科學檢驗珠寶真偽，精密儀器EDX及FTIR寶石鑑定應用案例

「鑽石恆久遠，一顆永流傳。」珠寶的美麗與價值讓不少人愛不釋手，然而若被假貨所誆騙，絕對是收藏家與投資客們的惡夢。隨著仿冒手法的不斷進化，科學、可信的鑑定技術絕對是珠寶業者建立信賴的重要力量。台灣島津致力於完善科學技術與產業應用之間的橋樑，豐富的應用產業中也包含珠寶鑑定。本文將介紹珠寶鑑定領域中兩項關鍵儀器：EDX能量色散式X-Ray螢光光譜儀及FT-IR傅立葉轉換紅外線光譜儀，一起來了解其如何協助珠寶鑑定專家們提升效能與精準度，引領珠寶鑑定領域邁向更高的水準。

能量色散式 X-Ray 螢光光譜儀（以下簡稱EDX）是一種立基於X射線原理的檢驗儀器。EDX的運作原理為將樣本暴露於X射線束中，當X射線與樣本相互作用時，將產生的能量散射經由檢測器紀錄轉換成「能量散射X射線光譜」。由於每個元素都有獨特的能量特徵，因此透過能量特徵分析最終得出的光譜，便可確定樣本中的元素組成。EDX的應用範圍廣泛，包括材料分析、金屬檢測、寶石鑑定等等。EDX的優勢在於其非破壞性、快速且精確，使其成為分析材料組成的箇中好手。

在珠寶鑑定應用中，EDX能協助鑑定師深入測定寶石微量元素組成，包含金屬及非金屬元素，再經由分析光譜鑑定寶石的真偽或產製歷程。例如藉由分析鑽石中的雜質判定其為天然鑽石或經過人工處理，也可以藉由特定元素的含量推斷寶石的產地和形成過程。

EDX 能量色散式X光螢光光譜儀珠寶鑑定案例

為了更加清楚說明 EDX在珠寶鑑定的應用，以下將呈現使用島津EDX-8100鑑定紅寶石的案例。

紅寶石鑑定樣本

如圖所示，本次紅寶石鑑定中使用的樣本為左方從坦桑尼亞（Tanzania）開採的天然紅寶石（Natural stone），右方則為人工合成的紅寶石（Synthetic stone）。

圖1，純天然紅寶石與人工合成石。Photo Credit: Shimadzu Application News No.X276

紅寶石鑑定結果

透過EDX檢測出的X射線光譜圖，我們可以觀察到無論是天然紅寶石還是人工合成石，鋁（Aluminum）都是最主要的成分，在寶石中以氧化鋁（Al2O3）的形式存在。然而，只要觀察其他的微量元素，就能發現人工合成的紅寶石完全檢測不出「鎵」（Gallium）的成分，因此，鎵又被稱為剛玉寶石家族（包含紅寶石、藍寶石等等）的關鍵特徵元素。

圖2，紅寶石X射線分析。Photo Credit: Shimadzu Application News No.X276

除了鎵元素之外，我們也能發現人工合成紅寶石中，「鉻」（Chromium）元素的含量比天然紅寶石高。上述元素含量的差異皆能成為判別天然紅寶石及人工合成紅寶石的其中標準。

然而，以上僅是鑑別真偽的指標之一，因為在某些情況下，人工合成石中也可能檢測到催化劑殘留的元素，進而產生誤判的風險。為了確保鑑定的準確性和全面性，我們需要使用多項科學儀器進行鑑定，方可將複數則測定結果進行交叉比對，讓準確度得到更深地保障。這也是為什麼專業的鑑定廠商通常都不會僅有一台檢驗儀器，就像專家的工具箱裡不會只有一種工具一樣。

因此，接下來我們將介紹另一台同樣在寶石鑑定領域中表現傑出的儀器：FT-IR傅立葉轉換紅外線光譜儀，藉由另一種測試方法所提供之不同面向的信息，向買家提估更全面、可靠的鑑定結果。

