Il n'y a pas si longtemps, l'identification des pierres gemmes était réalisée avec un petit ensemble d'instruments utilisés pour mesurer les propriétés telles que l'indice de réfraction et la gravité spécifique. Les gémmologues expérimenté peuvent identifier presque tous les types de pierres gemmes avec juste un réfractomètre, un polariscope, un ensemble de liquides de densité, un spectroscope et un microscope binoculaire.

Spectromètre FT-IR

Avec l'introduction de nouvelles matières synthétiques et de traitements, ainsi qu'une augmentation significative du nombre de variétés des pierres gemmes sur le marché, les laboratoires de gémmologie dépendent de plus en plus de la haute technologie pour l'identification fiables des pierres gemmes.

L'utilisation de l'instrumentation scientifique de pointe pour l'identification des pierres gemmes, a rendu possible le fait de statuer dans des cas complexes d'une manière qui soit reproductible et vérifiable. Voici un résumé des instruments de haute technologie actuellement en usage dans nombre de grands laboratoires mondiaux de gémmologie:

Spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (IRTF)

La spectroscopie infrarouge mesure des absorptions d'une pierre précieuse dans le domaine infrarouge du spectre électromagnétique. Ces absorptions sont dues à des vibrations dans la structure cristalline. Cette analyse peut être utilisé pour une aide matérielle distincte d'un autre bijou ou pour détecter certains types de traitements. Il peut être utilisé, par exemple, pour identifier les synthétiques et naturelles de quartz, de polymères ou pour identifier l'imprégnation de l'opale.

Spectromètres à fluorescence X à dispersion d'énergie (EDXRF)

Spectromètre EDXRF

Le système EDXRF est utilisé pour la détermination qualitative de la composition chimique d'une pierre précieuse. Un faisceau de rayons X illumine l'échantillon, cette énergie fait émettre des Rayons X à la matière qui sont caractéristiques des éléments chimiques majeurs et mineurs dans la pierre. L'EDXRF est utile dans la détection des éléments métalliques de transition, qui sont les agents colorants dans les matériaux de nombreuses pierres, ainsi que d'autres éléments qui sont la preuve de certains procédés de traitement. Par exemple, voici comment le cuivre est détecté dans la tourmaline Paraiba.

Spectromètre à induction laser (LIBS) et Analyse par spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif (LA-ICP-MS)

Le LIBS et le LA-ICP-MS associer concentrent une impulsion laser sur une surface. L'énergie de l'impulsion se réchauffe, se vaporise, atomise et ionise alors la matière à la surface, résultant en un petit plasma chaud. Les atomes et les ions dans le plasma émettent de la lumière qui est alors détecté. Les signatures spectrales particulières permettant à des éléments dans le plasma de l'identifier. Cette technique peut être appliquée à l'analyse rapide des métaux à des fins de tri et / ou de surveillance de la composition lors du traitement. Ces méthodes peuvent détecter les éléments légers tels que le béryllium qui ne peuvent pas être détectés par FTIR ou EDXRF. Ils peuvent aussi détecter de très petites quantités d'oligo-éléments qui peuvent aider à identifier l'origine géographique d'une gemme.

La Spectroscopie Raman

L'effet Raman se produit lorsque la lumière monochromatique empiète sur une molécule et interagit avec le nuage d'électrons de la liaison de cette molécule. L'excitation ultérieure résulte en une dispersion de lumière dans un modèle distinctif à la substance de transmission. Étant donné que chaque matériau a ses propres modèles distinctifs spectrale, l'effet Raman peut être utilisée comme un outil d'identification. Lorsque le LIBS et le LA-ICP-MS sont un peu destructeur pour le matériel testé, la spectroscopie Raman ne nécessite pas de prélèvement destructif.