Kristalų ir gemologinių medžiagų laboratoriniai tyrimai

Kristalų ir gemologinių medžiagų laboratoriniai tyrimai

Išplėstinė gemologinė analizė · spektrai, chemija, kristalinė struktūra, liuminescencija ir vidinis vaizdinimas Ramanas · fazių tapatybė, inkliuzai, užpildai, dangos FTIR · vanduo, hidroksilas, polimerai, defektai, apdorojimas UV-Vis-NIR · spalvą kuriantys jonai ir elektroniniai defektai XRF ir LA-ICP-MS · elementinė ir pėdsakų chemija XRD ir rentgeno vaizdinimas · fazės, sluoksniai ir vidinė struktūra Patikima išvada · kartu interpretuojami nepriklausomi signalai

Kristalų ir gemologinių medžiagų laboratoriniai tyrimai

Išplėstinis tyrimas neprašo vieno prietaiso paskelbti akmens „tikru“. Laboratorija pirmiausia apibrėžia analitinį klausimą, dokumentuoja visą objektą, pradeda nuo rutininių ir neardomųjų tyrimų, surenka medžiagai bei geometrijai tinkamus signalus, palygina juos su patvirtintais etaloniniais duomenimis ir sujungia rezultatus į bendrą išvadą. Ramano spektroskopija identifikuoja fazes ir inkliuzus; FTIR fiksuoja vandenį, hidroksilą, polimerus ir gardelės defektus; UV-Vis-NIR paaiškina spalvą kuriančias sugertis; XRF ir LA-ICP-MS matuoja elementinę chemiją; XRD identifikuoja kristalines fazes; fotoliuminescencija ir liuminescencinis vaizdinimas atskleidžia defektų bei augimo modelius; o rentgenografija arba kompiuterinė tomografija virtualiai atveria objekto vidų. Stipriausia ataskaita nurodo ne tik tai, ką įrodymai patvirtina, bet ir tai, kas lieka neišspręsta.

Sekti laboratorinę darbo eigą Palyginti metodus
Brangakmenis laboratorinėje platformoje, apsuptas spektrinių, cheminių, difrakcinių, liuminescencinių ir kompiuterinės tomografijos signalų Centrinis facetuotas mėginys apšviečiamas lazeriu ir infraraudonuoju spinduliu. Išsklaidyta šviesa sudaro spektrines smailes, rentgeno spinduliai – būdingas emisijos linijas ir difrakcijos žiedus, liuminescencijos žemėlapiai rodo augimo zonas, o virtualių pjūvių rietuvė vaizduoja kompiuterinę tomografiją.
Kiekvienas metodas užfiksuoja skirtingą to paties objekto signalą: virpesių „pirštų atspaudus“, sugertus bangos ilgius, elementų emisiją, gardelės difrakciją, su defektais susijusią liuminescenciją arba vidinį rentgeno spindulių slopinimą. Autentiškumas nustatomas integruojant šiuos signalus, o ne vieną grafiką laikant universaliu verdiktu.

Pagrindiniai principai

Laboratorinis rezultatas yra kontroliuotas objekto palyginimas su etaloniniais įrodymais. Svarbus ne tik prietaisas, bet ir klausimas, mėginio geometrija, matavimo vieta, kalibravimas, etalonų biblioteka, duomenų apdorojimas ir galutinės išvados formuluotė.

Pradėkite nuo klausimoMetodas pasirenkamas tik apibrėžus tapatybę, kilmę, apdorojimą, spalvą, konstrukciją arba provenienciją.
Pirmiausia rutininiai testaiMikroskopija, lūžio rodiklis, savitasis tankis ir poliarizacija dažnai susiaurina problemą prieš pažangią analizę.
Papildantys įrodymaiStipri išvada paprastai sujungia struktūrą, chemiją, spektroskopiją, vaizdinimą ir kontekstą.
Neardomumo prioritetasPradėkite nuo metodų, kurie išsaugo objektą, ir eskaluokite tik tada, kai neišspręstas klausimas pateisina mėginio paėmimą.
Ramano spektroskopijaIdentifikuoja fazes, inkliuzus, užpildus, dangas, pigmentus, stiklą, dervą ir daugelį kristalinių ar molekulinių medžiagų.
FTIR spektroskopijaMatuoja infraraudonąją sugertį, susijusią su vandeniu, hidroksilu, polimerais, aliejais ir gardelės defektais.
UV-Vis-NIR spektroskopijaMatuoja selektyvią sugertį, susijusią su spalvą kuriančiais jonais, defektais ir kai kuriais apdorojimais.
XRF spektroskopijaGreitai ir dažniausiai neardomai pateikia elementinę analizę, stipriai priklausomą nuo paviršiaus ir geometrijos.
LA-ICP-MSLabai jautriai matuoja pėdsakinius elementus pašalindamas mikroskopinį medžiagos kiekį.
LIBSNaudoja lazeriu sukurtą plazmą greitai elementinei patikrai, tačiau kiekybinė interpretacija sudėtingesnė.
Rentgeno difrakcijaIdentifikuoja kristalines fazes ir polimorfus pagal jų gardelės difrakcijos raštą.
FotoliuminescencijaFiksuoja šviesą, kurią po sužadinimo skleidžia priemaišos ir defektai.
Liuminescencinis vaizdinimasParodo augimo sektorius, sluoksnius, užpildus, įtempimo raštus ir apdorojimo kontrastus.
RentgenografijaSukuria dvimatę vidinio rentgeno spindulių slopinimo projekciją.
Mikro-CTIš daugelio projekcijų atkuria trimatę vidinę struktūrą.
SEM ir EDSParodo mikrotekstūras ir vietinę elementinę sudėtį paviršiuje arba netoli jo.
Etalonų bibliotekosSpektrai ir raštai turi būti lyginami su patvirtintais standartais ir aiškinami tinkamu matavimo režimu.
KalibravimasBangos ilgio, energijos, masės, intensyvumo ir koncentracijos skalės reikalauja standartų, blankų ir patikrinimų.
OrientacijaAnizotropiniai brangakmeniai gali duoti skirtingus spektrus skirtingomis kristalografinėmis kryptimis.
Mėginių gylisPaviršiaus danga, sekli difuzija, tūrinė chemija ir gilūs inkliuzai reikalauja skirtingų analizės geometrijų.
Matavimo dėmės dydisRezultatas gali aprašyti mikroskopinį inkliuzą, vieną spalvos zoną, užpildo kišenę arba didesnį vidurkį.
ŽemėlapiavimasŽemėlapis suteikia erdvinę informaciją kartojant matavimus per liniją, paviršių arba tūrį.
Kokybinis rezultatasNustato buvimą, tapatybę ar raštą be tikslios koncentracijos.
Kiekybinis rezultatasReikalauja kalibravimo, standartų, matricos korekcijų, neapibrėžties ir tinkamos geometrijos.
Aptikimo ribaMažiausias patikimai atskiriamas signalas priklauso nuo metodo, elemento, matricos, fono ir sąlygų.
Smailės padėtisGali identifikuoti fazę, defektą, ryšį ar emisijos centrą, kai matavimas ir kalibravimas kontroliuojami.
Smailės intensyvumasRetai yra tiesioginis koncentracijos matas, jei geometrija ir kalibravimas nėra aiškiai kontroliuojami.
Įstatyti akmenysMetalas, klijai, pagrindas, folija ir neprieinami paviršiai riboja tyrimo galimybes.
Nevienalyčiai objektaiUolienos, kompozitai, klasteriai, inkrustacijos, perlai, fosilijos ir užpildyti akmenys reikalauja kelių matavimo vietų.
Geografinė kilmėDažniausiai yra palyginamoji nuomonė, paremta inkliuzais, spektrais, chemija, geologija ir etaloninėmis populiacijomis.
Apdorojimo formuluotė„Požymių nepastebėta“ apibūdina taikytus metodus ir matytus įrodymus, o ne absoliučią istorinę garantiją.
Mikroardomieji tyrimaiBet koks lazerio krateris, miltelių mėginys, poliruotas pjūvis ar paimtas fragmentas turi būti patvirtintas ir dokumentuotas.
Duomenų integracijaPrieštaringi rezultatai tiriami, o ne suvidurkinami į patogią išvadą.
Ataskaitos apimtisTapatybė, kilmė, apdorojimas, spalvos priežastis, konstrukcija ir vertė yra atskiri klausimai.
Geriausia išvadaNurodykite, kas patvirtinta, kas lieka neišspręsta ir kokie metodai davė rezultatą.
Pažangu nereiškia automatiška. Aukštos raiškos spektras ar trimatis vaizdas vis tiek gali būti klaidingai interpretuotas, jei išmatuota netinkama vieta, mėginys nevienalytis, etaloninė populiacija nepilna arba skaitinis atitikimas priimamas nepatikrinus mineraloginio konteksto.
Grįžti į navigaciją

Ką laboratorinis tyrimas gali — ir ko negali — nustatyti

Žodis „autentiškumas“ suspaudžia kelis nepriklausomus teiginius. Laboratorija juos atskiria, nes testas, kuris identifikuoja mineralą, nebūtinai nustato natūralią kilmę, apdorojimą, spalvos priežastį, geografinę kilmę ar sluoksniuotą konstrukciją.

Medžiagos tapatybė

Ramanas ir XRD palygina atominę arba molekulinę struktūrą su etalonais. Rutininės optinės savybės ir chemija patvirtina, ar rezultatas tinka visam objektui.

Natūrali ar laboratorinė kilmė

Mikroskopija, FTIR, fotoliuminescencija, liuminescencinis vaizdinimas, pėdsakinė chemija ir augimo struktūros derinamos, nes natūralūs ir sintetiniai analogai turi tą pačią bazinę rūšį.

Apdorojimo aptikimas

FTIR, Ramanas, UV-Vis-NIR, chemija, mikroskopija ir vaizdinimas atskleidžia svetimas medžiagas, pakitusius defektus, difuzijos profilius, dangas, užpildus, švitinimą, kaitinimą ir kombinuotus apdorojimus.

Spalvos priežastis

UV-Vis-NIR nustato elektronines sugertis; XRF arba LA-ICP-MS identifikuoja spalvą kuriančius elementus; PL ir FTIR atskleidžia defektinius arba apdorojimo centrus.

Geografinė kilmė

Inkliuzų vaizdas, pėdsakinių elementų populiacijos, sugerties spektrai, augimo ypatybės ir geologinis kontekstas lyginami su gerai dokumentuotais etaloniniais mėginiais.

Vidinė konstrukcija

Rentgenografija, mikro-CT, mikroskopija, Ramano žemėlapiavimas ir fluorescencinis vaizdinimas parodo sluoksnius, branduolius, ertmes, klijus, užpildus, lūžius, karolius ir rekonstruotas zonas.

Klausimas Pagrindiniai pažangūs metodai Papildomi įrodymai Tipinė riba
Kokia medžiaga čia yra? Ramanas, XRD, FTIR Rutininės optinės savybės, chemija, mikroskopija Fazės tapatybė nenustato natūralios kilmės ar apdorojimo.
Natūrali ar laboratorijoje auginta? FTIR, PL, liuminescencinis vaizdinimas, pėdsakinė chemija Augimo struktūros ir inkliuzai Natūralūs ir sintetiniai variantai turi bendras rūšines savybes.
Kas sukelia spalvą? UV-Vis-NIR, XRF arba LA-ICP-MS PL, FTIR, mikroskopija Keli jonai ar defektai gali sukurti persidengiančias spalvas.
Ar akmuo apdorotas? FTIR, Ramanas, chemija, vaizdinimas Mikroskopija ir apdorojimui būdingi etalonai Kai kurių apdorojimų pėdsakai silpni arba dviprasmiai.
Iš kur jis kilęs? Pėdsakinė chemija ir inkliuzų analizė UV-Vis-NIR, FTIR, Ramanas, geologija Kilmė yra statistinis palyginimas, o ne vizualinė garantija.
Ar objektas surinktas ar rekonstruotas? Rentgenografija, mikro-CT, Ramano/FTIR žemėlapiai Mikroskopija, fluorescencija, paviršiaus chemija Panašaus tankio sluoksniai rentgeno vaizdinime gali likti sunkiai atskiriami.
Medžiagos tapatybė paprastai yra pirmasis sluoksnis, o ne galutinis atsakymas. Natūralus rubinas ir sintetinis rubinas abu yra korundas. Jų atskyrimas remiasi augimo istorija, inkliuzais, defektais, liuminescencija ir chemija, o ne vien lūžio rodikliu ar Ramano tapatybe.
Grįžti į navigaciją

Progresyvi laboratorinė darbo eiga

Seka prasideda nuo mažiausiai invazinių įrodymų ir juda tik tiek, kiek reikalauja klausimas. Didelės vertės ar istoriškai svarbiems objektams gali reikėti išsamesnės dokumentacijos ir griežtesnės mėginių ėmimo kontrolės nei nebrangiai laisvai medžiagai.

