翡色翡翠的成分分析
安梅
(陕西国际商贸学院 珠宝学院，陕西西安 712046)
摘 要:本文采用X射线荧光光谱分析，对翡色翡翠的致色元素和矿物组成进行系统研究；结果表明：在不受除色系以外的其它影响因素条件下，对于同种色系的翡色翡翠，其铁含量随其颜色浓度增加而逐渐增加。
关键词：翡色翡翠；饱和度
1 前言
通常翡翠的主要矿物为硬玉(即NaAlSi2O6)，同时含有闪石、长石、铬铁矿等多种矿物组成的复杂宝石矿物集合体，可能含有Cr、Fe、Ca、Mg、Mn、K、P等元素[1]。
2 分析原理
当能量高于原子内层电子的结合能高能X射线与原子发生碰撞，将会驱逐内层电子而出现对应空穴，使其整个原子体系处在一个不稳定激发态，而激发态的原子又会自发的跃迁到能量较低状态，这个过程称为持续的过程。此过程既可是非辐射跃迁，也可为辐射跃迁。而较外层电子跃迁至空穴，其释放能量会随原子内部被吸收，同时会逐出较外层另一个的次级的光电子，称之俄歇效应，也称次级光电效应或者无辐射效应。其能量具特征性，且与入射辐射能量并无关。而当较外层电子跃入内层的空穴所释放的能量并不在原子内吸收，却以辐射的形式放出，产生X射线荧光，能量等于两个能级之间能量差。因此X射线荧光能量或波长为特征性，并且与元素具对应关系[2]。
3 条件测试与样品的准备
测试单位：中国科学院上海光学精密机械研究所。
3 条件测试与样品的准备
由中国科学院上海光学精密机械研究所测试，选用的OURSTEX100FA便携式能量色散型X射线荧光光谱仪，并由刘松进行测试。
测量选用单色/连续X射线，Pd靶，40kV的管电压，0.05-1Ma的管电流，SDD(Siliocon Drift Detector)检出器，其制冷方式为Peltier制冷方式，样品环境为低真空(103Pa)，样品室直径是20cm，高度可扩展为10-30cm，测量时间为100到300s。
本文采用的是OURSTEX100FA便携式能量色散型X射线荧光光谱仪，对大量翡色翡翠样品进行全元素分析，并选取了具有代表性的四块样品，分别为浅黄色、蜜黄色、黄褐色、土黄色，记为样品1、样品2、样品3、样品4。在整个测试过程中，在每个样品的翡色分布范围内，均匀选取了8个测试点，所以每个样品均获得8个点全元素分析的结果。我们将每个样品每个点测试的结果先进行了归一化，这是由于在测试过程中，一个方面是会存在误差，另一个方面是由于对翡翠进行定量分析会存在一些局限性，因此会造成全元素分析的后果是所有元素含量百分比之和小于一或大于一。然后再将每个样品的每种元素的8个结果之平均值作为该样品元素分析的结果，最终得到了表1测试的结果。
4 测试的结果及分析
通过分析表1测试的结果，并结合目前研究数据[1-4]看，翡色翡翠以Na、Al、Si为主要元素，这点与其它颜色的翡翠保持一致，但其Fe、Ca、Mg的含量相对于其他颜色翡翠略高，且以影响翡色翡翠成色的主要元素Fe的变化最为明显。同时，从表1还可明显分析得到所测样品4个黄色色系的翡翠铁含量变依次增加。图1结合这四个样品饱和度测量结果，可得到在不受除色系以外的其它影响因素条件下，对于同种色系的翡色翡翠，其铁含量随其颜色浓度增加而逐渐增加。
表1 天然黄色翡翠的X射线荧光光谱全元素分析表
| 元素种类
|
1(wt%)
|
2( wt%)
|
3( wt%)
|
4( wt%)
|
| Na-Ka
Al-Ka
Si-Ka
Ca-Ka
Cr-Ka
Ni-Ka
Zn-Ka
Fe-Ka
Mg-Ka
K-Ka
P-Ka
|
16.297
28.507
53.737
0.066
0.03
0.031
0.001
0.473
0.795
0.179
ND
|
16.954
28.827
53.078
0.078
0.011
0.069
0.014
0.497
0.786
0.019
0.032
|
16.706
28.243
53.716
0.118
0.004
0.004
0.002
0.540
0.025
0.026
ND
|
14.182
26.512
55.555
1.664
ND
0.072
ND
1.237
0.778
ND
ND
|
图1 样品的铁含量对饱和度的影响
参考文献:
[1] 潘峰，任进．红宝石颜色的定量评定[J]．宝石和宝石学杂志，2007，9(2)：25-28．
[2]金承．翡翠颜色的基调及颜色与价值的关系和消费者谈翡翠三[J]．中国宝玉石，2001（4）：69．
[3] 张煊营．翡翠颜色变化与致色离子种类及含量关系[D]．成都理工大学，2008．
[4] 王海运．关于翡翠次生色的研究[D]．中国地质大学，2002．
