العربية 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
كيف تتعرف على الأحجار الكريمة المحسّنة؟
دليل للأدوات والمعدات المستخدمة في تحديد الهوية وعملية تشغيلها
بعد المعالجة التحسينية، يجب أن تقدم المجوهرات والأحجار الكريمة شهادة اختبار تحسين الأحجار الكريمة من مؤسسة موثوقة عند بيعها. والغرض من ذلك واضح: تحديد ما إذا كان الحجر الكريم قد تمت معالجته بشكل مصطنع من خلال الفحص البصري وطرق وأدوات الاختبار المختلفة بناءً على الخصائص الداخلية والخارجية. وتشمل طرق التحديد الرئيسية والمحتوى الجوانب التالية:
(1) تحديد وتأكيد السمات المختلفة للأحجار الكريمة التي خضعت لمعالجة اصطناعية.
بعد المعالجة التحسينية، يتغير لون الأحجار الكريمة وبنيتها وتكوينها وما إلى ذلك. يتم تحديد خصائص معالجة تحسين الأحجار الكريمة من خلال الفحص البصري واختبار الأدوات.
(2) ما نوع طرق العلاج الاصطناعي التي يمكن استخدامها؟
استنادًا إلى الخصائص الداخلية والخارجية وبيانات الاختبار الخاصة بالأحجار الكريمة بعد المعالجة بالتحسين، تحليل طريقة المعالجة بالتحسين التي قد يكون الحجر الكريم قد خضع لها وتحديد طريقة المعالجة بالتحسين للأحجار الكريمة بناءً على خصائص المعالجة بالتحسين.
(3) ثبات الخصائص الفيزيائية والكيميائية لمنتجات المعالجة المحسنة.
يجب أن تكون الأحجار الكريمة المُحسّنة المعالجة جميلة وآمنة وتتمتع بخصائص فيزيائية وكيميائية مستقرة، مما يعزز القيمة الجمالية والاقتصادية للأحجار الكريمة لدخول سوق المجوهرات. عند بيع الأحجار الكريمة المحسّنة في السوق، يمكن أن تكون الأحجار الكريمة المحسّنة غير موسومة، ولكن يجب أن تشير الأحجار الكريمة المعالجة إلى نوع المعالجة التي خضعت لها، وإلا ستسبب ارتباكاً في السوق وذعراً بين المستهلكين.
مطياف رامان
جدول المحتويات
القسم الأول طرق وخطوات تحديد الأحجار الكريمة المُعالجة المُحسَّنة
يتطلب الأمر أكثر من الاعتماد على الملاحظة البصرية للتعرف بدقة وسرعة على الأحجار الكريمة المعالجة المحسنة. وقد تم تطوير أدوات مختلفة للتعرف على الأحجار الكريمة. هناك حاجة لأدوات تحديد الأحجار الكريمة لمراقبة الخصائص الداخلية والخارجية للأحجار الكريمة المعالجة المُحسّنة وتحديد الطرق المحددة لتحسين الأحجار الكريمة. وفي عملية التحديد الفعلي، لا توجد أداة واحدة قوية للغاية؛ إذ يجب استخدام عدة أدوات جنباً إلى جنب لتأكيد بعضها البعض. عند اختيار أدوات الأحجار الكريمة، يجب أن تكون سهلة الاستخدام، وتوفر قياسات سريعة، ولا تتلف العينات. وتتمثل طرق وخطوات الكشف الشائعة فيما يلي:
(1) إجراء ملاحظة بصرية مفصلة للأحجار الكريمة
يمكن تحديد بعض خصائص الأحجار الكريمة من خلال الملاحظة البصرية، مثل اللون والشكل والشفافية والشفافية واللمعان والتأثيرات البصرية الخاصة والانشقاق والتكسر وبعض سمات القطع. يجب استخدام الشكل البلوري لتحديد العائلة البلورية أو النظام البلوري إذا كان بلوراً خاماً. وتحت الضوء المضاء يمكن ملاحظة الشوائب الأكثر وضوحاً في الحجر الكريم.
(2) فحص التكبير
قم بتنظيف العينة جيداً، واستخدم عدسة مكبرة أو مجهر لمراقبة الملامح الداخلية والخارجية الصغيرة للأحجار الكريمة. راقب السمات الخارجية للعينة بالضوء المنعكس والسمات الداخلية بالضوء المنقول أو مصدر ضوء قوي. يمكن للسبورة المبعثرة أو الغمر بالزيت ملاحظة أنماط النمو الداخلي وخصائص توزيع الألوان في حالات خاصة. الملاحظة من زوايا مختلفة وتسجيل الملاحظات كدليل للتمييز بين الأحجار الكريمة الطبيعية أو الاصطناعية أو المحسنة صناعياً.
(3) الكشف عن الخصائص البصرية
قياس الخصائص البصرية للأحجار الكريمة، مثل معامل الانكسار والقطبية وخصائص التألق وخصائص طيف الامتصاص. تتميز الأحجار الكريمة المختلفة بمؤشرات انكسار مميزة أو نطاقات من مؤشرات الانكسار. ومن خلال قياس معامل الانكسار والانكسار الثنائي الانكسار، يمكن للمرء تحديد ما إذا كان الحجر الكريم متجانساً أو غير متجانس، وما إذا كان بلورة أحادية المحور أو ثنائية المحور، إلخ. يمكن أيضاً تمييز بعض الأحجار الكريمة التي تمت معالجتها من خلال معامل انكسارها؛ على سبيل المثال، يمكن تحديد الحجر المركب المصنوع من مادتين مختلفتين من الأحجار الكريمة بناءً على اختلاف معاملي انكسار المادتين؛ حيث يكون معامل انكسار الإسبنيل الاصطناعي أكبر من الإسبنيل الطبيعي.
(4) الكشف عن الخواص الفيزيائية والاختبارات الكيميائية
على سبيل المثال، ينبعث من الياقوت أو الزمرد المعالج بالزيت الزيت عند لمسه بإبرة ساخنة؛ وينبعث من الكهرمان رائحة عطرة عند حرقه، بينما تنبعث من النسخ البلاستيكية المقلدة رائحة نفاذة عند حرقها؛ ويمكن أن يتغير لون الأحجار الكريمة المعالجة بصبغة ملح النحاس عند مسحها؛ وعادة ما تكون الأحجار الكريمة التي تم حشوها أقل كثافة نسبية من الأحجار الكريمة الطبيعية.
(5) الاختبار بأدوات كبيرة
لا يمكن تحديد بعض الأحجار الكريمة المعالجة على النحو الأمثل باستخدام أدوات وأساليب الأحجار الكريمة التقليدية؛ ويمكن استخدام اختبار الأدوات الكبيرة، مثل مطياف الامتصاص بالأشعة تحت الحمراء والتحليل الطيفي لرامان والتحليل الطيفي بالأشعة فوق البنفسجية - المرئية، لتحديد نوع الحجر الكريم أو طريقة المعالجة الأمثل.
ولذلك، من الضروري فهم أنواع أدوات التعرف على الأحجار الكريمة وتركيبها ومبادئها وطرق استخدامها واحتياطاتها حتى يمكن اختيار أدوات التعرف المناسبة عند التعرف على الأحجار الكريمة المعالجة على النحو الأمثل وإتقان طرق الاستخدام بشكل صحيح.
القسم الثاني العدسة المكبرة
العدسة المكبرة هي إحدى الأدوات الأكثر استخداماً في التعرف على الأحجار الكريمة، حيث يبلغ تكبيرها عشرة أضعاف بشكل عام. العدسة المكبرة صغيرة الحجم وسهلة الحمل وتستخدم على نطاق واسع. وهي تُستخدم لمراقبة سطح الأحجار الكريمة والسمات الداخلية الأكثر وضوحاً، مثل أنماط النمو السطحي والشقوق والكسور وأنماط النمو الداخلي والشوائب الداكنة وما إلى ذلك.
1. هيكل العدسة المكبرة المحمولة باليد
العدسة المكبرة شائعة الاستخدام في التعرف على الأحجار الكريمة هي عدسة محدبة (الشكل 2 - 1). وأبسط بنية هي عدسة واحدة، وهي مناسبة بشكل عام للتكبير المنخفض. أما الهياكل الأكثر تعقيداً فهي العدسات المزدوجة والثلاثية التي تخضع للتكبير مرتين أو ثلاث مرات، مما يقضي على مشكلة زيادة الانحناء في العدسات المحدبة، والتي يمكن أن تمنع الانحراف الكروي والتشويه.
عند شراء عدسة مكبرة، يمكنك استخدام ورق الرسم البياني لتحديد جودتها. تحقق مما إذا كان هناك أي تشويه على حواف ورقة الرسم البياني تحت العدسة المكبرة المحمولة باليد؛ فكلما كانت درجة التشويه أقل، كانت جودة العدسة المكبرة أفضل.
2. وظيفة النظارات المكبرة
يمكن استخدام النظارات المكبرة للأحجار الكريمة لمراقبة السمات الأكثر وضوحاً داخل الأحجار الكريمة وخارجها، مما يجعلها أداة فعالة وملائمة للتعرف على الأحجار الكريمة. وعموماً، بعد ملاحظة الخصائص الأساسية للأحجار الكريمة، مثل اللون والشفافية واللمعان بالعين المجردة، يمكن استخدام العدسة المكبرة لإجراء المزيد من الفحص للسمات الخارجية والداخلية للأحجار الكريمة، مثل الشقوق وأنماط النمو والشوائب.
يمكن أن تؤثر وضعية الراصد وعاداته ومصدر الضوء والخلفية وعوامل أخرى على نتائج الملاحظة. عند استخدام العدسة المكبّرة، فإن الطريقة الصحيحة هي إمساك العدسة المكبّرة بالقرب من العينين قدر الإمكان للملاحظة عن قرب. لتجنب اهتزاز العدسة المكبرة، يجب أن تلامس اليد التي تحمل الحجر الكريم اليد التي تحمل العدسة المكبرة، ويجب وضع المرفقين على الطاولة للحفاظ على مسافة معينة بين العدسة المكبرة والعينين والحجر الكريم.
القسم الثالث مجاهر الأحجار الكريمة وتطبيقاتها
في بعض الأحيان، تكون شوائب الأحجار الكريمة صغيرة ولا يمكن ملاحظتها باستخدام عدسة مكبرة عادية. في هذه الحالة، يمكن استخدام أداة تكبير أعلى - مجهر. تكون مراقبة الأحجار الكريمة باستخدام مجهر الأحجار الكريمة أوضح من استخدام العدسة المكبرة. ويرجع ذلك إلى أن المجاهر لا تتمتع بنطاق تكبير واسع يصل إلى 200 مرة فحسب، بل تتجنب أيضاً الاهتزاز الذي يمكن أن يحدث مع العدسات المكبرة المحمولة باليد. ومن عيوبها أنها كبيرة الحجم وغير ملائمة للحمل. يُستخدم المجهر لرصد الشوائب الداخلية التي يصعب رؤيتها تحت عدسة مكبرة عشر مرات، مع تكبير عالٍ ومجال رؤية واسع، مما يسمح بملاحظة بعض السمات النموذجية للمعالجة المحسنة للأحجار الكريمة، مثل التغيرات في الشوائب في الياقوت المعالج بالحرارة، و"ضوء الشمس" الناتج عن انفجار الفقاعات في الكهرمان المعالج بالحرارة، والتأثير الوامض الذي يظهر في الزمرد المملوء بالزيت الملون.
1. أنواع مجاهر الأحجار الكريمة وهيكلها
مجهر الأحجار الكريمة هو مجهر مجهر ثنائي العينين مزود ببعض المعدات المساعدة مثل حامل الأحجار الكريمة ونظام الإضاءة وخزان زيت الغمر. في تحديد معالجة الأحجار الكريمة المحسنة، يُستخدم المجهر بشكل أساسي لمراقبة السمات الداخلية والخارجية للأحجار الكريمة التي يصعب رؤيتها بالعين المجردة أو بعدسة مكبرة عشرة أمتار. تشمل الأنواع الشائعة من المجاهر المجاهر الرأسية والمجاهر الأفقية. يتم اختيار المجاهر المختلفة بناءً على طبيعة الأحجار الكريمة وطرق المراقبة المختلفة.
(1) مجهر عمودي:
أكثر أنواع المجاهر شيوعاً واستخداماً على نطاق واسع في التعرف على الأحجار الكريمة (الشكل 2 - 2). ومن خصائصه أن مصدر الضوء ونظام المجهر متكاملان، مما يسمح بمراقبة الحجر الكريم من الأعلى.
(2) المجهر الأفقي:
يحتوي على مصدر ضوء منفصل ونظام تكبير منفصل، مع وجود المجهر والجوهرة ومصدر الضوء على نفس الخط الأفقي، مما يسمح بالمراقبة الجانبية للجوهرة. الميزة الرئيسية هي أنه يمكن استخدام حاوية مغمورة بالزيت لمراقبة البنية الداخلية للأحجار الكريمة.
2. إضاءة مجاهر الأحجار الكريمة
تحتوي مجاهر الأحجار الكريمة العمودية عموماً على مصدرين للضوء: مصدر ضوء علوي ومصدر ضوء سفلي. يمكن أن يكون مصدر الضوء العلوي مصدر ضوء بصري فلوري أو مصدر ضوء متوهج. أما مصدر الضوء السفلي فهو مصدر ضوء متوهج. هناك تسع طرق شائعة للإضاءة.
(1) إضاءة المجال المظلم
يتم وضع صفيحة سوداء بين الجوهرة ومصدر الضوء، بدون خلفية عاكسة. ينحرف الضوء من الحواف، مما يخلق تباينًا واضحًا بين الشوائب الساطعة ذات الألوان الفاتحة والخلفية السوداء. هذا النوع هو الأكثر استخداماً [الشكل 2 - 3 (أ) ]. ويُستخدم بشكل أساسي لمراقبة الشوائب الملونة الفاتحة وبنى النمو في الأحجار الكريمة الشفافة، مثل الشوائب البلورية وأنماط النمو.
(2) إضاءة المجال الساطع
يضيء الضوء مباشرةً على الجوهرة من الأسفل، وغالباً ما يقفل الفتحة في ضوء نقطة الدبوس. ويخلق ذلك تباينًا واضحًا بين الشوائب الداكنة في الجوهرة والحقل الساطع وهو مناسب أيضًا لمراقبة الخطوط المنحنية أو الشوائب البارزة المنخفضة [الشكل 2 - 3 (ب) ].