Aštuonių etapų analitinė kristalų ir gemologinių medžiagų laboratorinio tyrimo eiga Aplink centrinį brangakmenį išdėstyti aštuoni susiję etapai: klausimas, dokumentavimas, rutininiai tyrimai, metodo parinkimas, kalibravimas, žemėlapiavimas, eskalavimas ir integruota ataskaita. KLAUSIMAStapatybė, kilmė,apdorojimas, spalva FIKSUOTIobjektas, būklė,orientacija RUTINAmikroskopija irsavybės PARINKTIsignalas irgeometrija KALIBRUOTIstandartai, blankai,metaduomenys ŽEMĖLAPISzonos, sluoksniai,inkliuzai ESKALUOTImėginys tikkai pagrįsta INTEGRUOTIperžiūra, ataskaita,duomenų išsaugojimas ĮRODYMAIKURIE SUTAMPA
Darbo eiga juda nuo tikslaus klausimo prie kontroliuojamo duomenų rinkimo ir integruotos ataskaitos. Mėginio paėmimas yra eskalavimo žingsnis, o ne numatytasis veiksmas, ir kiekviena išvada lieka susieta su objektu, matavimo sąlygomis bei palyginamaisiais įrodymais.
  1. 1. Apibrėžkite analitinį klausimąAtskirkite medžiagos tapatybę, natūralią ar sintetinę kilmę, apdorojimą, geografinę kilmę, spalvos priežastį ir konstrukciją.
  2. 2. Dokumentuokite objektą prieš analizęUžfiksuokite masę, matmenis, formą, įstatymą, įrašus, spalvos pasiskirstymą, būklę, matricą, ankstesnes ataskaitas ir apribojimus.
  3. 3. Atlikite rutininius gemologinius tyrimusMikroskopija, lūžio rodiklis, savitasis tankis, optinis elgesys, fluorescencija ir spektras dažnai nukreipia pažangius testus.
  4. 4. Parinkite mažiausiai invazinį informatyvų metodąRinkitės signalą, kuris atsako į neišspręstą klausimą: struktūra, ryšių virpesiai, sugertis, chemija, liuminescencija ar vidinis tankis.
  5. 5. Kalibruokite ir rinkite etaloninius duomenisNaudokite standartus, blankus, sertifikuotas medžiagas, instrumentų patikras ir geometrijai tinkamus nustatymus.
  6. 6. Matuokite daugiau nei vieną svarbią vietąKartokite spektrus per spalvos zonas, facetus, inkliuzus, dangas, sujungimus ir įtariamus užpildus.
  7. 7. Eskaluokite tik tada, kai to reikia įrodymamsMikroardomuosius tyrimus, miltelių difrakciją ar elektroninę analizę naudokite tik gavę leidimą ir kai neardomi metodai neišsprendžia klausimo.
  8. 8. Integruokite, peržiūrėkite ir pateikite ataskaitąPalyginkite rezultatus su etaloninėmis populiacijomis, ištirkite prieštaravimus, nurodykite ribas ir išsaugokite pirminius duomenis.
1

Apibrėžkite analitinį klausimą

Atskirkite tapatybę, kilmę, apdorojimą, geografinę kilmę, spalvos priežastį ir konstrukciją. Viena pateiktis gali turėti kelis klausimus su skirtingomis įrodymų ribomis.

2

Dokumentuokite objektą prieš analizę

Užfiksuokite masę, matmenis, formą, įstatymą, įrašus, spalvos pasiskirstymą, būklę, matricą, ankstesnes ataskaitas ir deklaruotą apdorojimą.

3

Atlikite rutininius gemologinius tyrimus

Mikroskopija, lūžio rodiklis, savitasis tankis, optinis elgesys, fluorescencija ir vizualinė apžiūra nukreipia pažangius testus.

4

Pasirinkite mažiausiai invazinį informatyvų metodą

Parinkite signalą, kuris atsako į klausimą: struktūrą, virpesius, sugertį, chemiją, liuminescenciją ar vidinį tankį.

5

Kalibruokite ir rinkite etalonus

Naudokite bangos ilgio ar energijos standartus, blankus, sertifikuotas medžiagas ir tinkamus matavimo nustatymus.

6

Matuokite kelias svarbias vietas

Kartokite matavimus per spalvos zonas, facetus, inkliuzus, dangas, jungtis ir įtariamus užpildus.

7

Eskaluokite tik tada, kai būtina

Mikroardomuosius metodus naudokite tik gavę leidimą ir kai neardomi įrodymai negali atsakyti.

8

Integruokite ir pateikite ataskaitą

Palyginkite rezultatus su etalonais, įvertinkite prieštaravimus, nurodykite ribas ir išsaugokite duomenis.

Metodas pasirenkamas pagal signalą, o ne prestižą. Ramanas puikiai identifikuoja fazes, bet gali neišspręsti geografinės kilmės. XRF yra neardomas, bet gali nematyti lengvųjų elementų. CT parodo struktūrą, bet nebūtinai chemiją.
Grįžti į navigaciją

Mėginio dokumentacija, geometrija ir metrologija

Tas pats akmuo gali duoti skirtingus duomenis iš skirtingų facetų, spalvos zonų, gylių ir prietaiso režimų. Todėl mėginio tvarkymas yra analizės dalis, o ne vien administracinis pradžios žingsnis.

Tapatybė ir priežiūros grandinė

Suteikite objektui numerį, nufotografuokite visas puses, užfiksuokite įrašus ar pažeidimus ir saugokite komponentus su jų etiketėmis.

Paviršiaus būklė ir tarša

Aliejus, vaškas, poliravimo medžiagos, klijai, kosmetika, dirvožemis ir valymo likučiai gali dominuoti Raman, FTIR, fluorescencijos ar cheminiuose rezultatuose.

Orientacija ir optinis kelias

Skaidrūs anizotropiniai kristalai gali absorbuoti ir skleisti šviesą skirtingai skirtingomis ašimis. Faceto orientacija, storis ir įstatymas lemia tinkamą režimą.

Nevienalytiškumas ir matavimo planas

Spalvos zonos, inkliuzai, matrica, užpildai, dangos ir sluoksniai reikalauja kelių matavimo taškų. Vidutinis spektras gali paslėpti svarbiausią požymį.

Standartai, blankai ir kontrolės

Etalonai nustato skalę ir veikimą; blankai atskleidžia taršą; pakartojimai įvertina tikslumą. Kiekybinė chemija be tinkamo kalibravimo yra tik tariamas tikslumas.

Leidimas mėginiui

LA-ICP-MS, LIBS, miltelių XRD ir kai kurie elektroniniai metodai pakeičia objektą. Vieta, dydis, tikslas ir matomumas turi būti suderinti prieš analizę.

Kintamasis Kodėl svarbu Gera praktika
Masė ir matmenys Susieja duomenis su objektu ir padeda skaičiuoti tankį, sugerties kelią bei vaizdinimą. Naudokite kalibruotas svarstykles ir slankmačius; nurodykite, ar įtrauktas įstatymas ar matrica.
Veido, krašto, reverso ir įstatymo nuotraukos Išsaugo spalvos pasiskirstymą, konstrukciją ir būklę prieš tyrimą. Naudokite skalę ir neutralią šviesą; nufotografuokite mėginio paėmimo vietas po tyrimo.
Orientacija Valdo poliarizuotus spektrus, pleochroinę sugertį, Ramano intensyvumą ir difrakcijos tekstūrą. Užrašykite kristalografinę kryptį, kai ji žinoma, arba apibūdinkite matuotus facetus ir pasukimus.
Paviršiaus prieiga Lemia, ar prietaisas mato akmenį, dangą, klijus, metalą ar taršą. Žemėlapiu pažymėkite prieinamus langus ir nelaikykite vieno veido rezultato tūrio atstovu.
Storis ir skaidrumas Kontroliuoja sugerties prisotinimą ir perdavimo galimybę. Kai šviesa nepraeina, naudokite atspindžio arba difuzinio atspindžio režimus.
Temperatūra Keičia smailių plotį, defektų populiacijas, liuminescenciją ir kai kurias sugerties savybes. Nurodykite kambario temperatūros arba kriogenines sąlygas.
Matavimo nustatymai Lazerio bangos ilgis, galia, integracijos laikas, apertūra, detektorius, skiriamoji geba ir diapazonas veikia duomenis. Išsaugokite instrumento metaduomenis su kiekvienu spektru ar vaizdu.
Etaloninis standartas Leidžia palyginti bibliotekas, kalibruoti ir įvertinti neapibrėžtį. Naudokite standartus, matuotus palyginama geometrija ir režimu.
Nenuvalykite įrodymų. Paviršiaus plėvelės gali būti tarša, bet gali būti ir vaškas, aliejus, danga, istorinė restauracija, pigmentas ar apdorojimo sluoksnis. Prieš valymą paviršių nufotografuokite ir ištirkite.
Grįžti į navigaciją

Kaip skaityti laboratorinius rezultatus

Spektrai, difraktogramos, elementų grafikai, vaizdai ir žemėlapiai yra skirtingi duomenų tipai. Skaitytojas turi žinoti, ką reiškia kiekviena ašis, ar smailės kyla aukštyn, ar sugertis leidžiasi žemyn, ir ar grafikas atspindi vieną tašką, vidurkį, linijinį skenavimą ar erdvinį žemėlapį.

Šešių laboratorinių metodų rezultatų pavyzdžiai Šeši skydeliai rodo idealizuotas Ramano smailes, FTIR sugerties juostas, UV–regimosios srities sugertį, XRF elementų smailes, rentgeno difrakcijos smailes ir fotoliuminescencijos emisiją. Kreivės yra aiškinamosios schemos, o ne konkrečios medžiagos spektrai. RAMANO POSLINKISFTIR SUGERTISUV–VIS–NIR XRF ENERGIJAXRD KAMPASFOTOLIUMINESCENCIJA cm⁻¹cm⁻¹nmkeV2θnm
Skirtingi metodai sukuria skirtingų tipų grafikus. Svarbi smailių padėtis, juostų forma, bazinė linija, intensyvumas, orientacija ir matavimo režimas. Šios idealizuotos kreivės paaiškina rezultatų vizualinę „gramatiką“; tai nėra konkretaus brangakmenio etaloniniai spektrai.
  • Smailės arba juostos padėtisHorizontalioji vieta dažnai turi stipriausią identifikacinę informaciją: Ramano poslinkį, infraraudonąjį bangos skaičių, optinį bangos ilgį, rentgeno energiją, difrakcijos kampą arba emisijos bangos ilgį.
  • IntensyvumasSignalo stiprumas priklauso nuo koncentracijos, orientacijos, fokusavimo, paviršiaus, kelio ilgio, detektoriaus atsako ir nustatymų. Jis nėra automatiškai kiekybinis.
  • Juostos plotis ir formaPlačios juostos gali rodyti netvarką, persidengiančius centrus, stiklą, polimerus arba temperatūros poveikį; aštrios smailės dažnai rodo aiškiai apibrėžtas vibracijas, fazes ar defektus.
  • Bazinė linija ir fonasFluorescencija, sklaida, detektoriaus atsakas, atmosferinė sugertis ir instrumento dreifas gali išlenkti arba pakreipti bazinę liniją.
  • Triukšmas ir artefaktaiKosminiai spinduliai, prisotinimas, atspindžiai, interferencinės juostos, smailių persidengimas ir rekonstrukcijos artefaktai turi būti atpažinti.
  • Žemėlapiai ir vaizdaiSpalvų skalės yra analitiniai kodai. Raudonas pikselis gali reikšti stipresnę smailę, emisiją, slopinimą ar tiesiog pasirinktą rodymo paletę.

