Jewelry: modern instrumental methods of analysis and expertise

Экспертиза ювелирных товаров основывается на идентификации, т. е. диагностике, изделия для предоставления независимой и объективной информации компетентными специалистами об истинной природе происхождения драгоценных камней и металлов, их качественных характеристиках, наличии недостатков и дефектов (причинах их возникновения), а также выявлении случаев фальсификации.

К ювелирным относят изделия, выполненные из драгоценных металлов с драгоценными или поделочными камнями или без камней. Драгоценные камни, оправленные в недрагоценные металлы, а также изделия со стеклами считаются бижутерией. Говоря о фальсификации драгоценных металлов, следует упомянуть два её основных вида: первый, когда вместо стандартного соотношения металлов в сплаве (иными словами, в пробе) используется их промежуточное соотношение (т. е. междупробие), и второй – покрытие одного менее ценного сплава металла другим, более ценным.

Употребление термина «подделка» уже не совсем корректно в отношении драгоценных камней. Появились разнообразные методы имитирования их внешнего вида, составления камней и стекла из нескольких частей, облагораживания в сторону улучшения потребительских свойств и синтеза (искусственного выращивания). При этом часть этих методов используется совершенно официально и одобрена некоторыми геммологическими ассоциациями.

На сегодняшний день существует ряд усовершенствованных технологий, позволяющих создавать такие ювелирные изделия, что их диагностика с помощью стандартных инструментов становится всё более затруднительной. Поэтому сегодня геммологам, ювелирам и оценщикам просто необходимо ориентироваться в современных инструментальных методах экспресс-диагностики без разрушающего воздействия, с помощью которых можно получить и проанализировать данные об изделии [1].

Инструментальные методы анализа основываются на зависимости физических и физико-химических свойств вещества (материала, из которого изготавливается изделие, например, золота), которые фиксируются регистрирующей аппаратурой, причем аналитический сигнал представляет собой величину физического свойства, функционально связанную с концентрацией или массой определяемого компонента. Применяют их как для качественного, так и для количественного анализа.

Для научных и рыночных исследований ювелирных товаров вопросы диагностики нередко решаются на основе использования следующих инструментальных методов [2], представленных в таблице.

Инструментальные методы исследования ювелирных товаров

Рассмотрим некоторые основные методы исследования.

Метод спектроскопии анализирует такие свойства тел, как температура и плотность, для обнаружения и определения веществ в исследуемом объекте. Преимуществом метода является возможность бесконтактной, дистанционной диагностики изделия без какой-либо его спецподготовки.

Оптическая спектроскопия в видимой области включает в себя также ультрафиолетовую и инфракрасную спектроскопию, является традиционным геммологическим способом получения информации о веществе, его химическом составе и наличии примесей. Метод полезен при выявлении природы окраски ювелирных камней, следов облагораживания, а в ряде случаев и для определения их месторождения. Примеры оптического спектрометра представлены на рис. 1.

Рис. 1. Портативный переносной оптический спектрометр (слева) и лабораторный (справа)

Инфракрасная спектроскопия – мощный и экспрессный метод диагностики и идентификации драгоценных и других ювелирных камней, позволяющий проводить исследования структурных особенностей минералов: определять примеси, структурные дефекты, в некоторых случаях проводить диагностику включений. Возможность получения спектра на отражение позволяет изучать и диагностировать камни в закрепке, в массивных изделиях. Портативный ИК-спектрометр, использующийся в лабораториях, представлен на рис. 2.

Рис. 2. Портативный ИК-спектрометр

Люминесцентная спектроскопия представляет собой совокупность методов, позволяющих вызывать свечение камней под воздействием ультрафиолетового света, рентгеновских и других излучений. Регистрируемые данные со спектров и центров свечения позволяют получить информацию об образовании камней (росте кристаллов, захвате ими примесей), а также отличить природную окраску от полученной в процессе облагораживания. Метод важен при диагностике природных и синтетических ювелирных камней, а также для распознавания следов облагораживания. Люминесцентный спектрометр изображен на рис. 3.

Рис. 3. Люминесцентный спектрометр

Спектроскопия комбинационного рассеяния / Рамановская спектроскопия позволяет отличить ювелирные камни от имитаций, определять наличие и состав включений (что важно при определении синтетического происхождения камней), устанавливать факты заполнения трещин в камнях и в ряде случаев определять состав заполнителя. Этот метод позволяет значительно сократить время и максимально повысить точность идентификации камней, при этом камни могут быть в любой по сложности закрепке в ювелирных изделиях. Рамановский спектрометр и микроскоп представлены на рис. 4.

Рис. 4. Портативный рамановский спектрометр (слева) и рамановский микроскоп (справа)

Рентгеноспектральный микроанализ применяется для определения химического состава камней, а также для выявления количественного содержания металлов в ювелирных сплавах, при этом не разрушая их. Приборы для проведения микроанализа бывают самостоятельными, как рентгенофлуоресцентные спектрометры, либо сопутствующими в виде приставок в других приборах (микроскопах). Регистрация анализируемых элементов и обработка данных выполняется на ПК, подключенному к комплексу.

Метод рентгенофлуоресцентного анализа применяется для идентификации и количественного анализа драгоценных металлов и сплавов. Проводится непосредственным воздействием рентгеновского излучения на металл и путем анализа флуоресценции за счет современных электронных приборов, обеспечивая высокую точность измерений и неразрушающее воздействие. Как правило, контроль за исследованием осуществляется посредством компьютерного обеспечения, которое предоставляет изображение спектра и полученные значения содержания элементов. Портативный рентгенофлуоресцентный спектрометр для анализа металлов и сплавов представлен на рис. 5.

Рис. 5. Портативный рентгенофлуоресцентный спектрометр

Правильность инструментальных методов анализа зависит от того, насколько свойство адекватно отражает состав и связано с ним строго определёнными закономерностями. Закономерности, связывающие свойство и состав, устанавливают экспериментально. Поэтому при проведении инструментального анализа предварительно проводят калибровку аналитических приборов, определяют зависимость физического свойства от количественного содержания определяемого вещества. Эти задачи решаются с помощью стандартных образцов. Стандартными образцами называют вещества или материалы, имеющие известный постоянный состав и свойства.

На воспроизводимость инструментальных методов помимо общих причин (точность отмеривания, точность взвешивания и др.) влияет стабильность работы аналитического прибора. Для получения точных результатов на приборе производят обычно не менее 3–5 измерений образца. Точность инструментальных методов может сильно колебаться в зависимости от метода.