머리말

보석학은 자연과학, 예술, 역사, 고고학 등 다양한 학과와 관련된 복잡한 분야이다.보석학 연구에서 가장 중요한 문제는 보석의 종류, 순도, 생산지 및 인공 처리 여부에 대한 감정을 포함하여 보석을 감정하는 것입니다.분석해야 할 대상은 일반적으로 거시적인 보석으로 매우 큰 경제적 가치를 가지고 있으며, 때로는 액세서리에 박히거나 용기에 봉인할 수 있기 때문에 반드시 완전무결해야 한다비침입적인 방식으로 감별하다.라만 스펙트럼 기술은 완전 & 완전 비침입, 무접촉, 어떠한 샘플 준비도 필요 없는 기술로, 라만 산란 현상에 기초한 분석 수단으로, 샘플 중 분자 진동으로 인한 입사광의 미세한 주파수 변화를 측정하여 분석하는 분자 구조와 화학 성분이다.라만 스펙트럼 기술은 측정 시간이 짧고 샘플에 대한 수요량이 적다는 장점도 있다.그래서 보석학 분야에서 각광을 받고 있다.과거에는 드물었다실험실은 라만 스펙트럼을 보석 연구에 응용할 수 있지만, 최근 십여 년 동안오보천성 ATR3000대표적인 휴대용 라만 스펙트럼의 출시로 라만 스펙트럼 기술은 이 분야에서의 응용 우위를 충분히 보여주었다.최근 몇 년 동안 많은 보석학 실험실에는 에메랄드, 다이아몬드, 보석 소포체 및 상감 보석 등을 연구하기 위해 라만 분광기가 장착되어 있으며, 특히 휴대용 라만 분광기를 사용하여 유물의 보석 등 움직일 수 없는 대상을 분석하고 있다.본고는 휴대용 라만 분광기가 보석 연구에서의 응용을 연구하고 보석의 분류, 감정 및 현장 분석에서 얻은 현저한 성과를 중점적으로 소개한다.이 선진 기술의 도입은 보석학 분야의 연구에 새로운 시각을 제공하고 보석의 과학 연구와 감정에 새로운 활력을 불어넣을 수 있을 것으로 믿는다.

1. 라만 스펙트럼이 보석학에서의 응용: 감정

우리가 보석을 보았을 때 알고 싶은 **한 가지는 간단하다. 바로 앞에 있는 이 보석은 무엇입니까?많은 보석은 명확한 광물 종류에 속한다. 예를 들어 다이아몬드의 화학 성분은 탄소이다.녹주석, 황옥, 지르콘은 규산염 광물에 속하고 루비와 사파이어의 주요 성분은 금속 산화물이다.이 경우 휴대용 라만 분광기를 이용해 보석을 빠르게 테스트할 수 있어 보석의 광물 종류를 쉽게 식별할 수 있으며, 스펙트럼을 얻은 후 표준 스펙트럼 갤러리와 대조하면 측정할 물건의 정보를 얻을 수 있다.아래 그림은 해남보석, 사파이어, 탄자석, 마그네슘올리브석 및 제비청석의 라만스펙트럼도로서 라만스펙트럼봉의 수량과 위치를 통해 부동한 보석을 직관적으로 구분할수 있다.

그림 1은 633 nm 자극을 사용하여 얻은 일반적인 보석 (바다 사파이어와 사파이어) 과 흔하지 않은 보석 (탄산석, 마그네슘 올리브석, 제비청석) 의 라만 스펙트럼을 사용합니다.

2. 라만 스펙트럼이 보석학에서의 응용: 성분

많은 경우 보석은 일련의 동질이형으로 구성된 광물조에 속하며 그 화학성분은 특정범위내에서 련속 변화한다.구성범위의 극&단항은 이른바 단원이다. 일반적으로 광물조의 보석은 모두 단원의 고고용물로 간주될수 있다. 전기석과 석류석은 모두 광물종류에 대응하지 않고 광물조에 대응하는 보석의 실례이다.보석의 실제 성분 (즉, 이 광물 그룹의 가장 각 단원의 백분율) 을 이해하는 것은 그 가치와 출처를 정확하게 평가하는 데 매우 중요하다.