Ramanas ir FTIR

Dažnas horizontalus vienetas: atvirkštiniai centimetrai.

cm−1

UV-Vis-NIR ir PL

Dažnas horizontalus vienetas: bangos ilgis, kartais konvertuojamas į energiją.

nm arba eV

XRF

Būdingos elementų smailės pateikiamos pagal aptiktą rentgeno energiją.

keV

XRD

Difrakcija dažnai pateikiama pagal kampą ir aiškinama per tarplokštuminį atstumą.

2θ ir Å

Pėdsakinė chemija

Koncentracijos po kalibravimo gali būti pateikiamos kaip masės dalis.

wt%, ppm, ppb

CT ir žemėlapiai

Pikseliai arba vokseliai koduoja slopinimą, intensyvumą, koncentraciją ar fazės klasę.

2D pikselis / 3D vokselis
Bibliotekos atitikimas yra hipotezė, ne išvada. Programinės įrangos balas turi būti patikrintas pagal matomą objektą, chemiją, matavimo režimą, foną, mišinį ir diagnostines smailes.
Grįžti į navigaciją

Ramano spektroskopija

Ramano spektroskopija yra vienas universaliausių fazių identifikavimo įrankių gemologinėje laboratorijoje. Ji gali identifikuoti kristalinius mineralus, daugelį stiklų ir polimerų, mikroskopinius inkliuzus, apdorojimo medžiagas, pigmentus ir dangas — dažnai per mikroskopą ir neišimant požymio.

1
Struktūra ir ryšių virpesiai

Ramano spektroskopija

Monochromatinis lazeris apšviečia mėginį. Didžioji šviesos dalis išsisklaido nepakeitusi energijos, o maža dalis apsikeičia energija su gardelės ar molekuliniais virpesiais. Gautas Ramano poslinkių raštas veikia kaip struktūrinis pirštų atspaudas.

SignalasNeelastinė sklaida būdingais Ramano poslinkiais.
Stipriausios paskirtysMineralų fazės, inkliuzai, polimorfai, pigmentai, stiklas, derva, užpildai, dangos ir žemėlapiai.
Pagrindinė ribaFluorescencija gali užgožti silpną Ramano signalą, o sugeriantys mėginiai gali kaisti.
2
Erdviškai atskirta analizė

Konfokalinis Ramanas ir žemėlapiavimas

Konfokalinis mikroskopas apriboja tiriamą tūrį ir leidžia taikyti paviršiaus plėvelę, lūžio užpildą, atvirą inkliuzą ar požymį po skaidriu šeimininku.

SignalasSpektras iš mikroskopinio taško arba žemėlapio pikselio.
Stipriausios paskirtysApdorojimo medžiagų lokalizavimas, šeimininko ir inkliuzo atskyrimas, spalvos zonų sekimas.
Pagrindinė ribaGylio įvertis priklauso nuo lūžio rodiklio, fokusavimo, sklaidos ir optinio kelio.
3
Etaloninis palyginimas

Bibliotekų atitikimas

Išmatuotas spektras lyginamas su patvirtintais etalonais, tačiau artimiausias programinis atitikimas automatiškai nėra teisingas atsakymas. Turi sutapti smailių padėtys, santykiniai intensyvumai, fonas, lazerio bangos ilgis, orientacija ir fizinė objekto išvaizda.

SignalasSmailių padėtys ir juostų raštas, palygintas su standartais.
Stipriausios paskirtysGreitas dažnų ir retų mineralų, organinių medžiagų bei apdorojimo medžiagų patvirtinimas.
Pagrindinė ribaPrastos bibliotekos, mišiniai, fluorescencija ir orientacija gali klaidinti.
SužadinimasMatomas arba artimos infraraudonosios srities lazeris, parinktas pagal signalą ir fluorescenciją
RezultatasRamano intensyvumas pagal poslinkį nuo lazerio linijos
Erdvinė skalėTūrinis taškas, konfokalinis taškas, linijinis skenavimas arba žemėlapis
Geriausias derinysMikroskopija, FTIR, XRF, XRD ir apdorojimui būdingi etalonai

Fazės ir polimorfai

Ramanas gali atskirti medžiagas, kurių chemija ta pati, bet struktūra skiriasi, pavyzdžiui, kalcitą, aragonitą ir vateritą.

Inkliuzų identifikavimas

Sufokusuotas lazeris gali identifikuoti mineralinius inkliuzus skaidriuose šeimininkuose ir taip paremti kilmės ar augimo aplinkos vertinimą.

Apdorojimo medžiagos

Švino turtingas stiklas, epoksidas, aliejus, vaškas, pigmentai, dangos ir fliuso liekanos gali turėti atskiras juostas.

Ramano žemėlapiai

Žemėlapiai parodo, kur baigiasi šeimininko mineralas ir prasideda užpildas, danga, reakcinė zona, pigmentas ar antrinė fazė.

Fluorescencijos valdymas

Lazerio bangos ilgio keitimas, galios mažinimas, trumpesnis rinkimas ar kitas metodas padeda, kai fluorescencija užgožia sklaidą.

Kodėl Ramanas nėra viskas

Teisinga fazės tapatybė automatiškai nenustato natūralios kilmės, neapdoroto statuso, geografinio šaltinio ar pilnos konstrukcijos.

Lazerio ir mėginio sauga yra metodo dalis. Tamsios, organinės, dervingos, padengtos ar karščiui jautrios medžiagos gali sugerti spindulį. Galia mažinama, taškas stebimas, o prireikus pasirenkamas kitas bangos ilgis ar metodas.
Grįžti į navigaciją

FTIR ir infraraudonoji spektroskopija

Infraraudonoji sugertis fiksuoja virpesius, kurie keičia molekulinį dipolį. Todėl FTIR ypač informatyvus hidroksilui, vandeniui, angliavandeniliams, polimerams, aliejams, vaškams, dervoms ir gardelės defektams, kurie Ramane gali būti silpni arba nematomi.

1
Infraraudonoji sugertis

FTIR spektroskopija

Fourier transformacijos infraraudonoji spektroskopija matuoja, kokius infraraudonuosius dažnius sugeria atominiai ir molekuliniai virpesiai. Interferometras įrašo visus bangos ilgius kartu, o matematinė transformacija sukuria spektrą.

SignalasInfraraudonosios sugerties juostos, dažniausiai cm−1.
Stipriausios paskirtysBrangakmenio tapatybė, OH ir vanduo, deimanto tipas, polimerai, aliejai, vaškai, dervos ir defektai.
Pagrindinė ribaPjūvio geometrija, orientacija, kelio ilgis, prisotinimas, atmosferinis vanduo ir CO₂ veikia spektrus.
2
Matavimo geometrija

Perdavimas, atspindys ir ATR

Perdavimas matuoja šviesą, praėjusią per mėginį; atspindys ir difuzinis atspindys tinka nepermatomiems ar nepatogiems objektams; ATR tiria seklų kontaktinį regioną. Šie režimai nėra tarpusavyje pakeičiami.

SignalasSkirtingo gylio sugerties arba atspindžio atsakas.
Stipriausios paskirtysSkaidrūs laisvi akmenys, nepermatomos skulptūros, dangos, milteliai, polimerai ir atviri užpildai.
Pagrindinė ribaKontaktiniai metodai netinka subtiliems paviršiams, o atspindžio spektrus reikia specialiai apdoroti.
3
Mikrospektroskopija

Infraraudonasis mikroskopas

Infraraudonasis mikroskopas apriboja matavimą iki mažo požymio: užpildyto įtrūkio, augimo zonos, plono sluoksnio ar įstatyto akmens lango. Žemėlapiavimas atskiria šeimininką ir svetimą medžiagą.

SignalasLokalus FTIR spektras arba erdvinis žemėlapis.
Stipriausios paskirtysUžpildų identifikavimas, kompozitiniai sluoksniai, maži inkliuzai, deimanto defektai ir apdorojimo pasiskirstymas.
Pagrindinė ribaTaško dydis didesnis nei matomos šviesos mikroskopijoje, o metaliniai įstatymai riboja prieigą.
Paskirtis Naudingi IR įrodymai Ką reikia kontroliuoti
Deimanto tipas ir apdorojimas Azoto agregacija, su vandeniliu susiję defektai, boro sugertis ir apdorojimui jautrios juostos. Temperatūra, kelio ilgis, orientacija, detektoriaus diapazonas ir prisotinimas.
Korundo kaitinimo požymiai Hidroksilo juostos ir defektų kombinacijos kartu su inkliuzais ir chemija. Kai kurie akmenys neturi lemiamų juostų; vieno požymio nebuvimas nėra universalus įrodymas.
Jadeito apdorojimas Polimerų, vaško, struktūrinio hidroksilo ir jadeitui būdingos juostos. Paviršiaus vaškas ir impregnavimas turi būti atskirti; perdavimas ir atspindys skiriasi.
Smaragdo užpildymas Aliejaus, dervos ir polimerų juostos plyšiuose arba tūriniame kelyje. Matavimo kelias turi kirsti užpildą, o ne vien šeimininką.
Kvarcas ir sintetinė kilmė Hidroksilo, vandens ir defektų sugertys, kintančios pagal augimą ir apdorojimą. Orientacija ir storis gali keisti santykinį juostų stiprumą.
Organiniai ir surinkti gemai Gintaras, kopalas, kriauklė, derva, klijai, pagrindas ir dangos. Mišrus spektras gali turėti kelis komponentus ir paviršiaus taršą.
Ramanas ir FTIR vienas kitą papildo. Kai kurie virpesiai stiprūs Ramane ir silpni IR, o kiti atvirkščiai. Kartu jie patikimiau atskiria šeimininką, molekulinį užpildą, vandenį, hidroksilą ir apdorojimą.
Grįžti į navigaciją

UV-Vis-NIR spektroskopija ir spalvos priežastis

Spalva atsiranda tada, kai medžiaga sugeria pasirinktus bangos ilgius, o likusią šviesą perduoda arba atspindi. UV-Vis-NIR spektroskopija užfiksuoja šias sugertis ir susieja matomą išvaizdą su pereinamųjų metalų jonais, krūvio pernaša, spalvos centrais, defektais, dalelėmis, dažais ir apdorojimu.

1
Elektroninė sugertis

UV-Vis-NIR spektroskopija

Metodas registruoja, kaip brangakmenis slopina ultravioletinę, regimąją ir artimą infraraudonąją šviesą. Sugertis kyla iš pereinamųjų metalų jonų, krūvio pernašos, spalvos centrų, defektų, dalelių ir molekulinių rūšių.

SignalasAbsorbancija arba atspindys pagal bangos ilgį ar bangos skaičių.
Stipriausios paskirtysChromoforai, spalvos atmainos, dažytos medžiagos, radiacijos spalva, geologinė aplinka ir apdorojimo patikra.
Pagrindinė ribaSpektrai persidengia, orientacija svarbi, o spalvos priežastį dažnai reikia patvirtinti chemija.
2
Kryptiniai spektrai

Poliarizuotas UV-Vis-NIR

Poliarizatorius izoliuoja sugertį pasirinktose kristalografinėse kryptimis. Orientuoti spektrai paaiškina pleochroizmą ir neleidžia diagnostinėms juostoms būti paslėptoms vidurkyje.

SignalasAtskiri sugerties grafikai skirtingomis vibracijos kryptimis.
Stipriausios paskirtysTurmalinas, berilas, korundas, zoisitas ir kiti anizotropiniai gemai.
Pagrindinė ribaKristalografinė orientacija turi būti žinoma arba atkurta iš facetų ir optinio elgesio.
3
Nepermatomi ir įstatyti objektai

Difuzinis atspindys

Kai šviesa negali praeiti, integruojanti sfera arba atspindžio zondas registruoja nuo paviršiaus grįžtančią šviesą. Rezultatas dažnai transformuojamas, kad būtų lyginamas su sugerties etalonais.