(3) الإضاءة الرأسية (باستخدام مصدر الضوء العلوي)
يضيء الضوء من الأعلى، باستخدام الضوء المنعكس لمراقبة ملامح سطح الجوهرة [الشكل 2 - 3 (ج) ]. ويُستخدم بشكل أساسي للتحقق من وجود شقوق وخدوش وتفاوتات على سطح الجوهرة.
(4) إضاءة منتشرة
ضع ألياف سطحية أو مادة أخرى شفافة بين الحجر الكريم ومصدر الضوء لتشتت الضوء وتخفيفه، مما يساعد على مراقبة حلقات تدرج اللون في الحجر الكريم وبنية نطاق اللون [الشكل 2 - 3 (د) ].
(5) الإضاءة الأفقية (باستخدام أي مصدر إضاءة)
يتم توجيه حزمة ضوئية ضيقة من الضوء من الحافة نحو الجوهرة ويلاحظ من فوقها، مما يسهل رؤية الإبرة الساطعة - مثل البلورات والفقاعات (تقنية ضوء القلم الرصاص).
(6) إضاءة مصدر ضوء الإبرة (6)
أغلق الحلقة الضوئية بين الجوهرة ومصدر الضوء، مما يسمح للضوء العمودي فقط بالتسليط على الجوهرة مما يسهل ملاحظة الخطوط المنحنية والأشرطة اللونية والانشقاق والفراق وغيرها من البنى.
(7) الإضاءة المستقطبة (باستخدام أي مستقطب ومحلل)
ضع الحجر الكريم بين مستقطبين متقاطعين لملاحظة ما إذا كان جسمًا متجانسًا وللتحقق من وجود تعدد الألوان والانبثاق الشاذ والتأثيرات الأخرى التي يمكن ملاحظتها باستخدام المجهر المستقطب (الشكل 2 - 4).
(8) الإضاءة المائلة (باستخدام أي مصدر ضوء ليفي)
بزاوية مائلة، يسطع شعاع ضوئي ضيق على الحجر الكريم، حيث تسهل الزاوية بين الإضاءة الرأسية والأفقية ملاحظة تأثيرات الطبقة الرقيقة الناجمة عن الشوائب السائلة في الانشقاق (مثل التقزح اللوني).
(9) تقنية الحقل المظلم (9)
أدخل حاجزاً معتماً جزئياً بين الحجر الكريم ومصدر الضوء لمنع الضوء المباشر من السطوع على الحجر الكريم، مما يسمح للشوائب بتقديم تأثير ثلاثي الأبعاد مميز، مما يساعد على ملاحظة موضع تراكيب النمو، مثل الخطوط المنحنية والتوأمة (الشكل 2 - 5).
3. سوائل الغمر الشائعة المستخدمة في الفحص المجهري للأحجار الكريمة
(1) سوائل الغمر الشائعة
سائل الغمر الشائع الاستخدام للأحجار الكريمة هو سائل زيتي مزود بخزان غمر في كل من المجاهر الرأسية والأفقية. ومن خلال غمر الأحجار الكريمة، يمكن للمرء مراقبة الشوائب الداخلية وأنماط النمو وغيرها من السمات، مما يقلل من التداخل من الانعكاسات على السطح أو الأوجه الصغيرة ويسمح بمراقبة فعالة للخصائص الداخلية. ينتج عن وضع الحجر الكريم في سائل غمر ذي معامل انكسار قريب من معامل انكسار الحجر الكريم نتائج أكثر وضوحاً. وينبغي أن يكون سائل الغمر المثالي ذا قابلية تطاير جيدة وشفافية عالية وأن يكون غير سام وعديم الرائحة. ويمكن أيضاً أن يتم تركيبه بحيث تكون كثافته أو معامل انكساره مماثلاً للأحجار الكريمة المرصودة. وتتضمن سوائل الغمر الشائعة المستخدمة في مجاهر الأحجار الكريمة الغليسرين والبارافين السائل وكلوريد النفثالين وثنائي اليودوميثان، مع توضيح قيم معامل الانكسار الخاصة بها في الجدول 2-1.
الجدول 2 - 1 مؤشرات الانكسار لسوائل غمر مختلفة
| اسم سائل الغمر | معامل الانكسار |
|---|---|
| المياه | 1.33 |
| التربنتين | 1.47 |
| الجلسرين | 1.47 |
| كلوريد النفثالين | 1.63 |
| البارافين السائل | 1.47 |
| ثنائي اليودوميثان | 1.74 |
(2) احتياطات استخدام محلول الغمر
يمكن استخدام أنواع عديدة من سوائل الغمر في مجاهر الأحجار الكريمة، ويختلف سائل الغمر المختار باختلاف الأحجار الكريمة. وتشمل متطلبات اختيار سوائل الغمر الجوانب التالية:
① عند اختيار سائل الغمر، يشترط أن يكون معامل انكسار السائل قريبًا من معامل انكسار الجوهرة وهو أمر مفيد لمراقبة السمات الداخلية للجوهرة.
② يجب عدم وضع الأحجار الكريمة المسامية والأحجار الكريمة العضوية وإسمنت الأحجار الكريمة المجمعة في سائل الغمر.
③ α - كلوريد النفثالين وثنائي كلورو الميثان لهما رائحة قوية، وينبغي تنظيف الأحجار الكريمة التي تم غمرها بعد إزالتها.
④ عند ضبط البُعد البؤري، تجنب ملامسة العدسة الشيئية لسائل الغمر أو تأثرها ببخار السائل بسبب انخفاض العدسة كثيرًا.
⑤ المجهر العمودي يحتوي على خزان الغمر الموجود أسفل العدسة الشيئية وفوق مصدر الضوء، ويجب أن يكون زمن المراقبة بطول يمكن التحكم فيه.
4. احتياطات استخدام مجهر الأحجار الكريمة
عند رصد الأحجار الكريمة، من المهم استخدام المجهر بشكل صحيح لتجنب الأخطاء في نتائج الرصد أو تلف المجهر بسبب أخطاء التشغيل. انتبه إلى الجوانب التالية عند استخدامه:
(1) عند مراقبة الملامح الداخلية والخارجية للأحجار الكريمة، اختر مصدر ضوء مناسب. بشكل عام، يستخدم الضوء المنقول لرصد الملامح الداخلية، بينما يستخدم الضوء المنعكس لرصد الملامح الخارجية.
(2) عند ضبط البُعد البؤري للعدسة الهدف، ارفع الأنبوب واخفضه ببطء لتجنب السقوط المفاجئ الذي قد يخدش أو يسحق العدسة الهدف على الجوهرة.
(3) حافظ على نظافة المجهر؛ لا تلمس العدسة بأصابعك، واستخدم ورق العدسة لمسحها.
(4) بعد استخدام المجهر، أوقف تشغيل المجهر واضبط العدسة الشيئية على أدنى موضع، ثم قم بتغطية المجهر بعد ذلك.
5. دور مجاهر الأحجار الكريمة في التعرف على الأحجار الكريمة
تُستخدم مجاهر الأحجار الكريمة على نطاق واسع في التعرف على الأحجار الكريمة، وذلك في المقام الأول لمراقبة السمات السطحية والداخلية للأحجار الكريمة. وتشمل السمات الخارجية الشائعة عيوب السطح (الخدوش، والتآكل، وأنماط النمو، وأنماط الحفر الحمضية، وما إلى ذلك) وأنماط القطع (أشكال الأوجه، والتناسق، وما إلى ذلك)؛ وتشمل السمات الداخلية الشائعة أنواع الشوائب وخصائص توزيعها، وتوزيع الألوان، وأنماط النمو، وما إذا كان هناك انكسار مزدوج، وما إذا كان الحجر الكريم مركباً من مواد مختلفة.
تتيح ملاحظة بعض السمات النموذجية تحت المجهر إمكانية تحديد ما إذا كان الحجر الكريم قد تمت معالجته صناعياً. على سبيل المثال، بالنسبة للزمرد الذي خضع لمعالجة الحشو، يمكن رؤية الاختلافات في اللون واللمعان والشفافية في موقع الحشو تحت المجهر مقارنة بالجسم الرئيسي للزمرد.
(1) الاختلافات بين سطح الأحجار الكريمة والشوائب الداخلية
يعتبر التمييز بين السمات السطحية والسمات الداخلية للأحجار الكريمة أمراً مهماً جداً في تحديد الأحجار الكريمة. وبشكل عام، يكون تأثير السمات السطحية على جودة الأحجار الكريمة أقل من تأثير السمات الداخلية. على سبيل المثال، في تصنيف نقاء الألماس، يكون تأثير الشوائب الداخلية على نقاء الألماس أكبر من تأثير الحفر السطحية وخطوط النمو وعوامل أخرى. وتحت مجهر الأحجار الكريمة، تشمل طرق التمييز بين الملامح السطحية والداخلية تحت المجهر المجهري للأحجار الكريمة طرق الضوء المنعكس والمستوى البؤري والتأرجح.
① طريقة الضوء المنعكس
يتم إضاءة الضوء من اتجاه مراقبة الحجر الكريم، ويتم ضبط بؤرة المجهر على موضع السطح العاكس، وهو سطح الحجر الكريم. إذا كان التضمين داخلياً، فسيكون التضمين غير واضح عندما يكون السطح واضحاً؛ وإذا كان التضمين خارجياً، فسيكون كلاهما واضحاً في آن واحد.
② طريقة المستوى البؤري
اضبط مقبض التركيز البؤري لجعل معظم سطح الجوهرة واضحًا في نفس الوقت. كما هو الحال في طريقة الانعكاس أعلاه، تكون الشوائب الداخلية غير واضحة عندما يكون سطح الجوهرة صافياً. وعلى العكس، يجب توضيح السطح عندما تكون الشوائب الداخلية واضحة.
③ طريقة التأرجح
اضبط البؤرة على موضع معين ولاحظ سعة الملامح الداخلية والخارجية أثناء التأرجح، مع تدوير الجوهرة في نفس الوقت، حيث تكون سعة الشوائب الداخلية أصغر من سعة ملمح معين على السطح.
(2) مراقبة الملامح السطحية
في عملية تحديد الأحجار الكريمة، تتمثل الخطوة الأولى في ملاحظة الملامح السطحية للأحجار الكريمة، مثل بريق السطح والتشققات وخصائص الكسر، وذلك لإصدار حكم أولي حول نوع الأحجار الكريمة. إذا كنت تراقب جوهرة خام، ركّز على سمات مثل الشكل البلوري للأحجار الكريمة وأنماط الأوجه البلورية والانشقاق.
① السمات السطحية للبلورات المعدنية أو الأحجار الخام
- تظهر خطوط الوجه البلورية على شكل خطوط خطية على سطح البلورات المعدنية، مما يعكس نمو وتطور الأوجه البلورية. تحتوي الأشكال البلورية المعدنية المختلفة على خطوط نمو مختلفة على أسطحها. على سبيل المثال، تحتوي بلورات الكوارتز ألفا على خطوط أفقية على أسطحها؛ أما الماس فيحتوي على خطوط مثلثة نموذجية؛ وبلورات التورمالين على خطوط ثابتة (الشكل 2 - 6).
- التوأمة يُطلق على الجسم المتصل الذي يتكون من بلورتين متطابقتين أو أكثر مرتبة وفقًا لعلاقة تناظر معينة اسم التوأمة، وتُعرف أيضًا باسم بلورات التوأم. ووفقًا لكيفية ارتباط الأفراد التوأم، يمكن تصنيفها إلى توائم تلامسية وتوائم متداخلة وتوائم دورية. وتنقسم التوائم التلامسية كذلك إلى توائم تلامسية بسيطة وتوائم تلامسية مجمعة. الخطوط التوأمية هي خطوط خطية تظهر على وجه البلورة أو مستوى الانشقاق أو مستوى قطع وصقل الأحجار الكريمة عند تقاطع التوأم. والتوأمة هي سمة مميزة لمعادن الأحجار الكريمة، مثل التوائم المتداخلة من البلور، والتوائم الثلاثية الشرائح الرقيقة المثلثة للماس (الشكل 2 - 7)، والكريزوبيريل ثلاثي الطيات، والتوائم التلامسية للإسبنيل، إلخ.
- الانشقاق والشقوق: الانشقاق هو كيفية انقسام المعادن على طول اتجاهات معينة تحت قوة خارجية، مكونة مستويات ملساء. تختلف اتجاهات الانشقاق وعدد الانشقاقات بين البلورات المختلفة. وتكون أسطح الانشقاق غير منتظمة وغير ملساء، ولا علاقة لها بنوع البلورة ولكنها ترتبط فقط بالقوى الخارجية المطبقة.
- تلال النمو: تسمى الأشكال الهندسية التي تتشكل أثناء عملية نمو البلورات، والتي لها شكل منتظم وترتفع قليلاً فوق سطح البلورة، تلال النمو. تختلف خصائص تلال النمو في الماس الطبيعي والماس الاصطناعي اختلافاً كبيراً (الشكل 2 - 8).
② Pالمنشأة Gإيمستون
بعد المعالجة المحسّنة، يختلف أسلوب قطع الأحجار الكريمة عن أسلوب قطع الأحجار الكريمة الطبيعية. وبالمقارنة مع الأحجار الكريمة الطبيعية، تكون نسبة القطع للأحجار الكريمة المحسّنة أضعف بالمقارنة مع الأحجار الكريمة الطبيعية، وقد يظهر على السطح تفاوت في الجودة. بالنسبة للأحجار الكريمة المحسّنة، تشمل الملاحظات الرئيسية نسبة القطع، ومطابقة الحواف، وجودة التلميع، والخدوش، والعيوب السطحية.
③ حجر مركب (حجر مركب)
يمكن للأحجار الكريمة المركّبة أيضاً تحسين معالجة الأحجار الكريمة التي تتشكل من خلال الجمع بين حجرين أو أكثر من الأحجار الكريمة من مواد مختلفة. من خلال الملاحظة تحت المجهر، تُظهر الأحجار الكريمة المركبة الخصائص التالية:
- التماس الوصل في الحجر المركّب يظهر التماس الوصل المميز عند تقاطع المواد المختلفة في الحجر الكريم المركّب، مع ملاحظة اختلافات في اللون واللمعان فوق التماس وتحته.
- التباينات في بريق أجزاء الحجر المركب بما أن الحجر المركب يتكون من مواد مختلفة، والتي لها مؤشرات انكسار وشفافية مختلفة، يمكن ملاحظة التباينات في البريق الناجم عن المواد المختلفة تحت المجهر (الشكل 2 - 9).