여기서 가넷의 예를 들면, 가넷 광물 그룹에 속하는 보석은 일반적으로 글을 쓸 수 있다: A3B2(SiO는4)3, 여기서 A는 Ca를 나타냅니다.2+그리고 Fe2+그리고 Mn2+그리고 Mg2+，B 대표 Al3+그리고 Cr3+그리고 Fe3+. 석류 광물 그룹의 단원은 크게 마그네슘 알루미늄 석류(Pyr, Mg)로 나뉜다.3알은2Si3O는12), 철 알루미늄 유석 (Alm, Fe3알은2Si3O는12) 및 망간 알루미늄 유석 (Spe, Mn3알은2Si3O는12) 는 알루미늄 석류와 칼슘 크롬 석류를 대표한다 (Uva, Ca3Cr는2Si3O는12), 칼슘 철류석 (And, Ca3페2Si3O는12) 및 칼슘 알루미늄 유석 (Gro, Ca3알은2Si3O는12)를 대표하는 칼슘류석으로 순수한 단원에 해당하는 보석은 자연계에서 드물기 때문에 흔히 볼 수 있는 석류석은 모두 이런 단원을 통해 이루어진 고용물이다.홍류석계와 황류석계의 라만 스펙트럼은 그림 2와 같이 Matlab을 통해 데이터 모델링을 진행하여 석류석 종의 서로 다른 단원의 구성 비율을 분석하여 그 가치 평가에 근거를 제공할 수 있다.

그림 2 홍류석 (a) 과 황류석 (b) 시리즈 석류석의 라만 스펙트럼.

3. 라만 스펙트럼이 보석학에서의 응용: 모조품, 합성보석과 인공처리

앞에서 말한바와 같이 보석학에서 가장 중요한 도전중의 하나는 천연보석을 감별하고 식별하는 강화처리방법이다. 례를 들면 가열, 균열충전, 복사노출, 코팅, 표백, 염색 등이다.예를 들어 일부 파열된 루비는 고굴절률 유리를 채워 순도를 높였는데, 팬 등은 루비의 라만 스펙트럼에서 납 유리가 1500cm에서 발견되었다-1의 넓은 특징봉 (그림 3)은 보석의 식별을 인공적으로 처리하는 데 유력한 도구를 제공한다.

그림 3 천연 루비와 유리를 채우는 라만 스펙트럼: natural은 루비의 본정봉이고 P1, P2는 루비에 있는 충전물의 특징봉이다.

다른 한편으로 라만스펙트럼에 대해 모조품을 검측하는것은 상대적으로 간단한 임무이다. 왜냐하면 진정한 보석에 비해 그 성분은 흔히 다르기때문이다. 례를 들면 흔히 다이아몬드와 기타 보석을 사칭하는 립방산화지르코늄에 사용되는데 그의 화학성분은 다이아몬드와 완전히 다르며 또 다른 스펙트럼을 나타낼수 있다.그림 4는 금강석, 가장 흔히 볼 수 있는 모조품 큐브 지르코늄, 또 다른 모조품 티타늄산 스트론튬의 라만 스펙트럼을 보여준다.

그림 4 다이아몬드와 그 모조품, 입방 지르코늄과 티타늄산 스트론튬의 라만 스펙트럼은 위에서 아래로 다이아몬드, 입방 지르코늄과 티타늄산 스트론튬 순이다.

요약

라만 스펙트럼은 속도, 감도 및 무손실 측정을 의미하며 보석학의 요구를 충족시킵니다.라만 분광기를 사용하면 가시광선과 근적외선 대역 범위에 서로 다른 레이저를 배치하여 보석의 성질, 성분, 구조와 순도에 관한 정보를 얻을 수 있으며, 혼합물을 식별하고 강화 처리를 검측할 수 있다.최근 연구에 따르면 라만 스펙트럼은 보석 성분의 정량 정보도 얻을 수 있다.라만은 무기결정체에 대해 분석하지 않고 유기보석재료(산호, 호박, 진주) 또는 무정형 또는 나노결정재료(흑요석, 오팔)에 대한 정보도 얻을 수 있다.ATR3000 휴대용 분광기박물관에 보관된 보석이나 고고학 또는 역사 예술품에 박힌 보석을 분석할 수 있는 연구 범위도 확대할 수 있다.

라만 스펙트럼은 보석학 실험실의 표준 도구로 사용할 수 있으며, 보석 판매상은 라만 스펙트럼을 광범위하게 사용하여 신속한 감정을 진행해야 한다.라만 측량은 빠르면서도 기기 구입 이외의 비용이 없어 보석학 연구 분야에서 그 응용을 보여 보석의 형성 원인과 출처 연구에 중요한 기여를 했다.진동 스펙트럼의 경미한 변화에 대한 분석과 미시적 유체와 고체 소포체에 대한 정확한 연구는 광물 지질 역사의 중요한 세부 사항을 제시할 수 있다.

장기적으로 라만 분광기와 다른 기술 (예를 들어 전자 현미경, 에너지 색산 X선 스펙트럼 또는 FT-IR 스펙트럼 스캔) 을 사용하면 보석학 연구에서 라만 스펙트럼의 응용을 더욱 확장할 수 있다.다른 한편으로 광물라만스펙트럼종합데이터베이스의 보급, 대량의 견본의 일반측정의 자동화 및 사용자방법을 사용하여 충분한 신뢰도로 보석과 그 성분을 신속하게 식별할 가능성이 우호적인 소프트웨어와 하드웨어시스템은 이 기술이 연구실험실밖에서의 전파에 도움이 될것이다.

참조 문서:

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