傅立葉轉換紅外線光譜儀 (以下簡稱FT-IR) 是透過紅外光吸收程度來分析物質組成的儀器。FT-IR使用一束可變頻率的紅外光，讓紅外光通過樣本後由檢測器記錄後，再透過傅立葉轉換成頻譜圖。由於不同的分子結構會在不同頻率的紅外區域產生吸收峰，這些吸收峰便構成了物質的紅外光譜，我們因此可以透過比對樣本的光譜與已知的標準曲線來識別樣本中的化合物。FT-IR的優勢在於其高靈敏度、迅速的測量速度以及對有機和無機物質的廣泛應用性。

在珠寶鑑定上，FT-IR能透過測量紅外光的吸收和散射來識別寶石中的特定化合物，藉此判定寶石的真偽及來源，接下來就讓我們使用玉的鑑定案例更仔細地說明。

FT-IR傅立葉轉換紅外線光譜儀珠寶鑑定案例

玉石鑑定

在玉及翡翠行業中，慣稱全天然的玉或是翡翠為「A貨」（All nature）。而一些原本條件沒那麼優現的玉石，在經過強酸浸泡、漂白、染色、注膠處理後，則會稱為「B貨」（Bleach, 漂白）。由於B貨玉石內的雜質、色點在經過化學處理後都消除了，因此外觀通常都很清透明亮，表面有光澤及有膠感，甚至能比該玉石原有的顏色更好看。

然而同樣質色的翡翠，A貨和B貨的價格可以相差數10倍。而且隨著時間長久，B貨玉石因為經過化學處理而使結構鬆散的問題也會隨之浮現，承壓性、硬度和耐磨性都會變弱，顏色也會出現玉石術玉中所謂的「黃氣」。

玉石鑑定結果

圖3，玉石紅外光頻譜圖：純天然A貨（上）、玉石表面塗蠟（中）以及裂痕灌膠B貨（下）。

透過FT-IR的分析，我們可以觀察到A貨級別玉石的紅外光頻譜圖呈現平滑的曲線（圖3）。B貨級別的玉石則在2,800 ~ 2, 900 cm⁻¹區間產生了2個吸收峰，代表此玉石樣本中含有蠟或膠的成分。通常情況下若峰的振幅較大，便代表有機物含量較高，即有可能是表面塗蠟或灌膠。若出現了不同數量、不同位置的吸收峰，則可能代表使用的蠟或膠種類不同。

傳統玉石鑑定中對A貨及B貨的鑑定通常依靠師傅、專家的老道眼力，然而隨著仿製技術愈趨假可亂真，使用紅外線光譜儀是相較之下更為快速且準確的鑑定方法。值得注意的是，就算都是純天然A貨級別的玉石，每一個玉石的紅外光譜圖也都會稍有不同，因此透過專業儀器的檢測就更顯重要。

透過EDX和FT-IR這兩項先進的鑑定儀器的幫助，在提升寶石鑑定的準確性外，更為鑑定廠商注入了公信力，確保了鑑定結果的科學性和可靠性。若您是貴金屬/珠寶/玉石產業的從業夥伴，擁有一台專業的鑑定儀器不僅能讓貴司更具備專業度與競爭力，更是在市場中贏得消費者信賴的重要關鍵。

價值不菲的寶石值得被好好對待，更值得多重的分析測試。除了今天主力介紹的EDX和FT-IR外，若能再搭配其他精密科學儀器，如UV-Vis-NIR紫外/可見光-近紅外光分光光譜、AIRsight顯微紅外/拉曼光譜儀，ICPMS感應耦合電漿質譜儀，SEM 電子掃描顯微鏡等等，將能藉由每種測試方法所提供不同面向的訊息揭示更完整的寶石特徵，提供更可靠全面的鑑定結果。

寶石鑑定不但需要多重分析結果交叉比對，同時也強調非破壞性的檢驗模式。今天介紹的島津檢驗儀器皆不需要對樣品進行複雜的前處理，且具有操作流程直覺、分析速度迅速、靈敏度高、不會造成環境負擔等優點，無論是對實驗場所或是生產現場皆十分適用，為珠寶領域的質量把關和相關研究提供了科學可信的參考依據。