Scholze, Glass: nature, structure and properties, Springer, New York, 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, 93–114, 2003.
11. Roman Serov; FTIR spectroscopy of glass filled rubies; Gemological Center, Moscow State University.