在寶石研究領(lǐng)域，激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于寶石鑒定和分類。傳統(tǒng)的分析方法很難適用，ICP-MS因?yàn)樾枰獙悠愤M(jìn)行消解是不可能被接受的。X射線熒光（XRF）方法雖然無損，但是該方法無法識別較輕的元素，檢測限也較高，因此功能受限。而通常使用的光學(xué)分析法因熱處理等因素會使寶石內(nèi)的一些關(guān)鍵指示元素滲透到寶石的里層，因而無法進(jìn)行有效的測定和分辨。而LIBS技術(shù)可以非常容易的進(jìn)行元素的快速檢測。
EcoChem寶石激光元素鑒定系統(tǒng)采用LIBS技術(shù)，檢測限可達(dá)ppm級。測量的元素可覆蓋元素周期表中的大部分元素。系統(tǒng)的固體激光器產(chǎn)生激光作用于樣品表面。當(dāng)激光能量大于樣品擊穿門檻能量時，在樣品表面形成等離子體。這些等離子體中受激光能量激發(fā)到達(dá)高能態(tài)的樣品物質(zhì)在迅速回遷至低能態(tài)的過程中，發(fā)射出帶有樣品元素種類、含量信息的發(fā)射光譜，這些發(fā)射光譜信號被智能信號收集系統(tǒng)收集并傳輸至光譜儀中進(jìn)行分光，再由CCD檢測器進(jìn)行檢測，得到元素信息。
一，寶石定性分析及鑒定
LIBS技術(shù)可以對元素進(jìn)行快速的檢測，利用這一元素定性分析功能就可以對很多寶石進(jìn)行鑒定。
例如在市場上很多的藍(lán)色托帕石是將無色或淺色的托帕石進(jìn)行了輻射改色處理。經(jīng)人工改色處理過的托帕石的顏色穩(wěn)定，在高溫或低溫下可以較長時間存放，甚至在酸、堿、鹽中浸泡均未見色彩有任何變化。但是天然的藍(lán)色托帕石是含有鐵（Fe）元素的，這可以通過LIBS技術(shù)很輕易的檢測出來，因此可以作為一個重要的分析手段和依據(jù)。
要鑒定經(jīng)過鈹（Be）或鎂（Mg）元素處理過的藍(lán)寶石，LIBS技術(shù)可以非常容易的檢測出藍(lán)寶石中異常存在的鈹或鎂元素，從而達(dá)到藍(lán)寶石鑒定的作用。
鈹（Be）元素的測量位置及其信號強(qiáng)度
琥珀和柯巴由于形成年代的差異，其C，H，O，N，P等元素的含量隨著時間的推移也會產(chǎn)生變化，利用LIBS技術(shù)也可以針對琥珀和柯巴內(nèi)的非金屬元素進(jìn)行測量，從而達(dá)到鑒定的作用。測量輕量非金屬元素也是LIBS技術(shù)非常的優(yōu)勢。
二，寶石的定量分析
除了定性分析之外，LIBS技術(shù)可以通過標(biāo)準(zhǔn)物建立定標(biāo)曲線來實(shí)現(xiàn)元素的定量分析。
翡翠中的Fe元素成分和含量對翡翠的種屬和商業(yè)價值起著重要的作用，其對翡翠顏色的影響也非常重要。為了測量Fe元素，選擇Fe元素的275.57nm光譜譜線作為定量分析譜線，選擇Si元素的288.17nm光譜譜線作為內(nèi)標(biāo)譜線。選取12個翡翠樣品作為研究對象，以其中9個樣品繪制定標(biāo)曲線。
Fe元素的定標(biāo)曲線 緬甸翡翠的特征光譜
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用內(nèi)標(biāo)法定標(biāo)，相對偏差在0.9%-5.7%之間，F(xiàn)e的擬合相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.989，準(zhǔn)度更高。
我們知道天然未經(jīng)處理的藍(lán)寶石中Be元素的含量約在1.1-1.5ppm，而經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室處理的藍(lán)寶石中Be元素的含量約在13-25.1ppm。取粉紅色藍(lán)寶石樣品，測其Be元素的含量，以鑒定它是的還是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室處理的寶石。
通過定量實(shí)驗(yàn)得知粉紅色的藍(lán)寶石Be元素的含量為17.5ppm，屬于經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室處理過的等級。
藍(lán)寶石樣品 系統(tǒng)內(nèi)置的多元變量定量計算模型
近年來，隨著市場上出現(xiàn)各種各樣針對寶石的處理手段，傳統(tǒng)的分析方法已經(jīng)不能滿足各種寶石的鑒定和分類工作，而且很多的鑒定工作需要各種不同的方法和儀器一起進(jìn)行分析，最終才能得到一個有說服力的結(jié)果。LIBS技術(shù)作為一種新興的、快速的、微損的化學(xué)分析技術(shù)，是目前傳統(tǒng)儀器的一個很好的補(bǔ)充，隨著LIBS技術(shù)的發(fā)展，它在寶石分析鑒定領(lǐng)域必將發(fā)揮越來越重要的作用。