SignalasPaviršiaus svertinis atspindžio spektras.
Stipriausios paskirtysNepermatomas jadeitas, turkis, lapis lazuli, pigmentai, dangos, perlai ir įstatyti objektai.
Pagrindinė ribaPaviršiaus poliravimas, kreivumas, sklaida, dangos ir pagrindas stipriai veikia rezultatą.

Varis ir geležis turmaline

Vario ir geležies sugerties raštai gali atskirti vario dominuojamą melsvai žalią turmaliną nuo panašios geležies medžiagos. Klasifikacijai ir kilmei svarbi pėdsakinė chemija.

Kobaltas ir geležis mėlyname špinelyje

Kobaltas sukuria būdingą regimosios srities raštą, o geležis prideda pilkų, žalių ar violetinių komponentų. Spalva, spektras ir chemija vertinami kartu.

Akvamarinas ir radiacijos mėlynas berilas

Geležies akvamarino sugertis skiriasi nuo radiacijos sukeltos Maxixe tipo spalvos, kurios stabilumą ir defektus reikia vertinti atsargiai.

Natūrali ir dažyta jadeito spalva

Chromio ir geležies jadeito sugertys skiriasi nuo daugelio dirbtinių dažų, nors dangos, storis ir mišrios zonos gali komplikuoti spektrą.

Safyro geologinė aplinka

Geležies juostos padeda atskirti plačias magmines ir metamorfines populiacijas, tačiau kaitinimas ir persidengiantys šaltiniai reikalauja kitų įrodymų.

Fantazijos spalvos deimantas

Spalvą gali lemti vakancijos, azoto kompleksai, radiacijos defektai, plastinė deformacija ir apdorojimas. Dažnai reikalingi PL ir FTIR.

Spektras paaiškina selektyvią sugertį, ne grožį ar vertę. Du panašios spalvos akmenys gali turėti skirtingus sugeriančius centrus, o tas pats jonas skirtingose struktūrose gali kurti skirtingas spalvas.
Grįžti į navigaciją

Rentgeno fluorescencija: neardomoji elementinė chemija

XRF yra daugelio gemologinių laboratorijų cheminės patikros darbo arklys. Jis greitas, paprastai neardomas ir veiksmingas daugeliui vidutinio ir didelio atominio skaičiaus elementų, tačiau spektrą stipriai veikia paviršius, geometrija, matrica, dangos, įstatymai ir smailių persidengimas.

1
Elementinė emisija

XRF spektroskopija

Pirminiai rentgeno spinduliai išmuša vidinio sluoksnio elektronus. Atomams relaksuojant, jie skleidžia antrinius rentgeno spindulius, kurių energijos būdingos elementams.

SignalasElementams būdingos rentgeno smailės keV skalėje.
Stipriausios paskirtysPagrindiniai ir kai kurie pėdsakiniai elementai, švino stiklo užpildas, vario turmalinas, kobalto medžiagos, dangos ir metalai.
Pagrindinė ribaLengvieji elementai daugeliui sistemų sunkūs, o rezultatai priklauso nuo paviršiaus ir geometrijos.
2
Erdvinė analizė

Mikro-XRF ir elementų žemėlapiai

Sufokusuotas pluoštas arba skenuojanti platforma renka chemiją taškuose ar paviršiuje ir parodo zonas, dangas, litavimą, difuziją ar nevienalytę matricą.

SignalasTaškų spektrai arba elementų intensyvumo žemėlapiai.
Stipriausios paskirtysSluoksniuoti objektai, spalvos zonos, kompozitai, metaliniai įstatymai ir mineralų asociacijos.
Pagrindinė ribaRaišką riboja pluošto dydis ir sąveikos tūris; persidengiančias smailes reikia koreguoti.
3
Kiekybinė chemija

Fundamentalieji parametrai ir standartai

Kiekybinis XRF paverčia smailių intensyvumus į koncentracijas naudodamas standartus arba matematines absorbcijos ir stiprinimo korekcijas matricoje.

SignalasKoncentracijų įverčiai su kalibravimu ir neapibrėžtimi.
Stipriausios paskirtysPagrindinės sudėties palyginimas ir kai kurios kilmės ar atmainos populiacijos.
Pagrindinė ribaNelygūs pjūviai, nežinomos matricos, dangos ir mažos koncentracijos mažina tikslumą.
Stiprybė Tipinė paskirtis Interpretacijos atsarga
Greita elementinė patikra Patvirtinti varį mėlynai žaliame turmaline, chromą smaragde ar rubine, kobaltą stikle ar špinelyje. Elemento buvimas nereiškia, kad jis sukelia spalvą ar priklauso tūriui.
Švino ar bario užpildas Aptikti elementus, susijusius su stiklo užpildu korunde ir kituose akmenyse. Pluoštas gali suvidurkinti šeimininką ir užpildą; užpildo chemija kinta.
Pagrindinių elementų tapatybė Atskirti kai kurias vizualiai panašias medžiagas ar patvirtinti sudėties šeimas. Keli mineralai dalijasi pagrindiniais elementais, todėl reikia Raman, XRD ar optinių savybių.
Geografinės kilmės palaikymas Matuoti pasirinktus pėdsakinius elementus safyre, smaragde, turmaline ar kituose akmenyse. Tikslumas ir elementų diapazonas gali būti nepakankami ribinėms populiacijoms.
Papuošalų metalai Analizuoti lydinį, dangą, litavimą, remontą ir kelių spalvų konstrukciją. Paviršiaus padengimas ir kreiva geometrija gali dominuoti rezultatą.
Mikro-XRF žemėlapis Vizualizuoti cheminį zonavimą, paviršiaus difuziją, dangas ir nevienalytę matricą. Žemėlapio spalva yra intensyvumo skalė, o ne tiesioginė koncentracija be kalibravimo.
XRF yra paviršiaus svertinis metodas. Plona danga, litavimo vieta, metalinis rėmelis, lūžio užpildas ar spalvos zona gali pakeisti rezultatą. Keli matavimo taškai ir dokumentuota geometrija būtini.
Grįžti į navigaciją

Pėdsakinių elementų analizė: LA-ICP-MS, LIBS ir susiję metodai

Pėdsakiniai elementai gali užfiksuoti augimo fluidą, šeimininko uolieną, laboratorinę žaliavą, apdorojimo chemiją ir geografinę populiaciją. Jų koncentracijos dažnai per mažos rutininiam XRF, todėl jautrūs mikroanalitiniai metodai naudojami tik tada, kai klausimas pateisina mikroskopinę žymę.

1
Pėdsakinė chemija

LA-ICP-MS

Pulsinis lazeris pašalina mikroskopinį medžiagos kiekį. Nešančios dujos perneša aerozolį į argono plazmą, kur jis atomizuojamas ir jonizuojamas, o masių spektrometras atskiria jonus pagal masės ir krūvio santykį.

SignalasElementų intensyvumai ir koncentracijos iš mikroskopinio kraterio.
Stipriausios paskirtysGeografinė kilmė, berilio difuzija, pėdsakinių elementų „pirštų atspaudai“, atviri inkliuzai ir gylio profiliai.
Pagrindinė ribaMikroardomas metodas, reikalaujantis standartų, blankų ir matricos interpretacijos.
2
Greita lazerinė chemija

LIBS

Lazeriu indukuota plazmos spektroskopija sukuria mažą plazmą virš mėginio ir registruoja šviesą, kurią skleidžia relaksuojantys sužadinti atomai ir jonai.

SignalasOptinės emisijos linijos iš lazeriu sukurtos plazmos.
Stipriausios paskirtysGreita patikra ir kai kurie lengvieji elementai, kur XRF silpnas.
Pagrindinė ribaKiekybinimas ir atkuriamumas sudėtingesni nei LA-ICP-MS; mikroskopinė žymė vis tiek sukuriama.
3
Specializuota mikroanalizė

SIMS ir izotopiniai metodai

Antrinių jonų masių spektrometrija bombarduoja paviršių jonų pluoštu ir analizuoja išsiskyrusius jonus. Susiję metodai gali matuoti pėdsakinius elementus ar izotopinius santykius labai mažais kiekiais.

SignalasAntrinių jonų masių spektras arba izotopinis santykis.
Stipriausios paskirtysDidelio jautrumo tyrimai, difuzija, augimo istorija ir kai kurie proveniencijos klausimai.
Pagrindinė ribaBrangu, lėta, labai specializuota ir mikroskopiškai ardoma.

Geografinės kilmės populiacijos

Elementų santykiai ir daugiamatės diagramos gali atskirti daugelį rubino, safyro, smaragdo, aleksandrito, Paraíba turmalino ir špinelio populiacijų, bet ne visas.

Difuzija ir gylio profiliai

Pakartotiniai matavimai ablacijos metu gali parodyti, ar elementas susitelkęs prie paviršiaus, ar pasklidęs tūryje.

Atviri inkliuzai

Kai inkliuzas pasiekia paviršių, pėdsakinė chemija gali pateikti mineralinę formulę ar atskirti fazes.

Matricos atitikimas

Standartas su panašia sudėtimi elgiasi panašiau į nežinomą objektą. Prastas atitikimas gali iškreipti koncentraciją.

Erdvinė raiška

Fokusuotas taškas gali tirti vieną augimo zoną, inkliuzą, kraštą, dangą ar užpildą. Rezultatas apibūdina tą vietą, ne visą objektą.

Mėginio įrašas

Ataskaita turėtų išsaugoti kraterio vietą, dydį, nustatymus, kalibravimo medžiagas ir matomumą prieš tyrimą.

Kilmė nėra brūkšninis kodas. Pėdsakinių elementų populiacijos persidengia, telkiniai kinta, apdorojimai keičia chemiją, o etaloninės kolekcijos skiriasi. Chemija stipri tada, kai derinama su inkliuzais, spektrais, geologija ir aiškiais statistiniais kriterijais.
Grįžti į navigaciją

Rentgeno difrakcija ir kristalinių fazių identifikavimas

XRD klausia, kaip atomai išsidėstę tvarkingoje gardelėje. Jis ypač vertingas, kai Ramaną užgožia fluorescencija, kai kartu yra kelios kristalinės fazės, kai reikia atskirti polimorfus arba formaliai patvirtinti kristalinę struktūrą.

1
Kristalinė gardelė

Rentgeno difrakcija

Kristalinė medžiaga difraguoja rentgeno spindulius, kai taisyklingai išsidėsčiusios atominės plokštumos tenkina konstruktyvios interferencijos sąlygas. Smailių padėčių ir intensyvumų rinkinys atspindi gardelę ir fazių sudėtį.

SignalasDifrakcijos intensyvumas pagal kampą arba tarplokštuminį atstumą.
Stipriausios paskirtysMineralų fazės, polimorfai, mišrios kristalinės medžiagos, milteliai, perlai ir struktūrinis patvirtinimas.
Pagrindinė ribaAmorfinės medžiagos neturi aštrių difrakcijos smailių, o daugelį gemų sunku idealiai pozicionuoti.
2
Fazių mišiniai

Miltelių XRD

Smulkiai susmulkintas arba atsitiktinai orientuotas mėginys sukuria būdingą raštą iš daugelio kristalografinių orientacijų. Tai standartas mišiniams, uolienoms, milteliams ir mažiems fragmentams.

SignalasMiltelių difraktograma su kelių fazių smailėmis.
Stipriausios paskirtysMineralų asociacijos, jadeito uolienos, moliai, užpildai, pigmentai ir nežinomi kristaliniai mišiniai.
Pagrindinė ribaMiltelinimas pašalina medžiagą ir gali sunaikinti erdvinį kontekstą.
3
Nestandartinė geometrija

Vienkristalė ir mikro-XRD

Vienkristalė difrakcija trimatėje erdvėje išsprendžia gardelę, o mikro-XRD taikosi į mažą sritį, jei geometrija tai leidžia.