- هل توجد أي فقاعات في منطقة الترابط؟ على سبيل المثال، في حالة وجود حجر متصل مع العقيق في الأعلى، سيكشف الفحص المكبّر عن وجود فقاعات في طبقة الترابط وتأثير الحلقة الحمراء الناجم عن اختلاف اللون بين العقيق والزجاج.
④ الطلاءات، والأغشية، والقشور
وعادةً ما يكون للأحجار الكريمة التي تم طلاؤها أو تصويرها طبقة سطحية رقيقة وصلابة أقل. ويمكن أيضاً ملاحظة الاختلافات السطحية للأحجار الكريمة المعالجة بدرجات حرارة عالية تحت المجهر، مثل الخدوش وعلامات التصادم والفقاعات والتقشير الجزئي للطلاء (الشكل 2 - 10)؛ كما يمكن ملاحظة أن الأحجار الكريمة بعد تعرضها لدرجات حرارة عالية لها خصائص درجات الحرارة العالية. يكون سطح الأحجار الكريمة المغلفة عموماً عبارة عن طبقة متعددة البلورات ذات شفافية وبريق أقل؛ أما سطح الأحجار الكريمة المغلفة فهو سطح الأحجار الكريمة الاصطناعية، وعادةً ما تظهر عليه خصائص الأحجار الكريمة الاصطناعية، مثل خطوط النمو والفقاعات.
⑤ المنتجات المصبوغة والملونة
عادة ما تحتوي الأحجار الكريمة التي تم صبغها أو تلوينها على العديد من الشقوق الطبيعية. وتحت العدسة المكبرة أو المجهر، يمكن ملاحظة الصبغة وعوامل التلوين في الشقوق والحفر في الأحجار الكريمة. ويزيد وجود هذه الملونات من تنوع الألوان في الأحجار الكريمة، وتحت المجهر يكون توزيع الألوان غير متساوٍ للغاية؛ حيث يكون اللون أغمق في الشقوق وأفتح في الهياكل الكثيفة (الشكل 2-11).
(3) ملاحظة السمات الداخلية
① مراقبة الألوان
ليس بالضرورة أن يكون لون الأحجار الكريمة الطبيعية موزعاً بالتساوي؛ ويرتبط توزيع ألوان الأحجار الكريمة المصبوغة ببنية الحجر الكريم. على سبيل المثال، يتوزّع لون الجاديت المصبوغ على طول البنية الليفية، حيث تتوزع الألوان الأعمق في المناطق التي تكون فيها البنية رخوة والألوان الأفتح في المناطق الأكثر كثافة. ونظراً لكثرة الشقوق في الياقوت الطبيعي، غالباً ما يكون الياقوت المصبوغ أعمق في الشقوق.
② ملاحظة خطوط النمو
تختلف أنماط نمو الأحجار الكريمة الطبيعية عن أنماط نمو الأحجار الكريمة الاصطناعية. وعموماً، تكون خطوط النمو في الأحجار الكريمة الطبيعية مستقيمة، مثل خطوط النمو اللونية الزاويّة في الياقوت الطبيعي، في حين أن خطوط النمو في الياقوت المُصنّعة بطريقة الانصهار باللهب تكون على شكل قوس. وبالطبع، هناك حالات مختلفة، مثل خطوط النمو في الياقوت المركب بطريقة التدفق تكون مستقيمة بينما تكون خطوط النمو في اللؤلؤ الطبيعي دوائر متحدة المركز.
③ ملاحظة الشوائب
تُعد خصائص الشوائب أهم معايير تحديد الهوية للتمييز بين الأحجار الكريمة الطبيعية والأحجار الكريمة الاصطناعية والأحجار الكريمة المعالجة على النحو الأمثل. تختلف أنواع الشوائب باختلاف بيئات النمو المختلفة.
تحتوي الأحجار الكريمة الطبيعية على ثروة من الشوائب. وترتبط أنواع الشوائب (يشار إليها بالشوائب) بنشأة الأحجار الكريمة.
- تشمل الأحجار الكريمة الموجودة في الصخور القاعدية وفوق القاعدية بشكل أساسي المعادن الصلبة الداكنة مثل الغويثيت والهيماتيت والماغنتيت والروتيل.
- تحتوي الأحجار الكريمة الموجودة في البغماتيت على العديد من الشوائب الغازية والسائلة، والتي تظهر بشكل عام في أشكال دمعية أو بيضاوية أو أشكال أنبوبية متوازية. على سبيل المثال، فإن عين القط الزبرجد من ألتاي في شينجيانغ ناتج عن شوائب أنبوبية دقيقة معبأة بكثافة.
- وغالبًا ما تحتوي الأحجار الكريمة المرتبطة بالنشاط الحراري المائي على شوائب غازية وسائلة وشوائب معدنية صلبة؛ وفي بعض الأحيان، تتعايش شوائب ثنائية أو ثلاثية الطور. على سبيل المثال، تتواجد شوائب ثلاثية الطور في الزمرد الكولومبي (الشكل 2 - 12).
- علامات أصل الشوائب وتأثيراتها. نظراً للاختلافات في ظروف تكوين الأحجار الكريمة، تُظهر الشوائب في الأحجار الكريمة اختلافات كبيرة. كما أن بعض الأحجار الكريمة لها شوائب مميزة. على سبيل المثال، الشوائب الأنبوبية في التورمالين، والشوائب السائلة غير القابلة للامتزاج في التوباز، والشوائب ثلاثية الطور، والشوائب المعدنية في الزمرد، إلخ.
الشوائب في الأحجار الكريمة الاصطناعية
- طريقة الانصهار باللهب: يمكن لهذه الطريقة تخليق أحجار الياقوت والياقوت والصفير والإسبنيل والروتيل وتيتانات السترونتيوم وغيرها. تُظهر الأحجار الكريمة المُصنّعة بشكل عام خطوط نمو على شكل قوس بسبب عملية التراكم والتبلور، وقد تُظهر أيضاً مسحوق مادة خام غير منصهرة وفقاعات مستديرة (الشكل 2 - 13).
- طريقة التدفق: يمكن لهذه الطريقة تصنيع الياقوت والزمرد والكريزوبيريل. ونظراً لاستخدام الحاويات البلاتينية، قد تكون هناك شوائب بلاتينية. إذا لم يتم التحكم في درجة الحرارة بشكل صحيح، قد تظهر شوائب من المواد الخام، وعادةً ما تكون على شكل مكنسة - مثل المكنسة - أو سحابة - مثل تجمعات الفقاعات، مثل الشوائب الشبيهة بالحجاب - مثل الشوائب في الزمرد الاصطناعي (الشكل 2 - 14).
- الطريقة الحرارية المائية: تم استخدامها في البداية لتخليق البلورات الضوئية، ولاحقاً لتخليق الياقوت والجمشت، ومؤخراً لتخليق الزمرد. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك الشوائب التي تحتوي على بذور بلورية في الداخل، مثل الشوائب الصلبة لأكسيد البريليوم الشبيهة بالإبرة في الزمرد الاصطناعي والشوائب السائلة والغازية (الشكل 2 - 15).
التحسين الاصطناعي للأحجار الكريمة
- حشو المواد عديمة اللون. عند ملاحظة معامل الانكسار واللمعان للأحجار الكريمة المحشوة تحت المجهر، قد تظهر أحياناً فقاعات وتفاوت في توزيع البريق ومعامل الانكسار. على سبيل المثال، يمكن ملاحظة وجود فقاعات في الياقوت المعالج بسبب الاختلاف في معامل الانكسار بين مادة الحشو والياقوت، مما يؤدي إلى اختلافات في البريق والسطوع على سطح الحجر الكريم (الشكل 2 - 16).
- الصباغة والتلوين. يمكن تطبيق معالجة الصباغة على العديد من أنواع الأحجار الكريمة، مثل الياقوت واليشم والعقيق واللؤلؤ والكريستال. وبما أن الأحجار الكريمة الطبيعية غالباً ما تحتوي على العديد من الشقوق، فإن استخدام الأصباغ العضوية ذات الألوان الزاهية أو الأصباغ غير العضوية للصباغة يمكن أن يحسّن لون الأحجار الكريمة الطبيعية. بعد المعالجة بالصباغة، يمكن ملاحظة الأحجار الكريمة تحت المجهر لتحديد ما إذا كانت المواد الملونة أو توزيع الألوان موجودة في شقوق الأحجار الكريمة أو بين الحبيبات. على سبيل المثال، في البلورات المصبوغة (الشكل 2 - 17)، يمكن رؤية اللون تحت التكبير تحت المجهر متركزاً في شقوق الأحجار الكريمة؛ وسيظهر مسح سطح الحجر الكريم بورق أبيض أو قطن أبيض أن الأحجار الكريمة المصبوغة بشكل سيء ستترك اللون الظاهر على الورق الأبيض أو القطن.
- الطلاء والالتصاق والدعم الطلاء هو طريقة معالجة شائعة، مثل استخدام الطلاء بالتفريغ لوضع طبقة من طبقة من غشاء الماس الاصطناعي على سطح البلورات أو التوباز أو غيرها من الأحجار الكريمة عديمة اللون لتقليد الماس. تحت المجهر، يظهر السطح تحت المجهر بريقاً لامعاً. ونظراً لأن الألماس الاصطناعي متعدد البلورات، فقد تظهر تشققات أو تآكل على السطح بمرور الوقت. يمكن طلاء طبقة من المعدن على طاولة أو جناح الحجر الكريم، مما يوفر تأثيراً عاكساً أفضل وألواناً نابضة بالحياة. وتحت التكبير، يمكن ملاحظة سطح قوس قزح تحت التكبير. ويُستخدم الطلاء عادةً في حالة البريل عديم اللون أو خفيف اللون. تُزرع طبقة من الزمرد الصناعي الأخضر على سطح البريل باستخدام طرق اصطناعية ليكون بمثابة الزمرد. وبسبب التمدد الحراري المختلف، من المحتمل أن تتشكل تشققات عند السطح البيني بين طبقة الزمرد الاصطناعي والبريل، وهو ما يمكن ملاحظته تحت المجهر. وغالباً ما يتم وضع طبقة دعم على الأحجار الكريمة ذات الألوان الفاتحة، مثل وضع طبقة دعم سوداء تحت أوبال أرق لتعميق لونه الكلي. ويمكن ملاحظة الاختلافات اللونية بين الطبقات تحت المجهر.
- الحجر المركب: يُطلق على عملية الربط العضوي لمادتين أو أكثر معاً باستخدام مادة لاصقة لتشكيل مظهر حجر كريم كامل اسم الحجر المركب. تُستخدم الأحجار الكريمة المُركّبة للألماس والأوبال والزمرد والياقوت والياقوت والياقوت الأزرق والعقيق. وتحت التكبير، يمكن للمرء ملاحظة ما إذا كانت هناك واجهات حدية في الحجر المركب، والمادة اللاصقة الموجودة بين الطبقات، والاختلافات في خصائص التضمين في أجزاء مختلفة من الطبقات العليا والسفلى، والفقاعات الموجودة على سطح الحجر المركب.
القسم IV مقياس الانكسار
تم تصميم مقياس انكسار الأحجار الكريمة وتصنيعه بناءً على قانون الانعكاس الداخلي الكلي. عندما تنتشر موجات الضوء من وسط كثيف إلى وسط أقل كثافة، يحدث الانعكاس الداخلي الكلي عندما تصل زاوية السقوط إلى درجة معينة. ويرتبط حجم الزاوية الحرجة للانعكاس الداخلي الكلي بمعامل انكسار الوسط. عندما يسطع الضوء من الجزء الأمامي من مقياس الانكسار على زجاج عالي الرصاص، فإنه يمر عبر نصف الكرة الزجاجية عالية الرصاص إلى منطقة التلامس مع زيت الغمر ذي معامل الانكسار العالي والحجر الكريم، مما يؤدي إلى انعكاس داخلي كلي. وينعكس الضوء على الجانب الآخر من الزجاج العادي العالي الرصاصي والعدسة والمقياس والمنشور ليصل إلى العدسة، حيث يمكن للمراقب قراءة قيمة معامل الانكسار للأحجار الكريمة المقاسة مباشرةً (الشكل 2 - 18).
مقياس الانكسار مناسب للأحجار الكريمة ذات الأسطح الملساء. يجب أن تكون العينات ذات أسطح ملساء، أو أن تكون صغيرة جداً، أو أن تكون مساحة تلامسها مع مقياس الانكسار غير كافية لقياس معامل الانكسار والانكسار. كما لا يمكن اختبار معامل الانكسار والانكسار في الأحجار الكريمة العضوية والأحجار الكريمة المسامية والعينات التي يزيد معامل انكسارها عن 1.78.
1. المتطلبات الأساسية والقيود الخاصة باستخدام مقياس الانكسار
وبالإضافة إلى مقياس الانكسار، هناك شرطان مطلوبان أيضاً لقياس معامل الانكسار: الأول هو مصدر ضوء الإضاءة، وهو عموماً مصدر ضوء أصفر عند 589 نانومتر، يمكن الحصول عليه من خلال مصباح صوديوم أو بإضافة مرشح أصفر إلى مصدر الضوء أو العدسة؛ والثاني هو السائل الملامس الضروري للتلامس الجيد بين الطاولة الزجاجية وعينة الأحجار الكريمة، مما يتطلب أن يكون معامل انكساره أكبر من معامل انكسار عينة الأحجار الكريمة. وتجدر الإشارة إلى أن سائل التلامس المستخدم في مقياس الانكسار سام. لتجنب طفو العينة أو التسبب في ضرر غير ضروري للمراقب، يجب تقليل كمية السائل الملامس المستخدم، ويجب إغلاق الزجاجة بإحكام بعد الاستخدام. انتبه إلى النقاط التالية عند الاستخدام:
(1) يجب أن يكون لزيت الغمر المختار معامل انكسار قريب من معامل انكسار الزجاج عالي الرصاص، عادةً ما يتراوح بين 1.80 و1.81.
(2) يجب أن يكون معامل انكسار الحجر الكريم أقل من معامل انكسار زيت الغمر ونصف الكرة الزجاجية لإنتاج انعكاس داخلي كلي، مما يسمح بقياس معامل انكساره. أما إذا كان معامل انكسار الحجر الكريم أكبر من معامل انكسار زيت الغمر فلا يمكن قياس قيمة معامل انكسار الحجر الكريم على مقياس الانكسار.
