Evaluating Optical Properties of Diamonds and Natural Gemstones

Význam tématu

Spektrofotometrická analýza drahých kamenů je zásadní pro rozpoznání přírodního a syntetického původu, identifikaci impurit ovlivňujících barvu a ověření kvality v gemologii a průmyslové analytice.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo měřit odrazivost a propustnost diamantů a dalších přírodních drahokamů pomocí UV-Vis a FTIR spektrofotometrie, vyhodnotit optické vlastnosti a barvové souřadnice a na základě nich rozlišit syntetický a přírodní původ a detekovat impurity.

Použitá metodika a instrumentace

Pro UV-Vis měření reflektance a transmitance byl použit přístroj SolidSpec-3700DUV s rozsahem 400 až 500 nm pro diamanty (apertura 1 mm, interval 0,2 nm, slit 1 nm, velmi pomalé skenování) a 300 až 800 nm pro ostatní drahokamy (interval 1 nm, slit 5 nm, střední rychlost).
Pro FTIR analýzu křemene a ametystu byl použit IRSpirit-T s KBr okénkem, rozlišení 4 cm⁻¹, 20 akumulací, Happ-Genzel apodizační funkce, detektor DLATGS a vzorky pevně fixované v držáku EZClip-13.

Hlavní výsledky a diskuse

Diamant B vykázal v reflektančním spektru výrazný pík při 415,2 nm odpovídající N3 centru trojnásobně vázaného dusíku, což potvrzuje přírodní původ, zatímco syntetický diamant A tento pík neobsahoval. U přírodních drahokamů se u křemene a ametystu v IR spektru objevila široká absorpce kolem 3435 cm⁻¹ charakteristická pro hydroxylové skupiny spojené s impuritami; vypočtené barvové souřadnice odpovídaly skutečnému zbarvení.

Přínosy a praktické využití metody

• Spolehlivé rozlišení přírodních a syntetických diamantů neinvazivní metodou
• Detekce impurit ovlivňujících barvu a kvalitu drahokamů
• Možnost rutinní kontroly kvality v gemologii a průmyslové výrobě
• Optimalizace parametrů měření pro různé materiály

Budoucí trendy a možnosti využití

Integrace chemometrických metod pro automatizovanou klasifikaci spekter, vývoj přenosných spektrofotometrů pro terénní analýzy, rozšíření databází spektrálních vzorů a kombinace s imagingovými technikami pro prostorovou distribuci impurit.

Závěr

Kombinace UV-Vis a FTIR spektrofotometrie poskytuje efektivní nástroj pro identifikaci původu diamantů a charakterizaci přírodních drahokamů na základě typických spektrálních rysů a barevných souřadnic.

Reference

1. Hiroshi Kitawaki Characterization of natural and synthetic gem minerals and their applied mineralogy with special references to compositions physical properties and fine textures in diamond 2012
2. Shoji Kurata Nondestructive Identification of Synthetic Quartz Crystal Seals Using Spectroscopy Journal of Applied Spectroscopy