SignalasTaškinė difrakcija, reciprokios erdvės duomenys arba vietinis fazės raštas.
Stipriausios paskirtysNauji mineralai, atviri inkliuzai, maži kristalai ir lokali fazių identifikacija.
Pagrindinė ribaĮranga ir duomenų redukcija specializuota; prieiga ir orientacija riboja.

Polimorfai ir struktūra

Medžiagos su ta pačia chemija gali turėti skirtingas gardeles. XRD jas atskiria pagal pilną difrakcijos raštą.

Uolienos ir mišiniai

Miltelių XRD identifikuoja kelis kristalinius komponentus jadeito uolienose, lapyje, moliuose, matricoje, pigmentuose ir rekonstruotoje medžiagoje.

Perlų karbonato fazės

Aragonitas, kalcitas, vateritas ir mišrios karbonato fazės turi skirtingus raštus ir tiriami kartu su Ramanu bei XRD.

Amorfinė riba

Stiklas, derva ir labai netvarkinga medžiaga sukuria plačią sklaidą, o ne aštrias fazių smailes. Molekuliniam identifikavimui dažnai geresni Ramanas ar FTIR.

Preferencinė orientacija

Plokšteliniai, pluoštiniai ar orientuoti kristalai gali perdėti kai kuriuos atspindžius ir slopinti kitus.

Mėginio kompromisas

Reprezentatyvaus fragmento susmulkinimas pagerina atsitiktinę orientaciją ir mišinių aptikimą, bet pašalina medžiagą.

Ramanas duoda lokalų virpesių pirštų atspaudą; XRD duoda gardelės difrakcijos raštą. Jų sutapimas ypač įtikinamas neaiškiems mineralams, mišrioms fazėms ir polimorfams.
Grįžti į navigaciją

Fotoliuminescencijos spektroskopija

Priemaišos ir defektai gali sugerti sužadinimo energiją ir pakartotinai skleisti šviesą būdingomis energijomis. Ši emisija dažnai jautresnė nei kūno spalva augimo aplinkai, švitinimui, atkaitinimui, laboratoriniam augimui ir apdorojimui.

1
Defektų emisija

Fotoliuminescencijos spektroskopija

Lazeris arba lempa sužadina priemaišas ir gardelės defektus. Mėginys skleidžia šviesą sužadintoms būsenoms relaksuojant, sukuriant siauras linijas ir platesnes juostas.

SignalasEmisijos intensyvumas pagal bangos ilgį arba energiją.
Stipriausios paskirtysNatūralus ir laboratorinis deimantas, spalvos centrai, švitinimas, atkaitinimas, korundo defektai ir smaragdo augimo požymiai.
Pagrindinė ribaEmisija priklauso nuo sužadinimo, temperatūros, orientacijos, koncentracijos ir gesinimo.
2
Žemos temperatūros analizė

Kriogeninė PL

Aušinimas sumažina terminį išplatėjimą ir gali atskleisti aštrias defektų linijas, kurios kambario temperatūroje persidengia arba dingsta.

SignalasAštresnės ir geriau atskirtos emisijos savybės.
Stipriausios paskirtysDeimanto defektų centrai, apdorojimo istorija ir subtilus natūralaus/sintetinio atskyrimas.
Pagrindinė ribaReikia kontroliuojamo aušinimo ir palyginamų etalonų.
3
Erdviškai išskirta emisija

PL žemėlapiai ir hiperspektrinis vaizdinimas

Mikroskopas arba vaizdinimo sistema registruoja pilną emisijos spektrą kiekviename taške ar pikselyje, susiedama defektų chemiją su augimo sektoriais, sluoksniais, inkliuzais ir apdorojimo zonomis.

SignalasSpektrinis žemėlapis, o ne vienas vidutinis grafikas.
Stipriausios paskirtysAugimo architektūra, poaugiminis apdorojimas, užpildų pasiskirstymas ir defektų zonavimas.
Pagrindinė ribaDideliems duomenų rinkiniams reikia kalibravimo, segmentavimo ir artefaktų kontrolės.
Medžiagos klausimas PL indėlis Kodėl reikia papildomų įrodymų
Natūralus ar laboratorinis deimantas Defektų centrai, augimo emisija ir apdorojimui jautrios linijos. Skirtingos augimo ir apdorojimo istorijos gali suartėti; FTIR ir vaizdinimas prideda kontekstą.
Fantazijos spalvos deimantas Emisija iš vakancijų, azoto-vakancijų kompleksų, nikelio, silicio ir kitų centrų. Sugertis, chemija ir apdorojimas lemia, kurie centrai valdo matomą spalvą.
Korundas Chromio emisija, defektų juostos ir zonavimas. Natūralūs, sintetiniai, kaitinti ir difuziniai akmenys gali persidengti.
Smaragdas ir berilas Chromio emisija, vandens ir defektų informacija, augimo zonų žemėlapiai. Kilmei reikia FTIR, Raman inkliuzų, mikroskopijos ir chemijos.
Užpildai ir dangos Svetima medžiaga gali skleisti kitaip nei šeimininkas ir aiškiai matytis žemėlapyje. PL rodo emisiją; Ramanas, FTIR arba XRF identifikuoja medžiagą.
Švitinimas ir atkaitinimas Defektų centrai gali būti sukurti, sunaikinti arba transformuoti. Kai kurie centrai nėra unikalūs vienam apdorojimo keliui.
Sužadinimo sąlygos yra rezultato dalis. Požymis, matomas vienu lazerio bangos ilgiu ar skysto azoto temperatūroje, gali būti silpnas arba nematomas kitomis sąlygomis.
Grįžti į navigaciją

Liuminescencinis vaizdinimas, augimo raštai ir erdviniai žemėlapiai

Spektroskopija įrašo kreivę; vaizdinimas parodo, kur signalas atsiranda. Augimo sektoriai, sluoksniai, dislokacijos, remontas, užpildai ir apdorojimo zonos dažnai tampa suprantami tik išsaugojus jų erdvinį raštą.

Trumpabangio UV fluorescencinis vaizdinimas

Aukštos energijos UV apšvietimas gali parodyti augimo sektorius, sluoksnius, įtempimo požymius, užpildus, dangas ir remontą.

Katodoliuminescencinis vaizdinimas

Elektronų pluoštas sužadina liuminescenciją didele erdvine raiška. Matosi augimo zonos, defektai, gyslos ir sudėties pokyčiai.

Fosforescencinis vaizdinimas

Vaizdai, renkami po sužadinimo sustabdymo, fiksuoja uždelstą emisiją. Trukmė, spalva ir raštas suteikia informacijos apie defektus.

Hiperspektriniai liuminescencijos žemėlapiai

Kiekvienas pikselis turi spektrą, todėl viena matoma spalva gali būti padalinta į skirtingus emisijos centrus.

Apdorojimų fluorescencinis kontrastas

Stiklas, derva, aliejus, klijai, dangos, šeimininkas ir matrica gali fluorescuoti skirtingai ir parodyti pasiskirstymą.

Vaizdo interpretacija

Ryškus raštas yra įrodymas, ne verdiktas. Ekspozicija, filtrai, kamera, paviršius ir poliravimas keičia vaizdą.

Ką gali atskleisti liuminescencijos raštas

  • Natūralūs augimo sektoriaiSudėtingos sektorių ribos, resorbcija, apaugimas ir defektų zonavimas.
  • Liepsninės sintezės kreivumasKreivas augimas ir spalvos zonavimas kai kuriose sintetinėse medžiagose.
  • Hidroterminis arba fliuso augimasSėklos ribos, sluoksniuotas augimas ir fliuso kontrastai.
  • CVD deimanto sluoksniaiLygiagretūs augimo žingsniai, pertrūkiai, dislokacijos ir apdorojimo atsakas.
  • HPHT sektoriaiAugimo aparatui ir priemaišoms būdinga sektorių geometrija.
  • Užpildų tinklaiSkirtinga stiklo, dervos, aliejaus ar klijų emisija lūžiuose ir ertmėse.
  • Paviršiaus dangaLiuminescuojantis sluoksnis, apribotas facetais, įbrėžimais ar nudilusiais kraštais.
  • Remontas ir surinkimasKontrastuojantys klijai, pakeistos dalys ir rekonstruota matrica.
Erdvinis raštas ir spektras turi būti susieti. Vaizdinimas parodo augimo ar apdorojimo zonas, o taškinė spektroskopija identifikuoja tuose regionuose esančius emisijos centrus ar svetimą medžiagą.
Grįžti į navigaciją

Rentgenografija ir kompiuterinė mikrotomografija

Rentgeno vaizdinimas yra laboratorinis būdas „atidaryti“ objektą jo nepjaunant. Rentgenografija suspaudžia vidinę struktūrą į vieną projekciją; mikro-CT atkuria virtualių pjūvių rinkinį ir trimatį tūrį.

Rentgenografija

Rentgenograma suspaudžia vidinį slopinimą į dvimatę projekciją. Ji ypač svarbi perlams, kur struktūros, branduoliai, ertmės ir augimo požymiai padeda atskirti natūralius ir kultivuotus produktus.

Kompiuterinė mikrotomografija

Mikro-CT renka daugelį projekcijų objektui sukantis, tada atkuria virtualius pjūvius ir trimatį tūrį.

Tankio ir sudėties kontrastas

Rentgeno vaizdai reaguoja į slopinimą, kuris priklauso nuo tankio, atominės sudėties, storio ir pluošto energijos.

Perlai ir biologinės medžiagos

Perlai, kriauklė, koralas, dramblio kaulas, kaulas, fosilijos ir organiniai objektai gali būti tiriami viduje jų nepjaunant.

Kompozitai ir paslėpta konstrukcija

CT gali parodyti karolius, dangtelius, pagrindus, išgręžtus kanalus, vidinius klijus, ertmes, lūžių tinklus ir rekonstruotus branduolius.

Ribos ir artefaktai

Raiška priklauso nuo objekto dydžio, projekcijų skaičiaus, detektoriaus, kontrasto ir rekonstrukcijos. Metalas sukuria dryžių artefaktus.

Objektas Ką gali parodyti rentgeno vaizdinimas Ko dar gali reikėti
Perlas Branduolį, augimo struktūras, ertmes, gręžimą, kultivavimo pobūdį ir vidinius lūžius. Karbonato fazei, pigmentui, spalvos apdorojimui, aplinkai ar dangai gali reikėti spektroskopijos.
Opalo dubletas ar tripletas Viršutinį dangtelį, ploną opalo sluoksnį, pagrindą, klijų liniją ir ertmes. Ar opalo sluoksnis natūralus ar sintetinis ir kokia klijų chemija.
Nepermatoma skulptūra Vidinius lūžius, užpildą, paslėptą branduolį, rekonstruotus fragmentus ir kanalus. Mineralo tapatybei ir polimero sudėčiai reikia kitų metodų.
Fosilija ar biologinis gemas Vidinį audinį, pakeitimą, restauraciją, tankio pokyčius ir įterptą matricą. Rūšiai, fazei, amžiui ar apdorojimo chemijai reikia papildomų metodų.
Karolis ir inkrustacija Gręžimo geometriją, branduolius, ertmes, pagrindą ir sluoksniuotą konstrukciją. Dažui, dangai, paviršiaus apdorojimui ir fazei reikia kitų signalų.
Įstatytas papuošalas Paslėptus sujungimus, uždarą pagrindą, kai kurias ertmes ir sluoksnius. Metalas gali sukelti artefaktus ir blokuoti silpnus kontrastus.
CT pilkumo vertė nėra universali tankio skalė. Pluošto energija, filtravimas, rekonstrukcija, objekto dydis, sudėtis ir artefaktai veikia ryškumą.
Grįžti į navigaciją

Elektroninė mikroskopija ir lokali mikroanalizė

Elektronų pluošto metodai nėra tokie įprasti nepažeistiems papuošalams, tačiau jie labai galingi tyrimuose, apdorojimo studijose, atviruose paviršiuose, poliruotuose pjūviuose, inkliuzuose, dangose ir mineraliniuose pavyzdžiuose.

