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双能量CT可以鉴定假翡翠？快来围观一下吧！

2021
08/02
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XI区
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今天我们试一把！

大家好，欢迎大家访问XI区！
之前XI区发的科普类文章，基本上都是成本都不高
上次发了赌石文章（ 用CT赌石靠谱吗？今天我们试一把！ ）
在成本上算是上了一个大台阶
文章发完之后
有朋友赞助了一批加工好的珠宝玉石
于是
有了今天这个XI区最贵的科普文章
一块来看看吧！
图片源自网络

先来亮个相
看一下本次扫描的16件珠宝玉石样本的大合影
所有受试样本

赞助商提供的这16件样本
分别为翡翠摆件2件，黄翡摆件1件，水晶原石1件，玛瑙摆件（含水晶）1件，紫翡吊坠1件，碧玺手链1件，和田玉（俄料）吊坠1件，南红原石1块，南红手链1件，独山玉摆件1件，青金石吊坠1件，天河石手链1件，蜜蜡吊坠1件，紫檀手串1件以及B货翡翠1件（强酸加工）。
本次CT扫描使用第三代双源CT（SOMATOM Force，西门子医疗，福希海姆，德国）进行，扫描模式为 双能量 。

SOMATOM Force，西门子医疗，福希海姆，德国


使用工作站（syngo.via，西门子医疗）进行双能量后处理。三维图像使用专用的Cinematic Rendering进行重建。

先来几张实影渲染的三维重建图像过过瘾
(以下均为渲染图像，仅为增强视觉效果目的，颜色可能不能真实反映实物颜色)

独山玉摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

独山玉摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

独山玉摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

独山玉摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

水晶原石，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

水晶原石，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

翡翠摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

翡翠摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

翡翠摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

翡翠摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

翡翠摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

黄翡摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

黄翡摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

紫翡吊坠，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建


玛瑙摆件，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建


B货翡翠，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

B货翡翠，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建


和田玉（俄料）吊坠，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

青金石吊坠，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建


蜜蜡吊坠，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

天河石手链，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

南红手链及原石，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

紫檀手串，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

紫檀手串，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

碧玺手链，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

碧玺手链，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建


碧玺手链，SOMATOM Force扫描，Cinematic Rendering重建

欣赏完漂亮的重建图像
接下来我们进行科学的CT双能量分析
这里我们主要用到两种方法：
首先看一下不同玉石的能谱曲线
（能谱曲线是指不同keV能量下物质的CT值的变化）

独山玉 能谱曲线（横坐标为能量keV，纵坐标为CT值HU，下同）

玛瑙 能谱曲线

翡翠，黄翡，紫翡（图中上方曲线）及B货翡翠（图中下方曲线），可见假翡翠与真翡翠的能谱曲线明显不同。

水晶，包括水晶原石的皮（图中上方几条能谱曲线）以及一片未知成分区域（图中斜率最大的一条曲线，位置参见下图）

感兴趣区47为上图能谱曲线的未知区域。

南红原石和南红手链的能谱曲线

和田玉 能谱曲线

天河石 能谱曲线

青金石 能谱曲线

碧玺，不同位置的能谱曲线差异大

所有无机珠宝的能谱曲线

所有无机珠宝的能谱曲线（平均值）

紫檀手串 能谱曲线（不同颗粒的能谱曲线差异大）

蜜蜡，能谱曲线与其他珠宝玉石显著不同

全部受试玉石的能谱曲线

分析完能谱曲线，
我们可以发现，
绿翡翠、黄翡和紫翡的能谱曲线接近，
本次检查的翡翠B货与三种翡翠的能谱曲线都显著不同
从能谱曲线可以鉴别
翡翠B货与真翡翠
此外，我们还发现
蜜蜡的能谱曲线与其他显著不同，
应该是与其原子序数有关。

所以接下来
我们分析一下不同珠宝玉石的有效原子序数和电子密度

不同受试珠宝玉石的有效原子序数（左侧纵坐标）和标准差（右侧纵坐标）

有效原子序数反应物质的成分
是指对应于某种混合物或化合物的一个原子序数
该混合物或化合物与光子的相互作用和具有这一原子序数的单一元素物质与光子的相互作用相同

图片源自网络

这里也证实了我们的推断
蜜蜡的有效原子序数为6.38
低于水的有效原子序数
因此能谱曲线呈反弓型。

紫檀手链的平均有效原子序数为7.26
但是差异较大
部分高于水
因此能谱曲线比较分散

有效原子序数最高的为
天河石（13.3）
青金石（12.79）
和田玉（12.58）

天河石原石（图片源自网络）

B货翡翠（11.87）
与翡翠（11.24、11.12）、紫翡（11.47）、黄翡（11.01）原子序数均有差别

此外，我们还发现
碧玺成分复杂，标准差较大
这和能谱曲线的表现也是一致的

不同受试珠宝玉石的平均电子密度（左侧纵坐标）和标准差（右侧纵坐标）

电子云密度反应核外电子的数量
我们发现
翡翠的电子密度较高
本次测试样本中电子密度最高的分别为
翡翠2（2028.64）
黄翡（1983.39）
翡翠1（1952.99）
紫翡（1904.35）
它们与B货翡翠（1295.49）有显著差别

强酸（ 图片源自网络 ）

借助与CT的高空间分辨率和断层成像能力
我们还发现了一些细节
比如玛瑙摆件中水晶的分布
黄翡中的裂
等等

玛瑙摆件，中间浅色部分为水晶成分


黄翡摆件的裂

研究发现
借助双能量CT扫描
我们可以鉴别本次样本中的B货翡翠与真翡翠
鉴于此结果
XI区正式开展珠宝玉石鉴定工作
如果大家有鉴别需求
可以先把东西送给我
如果鉴定为假货
还会退还给你哦

图片源自网络

本文仅供娱乐和专业科普目的，凡未注明源自网络的图片均为作者拍摄或制作，本文中所有未标明来源的玉石和原石图片均为西门子CT扫描重建图像，原创不易，XI区首发24小时后可转载，如需转载或引用请联系XI区。
感谢长脚同学提供的扫描样本，你的付出满足了更多人的好奇心，并且成就了XI区截止目前最贵的科普。
更多科普文章，请点浏览 科普 话题，或者在公众号内回复 科普。
2021年7月30日

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关键词:
曲线,摆件,扫描,翡翠,重建

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