(3) الزاوية الحرجة لمختلف الأحجار الكريمة ثابتة، لذا بناءً على اختلاف مناطق الانعكاس الداخلي الكلي للضوء، يمكن وصف قيم معامل الانكسار المختلفة للأحجار الكريمة (أي بغض النظر عن كيفية تغير زاوية السقوط، هناك زاوية سقوط قصوى واحدة فقط للانعكاس الداخلي الكلي؛ ولن ينعكس كل الضوء الذي يتجاوز هذه القيمة القصوى). وهذا يخلق مناطق مضيئة ومظلمة في مجال الرؤية. من خلال تدوير العينة والمستقطب في جميع الاتجاهات ومراقبة المقياس عند الحد الفاصل بين الضوء والظلام في العدسة، يمكن تحديد معامل انكسار الحجر الكريم.
2. خطوات تشغيل مقياس الانكسار
(1) تنظيف أو مسح العينة المراد قياسها، ووضع كمية مناسبة من زيت التلامس على مرحلة القياس.
(2) ضع السطح المصقول أو الوجه البلوري للعينة المتجه لأسفل برفق على زيت التلامس على مرحلة القياس.
(3) قم بتدوير العينة والمستقطب في جميع الاتجاهات واقرأ قيمة مقياس الحدود المضيئة والمظلمة من عدسة المراقبة، وهو معامل الانكسار.
(4) يمكن للجسم المتجانس قياس قيمة واحدة فقط لمعامل الانكسار. وفي المقابل، يمكن للجسم غير المتجانس أن يقيس قيمة عظمى وقيمة صغرى، والفرق بين هاتين القيمتين هو انكسار العينة.
(5) يمكن تحديد الخصائص البصرية للعينة استنادًا إلى التغيرات في الحدود الضوئية والظلام.
3. استخدامات مقياس الانكسار
يلعب مقياس الانكسار دوراً مهماً في تحديد الأحجار الكريمة. ويمكن أن يساعد في تحديد الأحجار الكريمة المعالجة على النحو الأمثل. على سبيل المثال، غالباً ما تكون مؤشرات الانكسار لمادتين في جوهرة مركبة مختلفة. ويمكنه أيضاً تحديد تباين أو تساوي الخواص في الأحجار الكريمة. ويستخدم بشكل رئيسي في الجوانب التالية لتحديد الأحجار الكريمة:
(1) تحديد تساوي وتباين الخواص للأحجار الكريمة وقياس معامل الانكسار للأحجار الكريمة المتساوية الخواص.
(2) قياس القيم القصوى والدنيا لمعامل الانكسار للأحجار الكريمة متباينة الخواص والانكسار الثنائي.
(3) تحديد الطبيعة المحورية للأحجار الكريمة المتباينة الخواص سواء كانت أحادية المحور أو ثنائية المحور، والعلامة البصرية.
(4) تحديد الأحجار الكريمة المركبة. نظراً لاختلاف المواد في الطبقات العلوية والسفلية للأحجار الكريمة المركبة، قد تكون هناك اختلافات في معامل الانكسار، مما قد يساعد في تحديد ما إذا كانت هناك ظاهرة تجميع.
القسم الخامس مطياف الأحجار الكريمة
يمكن استخدام المنظار الطيفي لمراقبة طيف امتصاص الأحجار الكريمة، مما يساعد على تحديد تنوع الأحجار الكريمة، والاستدلال على عناصر التلوين داخل الأحجار الكريمة، خاصةً بالنسبة للأحجار ذات الأطياف النموذجية، ويمكن استخدامه لتحديد الأنواع الفرعية للأحجار الكريمة، ويمكن استخدامه أيضاً لتمييز ما إذا كانت الأحجار الكريمة قد عولجت. ويفيد المنظار الطيفي بشكل خاص في تحديد الأحجار الكريمة المعالجة، مثل تمييز الماس المشع عن الماس الطبيعي، والكوراندوم الطبيعي عن الكوراندوم المحسن والكوراندوم الاصطناعي، واليشم الطبيعي عن اليشم المصبوغ، ويمكن أيضاً تمييز مختلف الأحجار الكريمة المركبة باستخدام المنظار الطيفي.
1. مبدأ المطياف
يتعرف المطياف على الأحجار الكريمة من خلال مراقبة الضوء الذي يمر عبر الحجر الكريم أو ينعكس من سطحه، والذي يمتص موجات ضوئية ذات أطوال موجية معينة. لكل حجر كريم تركيبته الداخلية الفريدة؛ فحتى الأحجار الكريمة ذات الأيونات الملونة نفسها يمكن أن تنتج ألواناً مختلفة جداً بسبب اختلاف تركيبتها الداخلية. على سبيل المثال، يتلوّن الزمرد والياقوت بسبب وجود عنصر التلوين الكروم في البلورة، أحدهما أخضر والآخر أحمر. لكل حجر كريم طيف امتصاص مميز خاص به، وهو ما يشكل الأساس لاختبار الأحجار الكريمة وتحديدها. ينتج لون الأحجار الكريمة الشفافة من امتصاصها الانتقائي للضوء.
(1) التشتت
عندما يمر شعاع من الضوء الأبيض عبر السطح المائل لجسم شفاف (مثل المنشور)، فإنه يتحلل إلى الأطوال الموجية المكونة له، مما ينتج عنه ألوان طيفية وهي الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والسماوي والأزرق والبنفسجي. الأطوال الموجية للألوان الشائعة في الضوء المرئي هي كالتالي: الأحمر 770-640 نانومتر؛ والبرتقالي 640-595 نانومتر؛ والأصفر 595-575 نانومتر؛ والأخضر 575-500 نانومتر؛ والسماوي 500-450 نانومتر؛ والأزرق 450-435 نانومتر؛ والبنفسجي 440-400 نانومتر.
(2) الامتصاص الانتقائي
جميع الأجسام لها درجات متفاوتة من الامتصاص للضوء المرئي. ويمكن رؤية الأطوال الموجية الممتصة عندما يتحلل الضوء المار عبر هذه الأجسام. عندما يتم امتصاص جميع موجات الضوء، تظهر باللون الأسود في الطيف؛ وعندما تمر من خلاله تظهر ألوانًا طيفية. إذا امتص الجسم بعض الموجات الضوئية، تظهر المادة بلون معين، وغالبًا ما يرتبط هذا الامتصاص بعناصر محددة داخل المادة.
2. أنواع المطيافات ووظائفها
يمكن اختبار كل من الأحجار الكريمة الخام والأحجار الكريمة المرصّعة باستخدام مطياف. يمكن دراسة أسباب تلوين الأحجار الكريمة من خلال فحص طيف الامتصاص الخاص بها. ويُعدّ استخدام المطياف لتحديد بعض الأحجار الكريمة مناسباً وسريعاً، خاصةً بالنسبة للأحجار التي لا يمكن تحديدها بطرق قياس الكثافة ومعامل الانكسار، مثل الأحجار الكريمة المرصّعة التي لا يمكن قياس كثافتها والأحجار الكريمة التي يزيد معامل انكسارها عن 1.81 حيث تصبح أجهزة قياس الانكسار غير فعالة. لذلك، فإن استخدام المطياف للمراقبة والاختبار للتعرف على الأحجار الكريمة مهم بشكل خاص.
إن المطياف المستخدم للتعرف على الأحجار الكريمة بسيط التركيب بشكل عام، فهو أنبوبي وسهل الحمل (الشكل 2 - 19). ويمكن تقسيم المطيافات إلى نوعين بناءً على هيكلها: النوع المنشوري والنوع الشبكي للحيود.
3. هيكل وخصائص الأطياف وخصائصها
(1) مطياف المنشور
ويتكون المطياف المنشوري من سلسلة من المنشورات، التي تنتج مسارًا ضوئيًا مستقيمًا نسبيًا، مع وجود هذه المنشورات على اتصال بصري. وتتمثل خاصية مطياف المنشور في أن منطقة الضوء الأزرق - البنفسجي تكون واسعة نسبيًا. وفي المقابل، تكون منطقة الضوء الأحمر مضغوطة نسبيًا، مما يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ لمناطق الألوان في الطيف. وتتمثل الميزة في انتقال الضوء بشكل جيد، مما يسمح بظهور جزء ساطع من الطيف، وهو أمر مفيد لرصد طيف منطقة الضوء الأزرق - البنفسجي.
① البناء:
يتألف المنظار الطيفي المنشوري من شق وعدسة ومجموعة من المناشير ومقياس وعدسة (الشكل 2 - 20).
② مواد المنشور:
يجب أن يستوفي اختيار مواد المنشور ثلاثة شروط: يجب ألا تمتص الضوء المرئي عند أطوال موجية محددة؛ لا يمكن أن يكون لون التشتت واسعًا جدًا أو ضيقًا جدًا؛ يجب أن يكون أحادي المحور. وإلا سيتم إنتاج مجموعتين من الأطياف.
تُصنع المنشورات عادةً من الزجاج المحتوي على رصاص أو غير المحتوي على رصاص، ويفضل أن تكون مصنوعة من موشورات مثلثة أو خماسية، ويجب أن تكون متشابكة.
③ الشق:
نافذة تستخدم للتحكم في كمية الإضاءة الخلفية. بالنسبة للأحجار الكريمة الشفافة، يكون الشق مغلقاً بالكامل تقريباً، أما بالنسبة للأحجار الكريمة شبه الشفافة أو الشفافة بشكل ضعيف، فيجب فتح الشق بشكل أوسع قليلاً.
④ عدسة أنبوب انزلاق البؤبؤ البؤري:
يضبط البُعد البؤري للعدسة وفقًا للأبعاد البؤرية المختلفة لعيني كل شخص.
⑤ الخصائص الطيفية:
الطيف ساطع، وينتمي إلى طيف غير منتظم، مع مقاييس طول موجي غير متساوية؛ فالمناطق البنفسجية والزرقاء واسعة نسبياً، بينما المناطق الحمراء والصفراء ضيقة ومناسبة للأحجار الكريمة ذات الألوان الداكنة، مما يسهل مراقبة الأحجار الكريمة التي تمتص الضوء الأزرق البنفسجي.
(2) مقياس الطيف الشبكي
ويتكون مقياس الطيف الشبكي بشكل أساسي من مجموعة صريف الحيود. وتتمثل خاصية مقياس الطيف الشبكي في أن المناطق الطيفية متساوية في الحجم تقريبًا، ودقة تحليل منطقة الضوء الأحمر أعلى من مقياس الطيف المنشوري. ومقارنةً بمقياس الطيف المنشوري، فإن معدل انتقاله أقل ويتطلب مصدر ضوء أقوى (الشكل 2 - 21).
① الهيكل:
يتألف مقياس الطيف الشبكي من عدسة موازاة وشبكة حيود وعدسة عينية (الشكل 2 - 22).
② الخصائص الطيفية:
ومقارنةً بالمطيافات المنشورية، فإن أطياف المطيافات الشبكية تكون أغمق قليلاً وأكثر اتساقًا ولها مقياس طول موجي موحد. وهي مناسبة للأحجار الكريمة ذات الشفافية الجيدة وتلك التي تحتوي على خطوط امتصاص في المنطقة الحمراء.
4. احتياطات استخدام المطياف
(1) يجب أن يكون مصدر الضوء المستخدم للمطياف مصدر ضوء أبيض قوي ومركّز (مصباح متوهج)، وعادةً ما يستخدم مصباح كشاف كشاف، أو مصدر ضوء المجهر، أو مصدر ضوء مستقطب.
(2) يحتوي مصدر الضوء على إشعاع حراري؛ يجب إبقاء العينات تحت مصدر الضوء لفترة قصيرة لتجنب ارتفاع درجة حرارة الأحجار الكريمة، مما قد يؤثر على الطيف. قد يؤدي التعرض المطول إلى طمس خطوط الامتصاص أو حتى اختفائها.
(3) لا تمسك الأحجار الكريمة بيديك مباشرة، لأن دم الإنسان يمكن أن ينتج خط امتصاص عند 592 نانومتر.
(4) قد يكون امتصاص بعض الأحجار الكريمة اتجاهيًا، ويجب إجراء ملاحظة دقيقة من زوايا مختلفة. قد تُظهر الأحجار الكريمة ذات الثنائيات القوية اختلافات في أطياف الامتصاص تبعاً للاتجاه.
(5) بالنسبة للأحجار الكريمة المركبة، يجب إجراء ملاحظة دقيقة من اتجاهات مختلفة، حيث قد تختلف أطياف الامتصاص للأجزاء المختلفة.
(6) يجب على الأشخاص الذين يرتدون نظارات متلونة ضوئيًا إزالة نظاراتهم أثناء الاختبار الطيفي لتجنب الخلط بين خطوط امتصاص النيوديميوم في النظارات وخطوط امتصاص الأحجار الكريمة المختبرة.
5. اللون - الأيونات المسببة في الأحجار الكريمة ونطاقها المطبق
عندما يمر الضوء الأبيض من خلال الأحجار الكريمة الشفافة التي تحتوي على أحجار كريمة شفافة - مسببة أيونات أو ينعكس عن سطح الأحجار الكريمة غير الشفافة، يتم امتصاص جزء من الضوء، مما يجعلنا نلاحظ أن الأحجار الكريمة تظهر لونها.
يرتبط لون الحجر الكريم باللون - المسبب للأيونات التي يحتوي عليها. الأحجار الكريمة الملونة بأيونات فلزية مختلفة لها خصائص طيفية امتصاصية مختلفة. ومع ذلك، فإن الأحجار الكريمة الملونة بنفس الأيونات المعدنية لها خصائص طيفية امتصاصية متشابهة. يمكن أن تساعد خطوط الامتصاص الطيفية المميزة لأيونات الفلزات في تحديد نوع الحجر الكريم أو ما إذا كان الحجر الكريم قد تمت معالجته.
تُعد أجهزة قياس الأطياف واسعة للغاية؛ حيث يمكن استخدامها لتحديد العناصر المسببة للألوان في الأحجار الكريمة، وتنطبق بشكل أساسي على الأحجار الكريمة الملونة. لا تحتوي الأحجار الكريمة عديمة اللون، باستثناء الزركون والماس والإنستاتيت، على أطياف امتصاص كبيرة. في تحديد الهوية، تنطبق فقط على الأحجار الكريمة ذات الأطياف النموذجية. يمكن أن تكون الأحجار الكريمة ذات الأطياف النموذجية بمثابة ميزات تشخيصية للتعرف على الأحجار الكريمة وينبغي إتقانها مع التركيز عليها.