Skenuojanti elektroninė mikroskopija

SEM vaizduoja paviršiaus topografiją ir kompozicinį kontrastą dideliu didinimu. Ji atskleidžia dangų storį, poras, reakcinius kraštus, lūžio paviršius ir mikrotekstūrą.

Energijos dispersinė spektroskopija

EDS aptinka elektronų pluošto sukurtus būdingus rentgeno spindulius ir pateikia lokalią elementinę informaciją bei žemėlapius.

Elektroninio zondo mikroanalizė

EPMA su bangos ilgio dispersiniais spektrometrais pateikia tikslesnę kiekybinę pagrindinių ir mažųjų elementų chemiją ant poliruoto, plokščio paviršiaus.

Katodoliuminescencija

CL vaizduoja elektronų pluošto sužadintą emisiją, atskleisdama augimo zonas, defektus, gyslas ir kompozicinius pokyčius.

Mėginio paruošimas

Reikia įvertinti vakuumo suderinamumą, elektros laidumą, įkrovą, paviršiaus lygumą ir kartais anglies padengimą ar poliruotą pjūvį.

Geriausia paskirtis

Šie metodai atsako į lokalius mikrostruktūrinius ir kompozicinius klausimus, kai objektas ar patvirtintas mėginys gali būti tinkamai paruoštas.

Elektronų pluošto analizė priklauso nuo paviršiaus ir paruošimo. Gražus didelio didinimo vaizdas gali atspindėti vieną lūžio sienelę ar dangos grūdelį, o ne visą medžiagą.
Grįžti į navigaciją

Laboratorinių metodų palyginimas

Universalaus reitingo nėra. Lentelė palygina, ką kiekvienas metodas iš tikrųjų matuoja, į kokius klausimus atsako tiesiausiai ir kuri riba paprastai lemia, ar reikia kito metodo.

Metodas Fizinis signalas Stipriausi klausimai Tipinis poveikis mėginiui Pagrindinė riba
Ramanas Neelastinė šviesos sklaida nuo gardelės ar molekulinių virpesių Fazės, inkliuzai, užpildai, dangos, pigmentai Paprastai neardomas Fluorescencija, lazerinis kaitimas, mišiniai, orientacija
FTIR Infraraudonoji sugertis dėl ryšių ir gardelės virpesių Vanduo/OH, polimerai, deimanto tipas, kaitinimo ar užpildymo požymiai Paprastai neardomas; ATR kontaktinis Geometrija, prisotinimas, režimo skirtumai, atmosferinės juostos
UV-Vis-NIR Elektroninė sugertis regimosios srities aplinkoje Spalvos priežastis, chromoforai, defektai, dažai Neardomas Orientacija, persidengiančios juostos, sklaida
XRF Elementams būdinga rentgeno emisija Pagrindinė ir kai kuri pėdsakinė chemija, stiklo užpildai, metalai, dangos Neardomas Lengvieji elementai, paviršiaus svarba, geometrija
LA-ICP-MS Masių analizė iš lazeriu abliuotos medžiagos Pėdsakinė chemija, kilmė, difuzija, gylio profiliai Mikroardomas Krateris, standartai, matricos poveikis
LIBS Optinė emisija iš lazeriu sukurtos plazmos Greita chemija ir kai kurie lengvieji elementai Mikroardomas Kiekybinimas, kalibravimas, kintančios aptikimo ribos
XRD Difrakcija nuo tvarkingų atominių plokštumų Kristalinės fazės, polimorfai, mišiniai, struktūra Gali būti neardomas arba reikalauti miltelių Amorfinės fazės, orientacija, geometrija
Fotoliuminescencija Sužadintų defektų ir priemaišų emisija Augimo kilmė, defektai, švitinimas, atkaitinimas, spalvos centrai Neardomas Sužadinimas, temperatūra, gesinimas, sudėtinga interpretacija
Liuminescencinis vaizdinimas Fluorescencijos ar fosforescencijos erdvinis raštas Augimo zonos, sluoksniai, užpildai, remontas, sintetinis augimas Neardomas Raštas nėra sudėtis; kamera ir ekspozicija veikia vaizdą
Rentgenografija Dvimatė rentgeno slopinimo projekcija Perlų struktūros, branduoliai, tankio kontrastai Neardomas Persidengę požymiai, ribota gylio informacija
Mikro-CT Trimatė rentgeno slopinimo rekonstrukcija Perlai, kompozitai, ertmės, sluoksniai, fosilijos, vidinė konstrukcija Neardomas Raiška, tankio kontrastas, metalo artefaktai
SEM-EDS / EPMA Elektroninis vaizdinimas ir lokali rentgeno chemija Mikrotekstūra, dangos, elementų žemėlapiai, atviri inkliuzai Gali reikėti vakuumo, padengimo ar paruošto paviršiaus Paviršiaus prieiga, sąveikos tūris, paruošimas
Brangiausias metodas nebūtinai informatyviausias. Kruopštus Ramano spektras gali iškart identifikuoti dangą, o pilna pėdsakinė analizė gali nepastebėti molekulinio sluoksnio. Priešingai, XRF gali patvirtinti varį, bet kilmės palyginimui gali reikėti LA-ICP-MS.
Grįžti į navigaciją

Kaip metodai veikia kartu: reprezentaciniai atvejai

Šie atvejai iliustruoja analitinę logiką, o ne fiksuotą seką. Tiksli seka keičiasi pagal objekto vertę, įstatymą, būklę, vizualinius įrodymus ir laboratorijos patvirtintas procedūras.

Jadeito tapatybė ir apdorojimas

Žalia skulptūra gali būti jadeitas, kitas žalias akmuo, dažytas agregatas arba polimeru impregnuotas jadeitas.

  1. Ramanas arba XRD patvirtina jadeitą ir antrines fazes.
  2. FTIR tikrina polimerinį impregnavimą ir struktūrines juostas.
  3. UV-Vis-NIR lygina chromio ar geležies spalvą su dažų sugertimis.
  4. Mikroskopija ir fluorescencija parodo dažo, plyšių ir užpildo pasiskirstymą.

Mėlynas safyras: kaitinimas, difuzija ir kilmė

Viena mėlyna spalva gali atspindėti natūralų augimą, kaitinimą, gardelės difuziją, berilio apdorojimą ar kelias geologines aplinkas.

  1. Mikroskopija ir FTIR vertina inkliuzus ir kaitinimo požymius.
  2. UV-Vis-NIR fiksuoja geležies sugertį ir geologinės aplinkos požymius.
  3. LA-ICP-MS aptinka lengvųjų elementų difuziją ir pėdsakinių elementų populiacijas.
  4. Liuminescencinis vaizdinimas parodo augimo sektorius ir apdorojimo raštus.

Smaragdas: natūralus, sintetinis ir užpildytas

Natūralus ir laboratorijoje augintas smaragdas dalijasi berilo struktūra ir panašiomis bazinėmis optinėmis savybėmis.

  1. Ramanas identifikuoja inkliuzus ir šeimininką.
  2. FTIR registruoja vandenį, hidroksilą, aliejų, dervą ir augimo požymius.
  3. LA-ICP-MS arba XRF suteikia kilmės tyrimams reikalingą chemiją.
  4. Mikroskopija sujungia inkliuzus, augimą ir užpildus.

Deimantas: natūralus, laboratorinis ir apdorotas

Deimanto chemija paprasta, bet defektų struktūra labai informatyvi.

  1. FTIR klasifikuoja azoto defektus ir deimanto tipą.
  2. Fotoliuminescencija aptinka augimo ir apdorojimo defektų centrus.
  3. UV arba katodoliuminescencinis vaizdinimas parodo sektorius ir sluoksnius.
  4. UV-Vis-NIR padeda aiškinti fantazijos spalvą.

Perlas: natūralus, kultivuotas, surinktas ar apdorotas

Išorinė išvaizda patikimai neatskleidžia visos vidinės augimo istorijos.

  1. Rentgenografija tikrina vidines struktūras ir branduolius.
  2. Mikro-CT išsprendžia trimatį augimą, ertmes, gręžimą ir sluoksnius.
  3. Ramanas ir XRD identifikuoja karbonato polimorfus ir pigmentus.
  4. UV-Vis-NIR, fluorescencija ir chemija padeda spalvos kilmei.

Opalas ir opalo tipo medžiagos

Natūralus opalas, sintetinis opalas, polimerinė imitacija, surinktas opalas ir derva impregnuota medžiaga gali vizualiai persidengti.

  1. Ramanas ir FTIR atskiria silicio dioksido struktūrą, vandenį ir polimerus.
  2. Mikroskopija tiria kolonines struktūras, sujungimus, pagrindą ir pasikartojantį raštą.
  3. CT parodo dangtelius, pagrindus, ertmes ir paslėptą surinkimą.
  4. UV-Vis-NIR ir fluorescencija palaiko dažų ar apdorojimo aptikimą.

Vario turintis melsvai žalias turmalinas

Spalva viena negali atskirti vario dominuojamos medžiagos nuo geležies turmalino ar nustatyti kilmės.

  1. UV-Vis-NIR nustato vario ir geležies sugerties raštus.
  2. XRF neardomai patikrina varį ir kitus elementus.
  3. LA-ICP-MS matuoja žemesnius pėdsakinius elementus kilmės palyginimams.
  4. Mikroskopija suteikia inkliuzų ir augimo kontekstą.

Stiklu užpildytas rubinas ir kiti užpildyti akmenys

Šeimininko gemas gali būti natūralus, nors didelė jo skaidrumo dalis atsiranda iš svetimos užpildančios medžiagos.

  1. Mikroskopija parodo blyksnius, burbuliukus, ertmes ir paviršių siekiančius plyšius.
  2. Ramanas identifikuoja stiklą ar organinį užpildą prieinamose vietose.
  3. XRF aptinka šviną, barį ar kitus užpildo elementus.
  4. Liuminescencinis vaizdinimas parodo užpildymo pasiskirstymą.
Prieštaravimas yra naudingas. Kai Ramanas identifikuoja vieną fazę, bet chemija, optika ar vaizdinimas nesutampa, tai gali atskleisti dangą, mišinį, sluoksniuotą konstrukciją, netikslų fokusavimą ar apdorojimą.
Grįžti į navigaciją

Ataskaitos, išvados ir atsakingos formuluotės

Laboratorinė ataskaita paverčia duomenis apibrėžta išvada. Stipriausia formuluotė identifikuoja objektą, nurodo ataskaitos apimtį, atskiria stebėjimą nuo interpretacijos ir palieka neapibrėžtumą ten, kur įrodymai persidengia.

Ataskaitos formuluotė Ką ji palaiko Ko ji automatiškai nepalaiko
„Natūrali [medžiaga]“ Medžiaga susiformavo natūraliai. Nereiškia, kad ji neapdorota, neužpildyta, nepadengta ar iš konkrečios vietos.
„Laboratorijoje auginta [medžiaga]“ Objektas turi tą pačią rūšinę tapatybę, bet dirbtinę augimo kilmę. Tai nėra tas pats, kas stiklas ar kita imitacija.
„Kaitinimo požymių nepastebėta“ Taikytais metodais nepastebėta ataskaitoje nurodytinų kaitinimo įrodymų. Ne absoliuti garantija apie kiekvieną įmanomą šiluminį įvykį.
„Kaitinimo požymiai“ Įrodymai palaiko kaitinimą. Tiksli temperatūra, trukmė, atmosfera ar vieta gali likti nežinoma.
„Kilmės nuomonė“ Duomenys labiausiai atitinka etaloninę populiaciją ar geologinį šaltinį. Kilmės išvados yra palyginamosios ir gali būti peržiūrėtos augant etalonams.
„Spalvos kilmė nenustatyta“ Turimi įrodymai neišsprendžia, ar spalva natūrali, apdorota ar mišri. Neapibrėžtumas yra galiojantis rezultatas, ne nesėkmė.
„Kompozitas“ arba „surinktas“ Objektas turi sujungtų komponentų ar sluoksnių. Komponentai identifikuojami tik tiek, kiek palaiko prieinama analizė.
„Apdorojimas netirtas“ Ataskaitos apimtis neapėmė apdorojimo nustatymo. Formuluotės nebuvimas nėra neapdoroto statuso įrodymas.

