有一些技術工具可以幫助挫敗造假者。拉曼光譜和相關技術可以有效、快速、輕松地鑒別許多天然寶石和人造寶石，而且無損，無需制備樣品。
最常見的偽造和替代寶石包括鉆石、祖母綠、紅寶石和翡翠等寶石，以及琥珀、珊瑚和珍珠等物質。然而，所有這些寶石都具有獨特的光譜特征，可以通過功能強大的光譜儀器和成熟的方法進行識別。
舉例來說，拉曼光譜學能夠探索寶石的分子結構。拉曼光譜儀提供的光譜指紋包含的峰值可與寶石的化學結構以及賦予祖母綠和紅寶石等寶石獨特色調的微量礦物和包裹體聯系起來（圖 1）。
圖 1：拉曼光譜是寶石分析的絕佳工具。在此圖中，為了便于比較光譜形狀的差異，對強度進行了移動。
高功率、短波長光源所誘發(fā)的發(fā)光提供了額外的信息，可用于鑒定和檢測各種寶石處理方法。例如，天然祖母綠和合成祖母綠具有相同的化學結構，因此具有相同的拉曼光譜。兩者的深綠色都來自鉻和釩離子雜質的存在，但其他金屬雜質的濃度和存在的細微差別會影響鉻光致發(fā)光帶的強度和波長，從而使合成祖母綠與天然祖母綠區(qū)分開來。
還有更多。通過使用 532 納米激發(fā)激光同時進行拉曼和光致發(fā)光測量，寶石學家可以確定珊瑚和淡水珍珠是否經過染色以增強其天然顏色，從而人為地提高其價值。
人工培育和人工處理的鉆石經常被當作天然鉆石出售，隨著制造和加工方法的改進，鑒定變得更加困難。海洋光學解決方案合作伙伴1 開發(fā)的系統由我們的高靈敏度拉曼光譜儀提供動力， 能夠同時測量拉曼信號和光致發(fā)光，對天然鉆石及其模擬物進行全面分析。下面是兩個例子：
圖2.天然透明的鉆石在530-600 nm波段的光致發(fā)光發(fā)射峰。
鋯石是另一種天然寶石，加熱使其無色，更類似于鉆石。對兩者進行拉曼分析可揭示每種物質的不同光譜特征（圖3）。
圖3.在比較鉆石和鋯石樣品時可觀察到明顯的光譜差異。
恰帕斯州的琥珀比波羅的海和其他地區(qū)的都硬，很適合珠寶和雕刻。這種化石樹脂要數百萬年才能形成，會被人造樹脂和玻璃仿冒。
科研人員將假琥珀與波羅的海和恰帕斯州的比較，觀察在457nm，488nm，514nm處激發(fā)的熒光。使用海洋光學的USB4000光譜儀，對兩種琥珀測出了熒光，并與散射的激光疊加在一起，但對于假琥珀則沒看到信號（圖4）。
圖4.與天然琥珀不同，假琥珀沒有熒光反應。進一步的調查還揭示了恰帕斯州和波羅的海琥珀樣品的差異。
波羅的海琥珀發(fā)射峰（535nm），恰帕斯州琥珀發(fā)射峰（525nm），發(fā)現兩者也存在輕微不同。拉曼光譜還可將真假琥珀區(qū)分開，并可更清楚地識別來自不同地區(qū)的琥珀。
天然養(yǎng)殖的淡水珍珠有個寬且形狀一致的發(fā)光峰，上面有文石和多烯化合物的小拉曼峰，而染過的淡水養(yǎng)殖珍珠呈現出多種發(fā)光曲線（圖6），很容易鑒定染料的存在。
圖5.天然淡水珍珠具有與文石（碳酸鹽礦物）相關的拉曼特征峰。
圖6.染色的珍珠產生各種發(fā)光曲線。
天然彩色珊瑚有獨特的拉曼峰（表示碳酸鈣及聚乙烯類胡蘿卜素），使其有各種顏色。當對染色珊瑚測試時，會看到更寬的光致發(fā)光譜（圖7），二者均以不同波長為中心并且無拉曼峰。
圖7.染色珊瑚具有寬廣的發(fā)光曲線。
翡翠分類
圖8.光譜分析顯示出天然與人工合成祖母綠之間的細微差別。
祖母綠顯示出兩個Cr3+光致發(fā)光帶，其確切位置受其他雜質影響，這樣就可將合成和天然祖母綠區(qū)分（圖8），合成的也比天然的有更高的鉻離子濃度，導致更強的光致發(fā)光峰。
負責識別和鑒定寶石的人員需要基于科學的全面設備。緊湊的光譜學系統可在許多層面上很好地發(fā)揮這一作用，可以檢測與天然寶石、合成物和仿冒品相關的光譜峰和圖案（圖9）。
圖9.“玉”一詞描述了翡翠或軟玉的礦物。拉曼光譜有助于揭示玉石類型和起源點的差異。
光譜學的力量超出了我們所有感官，它分析了材料的本質。模塊化的光譜系統通過將儀器配置為用于研究的單一設置或集成到另一臺設備的自定義解決方案，無論是在實驗室還是在現場，都可以提供多種方法來應對假冒產品。
參考文獻
1. GemmoRaman-532 from Magilabs Oy (Ltd) (gemmoraman.com).
2. López-Morales, Guadalupe, R. Espinosa-Luna, and Claudio Frausto-Reyes. “Optical characterization of amber of Chiapas.” Revista mexicana de física60.3 (2014): 217-221