(1) طيف الامتصاص للأحجار الكريمة الملونة بالكروم - أيون
أيونات الكروم هي أهم عناصر التلوين في الأحجار الكريمة الشائعة. وتتضمن الأحجار الكريمة الشائعة الملونة بأيونات الكروم الياقوت والإسبنيل الأحمر والإلكساندريت والزمرد واليشم، وتظهر أطياف الامتصاص المميزة لهذه الأحجار الكريمة في الشكل 2 - 23 (مرصودة تحت مقياس الطيف الشبكي).
على الرغم من أن الأحجار الكريمة في الشكل 2 - 23 جميعها ملونة بأيونات الكروم، إلا أن أطياف الامتصاص الخاصة بها متشابهة ولكنها ليست متطابقة. يحتوي طيف امتصاص الياقوت على ثلاثة خطوط امتصاص في المنطقة الحمراء، وامتصاص واسع في المنطقة الصفراء - الخضراء، وثلاثة خطوط امتصاص في المنطقة الزرقاء، وامتصاص كامل في المنطقة البنفسجية؛ ويحتوي طيف امتصاص الإسبنيل الأحمر على خط امتصاص في المنطقة الحمراء، ونطاق امتصاص في المنطقة الصفراء - الخضراء، وامتصاص كامل في المنطقة البنفسجية; يحتوي طيف الامتصاص للإلكسندريت على خط امتصاص في المنطقة الحمراء، وحزمة امتصاص في المنطقة الصفراء - الخضراء، وخط امتصاص واحد في المنطقة الزرقاء، وامتصاص كامل في المنطقة البنفسجية؛ يحتوي طيف الامتصاص للزمرد على خط امتصاص في المنطقة الحمراء، وحزمة امتصاص ضعيفة في المنطقة البرتقالية - الصفراء، وخط امتصاص ضعيف في المنطقة الزرقاء، وامتصاص كامل في المنطقة البنفسجية؛ يحتوي طيف الامتصاص لليشم على ثلاثة خطوط امتصاص متدرجة في المنطقة الحمراء (630 - 690 نانومتر) وخط امتصاص في المنطقة البنفسجية عند 437 نانومتر (قد يكون خط الامتصاص 437 نانومتر مفقودًا عندما يكون اللون الأخضر ساطعًا ونقيًا).
(2) أطياف الامتصاص للأحجار الكريمة الملونة بأيون الحديد
وتشمل الأحجار الكريمة الشائعة الملونة بأيونات الحديد أحجار الياقوت والزيتون والكريزوبيريل والمندين، وتظهر أطياف الامتصاص المميزة لهذه الأحجار الكريمة في الشكل 2 - 24 (مرصودة تحت مقياس الطيف الشبكي).
يتلون كل من الياقوت والزيتون والكريزوبيريل والألمندين بأيونات الحديد، لكن أطياف الامتصاص الخاصة بهم تختلف. فخطوط الامتصاص في الياقوت الأزرق عبارة عن ثلاثة نطاقات امتصاص ضيقة في المنطقة الزرقاء عند 450 نانومتر و460 نانومتر و470 نانومتر، وخطوط الامتصاص في الأوليفين عبارة عن ثلاثة نطاقات امتصاص ضيقة في المنطقة الزرقاء عند 453 نانومتر و473 نانومتر و493 نانومتر; خط امتصاص الكريزوبيريل له نطاق امتصاص ضيق قوي عند 444 نانومتر في المنطقة الزرقاء؛ خطوط امتصاص الألمندين لها ثلاثة نطاقات امتصاص قوية ضيقة في المنطقة الصفراء - الخضراء (505 نانومتر، 527 نانومتر، 576 نانومتر)، مع وجود نطاقات ضعيفة في المنطقتين الزرقاء والبرتقالية - الصفراء.
(3) طيف امتصاص الأحجار الكريمة الملونة بأيون الكوبالت
وتشمل الأحجار الكريمة الشائعة الملونة بأيونات الكوبالت الإسبنيل الأزرق الاصطناعي وزجاج الكوبالت. يوضح الشكل 2 - 25 خطوط طيف الامتصاص لهذه الأحجار الكريمة. ويحتوي طيف الامتصاص للإسبنيل الأزرق الاصطناعي على ثلاثة نطاقات امتصاص قوية في المناطق الخضراء والصفراء والبرتقالية - الصفراء، مع وجود أضيق نطاق امتصاص في المنطقة الخضراء؛ ويحتوي طيف الامتصاص لزجاج الكوبالت على ثلاثة نطاقات امتصاص قوية في المناطق الخضراء والصفراء والبرتقالية - الصفراء، مع وجود أضيق نطاق امتصاص في المنطقة الصفراء.
(4) أطياف امتصاص الأحجار الكريمة الشائعة الأخرى
وتشمل الأحجار الكريمة الشائعة الأخرى الماس والزركون والسبسارتين وغيرها. وترد أطياف امتصاص هذه الأحجار الكريمة في الشكل 2 - 26.
طيف الامتصاص في الماس عديم اللون هو خط عند 415 نانومتر في المنطقة البنفسجية؛ وخط امتصاص المنطقة الحمراء عند 653.5 نانومتر هو خط امتصاص تشخيصي للزركون عديم اللون؛ وخطوط امتصاص الزركون الملون موزعة بشكل منتظم في مناطق لونية مختلفة من 1 إلى 40، مع خط امتصاص المنطقة الحمراء عند 653.5 نانومتر؛ ونطاق الامتصاص الضيق في المنطقة البنفسجية عند 432 نانومتر هو نطاق امتصاص تشخيصي للسبسارتين.
نسخ الكتابة على مجوهرات سوبلينج - مصنع مجوهرات حسب الطلب، مصنع مجوهرات OEM و ODM
6. تحسين طيف الامتصاص للأحجار الكريمة المعالجة
(1) الأحجار الكريمة المعالجة حرارياً
بعد خضوع الأحجار الكريمة الطبيعية للمعالجة الحرارية، تتغير حالة تكافؤ عناصرها الملونة أو تتحول إلى أيونات تلوين أخرى، وبالتالي يتغير لون الأحجار الكريمة أو تزداد شفافيتها.
على سبيل المثال، يخضع أكثر من 90% من الياقوت الأسترالي للمعالجة الحرارية؛ قبل المعالجة، تكون خطوط الامتصاص عند 450 نانومتر، 460 نانومتر، 470 نانومتر متصلة تقريبًا، بينما بعد المعالجة، ينفصل خط الامتصاص عند 470 نانومتر، وتكون الخطوط الثلاثة متمايزة نسبيًا؛ في نطاق امتصاص التورمالين، يكون الأقوى عند 595 نانومتر، وبعد المعالجة الحرارية، قد لا يكون الخط عند 595 نانومتر هو الأقوى.
(2) الأحجار الكريمة المشعّة
يمكن للإشعاع تلوين الأحجار الكريمة، وذلك بشكل أساسي عن طريق إحداث عيوب في الأحجار الكريمة، وتشكيل مراكز لونية. لا تملك الأحجار الكريمة الملونة بهذه الطريقة عموماً أطياف امتصاص مميزة، ولا يظهر سوى عدد قليل منها أطياف امتصاص. على سبيل المثال، يُظهر الألماس الملون بالقصف النيوتروني زوجاً من خطوط الامتصاص عند 498 نانومتر و504 نانومتر.
(3) أحجار كريمة مصبوغة (3)
يحتوي الجاديت الأخضر الطبيعي على ثلاثة خطوط امتصاص عند 630 نانومتر و660 نانومتر و690 نانومتر، بينما يُظهر الجاديت المصبوغ نطاق امتصاص واسع عند 630 - 670 نانومتر. وبعد التلاشي، قد تظهر الخطوط الطيفية أقل ضحالة وأضيق، أو قد يظهر خط امتصاص واحد فقط؛ حيث يظهر اليشم المصبوغ نطاق امتصاص غامض في منطقة الضوء الأحمر عند 650 نانومتر (الشكل 2 - 27)، وهي سمة تعريف نموذجية.
(4) الأحجار الكريمة المملوءة
تُستخدم المعالجة بالحشو عادةً في الأحجار الكريمة المسامية هيكلياً، مثل الفيروز الذي غالباً ما يتم حشوه بالبلاستيك الملون بسبب لونه الفاتح وملمسه الناعم. لا يُظهر الفيروز المحشو خطوط امتصاص طيفية مميزة. وعلى النقيض من ذلك، يُظهر الفيروز الطبيعي خط امتصاص ضعيف عند 460 نانومتر وخط امتصاص قوي عند 432 نانومتر عند ملاحظته بالضوء المنعكس.
القسم السادس تحديد كثافة الأحجار الكريمة
تُعد الكثافة معلمة فيزيائية مهمة في تحديد الأحجار الكريمة، ولكل نوع من الأحجار الكريمة قيمة كثافة ثابتة. ولذلك، يمكن تحديد الأحجار الكريمة بناءً على كثافتها. تختلف كثافات أو نطاقات الكثافة باختلاف الأحجار الكريمة بسبب الاختلافات في التركيب الكيميائي والتركيب البلوري، وحتى نفس النوع من الأحجار الكريمة يمكن أن يكون له اختلافات معينة في الكثافة بسبب الاختلافات في التركيب الكيميائي أو وجود شوائب.
اختبار الكثافة هو أيضاً طريقة فعّالة نسبياً لتحديد الأحجار الكريمة المعالجة بشكل محسّن. فمعظم الأحجار الكريمة التي خضعت للمعالجة بالحشو تكون كثافتها أقل من الأحجار الكريمة الطبيعية، مثل الفيروز المحشو الذي تكون كثافته أقل من الفيروز الطبيعي. ومع ذلك، لا يمكن تحديد بعض الأحجار الكريمة المعالجة المحسّنة، مثل الأحجار الكريمة العضوية والمركبة، باستخدام اختبار الكثافة. وفي الوقت الحالي، تشمل الطرق الشائعة الاستخدام لقياس الكثافة الوزن بالميزان وطرق السوائل الثقيلة.
الميزان هو أداة لقياس كتلة الأجسام. وفي علم الأحجار الكريمة، لا يُستخدم الميزان لوزن الأحجار الكريمة فحسب، بل أيضاً لتحديد كثافتها. ولقياس جودة (وزن) الأحجار الكريمة، تتطلب المعايير الوطنية أن يكون الميزان دقيقاً حتى واحد من عشرة آلاف من الجرام. تُعد جودة (وزن) الأحجار الكريمة وكثافتها من الأسس المهمة لتحديد الأحجار الكريمة وتقييمها، لذا فإن استخدام الميزان بشكل صحيح هو مهارة مهمة.
الميزان الشائع الاستخدام هو الميزان الإلكتروني. وبغض النظر عن نوع الميزان، لضمان دقة الوزن، يجب مراعاة النقطتين التاليتين: يجب معايرته وضبطه على الصفر قبل الاستخدام؛ وأثناء الوزن، يجب الحفاظ على البيئة ثابتة نسبيًا أثناء الوزن، مثل منع اهتزازات منصة الميزان والحمل الحراري للهواء.
1. طريقة تحديد الكثافة النسبية للأحجار الكريمة
(1) مبدأ الاختبار
الوحدة الشائعة الاستخدام لكثافة الأحجار الكريمة هي g/㎝³، والتي تمثل كتلة حجر كريم بحجم 1㎝³. يُعد تحديد الكثافة معقداً للغاية لأن الكثافة النسبية قريبة جداً من قيمة الكثافة، حيث يبلغ معامل التحويل 1.0001 فقط. في علم الأحجار الكريمة، عادةً ما تؤخذ قيمة الكثافة النسبية المقاسة كقيمة تقريبية للكثافة، وعادةً ما يتم تمثيل الكثافة النسبية في الأحجار الكريمة بالرمز d.
تعتمد طريقة تحديد الكثافة النسبية (المعروفة أيضًا باسم طريقة الوزن الهيدروستاتيكي) على مبدأ أرشميدس. عندما يتم غمر جسم ما في سائل، فإن قوة الطفو التي يبذلها السائل على الجسم تساوي وزن السائل الذي تمت إزاحته. إذا كان السائل ماء، فإن تأثير درجة حرارة الماء على كتلة وحدة حجم الماء يكون ضئيلًا. ووفقًا لمبدأ أرشميدس، يمكن حساب كثافة العينة (p) باستخدام كتلة العينة في الهواء (m) وكتلة (m1) في الوسط السائل (p0) وفقًا للصيغة (2 - 1) .
في الصيغة
ρ- كثافة العينة في درجة حرارة الغرفة، جم/سم3
m- كتلة العينة في الهواء، g;
m1-كتلة العينة في الوسط السائل، g;
ρ0-● كثافة الوسط السائل، جم/سم3.
السائل الشائع الاستخدام هو الماء؛ حيث إن كثافة الماء تقريبية ويمكن تجاهل طفو الهواء على الجوهرة وتكون كتلة الجوهرة هي نفسها كتلة الجسم في الهواء. للحصول على قيمة الكثافة، قم بوزن الجسم في الهواء والماء.
(2) خطوات الاختبار
تشتمل المعدات اللازمة لاختبار الكثافة النسبية على ميزان وكأس زجاجي وحامل خشبي وسلك نحاسي.
① نظف الحجر الكريم للتأكد من عدم وجود شوائب على سطحه.
② اضبط الميزان على وضع مستوٍ وقم بقياس كتلة (م) الحجر الكريم في الهواء.
③ ضع كأسًا زجاجية مملوءة بالماء على الحامل، وضع الحجر الكريم في سلة سلكية، ووزن الكتلة (م1) من الأحجار الكريمة في الماء.
④ احسب الكثافة النسبية للحجر الكريم (د) = كتلة الحجر الكريم في الهواء (م) / (كتلة الحجر الكريم في الهواء (م) - كتلة الحجر الكريم في الماء (م1) ) .
(3) الاحتياطات
تعد طريقة الوزن المائي الساكن لتحديد الكثافة النسبية مناسبة لاختبار مجموعة واحدة متنوعة من مواد الأحجار الكريمة. يجب الانتباه إلى النقاط التالية أثناء القياس:
① يجب أن تكون الأحجار الكريمة المراد اختبارها غير ماصة؛ لا يمكن اختبار الأحجار الكريمة المملوءة والأحجار الكريمة العضوية وغيرها من الأحجار الكريمة المملوءة وغيرها من الأحجار الكريمة لقياس الكثافة النسبية باستخدام هذه الطريقة.