Objekto atitikimas

Matmenys, masė, nuotrauka, forma, įrašas ir atpažinimo požymiai turi sutapti su pateiktu objektu.

Metodo apimtis

Ataskaita gali apimti tapatybę, bet ne apdorojimą, arba apdorojimą, bet ne geografinę kilmę.

Duomenų išsaugojimas

Pirminiai spektrai, kalibravimai, nuotraukos, žemėlapiai, mėginio vietos ir pastabos leidžia peržiūrėti rezultatą ateityje.

Etalonų neapibrėžtumas

Kilmės ir apdorojimo kriterijai vystosi, kai rinkoje atsiranda nauji telkiniai, sintetiniai procesai ir apdorojimai.

Nepriklausoma peržiūra

Ribiniai ar aukštos reikšmės rezultatai naudingi peržiūrint vyresniam specialistui, kartojant matavimus ar kreipiantis į nepriklausomą laboratoriją.

Vertė yra atskiras klausimas

Analitinė identifikacija automatiškai nesuteikia rinkos vertės, pakeitimo kainos, kokybės klasės, teisėtos nuosavybės ar etinės kilmės.

Neapibrėžtumas turi būti konkretus. „Medžiagos tapatybė patvirtinta; natūrali kilmė palaikoma; kaitinimas nenustatytas; geografinė kilmė netirta“ yra informatyviau nei bendras teiginys, kad akmuo tikras.
Grįžti į navigaciją

Metodų pasirinkimas pagal analitinį klausimą

Laboratorija renkasi seką, o ne prietaisų sąrašą. Pirmasis metodas turėtų suteikti daugiausia aktualios informacijos su mažiausia rizika objektui.

Klausimas Pirmas pažangus metodas Tikėtina eskalacija Priežastis
Koks mineralas ar medžiaga? Rutininė gemologija, Ramanas XRD, FTIR, chemija Struktūra ir fizinės savybės nustato rūšį.
Natūralus ar laboratorijoje augintas? Mikroskopija, FTIR, PL Liuminescencinis vaizdinimas, chemija, Ramano inkliuzai Kilmė slypi augimo požymiuose ir defektų chemijoje.
Kas sukelia spalvą? UV-Vis-NIR, chemija PL, FTIR, poliarizuoti spektrai Elektroninė sugertis identifikuoja chromoforus ir defektus; chemija patvirtina elementus.
Ar akmuo užpildytas ar impregnuotas? Mikroskopija, FTIR Ramanas, fluorescencinis vaizdinimas, XRF Svetimos organinės medžiagos ar stiklas turi atskirus molekulinius, elementinius ir erdvinius signalus.
Ar spalva difuzavo iš paviršiaus? Mikroskopija, cheminiai žemėlapiai LA-ICP-MS gylio profilis, UV-Vis-NIR Koncentracijos gradientą reikia parodyti erdviškai.
Kokia geografinė kilmė? Mikroskopija, chemija UV-Vis-NIR, FTIR, Ramano inkliuzai Kilmė yra daugiamatis palyginimas su dokumentuotomis populiacijomis.
Ar objektas sluoksniuotas ar rekonstruotas? Mikroskopija, rentgenografija Mikro-CT, Ramano/FTIR žemėlapiai Konstrukcijai reikia erdvinių ir vidinių įrodymų.
Kas yra nepermatomo objekto viduje? Rentgenografija arba CT Ramanas per langus, SEM atviruose požymiuose Rentgeno slopinimas rodo vidinę geometriją; sudėčiai reikia kitų metodų.
Perlas natūralus ar kultivuotas? Rentgenografija Mikro-CT, Raman/XRD, chemija Vidinė augimo architektūra yra centrinė perlų klasifikacijai.
Ar galima identifikuoti inkliuzą neišimant? Konfokalinis Ramanas Mikro-XRD, PL, CT Optinė prieiga ir šeimininko skaidrumas lemia, koks signalas pasiekia požymį.

Tapatybės problema

Pradėkite nuo struktūros: Ramano, FTIR arba XRD, tada patvirtinkite optinėmis savybėmis ir chemija.

Spalvos problema

Pradėkite nuo sugerties: UV-Vis-NIR, tada identifikuokite spalvą kuriančius elementus ir defektų centrus.

Apdorojimo problema

Pradėkite nuo mikroskopijos ir apdorojimui būdingos spektroskopijos, tada žemėlapiuokite chemiją ar užpildą.

Kilmės problema

Pradėkite nuo inkliuzų ir augimo įrodymų, tada lyginkite pėdsakinę chemiją ir spektrus su dokumentuotomis populiacijomis.

Konstrukcijos problema

Pradėkite nuo krašto, reverso, fluorescencijos ir rentgenografijos; naudokite CT ir molekulinius žemėlapius, kai sluoksniai paslėpti.

Nežinomas objektas

Prieš bet kokį mikroėmimą naudokite plačią neardomąją patikrą: mikroskopiją, Ramaną, FTIR, XRF ir vaizdinimą.

Grįžti į navigaciją

Duomenų kokybė, ribos ir dažnos analitinės klaidos

Dauguma laboratorinių klaidų prasideda prieš galutinę interpretaciją: matuojama netinkama vieta, nedokumentuota geometrija, netinkamas etalonas, prisotintas signalas, per daug segmentuotas žemėlapis arba rezultatas išplečiamas už savo apimties.

Etalonai apibrėžia klausimo erdvę

Spektras gali būti aiškinamas tik su tinkamais natūraliais, sintetiniais, apdorotais ir imitaciniais etalonais.

Vienas taškas neatspindi viso objekto

Spalvos zonos, mišrios uolienos, sluoksniai ir kompozitai gali keistis milimetrų ar mikrometrų mastu.

Instrumentų režimai nėra pakeičiami

Perdavimo, atspindžio, ATR, konfokalinis, poliarizuotas, kambario temperatūros ir kriogeninis spektrai reikalauja atitinkamų etalonų.

Persidengiantys signalai yra normalu

Keli jonai, defektai, fazės ar apdorojimai gali kurti panašias juostas; dažnai reikia papildomos chemijos.

Kiekybinimui reikia standartų

Tiksliai atrodanti koncentracijų lentelė gali būti klaidinga, jei netinka matrica, kalibravimas ar vidiniai standartai.

Vaizdams reikia konteksto

CT pilkumo vertės ir fluorescencinės spalvos nėra tiesioginiai medžiagų pavadinimai; slenksčiai, rekonstrukcija ir filtrai formuoja vaizdą.

Taisyklės, kurios apsaugo nuo perdėtų išvadų

  • Nedarykite kilmės išvados vien iš rūšiesNatūralūs ir laboratoriniai analogai turi tą pačią fazę.
  • Nedarykite koncentracijos išvados iš neapdoroto intensyvumoGeometrija, fokusas, orientacija ir matrica keičia signalą.
  • Nedarykite visumos išvados iš vieno taškoNevienalyčiams gemams reikia reprezentatyvių matavimų.
  • Nedarykite sudėties išvados iš vaizdo spalvosPaletės koduoja intensyvumą arba klasifikaciją.
  • Nedarykite nebuvimo išvados žemiau aptikimo ribosNeaptikimas ribojamas metodo jautrumu ir matavimo vieta.
  • Neveržkite kilmės iki dirbtinio tikrumoPersidengiančios populiacijos gali pagrįsti nenustatytą rezultatą.
  • Neslėpkite mėginio paėmimoMikroardomoji analizė turi būti patvirtinta ir dokumentuota.
  • Neatmeskite prieštaringų duomenųTirkite mišinį, dangą, netikslų fokusą, apdorojimą ir etalonų ribas.
Atkuriamumas yra autentifikavimo dalis. Kitas kvalifikuotas analitikas turi suprasti, kur atliktas matavimas, kaip sukonfigūruotas prietaisas, kokie etalonai naudoti ir kodėl išvada seka iš duomenų.
Grįžti į navigaciją

Tęskite kristalų autentiškumo seriją

Laboratorinė analizė naudingiausia tada, kai ji sujungta su kruopščia vizualine apžiūra, rutininėmis gemologinėmis savybėmis, apdorojimų žinojimu, palyginimu su dažnomis imitacijomis ir patikima dokumentacija.

Vizualinė apžiūraKristalų autentiškumas: vizualinė apžiūraSpalvos zonavimas, inkliuzai, burbuliukai, augimo formos, paviršiaus tekstūra, peršviečiama šviesa, dangos, jungtys ir fotografiniai įrodymai. Gemologinės savybėsFiziniai ir optiniai testaiLūžio rodiklis, savitasis tankis, poliarizacija, pleochroizmas, regimieji spektrai, fluorescencija ir testavimo ribos. Apdorojimų aptikimasKristalų apdorojimai: kaitinimas, dažymas, užpildymas ir dengimasKaip veikia apdorojimai, kokius požymius palieka, kaip keičia priežiūrą ir kada reikia laboratorinio patvirtinimo. Pagaminti panašumaiStiklo, dervos ir kompozitinės kristalų imitacijosBurbuliukai, tėkmės linijos, formos, polimerai, sluoksniai, rekonstruota medžiaga ir neardomas atskyrimas. Medžiagų palyginimaiDažnai klaidingai pateikiami kristalaiCitrinas, turkis, malachitas, lapis lazuli, jadeitas, moldavitas, gintaras, opalas, rubinas, safyras, smaragdas ir gamybiniai prekybiniai pavadinimai. Dokumentacija ir kilmėKristalų proveniencija, ataskaitos ir etiniai teiginiaiRadavietės įrodymai, kolekcijų įrašai, laboratorinės ataskaitos, vertinimai, šaltinio teiginiai ir atsakingas neapibrėžtumas.
Grįžti į navigaciją

Dažniausiai užduodami klausimai

Kokia pažangių gemologinių tyrimų paskirtis?

Jie išsprendžia klausimus, kurių rutininė apžiūra ir rankiniai instrumentai negali patikimai atsakyti: natūrali ar laboratorinė kilmė, subtilus apdorojimas, pėdsakinė chemija, spalvos priežastis, geografinė kilmė ir paslėpta konstrukcija.

Ar yra viena mašina, kuri įrodo, kad kristalas tikras?

Ne. Laboratorijos derina metodus, nes tapatybė, kilmė, apdorojimas ir konstrukcija sukuria skirtingus įrodymų tipus.

Kas yra Ramano spektroskopija?

Ji matuoja mažus lazerio šviesos energijos pokyčius, atsirandančius dėl gardelės ar molekulinių virpesių, ir sukuria struktūrinį daugelio mineralų, stiklų, polimerų, pigmentų, užpildų ir inkliuzų pirštų atspaudą.

Ar Ramanas gali identifikuoti kiekvieną mineralą?

Dauguma gemologinių mineralų yra Ramano aktyvūs, tačiau fluorescencija, mišiniai, silpni signalai, bloga optinė prieiga ir nepilnos bibliotekos gali sutrukdyti galutinei išvadai.

Ar Ramano lazeris gali pažeisti gemą?

Taip, jei sugerianti ar karščiui jautri medžiaga veikiama per didele galia. Laboratorijos konservatyviai parenka bangos ilgį, fokusą, ekspoziciją ir galią.

Ar Ramanas įrodo natūralią kilmę?

Dažniausiai ne vienas. Natūralūs ir sintetiniai analogai dažnai turi tą patį Ramano pirštų atspaudą, nes yra ta pati mineralinė rūšis.

Kuo skiriasi Ramanas ir XRD?

Abu tiria struktūrą. Ramanas matuoja virpesių sklaidą lokaliai, o XRD matuoja difrakciją nuo kristalinių gardelių ir ypač tinka fazių mišiniams.

Kas yra FTIR spektroskopija?

FTIR matuoja infraraudonąją sugertį, susijusią su atomų ir molekulių virpesiais. Ji jautri hidroksilui, vandeniui, polimerams, aliejams, vaškams, dervoms ir defektams.

