《Micron》：Structural Characterization of Non-Bead Freshwater Cultured Pearls Using X-Ray Transmission Imaging and Micro-Computed Tomography
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非珠淡水珍珠内部结构特征及成因分析：本研究采用X射线传输成像和微计算机断层扫描技术，对45颗近圆或异形非珠淡水珍珠进行系统表征，发现其生长中心普遍存在五种形态空隙结构（微小裂纹状、微小棒状、多空复合型、大型裂纹状、大型棒状空隙），其中大型空隙仅出现在异形珍珠中，并表现出与非珠海水珍珠（keshi）相似的形态特征，揭示其成因与养殖过程中核心颗粒的排出相关，同时与非珠海水珍珠存在鉴别差异，为珍珠溯源鉴定提供结构学依据。
陈泽龙|宋中华|苏军|鲍静|周松松|陈晓明|蔡金宏|孙远
广西隐伏金属矿床勘探重点实验室，有色金属氧化物电子功能材料与器件重点实验室（桂林理工大学），广西壮族自治区教育厅，中国桂林541006
摘要
为了克服当前非珠形淡水养殖珍珠（NFC）鉴定技术的局限性，本研究采用了X射线透射成像（RTX）和微计算机断层扫描（μ-CT）技术，分析了45颗近圆形或巴洛克风格的NFC的内部结构，旨在揭示其内部结构特征与养殖来源之间的关联。实验结果表明，NFC的生长中心普遍存在空洞结构，这些空洞可以分为五种形态类型（微小裂纹状空洞、微小棒状空洞、多空洞复合体、大裂纹状空洞和大棒状空洞）。值得注意的是，较大的空洞仅出现在巴洛克风格的样本中，并且与非珠形海水养殖珍珠（“keshi”珍珠）具有相似的结构特征，这表明这些空洞的形成可能是由于养殖过程中核的排出所致。相比之下，天然海水珍珠主要呈现致密结构，仅有6%的样本具有中心空洞，这与NFC有显著差异。虽然非珠形海水养殖珍珠的部分空洞特征与某些淡水珍珠重叠，但其鉴定需要结合其他特征进行综合分析。本研究不仅扩展了NFC的结构数据库，还为可靠的来源认证提供了科学依据。
引言
珍珠的价值在很大程度上取决于其天然或养殖来源（有关天然珍珠和养殖珍珠的精确定义，请参阅CIBJO珍珠蓝皮书（CIBJO 2024））。在常规检测中，实时微辐射成像（RTX）是区分珠形珍珠和非珠形珍珠的关键方法，因为它能够捕捉样本内部结构的平面投影，有效识别由人工核引起的密度变化（Gordon等人，2018年；Karampelas等人，2017年）。
然而，在过去十年中，市场上出现了非珠形淡水养殖珍珠（NFC）和一些非珠形海水养殖珍珠（NSC），它们的放射学特征与天然珍珠非常相似（Sturman，2009年）。这对传统的鉴定方法提出了重大挑战。值得注意的是，钻孔过程可能会损坏珍珠的原始结构，导致关键诊断信息的丢失。尽管多角度成像策略可以提高检测精度，但目前的技术仍存在局限性，一些样本的来源仍存在争议（Scarratt和Karampelas，2020年；Sturman等人，2019年）。
相比之下，X射线微计算机断层扫描（μ-CT）技术发展于20世纪60年代，能够实现非破坏性的高分辨率3D内部结构重建（空间分辨率可达微米级别）（Jacobs和Cnudde，2009年）。该技术已广泛应用于生物学、地质学和材料科学领域（Karch等人，2016年；Ko?ek等人，2024年；Su等人，2022年；Van Geet等人，2001年）。其原理是通过捕捉旋转样本的连续X射线投影来重建3D模型，然后可以按任意方向虚拟切片生成2D横截面，根据感兴趣的区域实现微米级的精度（Zhou和Towbin，2024年）。近年来，微计算机断层扫描（μ-CT）在珍珠分析领域展现了巨大的潜力（Karampelas等人，2010年；Wehrmeister等人，2008年；Zhou，2021年），相关研究也在不断增加（Hanser等人，2018年；Homkrajae等人，2021a & b；Manustrong等人，2019年；Shao等人，2020年；Yan等人，2024年；Yan等人，2022年）。
本研究采用比较实验设计，分析了非珠形淡水养殖珍珠的双模态成像（RTX和μ-CT）。通过整合RTX和μ-CT，我们系统地描述了非珠形珍珠的内部结构，重点关注不同类型NFC（近圆形、巴洛克风格、彩色巴洛克风格）之间的微观结构差异及其与养殖机制的关联。研究结果旨在为珍珠鉴定和先进内部结构研究提供科学支持。
部分摘录
材料
本研究测试的非珠形珍珠样本共45件，均来自中国浙江省诸暨市的当地珍珠市场。这些样本分为三个采购批次，分别归类为A组、B组和C组：
A组：20颗近圆形白色至黄色珍珠
B组：20颗巴洛克风格（形状不规则）白色至黄色珍珠
C组：5颗多种颜色的巴洛克风格珍珠
这三个样本组
测试结果总结
本研究的所有测试样本均为NFC。共有45件样本接受了X射线辐射成像和μ-CT扫描。μ-CT扫描结果显示，所有样本的生长中心都存在类似空洞的结构。根据结构特征，这些空洞被分为五种不同的类型（图1）：
类型1： 微小裂纹状空洞（长度小于珍珠直径的1/4）
类型2： 微小棒状空洞（宽度小于珍珠直径的1/4）
类型3： 多空洞复合体
类型4： 大型空洞
测试样本与非珠形珍珠的结构差异
A组和B组样本在内部结构和形成机制上表现出高度相似性，具体表现为：大多数样本的生长中心存在不同大小的空洞，这些空洞可以根据形态分为三种类型（裂纹状空洞、棒状空洞、多空洞复合体）。在单个空洞的分布比例方面，两组相似，但A组样本更频繁地出现细小裂纹状空洞，而B组
结论
本研究使用X射线辐射成像和μ-CT扫描对来自浙江的45颗非珠形淡水养殖珍珠进行了比较分析。
研究发现，非珠形淡水养殖珍珠的生长中心通常具有弯曲的空洞结构，这些空洞的形态系统地被分为五种类型：微小裂纹状空洞、微小棒状空洞、多空洞复合体、大裂纹状空洞和大棒状空洞。值得注意的是，较大的空洞（超过珍珠直径的1/4）
未引用的参考文献
（CIBJO珍珠委员会（2024）
CRediT作者贡献声明
蔡金宏： 监督、资源提供。孙远： 写作——审稿与编辑、监督、验证。陈泽龙： 写作——初稿撰写、概念构思、调查。宋中华： 写作——审稿与编辑、方法论、监督。周松松： 资源提供、监督。陈晓明： 数据管理、监督。苏军： 监督、项目管理。鲍静： 资源提供、监督。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们衷心感谢桂林理工大学有色金属氧化物电子功能材料与器件重点实验室提供的资金支持（项目编号24KFGMY-03）。同时，我们也感谢Ruans Pearl公司对这项研究的财务支持。