② عند القياس في الماء، يجب أن يكون مستقرًا، ويجب تجنب الفقاعات قدر الإمكان.
③ استخدم الملقط للتعامل مع الجوهرة برفق، وحاول ألا تهزها.
④ يجب أن تكون البيئة المحيطة هادئة لتجنب التأثير على دقة القياس.
⑤ إذا كانت العينة صغيرة جدًا، فسيكون خطأ القياس أكبر؛ وإذا كانت العينة كبيرة جدًا وتتجاوز نطاق وزن الميزان، فلا يمكن تحديد كثافتها النسبية.
⑥ تحتفظ نتائج الاختبار برقمين عشريين.
عند وزن كتلة الأحجار الكريمة في الماء، من المهم التخلص من تأثير الأجسام المحيطة على بيانات الوزن. على سبيل المثال، يجب ألا تكون هناك فقاعات حول الأحجار الكريمة، ويجب ألا تلامس الدعامة والدورق كفة الميزان، ويجب ألا يلامس السلك النحاسي الدورق، إلخ.
2. تحديد الكثافة النسبية للأحجار الكريمة باستخدام طريقة السائل الثقيل
في تحديد الأحجار الكريمة، غالباً ما تُستخدم حالة توزيع الأحجار الكريمة في السوائل الثقيلة (زيت الغمر) لتقدير نطاق الكثافة النسبية للأحجار الكريمة. يتم تحديد الكثافة النسبية للسوائل الثقيلة المختلفة بناءً على الكثافة النسبية للأحجار الكريمة.
هذه الطريقة هي أبسط الطرق وأكثرها ملاءمة لقياس الكثافة النسبية للمادة، دون الحاجة إلى ميزان ميزان بل بمقارنة الكثافة النسبية للمادة بمجموعة من السوائل الثقيلة ذات الكثافات النسبية المختلفة. عن طريق وضع الجوهرة في سائل ذي كثافة نسبية معروفة وملاحظة ظاهرة الغرق أو الطفو؛ فإذا غاصت الجوهرة في قاع السائل، فهذا يدل على أن الكثافة النسبية للجوهرة أكبر من كثافة السائل؛ وإذا طفت على سطح السائل، فإن الكثافة النسبية للجوهرة أقل من كثافة السائل؛ وفقط عندما تكون معلقة في السائل تصبح الكثافتان النسبيتان متشابهتين. تشمل السوائل الثقيلة شائعة الاستخدام البروموفورم ورباعي برومو الإيثان ومحلول دوريل وثنائي يودوميثان ومحلول كليريتشي، وجميعها لها كثافات نسبية ثابتة. ويجب تخفيفها بمحاليل مختلفة لتكوين سلسلة من السوائل الثقيلة، كما هو موضح في الجدول 2 - 2.
الجدول 2 - 2 الكثافات النسبية للسوائل الثقيلة الشائعة
| اسم السائل الثقيل | الكثافة النسبية | مادة مخففة | نطاق التخفيف |
|---|---|---|---|
| بروموميثان | 2.89 | البنزين، ثنائي ميثيل البنزين، برومونافثالين | 2.5 - 2.88 |
| رباعي برومو الإيثان | 2.95 | ثنائي ميثيل البنزين | 2.67 - 2.95 |
| حل دورييل | 3.19 | المياه | 2.2 - 3.19 |
| ثنائي اليودوميثان | 3.34 | البنزين، ثنائي ميثيل البنزين | 3.1 - 3.3 |
| حل كليريتشي | 4.15 | المياه | 3.33 - 4.15 |
يمكن للسائل الثقيل أن يحدد الكثافة النسبية لبعض الأحجار الكريمة المعالجة على النحو الأمثل؛ فعلى سبيل المثال، تكون الكثافة النسبية للأحجار الكريمة المملوءة أقل من كثافة الأحجار الكريمة الطبيعية. عند تحديد الكثافة النسبية للأحجار الكريمة، يجب ملاحظة النقاط التالية:
① السائل الثقيل غالبًا ما يكون سامًا؛ يجب ألا يكون وقت القياس طويلًا جدًا ويجب أن يكون مغلقًا ومخزنًا بعيدًا عن الضوء بعد الاستخدام.
② حاول تجنب التبخر والتلوث. وإلا سيتسبب ذلك في حدوث أخطاء في الكثافة النسبية للسائل الثقيل.
③ تجنب استخدام قياس السوائل الثقيلة للمواد السهلة الذوبان مثل الأحجار الكريمة العضوية الطبيعية والبلاستيك الصناعي والطلاءات الصناعية والأحجار ذات الطبقتين والثلاث طبقات.
تُستخدم طريقة السائل الثقيل بشكل شائع لقياس الأحجار الكريمة ذات الكثافات النسبية المختلفة بشكل كبير، مثل الماس ومقلداته. وهي واحدة من أكثر طرق تحديد الهوية فعالية في بيئة متدفقة.
3. تحسين اختبار السائل الثقيل (زيت الغمر) لاختبار خصائص الأحجار الكريمة
يمكن استخدام السائل الثقيل لاختبار خصائص الأحجار الكريمة المحسّنة جزئياً، خاصة في الجوانب التالية.
(1) الكشف عن الأحجار المجمعة
توضع الأحجار الكريمة المجمّعة في سائل الغمر وتراقبها في اتجاه موازٍ لمستوى الحزام. يمكن رؤية الخصائص المختلفة للأحجار الكريمة المجمّعة، مثل طبقات الترابط بين طبقات التجميع، والتغيرات اللونية بين الطبقات العلوية والسفلية، وما إلى ذلك.
(2) مراقبة بنية الأحجار الكريمة بالاقتران مع المجهر
عندما يكون معامل انكسار الحجر الكريم قريبًا من معامل انكسار زيت الغمر، ينخفض الضوء المنعكس والضوء المنعكس المنتشر على سطح الحجر الكريم، وهو أمر مفيد لمراقبة ودراسة السمات الداخلية للحجر الكريم، مثل خطوط النمو، وشرائط الألوان، والشوائب، وما إلى ذلك.
(3) الكشف عن معالجة النمو المركب ومعالجة الانتشار
يسمح استخدام سائل ثقيل (زيت الغمر) بمراقبة طبقات النمو المركب والانتشار - الأحجار الكريمة المعالجة من الزمرد الاصطناعي، إلخ.
القسم السابع تحديد الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة وقصيرة الموجة
مصابيح التألق بالأشعة فوق البنفسجية (يشار إليها باسم مصابيح الأشعة فوق البنفسجية) هي أداة تعريف مساعدة مهمة تستخدم بشكل رئيسي لمراقبة خصائص الإنارة للأحجار الكريمة. تبعث بعض الأحجار الكريمة ضوءاً مرئياً عند تشعيعها بالأشعة فوق البنفسجية، وهو ما يسمى بالتألق فوق البنفسجي. على الرغم من أن تفاعلات التألق نادراً ما تكون حاسمة
دليل على تحديد أنواع الأحجار الكريمة، فيمكنها التمييز بسرعة بين الأنواع المختلفة من الأحجار الكريمة في جوانب معينة، مثل تحديد الماس من مقلداته مثل الزركونيا المكعبة والياقوت من العقيق، إلخ. كما يمكن أن تحدد خصائص التألق فوق البنفسجي أيضاً ما إذا كان الحجر الكريم قد خضع لمعالجة تحسينية.
تقع الأشعة فوق البنفسجية خارج نطاق الضوء المرئي، ويتراوح الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية بين 100 نانومتر و380 نانومتر تقريباً. تُظهر الأحجار الكريمة المختلفة ألواناً مختلفة تحت الضوء فوق البنفسجي. وتنتج بعض الأحجار الكريمة المعالجة على النحو الأمثل ألواناً محددة تحت الضوء فوق البنفسجي، مما يساعد على تحديد ما إذا كان الحجر الكريم قد خضع لمعالجة تحسينية. ينقسم الضوء فوق البنفسجي إلى ضوء فوق بنفسجي طويل الموجة وضوء فوق بنفسجي قصير الموجة، حيث يتراوح الضوء فوق البنفسجي الطويل الموجة بين 380 و300 نانومتر والضوء فوق البنفسجي القصير الموجة بين 300 و200 نانومتر.
1. مبدأ عمل مصباح الأشعة فوق البنفسجية
تبعث مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات الطويلة عادةً ضوءًا بطول موجي يبلغ 365 نانومتر، بينما تبعث مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات القصيرة ضوءًا بطول موجي يبلغ 253.7 نانومتر (الشكل 2 - 28).
يمكن لأنابيب المصابيح فوق البنفسجية أن تبعث موجات ضوئية فوق بنفسجية ضمن نطاق طول موجي معين. وبعد مرورها من خلال مرشحات مصممة خصيصاً، تنبعث منها فقط الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات الطويلة بطول موجي يبلغ 365 نانومتر أو الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات القصيرة بطول موجي يبلغ 253.7 نانومتر. يمكن أن تساعد خصائص تألق الأحجار الكريمة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات الطويلة والقصيرة في تحديد الأحجار الكريمة.
2. كيفية استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية
توجد حاليًا أنواع مختلفة من مصابيح الأشعة فوق البنفسجية في السوق، وجميعها لها نفس الهيكل الداخلي ومبدأ العمل، وتتكون من ثلاثة أجزاء: مصدر الضوء فوق البنفسجي والصندوق المظلم ونافذة المراقبة. يأتي بعضها أيضًا مع نظارات واقية للعين لمنع تلف العين من الأشعة فوق البنفسجية.
ضع الجوهرة المراد اختبارها تحت مصباح الأشعة فوق البنفسجية، وقم بتشغيل مصدر الضوء، واختر الموجة الطويلة (LW) أو القصيرة (SW)، ولاحظ تألق الجوهرة. بالإضافة إلى ملاحظة قوة التألق، يُرجى الانتباه إلى لون التألق والمنطقة التي ينبعث منها. وغالباً ما يتم تصنيف قوة التألق إلى أربعة مستويات: لا شيء، وضعيف، ومتوسط، وقوي. في بعض الأحيان، وبسبب انعكاس ضوء الأشعة فوق البنفسجية على جوانب الجوهرة قد يحدث انطباع خاطئ بوجود تألق أرجواني؛ وفي هذه الحالة، يجب تغيير اتجاه الجوهرة قليلاً. علاوة على ذلك، فإن التألق هو الضوء المنبعث من الجوهرة ككل، في حين أن انعكاس الأوجه يكون موضعيًا، مع شدة ضوء غير متساوية، ويبدو جامدًا. وعادة ما تكون شدة تألق الجوهرة تحت الموجة الطويلة أكبر من شدة تألقها تحت الموجة القصيرة. إذا كنت بحاجة إلى مراقبة التألق الفسفوري للعينة، أطفئ المفتاح واستمر في المراقبة.
3. دور مصابيح الأشعة فوق البنفسجية في التعرف على الأحجار الكريمة
(1) يُستخدم التألق بالأشعة فوق البنفسجية لتحديد أصناف الأحجار الكريمة
تتشابه بعض أصناف الأحجار الكريمة في مظهرها اللوني، مثل الياقوت والعقيق، وبعض أنواع الزمرد والزجاج الأخضر، والياقوت الأزرق، والياقوت الأزرق، والبنيتويت. ومع ذلك، فإن خصائص تألقها لها اختلافات كبيرة، لذلك يمكن أن يساعد اختبار التألق في التمييز بينها.
(2) يساعد على التفريق بين بعض الأحجار الكريمة الطبيعية والأحجار الكريمة الاصطناعية
ويحتوي الياقوت الطبيعي على بعض عناصر الحديد بدرجات متفاوتة، ويكون لون تألقه تحت الأشعة فوق البنفسجية أقل سطوعاً وحيوية من الياقوت الاصطناعي. غالباً ما لا يكون لون تألق الزمرد الطبيعي ساطعاً مثل الزمرد الاصطناعي؛ فالياقوت الأصفر الاصطناعي المندمج باللهب يظهر خامل أو ينبعث منه تألق أحمر تحت ضوء الموجات الطويلة، بينما يظهر بعض الياقوت الأصفر الطبيعي تألقاً أصفر؛ ويظهر الياقوت الأزرق الاصطناعي المندمج باللهب تألقاً أزرق فاتحاً أو أبيض أو أخضر، بينما تظهر الغالبية العظمى من الياقوت الأزرق الطبيعي خامل.
(3) المساعدة في التعرف على الماس وتقليده
وتختلف شدة تألق الألماس اختلافاً كبيراً، وتتراوح بين لا شيء وقوي، ويمكن أن تظهر ألوان مختلفة. وعادةً ما يكون الألماس ذو الفلورة الزرقاء القوية ذا فلورة صفراء. وتبدو الماس المقلدات الشائعة، مثل الزركونيا المكعبة الاصطناعية، خاملة أو ينبعث منها تألق أصفر تحت الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات الطويلة. وفي المقابل، يُظهر عقيق الألومنيوم الإيتريوم والألومنيوم مضانًا أصفر، وغالبًا ما يظهر عقيق الغادولينيوم الغاليوم باللون الوردي. وتحت ضوء الموجات القصيرة، يُصدر الإسبنيل الصناعي عديم اللون تألقًا أزرق-أبيض، ويُظهر الكوراندوم الصناعي عديم اللون تألقًا أزرق فاتحًا. لذلك، فإن الأشعة فوق البنفسجية مفيدة جداً في تحديد عناقيد الألماس، حيث إنه إذا كانت جميعها من الألماس، فلن تكون شدة تألقها ولونها متجانسين، في حين أن الزركونيا المكعبة الاصطناعية وعقيق الألومنيوم الإيتريوم الإيتريوم وغيرها من العقيق، تكون شدة تألقها أكثر اتساقاً.
(4) المساعدة في تحديد ما إذا كانت الأحجار الكريمة قد خضعت للتحسين الاصطناعي أم لا
تتميز الأحجار الكريمة المُحسّنة أحياناً بخصائص فلورية مختلفة عن الأحجار الكريمة الطبيعية. فعلى سبيل المثال، تتألق طبقة الصمغ في بعض الأحجار المنقسمة وتتألق طبقة الصمغ في بعض الأحجار المنقسمة، وقد تتألق حشوة الأحجار الكريمة المحشوة بالزيت والزجاج، ولا تتألق اللآلئ السوداء المعالجة بنترات الفضة، وقد تتألق بعض اللآلئ السوداء الطبيعية.