Ar FTIR gali aptikti dervą jadeite ar smaragde?

Dažnai taip, jei polimeras turi būdingas infraraudonąsias juostas ir matavimas pasiekia apdorotą zoną. Paviršiaus vašką, aliejų ir klijus reikia atskirti atsargiai.

Ar FTIR gali įrodyti, kad safyras nekaitintas?

FTIR gali suteikti stiprių kaitinimo įrodymų kai kuriuose korunduose, bet išvada priklauso nuo akmens, defektų, inkliuzų ir papildomų stebėjimų. Kai kurie atvejai lieka nenustatyti.

Kas yra UV-Vis-NIR spektroskopija?

Ji registruoja selektyvią sugertį nuo ultravioletinės iki regimosios ir artimos infraraudonosios srities, padėdama nustatyti spalvą kuriančius jonus, defektus, dažus ir apdorojimus.

Kodėl naudojami poliarizuoti spektrai?

Anizotropiniai kristalai skirtingomis kryptimis sugeria skirtingai. Poliarizacija atskiria šiuos atsakus ir apsaugo diagnostines juostas nuo suvidurkinimo.

Ar UV-Vis-NIR vienas nustato spalvos kilmę?

Kartais jis pateikia lemiamų įrodymų, tačiau dažnai reikia chemijos, FTIR, fotoliuminescencijos, mikroskopijos ar apdorojimo istorijos.

Kas yra XRF?

Rentgeno fluorescencija matuoja elementų skleidžiamus būdingus rentgeno spindulius po sužadinimo, greitai pateikdama elementinę analizę be medžiagos pašalinimo.

Ar XRF aptinka litį arba berilį?

Daugumai gemologinių XRF sistemų labai lengvieji elementai, įskaitant litį ir berilį, yra sunkiai pasiekiami. Gali reikėti LA-ICP-MS, LIBS ar specialių metodų.

Ar XRF analizuoja visą akmenį?

Nebūtinai. Rezultatas priklauso nuo apšviesto paviršiaus ir rentgeno sąveikos tūrio, todėl dangos, įstatymai, inkliuzai ir zonos gali jį pakeisti.

Kas yra LA-ICP-MS?

Metodas lazeriu pašalina mikroskopinį medžiagos kiekį, jonizuoja jį plazmoje ir masių spektrometru matuoja elementų koncentracijas.

Ar LA-ICP-MS palieka žymę?

Taip. Jis sukuria mikroskopinį ablacijos kraterį, dažniausiai diskretiškoje vietoje, pavyzdžiui, facetinio akmens juostelėje. Vieta ir leidimas turi būti dokumentuoti.

Kodėl naudoti LA-ICP-MS vietoje XRF?

Jis aptinka platesnį elementų diapazoną mažesnėmis koncentracijomis ir aukšta erdvine raiška, todėl vertingas kilmei ir lengvųjų elementų difuzijai.

Kas yra LIBS?

Lazeriu indukuota plazmos spektroskopija matuoja šviesą, kurią skleidžia mažytė lazeriu sukurta plazma. Ji greita ir naudinga kai kuriems lengviesiems elementams, bet kiekybiškai sudėtingesnė.

Kas yra XRD?

Rentgeno difrakcija matuoja konstruktyvią rentgeno spindulių interferenciją nuo tvarkingų atominių plokštumų, sukurdama kristalinei fazei būdingą raštą.

Ar XRD identifikuoja stiklą ar dervą?

Amorfinis stiklas ir derva neturi aštrių kristalinių smailių, bet XRD gali identifikuoti jų kristalinius užpildus. Amorfinėms dalims dažniausiai naudingesni Ramanas ir FTIR.

Ar XRD reikalauja susmulkinti akmenį?

Miltelių XRD dažnai reikia mažo mėginio, tačiau vienkristalė, mikro-XRD ar speciali geometrija kartais leidžia tirti be miltelinimo.

Kas yra fotoliuminescencijos spektroskopija?

Ji matuoja šviesą, kurią po sužadinimo skleidžia priemaišos ir defektai. Emisijos raštas gali rodyti augimo kilmę, švitinimą, atkaitinimą, spalvos centrus ir apdorojimą.

Kodėl kai kurie PL spektrai renkami šaltyje?

Žema temperatūra susiaurina defektų smailes ir atskleidžia požymius, kurie kambario temperatūroje platūs, silpni ar paslėpti.

Kas yra DiamondView vaizdinimas?

Tai trumpabangio ultravioletinio fluorescencinio vaizdinimo sistema, ypač naudojama deimantams. Augimo fluorescencijos raštai padeda atskirti daugelį natūralių ir laboratorinių deimantų.

Kas yra katodoliuminescencija?

Elektronų pluoštas sužadina liuminescenciją ir sukuria aukštos raiškos augimo zonų, defektų, gyslų ir sudėties variacijų vaizdus.

Ar fluorescencijos spalva viena identifikuoja gemą?

Ne. Fluorescencijai įtakos turi priemaišos, defektai, sužadinimo bangos ilgis, filtrai, ekspozicija ir apdorojimas.

Kam naudojama rentgenografija?

Ji pateikia dvimatę vidinę projekciją ir yra ypač svarbi perlų klasifikacijai, sluoksniuotiems objektams, paslėptiems branduoliams, ertmėms ir tankio kontrastams.

Ką prideda mikro-CT?

Mikro-CT atkuria virtualius pjūvius ir trimatį vidinį tūrį, atskirdama struktūras, kurios paprastoje rentgenogramoje persidengia.

Ar CT identifikuoja kiekvieno vidinio požymio chemiją?

Ne. CT daugiausia žemėlapuoja rentgeno slopinimą. Panašaus tankio ir sudėties medžiagos gali atrodyti panašiai, todėl reikia Raman, FTIR ar cheminės analizės.

Ar galima tirti įstatytus brangakmenius?

Dažnai taip, tačiau metalas, pagrindas, klijai, riboti facetai ir neprieinami paviršiai mažina galimų metodų skaičių ir gali neleisti pilnos išvados.

Ar laboratorija gali tirti neapdirbtus kristalus ir mineralinius pavyzdžius?

Taip. Neapdirbti paviršiai ir mišri matrica reikalauja kelių taškų, mikroskopijos, Ramano, XRD, chemijos ar vaizdinimo, o ne vieno kristalo veido prielaidų.

Kas yra SEM-EDS?

Skenuojanti elektroninė mikroskopija vaizduoja mikrotekstūrą elektronų pluoštu, o energijos dispersinė spektroskopija suteikia vietinę elementinę informaciją.

Ką reiškia „neardomasis“?

Metodas skirtas nepašalinti medžiagos ir matomai nepakeisti objekto tinkamomis sąlygomis. Kontaktas, dozė, lazerinis kaitimas ir subtilūs paviršiai vis tiek reikalauja kontrolės.

Ką reiškia „mikroardomasis“?

Labai mažas medžiagos kiekis pašalinamas arba pakeičiamas, kaip lazerinės abliacijos, LIBS, SIMS, miltelių mėginio ar poliruoto pjūvio atvejais.

Kas yra aptikimo riba?

Mažiausias signalas ar koncentracija, kurią galima patikimai atskirti nuo fono apibrėžtomis sąlygomis. Ji priklauso nuo elemento, matricos, prietaiso ir metodo.

Kodėl būtini standartai ir blankai?

Standartai nustato skalę ir tikslumą; blankai parodo taršą ir foną; pakartojimai įvertina tikslumą ir stabilumą.

Kodėl dvi laboratorijos gali pateikti skirtingus rezultatus?

Jos gali naudoti skirtingus metodus, etalonines populiacijas, ataskaitos apimtis, matavimo sąlygas, slenksčius ar interpretacijas. Akmuo taip pat gali būti nevienalytis arba ribinis.

Ar laboratorija gali nustatyti tikslų kristalo kasyklą?

Tik kai kurioms medžiagoms su stipriais etaloniniais duomenimis, dažniausiai kaip geografinės kilmės nuomonę, o ne absoliutų tikrumą.

Ar laboratorinis tyrimas nustato geologinį amžių?

Dauguma gemologinių ataskaitų akmens nedatuoja. Radiometriniai ar izotopiniai metodai kai kuriems mineralams gali būti naudojami tyrimų aplinkoje, bet tai atskiras klausimas.

Ką reiškia „apdorojimo požymių nepastebėta“?

Taikytais metodais ir kriterijais neaptikta ataskaitoje nurodytinų apdorojimo įrodymų. Tai negarantuoja, kad kiekvienas įmanomas istorinis procesas atmestas.

Ar laboratorinis rezultatas gali būti neaiškus?

Taip. Persidengiančios populiacijos, ribota prieiga, mišrios medžiagos, silpni signalai ir nežinomi apdorojimai gali pagrįsti nenustatytą išvadą.

Ar laboratorinė identifikacija apima piniginę vertę?

Nebūtinai. Identifikavimo ataskaitos ir vertinimai atsako į skirtingus klausimus ir gali būti atliekami skirtingų specialistų.

Ką reikėtų pateikti laboratorijai?

Objektą, ankstesnes ataskaitas, žinomą apdorojimo ar remonto istoriją, radavietės teiginius, pirkimo dokumentus ir ribas dėl mėginio paėmimo ar išėmimo iš įstatymo.

Ar vartotojas turėtų atlikti šiuos testus namuose?

Ne. Pažangi spektroskopija, rentgeno spinduliai, lazeriai, elektronų pluoštai ir mikroėmimas reikalauja apmokytų operatorių, kalibruotos įrangos, saugos sistemų ir etaloninių duomenų.

Kuris laboratorinis metodas geriausias?

Geriausias metodas yra tas, kuris matuoja neišspręstam klausimui svarbų signalą, išsaugo objektą ir pateikia interpretuojamus duomenis.

Kokia stipriausia bendra taisyklė?

Apibrėžkite teiginį, dokumentuokite objektą, pradėkite nuo rutininių ir neardomųjų testų, matuokite reprezentatyvias vietas, sujunkite nepriklausomus įrodymus ir aiškiai nurodykite neapibrėžtumą.

Grįžti į navigaciją

Galutinė perspektyva

Pažangi gemologinė analizė yra fizinių signalų dialogas. Ramanas ir XRD apibūdina struktūrą. FTIR fiksuoja ryšių virpesius, vandenį, hidroksilą, polimerus ir pasirinktus defektus. UV-Vis-NIR paaiškina selektyvią sugertį ir spalvą. XRF ir LA-ICP-MS apibūdina elementinę chemiją skirtingu jautrumu ir mėginio mastu. Fotoliuminescencija ir vaizdinimas atskleidžia defektų bei augimo architektūrą. Rentgenografija ir kompiuterinė tomografija išsaugo vidinę geometriją dvimatėje ir trimatėje erdvėje.

Nė vienas iš šių signalų nėra savaime interpretuojamas. Mėginys turi būti dokumentuotas, orientuotas, matuojamas reprezentatyviose vietose, lyginamas su tinkamais standartais ir suprantamas kaip visas objektas. Paviršiaus danga, įstatymas, matrica, užpildai, inkliuzai, apdorojimas ir sluoksniuota konstrukcija gali lemti, kad vienas matavimas aprašys tik dalį pavyzdžio.

Stipriausia laboratorinė išvada yra proporcinga įrodymams. Ji identifikuoja medžiagą, kur įmanoma atskiria natūralią ir laboratorinę kilmę, tiksliai aprašo apdorojimą ir konstrukciją, geografinę kilmę traktuoja kaip dokumentuotą palyginamąją nuomonę ir nurodo, kada spalvos priežastis ar apdorojimo istorija lieka neišspręsta.

Laboratorinis tyrimas nepakeičia stebėjimo. Jis praplečia disciplinuotą stebėjimą į bangos ilgius, elementus, gardeles, defektus ir vidinius tūrius, kurių akis tiesiogiai nemato.

Grįžti prie laboratorinės darbo eigos Palyginti metodus
Grįžti į tinklaraštį