寶石鑒定是寶石學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的寶石鑒定方法主要依賴于肉眼觀察、顯微鏡檢查和化學(xué)分析等。然而，這些方法往往存在主觀性強(qiáng)、操作復(fù)雜、耗時(shí)較長等問題。隨著高光譜成像技術(shù)的發(fā)展，尤其是短波紅外高光譜相機(jī)的應(yīng)用，寶石鑒定進(jìn)入了一個(gè)新的階段。本文將介紹如何使用SHIS凝視型短波紅外高光譜相機(jī)（900-1700nm）高光譜相機(jī)區(qū)分不同寶石的差異性和可分性（寶石分選），并通過實(shí)際測試數(shù)據(jù)展示其應(yīng)用效果。

凝視型高光譜成像技術(shù)簡介

SHIS系列凝視型高光譜相機(jī)基于液晶可調(diào)諧濾波器（LCTF），通過電控LCTF進(jìn)行連續(xù)細(xì)分窄波段分光，對每個(gè)波段進(jìn)行高分辨率的二維面陣成像，進(jìn)行圖像處理后，獲得完整的高光譜高清圖像序列。具有低功耗、小型化、使用方便和易于擴(kuò)展的優(yōu)勢。其工作波段覆蓋400nm至1000nm，能夠捕捉寶石在不同波長下的光譜特征，為寶石鑒定提供了新的工具。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

測試目的

本次測試旨在通過SHIS-N220高光譜相機(jī)采集不同寶石的光譜數(shù)據(jù)，分析其光譜特征，探討高光譜成像技術(shù)在寶石鑒定中的應(yīng)用潛力。

測試條件

設(shè)備：SHIS-N220凝視型高光譜相機(jī)

波段：400nm～1000nm

采集間隔：每隔5nm采集一次，共121個(gè)波段

測試環(huán)境

為保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)在避光的暗室環(huán)境中進(jìn)行，并使用高光譜設(shè)備專用光源進(jìn)行照明。

測試樣品

本次測試共使用了27種寶石樣品，包括碧璽、石英、蛇紋石、磷灰石、綠柱石、透輝石、軟玉、玉髓、瑪瑙、黑曜石、青金石、石榴石、水晶和紫晶等。

測試過程

樣品準(zhǔn)備：將27種寶石樣品放置在測試臺上，確保每個(gè)樣品表面清潔無污染。

數(shù)據(jù)采集：使用SHIS-N220高光譜相機(jī)對每個(gè)樣品進(jìn)行近紅外波段的光譜數(shù)據(jù)采集，波段范圍為400nm～1000nm，每隔5nm采集一次，共采集121個(gè)波段。

數(shù)據(jù)分析：對采集到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提取每種寶石的光譜特征曲線。

測試結(jié)果與分析

通過對27種寶石樣品的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以明顯看出不同寶石之間的光譜特征存在顯著差異。以下是部分寶石的光譜數(shù)據(jù)分析結(jié)果：

碧璽：碧璽的光譜曲線在600nm～700nm波段有明顯的吸收峰，這與碧璽中的鐵元素含量有關(guān)。

石英：石英的光譜曲線較為平緩，無明顯吸收峰，表明其在可見光和近紅外波段的吸收較弱。

紫晶：紫晶的光譜曲線在400nm～500nm波段有明顯的吸收峰，這與紫晶中的錳元素含量有關(guān)。

結(jié)論

光譜特征差異：不同種類的寶石在400nm～1000nm波段的光譜特征存在顯著差異，SHIS-N220高光譜相機(jī)能夠有效捕捉這些差異，為寶石鑒定提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

設(shè)備一致性：通過對比我司設(shè)備采集的紫晶光譜數(shù)據(jù)與客戶提供的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩者在數(shù)據(jù)趨勢上具有較高的一致性，表明SHIS-N220高光譜相機(jī)在寶石檢測中具有較高的準(zhǔn)確性。

應(yīng)用前景：高光譜成像技術(shù)為寶石鑒定提供了一種快速、無損的檢測方法，尤其適用于大批量、多批次的寶石樣本檢測。未來，隨著高光譜技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其在寶石學(xué)中的應(yīng)用前景將更加廣闊。

審核編輯 黃宇