ويصدر الجاديت من الدرجة B - الجاديت في بعض الأحيان تألقاً قوياً (الشكل 2 - 29). وقد ينتج الجاديت الطبيعي أيضًا تألقًا موضعيًا، في حين أن الجاديت المعالج من الدرجة B أو الجاديت من الدرجة B + C يمكن أن ينتج تألقًا عامًا موحدًا. إذا تم تآكله بواسطة حمض قوي ثم صبغه بالراتنج، فقد تغطي الصبغة التألق، مما يجعله غير مرئي. وينبغي استخدام طرق أخرى بالتزامن أثناء الكشف للحصول على حكم شامل.
4. ملاحظات حول مراقبة الفلورة
تُعد مراقبة تألق الأحجار الكريمة مريحة للغاية، ويمكن أن يساعد لون وشدة التألق في تحديد نوع الحجر الكريم وما إذا كان قد تمت معالجته. أثناء عملية المراقبة، يجب ملاحظة النقاط التالية:
(1) يمكن أن تتسبب الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة في إلحاق الضرر بالعينين والجلد، وفي الحالات الشديدة يمكن أن تؤدي إلى العمى. يجب تجنب النظر مباشرة إلى أنابيب ضوء الفلورسنت. بالإضافة إلى ذلك، لا تضع يديك تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات القصيرة؛ من الأفضل استخدام الملقط بدلاً من اليدين لمنع الحروق.
(2) لا يُستخدم تفاعل التألق في الأحجار الكريمة إلا كدليل مساعد لتحديد الهوية. فإذا كانت العينة تتوهج موضعياً، خاصةً في اليشم المكون من معادن متعددة، فقد يكون مصدر التألق من أحد تلك المعادن. على سبيل المثال، يُظهر الكالسيت في اللازورد تألقاً؛ وفي بعض الأحيان، قد يكون ذلك بسبب الزيت أو الشمع على سطح الحجر الكريم، لذا يجب تنظيف العينة وإعادة اختبارها
(3) عند تقييم تألق الأحجار الكريمة، يجب مراعاة شفافية العينة، حيث توجد اختلافات في التألق بين العينات الشفافة وغير الشفافة.
(4) قد يختلف لون تألق الحجر الكريم عن لون الحجر الكريم نفسه، وقد تكون هناك اختلافات كبيرة في التألق بين العينات المختلفة من نفس النوع من الأحجار الكريمة.
(5) عند مراقبة التألق، يجب وضع الحجر الكريم في بيئة مظلمة؛ حيث أن الخلفية السوداء مفيدة لمراقبة تألق الحجر الكريم.
5. خصائص بعض الأحجار الكريمة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية الطويلة الموجة
(1) الماس
غالباً ما يُظهر الألماس عديم اللون عالي الجودة لوناً أزرق عند ملاحظته في الضوء الطبيعي. ونظراً لاختلاف الشوائب، يمكن أن يظهر الألماس تألقاً باللون الوردي والأزرق - الأبيض والأصفر والأخضر والبرتقالي وغيرها من الألوان.
أما أحجار الألماس ذات اللون الأصفر - البني فمعظمها ذات تألق ضعيف أو ذات ألوان قاتمة أو لا تألق على الإطلاق. أما ألماس النوفو المعالج بدرجة حرارة عالية وضغط عالٍ فيتميز بتلألؤ أصفر - أخضر قوي، كما أن بعض أحجار الألماس المركب ينبعث منها أيضاً تلألؤ مختلف عن الألماس الطبيعي.
(2) الزمرد
يُظهر الزمرد خصائص بصرية مختلفة بسبب اختلاف أصوله. فالزمرد الكولومبي الذي يحتوي على شوائب غالباً ما يُظهر تألقاً أحمر غامقاً، في حين أن الزمرد الذي يحتوي على شوائب أقل يميل إلى إظهار تألق أحمر فاتح؛ وقد لا يظهر بعض الزمرد من أصول أخرى تألقاً أو يكون تألقه ضعيفاً جداً.
يُظهر الزمرد الاصطناعي عموماً تألقاً قوياً ومشرقاً باللون الأحمر الفاتح. وعادةً ما يكون تألق الزمرد الاصطناعي أقوى من تألق الزمرد الطبيعي. وتُظهر معظم الزمردات المملوءة بالزيت تألقاً قوياً تحت ضوء الموجات الطويلة، وتعتمد شدة التألق على طبيعة الزيت المملوء؛ وقد يكون تألق بعضها ضعيفاً أو لا تألق على الإطلاق.
(3) روبي
عادةً ما يُظهر الياقوت الطبيعي تألقاً أحمر ساطعاً تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية الطويلة الموجة، وقد تختلف خصائصه البصرية قليلاً بناءً على الجودة واللون؛ وقد يُظهر الياقوت الأقل جودة أو الأفتح لوناً تألقاً أضعف. يُظهر الياقوت الاصطناعي تألّقاً أحمر أكثر حيوية؛ وقد يُظهر الياقوت المصبوغ أو الياقوت المملوء بالزيت عديم اللون أو الياقوت المملوء بالزيت الملون ظواهر تألق مختلفة
(4) الياقوت الأزرق
لا تظهر معظم أحجار الياقوت الطبيعي النجمية، لكن الياقوت الأصفر والفاتح اللون والياقوت عديم اللون تقريباً من سريلانكا يمكن أن يظهر عليه نجمية برتقالية ووردية وحمراء داكنة.
يُظهر الياقوت الاصطناعي والياقوت الوردي والبرتقالي والبنفسجي والياقوت المتغير اللون تألقاً أحمر، أما الياقوت الأصفر الاصطناعي الملون بالنيكل فلا يتألق بشكل عام، والياقوت الأزرق الاصطناعي لا يتألق.
6. خصائص بعض الأحجار الكريمة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية القصيرة الموجة
(1) الأحجار الكريمة الياقوت الأزرق (Corundum)
يُظهر الياقوت الطبيعي تألقاً أحمر داكناً تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات القصيرة، بينما يُظهر الياقوت الاصطناعي تألقاً أحمر ساطعاً؛ ولا يتألق الياقوت الطبيعي عموماً بينما يُظهر الياقوت الاصطناعي عادةً تألقاً أبيض حليبي؛ ويُظهر الياقوت الطبيعي المعالج حرارياً تألقاً أبيض حليبي، ويُظهر الياقوت المصبوغ تألقاً أحمر ساطعاً تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات القصيرة.
(2) الماس
لا يُظهر الماس الطبيعي أي تألق أو يُظهر تألقاً أحمر ضعيفاً تحت الأشعة فوق البنفسجية القصيرة الموجة، بينما يُنتج الماس الاصطناعي تأثيرات تألق مختلفة تحت الأشعة فوق البنفسجية القصيرة الموجة، اعتماداً على لونه.
(3) التوباز الإمبراطوري
يُظهر التوباز الإمبراطوري تألقاً أصفر - أخضر غامق أو أزرق - أبيض تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة.
(4) الزركون
يُظهر الزركون الطبيعي عديم اللون تألقاً أصفر فاتحاً غائماً تحت الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة، بينما يُظهر الزركون البني تألقاً أصفر عكراً قوياً. أما "الزركون الأبيض" وغيره من الأحجار الكريمة متوسطة المدى المتوفرة في السوق، فجميعها زركونيا مكعبة مصطنعة لا تمتلك نفس الخصائص البصرية مما يجعل من السهل التمييز بين الزركون والماس باستخدام هذه الخصائص.
القسم الثامن مرشح ألوان تشيلسي
يُستخدم المرشح عادةً للكشف عن بعض الأحجار الكريمة التي تُظهر ألواناً مختلفة بسبب الامتصاص الانتقائي الخاص. ويمكنه الكشف عن بعض الأحجار الكريمة الخضراء والزرقاء والمصبوغة ويعمل كأداة مساعدة لتحديد الهوية. يتكون مرشح تشيلسي من لوحتي ترشيح هلاميتين هلاميتين لا تسمحان إلا بمرور الضوء الأحمر الغامق والأصفر - الأخضر (الشكل 2 - 30). عندما ينعكس الضوء الساقط من الحجر الكريم على لوحَي المرشح، يمكن أن تمر كمية صغيرة من الضوء الأخضر عندما يكون الطول الموجي 560 نانومتر. وفي الوقت نفسه، تمر كمية كبيرة من الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء عندما يكون الطول الموجي 700 نانومتر، ويتم امتصاص الضوء في نطاقات الطول الموجي الأخرى وتصفيته بواسطة ألواح الترشيح.
في الأحجار الكريمة الشفافة، تظهر معظم الأحجار الكريمة الملونة بأيونات الكروم باللونين الأحمر والأخضر الفاتح. عند الكشف عن الزمرد، يظهر معظم الزمرد المنتج طبيعياً باللون الأحمر تحت مرشح تشيلسي؛ فإذا كان الحجر الكريم الأصلي ذو لون جيد، يظهر بلون جميل يشبه الياقوت الأحمر تحت المرشح؛ وإذا كان الحجر الكريم الأصلي فاتح اللون، يظهر باللون الأحمر الفاتح. يظهر الزمرد الصناعي بلون أحمر غامق أو أحمر فاتح تحت مرشح تشيلسي. إن مرشح تشيلسي فعال جداً في الكشف عن الأحجار الكريمة الخضراء والزرقاء والحمراء، وهو ناجح بشكل خاص في تحديد الزمرد والياقوت واليشم والإسبنيل والياقوت البورمي. عند استخدام مرشح تشيلسي للفحص، يجب أن تكون العينان والمرشح قريبين قدر الإمكان لتجنب التداخل من الضوء الخارجي.
1. كيفية استخدام فلتر تشيلسي
(1) تنظيف العينة.
(2) ضع العينة على سبورة سوداء (غير عاكسة أو لا تؤثر على خلفية الملاحظة) .
(3) ضع العينة في منطقة مضاءة جيداً أو تحت ضوء متوهج قوي، مما يسمح للضوء بالانعكاس عن سطح عينة الأحجار الكريمة المختبرة.
(4) أمسك مرشح الألوان بالقرب من العينين قدر الإمكان، مع المراقبة من على بعد 30 سم تقريبًا من العينة.
2. تطبيق مرشح ألوان تشيلسي
في تسعينيات القرن الماضي، ومع تزايد حب الناس للجاديت في الصين، دخل الجاديت الملون الطبيعي المقلد عالي الجودة إلى السوق. يتم تلوين معظم الجاديت المصبوغ بأملاح الكروم، ونظراً لوجود أيونات الكروم داخل الحجر الكريم فإنه يظهر باللون الأحمر تحت مرشح لون تشيلسي. ويمكن استخدام هذه الخاصية لتمييزه عن الجاديت الطبيعي. ولذلك، يُطلق على مرشح ألوان تشيلسي أحياناً اسم مرشح ألوان الجاديت. ويتم التأكيد على أنه ليس كل الجاديت المصبوغ يظهر باللون الأحمر تحت مرشح الألوان؛ فالجاديت المصبوغ بأملاح النيكل لا يتغير لونه تحت مرشح ألوان تشيلسي.
يحدد مرشح ألوان تشيلسي بشكل أساسي الأحجار الكريمة الخضراء والزرقاء وبعض الأحجار الكريمة المصبوغة. لا يتغير لون الجاديت، والأوبال، والتورمالين الأخضر، والزبرجد، والإسبنيل الأزرق الطبيعي (الملون بالحديد)، والياقوت، والتوباز الأزرق، وبعض الزمردات بشكل عام تحت الفلتر. يتغير لون بعض الزمرد والديمانتويد والديمانتويد والكروم الفاناديوم الجسيماتي، والهيدروكروسولار واللازورد والأفنتورين إلى اللون الأحمر تحت الفلتر. وتتحول الأحجار الكريمة الخضراء أو الزرقاء المعالجة بأملاح الكروم إلى اللون الأحمر تحت الفلتر.
3. احتياطات استخدام مرشحات ألوان تشيلسي
مرشحات الألوان صغيرة الحجم وسهلة الحمل ويمكنها تمييز بعض الأحجار الكريمة الخضراء والزرقاء الطبيعية والأحجار الكريمة المصبوغة. يجب ملاحظة النقاط التالية عند استخدامها:
(1) اختر مصدر إضاءة مناسب للمراقبة؛ فالمصابيح الكاشفة الضعيفة والمصابيح المتوهجة غير مناسبة، كما أن ضوء الشمس المباشر غير فعال.
(2) يعتمد عمق اللون الذي يتم ملاحظته من خلال مرشح الألوان على حجم العينة وشكلها وشفافيتها ولونها المتأصل.
(3) نظرًا للاختلافات في نوع الصبغات ومحتواها، قد يختلف رد فعل كل عينة.
(4) إن تحديد مرشح الألوان ليس سوى وسيلة مساعدة ويجب دمجه مع نتائج تحديد الهوية الأخرى للحكم عليه.
القسم التاسع تطبيق الأدوات الكبيرة في تحديد المعالجة المثلى للأحجار الكريمة
مع تطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة، تظهر باستمرار طرق جديدة للمعالجة التحسينية وأنواع جديدة من الأحجار الكريمة. وتتميز بعض الأحجار الكريمة التي خضعت لمعالجات التحسين بخصائص سطحية وداخلية مشابهة جداً للأحجار الكريمة، مما يؤدي إلى تحديات في تحديدها ويجعل من الصعب على أدوات تحديد الأحجار الكريمة التقليدية تمييزها. وفي السنوات الأخيرة، أدى إدخال بعض الأدوات التحليلية الكبيرة وتطبيقها إلى حل العديد من المشاكل التي لا يمكن تحديدها بالأدوات التقليدية. ولذلك، تلعب الأدوات الكبيرة دوراً متزايد الأهمية في تحديد الأحجار الكريمة المحسّنة.
1. التحليل الطيفي بتحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء
يتكون مطياف الأشعة تحت الحمراء عادةً من مصدر ضوئي ومطياف أحادي اللون وكاشف ونظام معالجة معلومات حاسوبية (الشكل 2 - 31). واعتمادًا على نوع الجهاز المطيافي، يمكن تصنيفه على أنه مشتت أو متداخل. بالنسبة لجهاز قياس الطيف الضوئي البصري ثنائي الحزمة المشتتة ذي الحزمة المزدوجة المتوازنة الصفرية للأشعة تحت الحمراء، عندما تمتص العينة الأشعة تحت الحمراء عند تردد معين، تخضع مستويات الطاقة الاهتزازية للجزيئات لانتقالات، مما يؤدي إلى انخفاض التردد المقابل للضوء في الحزمة المرسلة. وهذا يخلق فرقًا في الشدة بين الحزمة المرجعية وحزمة العينة، مما يسمح بقياس طيف الأشعة تحت الحمراء للعينة.
يمكن استخدام التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لدراسة بنية الجزيئات والروابط الكيميائية، ويمكن استخدامه أيضًا كطريقة لتوصيف وتحديد الأنواع الكيميائية. ويتمتع التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء، الذي يُعرف اختصارًا باسم FTIR، بدرجة عالية من الخصوصية ويمكن تحليله وتحديده من خلال مقارنته بأطياف الأشعة تحت الحمراء للمركبات القياسية. وقد تم نشر عدة مجموعات من أطياف الأشعة تحت الحمراء القياسية، ويمكن تخزين هذه الأطياف في جهاز كمبيوتر للمقارنة واسترجاعها للتحليل والتعرف على الهوية.
(1) المبادئ الأساسية
الأشعة تحت الحمراء عند 4000 - 400 سم – 1 تتسبب في خضوع الجزيئات لانتقالات في مستويات الطاقة الاهتزازية والدورانية أثناء عمليات الاهتزاز والدوران؛ فعندما يتغير الاهتزاز الجزيئي مع عزم ثنائي القطب، يتغير توزيع الشحنة داخل الجزيء، مما يولد مجالًا كهربيًّا متناوبًا. يحدث الامتصاص بالأشعة تحت الحمراء فقط عندما يتطابق تردد هذا المجال مع تردد الإشعاع الكهرومغناطيسي الساقط. ولذلك، هناك شرطان لتوليد أطياف الأشعة تحت الحمراء: يجب أن يكون للإشعاع طاقة كافية لإحداث انتقالات اهتزازية في المادة، ويجب أن يكون للجزيء عزم ثنائي القطب.
تنقسم الخطوط الطيفية للأشعة تحت الحمراء إلى ثلاث فئات بناءً على رقم الموجة: الأشعة تحت الحمراء البعيدة، 50 - 400 سم – 1الأشعة تحت الحمراء المتوسطة - تحت الحمراء، 400 - 4000 سم – 1؛ الأشعة تحت الحمراء القريبة، 4000 - 7500 سم – 1. يشير طيف الامتصاص للمعادن إلى الترددات المختلفة للأشعة تحت الحمراء التي تشع على المعدن، مما يؤدي إلى نسب نفاذية مختلفة. يمثل المحور الرأسي النفاذية، ويمثل المحور الأفقي التردد. ويشكل هذا منحنى يمثل تغيرات المعدن، وهو ما يسمى طيف الامتصاص بالأشعة تحت الحمراء لذلك المعدن. يمكن إجراء التحليل النوعي والكمي للمواد بناءً على نطاقات امتصاص المجموعات الأيونية في نطاق الأشعة تحت الحمراء.
(2) طرق الاختبار
تنقسم طرق اختبار التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء للأحجار الكريمة إلى طرق الإرسال والانعكاس.
① طريقة الإرسال (طريقة قرص المسحوق) هي طريقة تحديد مدمرة للتعرف على المعادن، وتدرس بشكل أساسي الماء والمواد العضوية والشوائب في معادن الأحجار الكريمة. وطريقة التحضير هي طريقة أقراص بروميد البوتاسيوم (KBr)، لذا لتقليل التأثير على القياس، يفضل أن يكون بروميد البوتاسيوم من درجة الكاشف الضوئي أو على الأقل من الدرجة التحليلية. يجب طحنه بشكل مناسب (أقل من 200 شبكة) قبل الاستخدام ووضعه في مجفف لمدة 4 ساعات على الأقل بعد التجفيف عند درجة حرارة 120 درجة مئوية أو أعلى. في حالة وجود تكتل، يجب تجفيفه مرة أخرى. يجب أن يكون قرص KBr الفارغ المحضر شفافًا، ويجب أن تكون النفاذية أعلى من 75%. تتراوح العينة المأخوذة لطريقة الأقراص عمومًا من 1 - 2 مجم، ويكون KBr المستخدم حوالي 200 مجم.
② طريقة الانعكاس هي الطريقة الأكثر استخداماً في الوقت الحالي في تحديد المعالجة المحسنة للأحجار الكريمة. واستنادًا إلى الخصائص الطيفية للانعكاس بالأشعة تحت الحمراء للأحجار الكريمة الشفافة أو غير الشفافة، تساعد هذه الطريقة في تحديد مواد المعالجة بالحشو والأصباغ ومواد البوليمر العضوية الأخرى، مما يجعلها طريقة تحديد دقيقة وغير مدمرة.
(3) التطبيق في أبحاث علم الأحجار الكريمة
وتعتمد الخصائص الطيفية للأشعة تحت الحمراء على التركيب المادي للأحجار الكريمة وبنيتها؛ فلا يوجد حجران كريمان لهما أطياف أشعة تحت حمراء متطابقة تماماً. ولا يؤدي التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء إلى تلف العينة، كما أن تشغيل الجهاز بسيط، والاستجابة حساسة، وهيكل الاختبار دقيق. يمكن للخصائص الطيفية للأشعة تحت الحمراء للأحجار الكريمة أن تحدد نوع الحجر الكريم، سواء كان اصطناعيًا أو محسنًا.
① التمييز بين الأحجار الكريمة الطبيعية والأحجار الكريمة الاصطناعية: تتشابه الأحجار الكريمة الطبيعية والاصطناعية في التركيب والخصائص الفيزيائية الكيميائية. ومع ذلك، تحدث تغيرات مختلفة في التركيب بسبب الاختلافات في بيئات النمو. على سبيل المثال، الجمشت الطبيعي والجمشت الاصطناعي، بصرف النظر عن الاختلافات في اللون والشفافية والشوائب الداخلية، فإن لهما أطياف أشعة تحت حمراء مختلفة؛ حيث إن طيف الأشعة تحت الحمراء للأحجار الكريمة الاصطناعية له ذروة امتصاص عند 3450 سم – 1بينما لا يحتوي الجمشت الطبيعي على ذروة الامتصاص هذه (الشكل 2 - 32).
② تحتوي طريقة تحديد طريقة المعالجة بالحشو الاصطناعي على مجموعتين أو أكثر من الإيبوكسي، وتستخدم مجموعات وظيفية أليفاتية أو حلقية أو عطرية كهيكل عظمي، وتتفاعل مع عامل معالجة لتوليد بنية شبكية ثلاثية الأبعاد من راتنجات الإيبوكسي البوليمرية، ومعظمها في شكل حشو، وتستخدم على نطاق واسع في معالجة الحشو الاصطناعي لليشم والفيروز والزمرد وغيرها من اليشم الثمين. توجد أنواع كثيرة من راتنجات الإيبوكسي، ولا تزال أنواع جديدة تظهر. والأصناف الشائعة هي البولي أوليفين الإيبوكسي وراتنج الإيبوكسي حمض البيراسيتيك، وبوليمر الإيبوكسي أوليفين، وراتنج الإبيكلوروهيدرين، وراتنج ثنائي البيسفينول أ، وبوليمر التكثيف الإبيكلوروهيدرين - ثنائي البيسفينول أ، وراتنج ثنائي كلوروهيدرين وما إلى ذلك.
من خلال الحصول على الاهتزازات الجزيئية للمواد، يمكن لمطياف الأشعة تحت الحمراء المتحوّل فورييه تحليل جزيئات الماء أو مجموعات الهيدروكسيل أو الراتنجات أو الزيوت في البلورات بفعالية. على سبيل المثال، يتم اختبار الزمرد المملوء باستخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء المحول فورييه بشكل عام بطريقة الانعكاس، حيث يتم وضع وجه الجوهرة على طاولة الجوهرة لأسفل على مسرح العينة، مع دخول الضوء من جناح الجوهرة ومروره عبر الجوهرة بأكملها وانعكاسه عن المرآة ثم مروره عبر الجوهرة مرة أخرى إلى الكاشف. عند فحص العينة، يجب تدوير الجوهرة على المرآة بزاوية 360 درجة، حيث أن الراتينج أو الزيت الذي يملأ الشقوق لا يشغل سوى جزء صغير من الجوهرة، ويجب أن يخترق الضوء الناتج المنطقة المملوءة.
يمكن لمطياف الأشعة تحت الحمراء المحول فورييه التمييز بين الجاديت الطبيعي والجاديت المملوء. يُظهر الجاديت الطبيعي قمم امتصاص واسعة جداً، بينما يُظهر طيف الجاديت المملوء قمم امتصاص واضحة بالأشعة تحت الحمراء للراتنج في نطاق ضيق جداً (3200 ～ 2800 سم) – 1) (انظر الشكل 2-33).
2. تحليل طيف رامان الطيفي
(1) المبادئ الأساسية
تحليل رامان الطيفي هو نوع من أنواع التحليل الطيفي للتشتت. وتعتمد طريقة تحليل طيف رامان الطيفي على تأثير تشتت رامان الذي اكتشفه العالم الهندي C.V. Raman، حيث يقوم بتحليل طيف الضوء المشتت الذي يختلف في تردده عن الضوء الساقط للحصول على معلومات عن اهتزازات الجزيئات ودورانها، ويستخدم كطريقة تحليلية لأبحاث التركيب الجزيئي. ومن خلال تحليل طيف رامان يمكننا معرفة مستوى اهتزاز المادة ومستوى الطاقة الدورانية لتحديد المادة وتحليل طبيعتها. ويتميز تحليل Raman الطيفي بمزايا عدم التدمير وسرعة الكشف السريعة للغاية والتكلفة المنخفضة. كما أنه حساس للروابط التساهمية المتماثلة للغاية مع وجود حركة ثنائية القطب طبيعية قليلة أو معدومة. يوضح الشكل 2 - 34 البنية الأساسية لمطياف رامان.
يمكن لتحليل Raman الطيفي تحديد الخواص الكيميائية للأحجار الكريمة وأصولها من خلال مقارنة معرّفات Raman الطيفية من مصادر مختلفة. وينتج مطياف Raman بيانات طيفية دقيقة وفريدة من نوعها لجميع أنواع البورات والكربونات والهاليدات والعناصر الأصلية والأكاسيد والفوسفات والسيليكات والكبريتات والكبريتيدات.
(2) تطبيقات تحليل رامان الطيفي في علم الأحجار الكريمة
① يمكن استخدامه لتمييز الماس عن الماس المقلد منه، مثل المويسانيت والكوارتز، حيث إن الأحجار الكريمة المختلفة لها خصائص رامان الطيفية المختلفة. للألماس انزياح واحد لرامان C-C عند 1332 سم – 1؛ تقع أقوى قمة رامان للمويسانيت عند 788 سم – 1متبوعًا بذروة مميزة عند 965 سم – 1، 766 سم – 1؛ قمة خاصية رامان الرئيسية في الكوارتز هي قمة الامتصاص عند 475 سم – 1. يوضح الشكل 2 - 35 الاختلافات في أطياف رامان بين الماس والمويسانيت والكوارتز.
② تقليد اليشب الشرقي الطبيعي. هناك فرق جوهري بين أطياف رامان لليشب الشرقي الطبيعي واليشب الشرقي المقلد: فالأول هو طيف رامان للديكايت والسينابار بشكل أساسي. وفي الوقت نفسه، فإن الأخير هو في الأساس طيف رامان للمواد العضوية، والتي يمكن تمييزها باستخدام التحليل الطيفي للرامان. المكوّن الرئيسي لليشب الشرقي الطبيعي "الترابي" هو الديكيت، وتحتوي عينة اليشب الشرقي الطبيعي "الدم" على كل من الزنجفر والديكيت، وهو في الأساس مركب من الزنجفر والديكيت. المكون الرئيسي في "تراب" اليشب الشرقي المقلد هو البوليسترين - الأكريلونيتريل، و"الدم" هو صبغة عضوية حمراء.
(3) التطبيق في تحديد معالجات تحسين الأحجار الكريمة
① يمكن لتحليل Raman الطيفي تحديد الأحجار الكريمة المعالجة بالحشو، مثل الجاديت المعالج بالراتنج الصناعي والزمرد والفيروز والياقوت والماس المعالج بزجاج الرصاص. وتشكل مواد الحشو المختلفة في شقوق الأحجار الكريمة تحديات معينة للتعرف على الأحجار الكريمة، ويساعد استخدام تقنية اختبار التحليل الطيفي بتحليل Raman الطيفي في تحديد أنواع الحشوات بدقة.
- تحديد الياقوت المملوء يتم تطبيق الحشو بدرجة حرارة منخفضة بشكل عام على الياقوت الذي تصل شقوقه إلى السطح، ويتضمن مواد ذات درجة انصهار منخفضة. إذا كان صمغاً أو شمعاً، يمكن استخدام التحليل الطيفي لرامان، ويمكن ملاحظة المكونات العضوية التي تظهر قمم امتصاص اهتزازات التمدد للرابطة C-H عند 2800 - 3000 سم – 1. (الشكل 2 - 36) .
- تحديد الزمرد المملوء. يستطيع تحليل رامان الطيفي التمييز بين الزمرد الطبيعي والزمرد المملوء. فالزمرد الطبيعي يُظهر قمم امتصاص واسعة جداً، بينما تُظهر أطياف الزمرد المملوء قمم امتصاص كبيرة بالأشعة تحت الحمراء للراتنج والزيت في نطاق ضيق جداً من الطول الموجي (3200 - 2400 سم) – 1) (الشكل 2 - 37) .
② التمييز بين المرجان الأحمر الطبيعي والمرجان المصبوغ. قمم رامان الطيفية للمرجان الأحمر الطبيعي هي 1129 سم – 1 و1517 سم – 1في حين أن المرجان الأحمر المصبوغ له قمة طيفية واحدة عالية الكثافة عند 1089 سم – 1 (الشكل 2 - 38)، تظهر اختلافات كبيرة في أطياف رامان الخاصة بهم.
3. التحليل الطيفي الضوئي فوق البنفسجي - المرئي
(1) المبادئ الأساسية
إن طيف الامتصاص فوق البنفسجي - المرئي هو طيف امتصاص جزيئي ناتج عن انتقالات إلكترونات التكافؤ والإلكترونات في المدارات الجزيئية للذرات والأيونات والجزيئات في الأحجار الكريمة تحت الإشعاع الكهرومغناطيسي. تحتوي الأحجار الكريمة الملونة المختلفة ذات الهياكل البلورية المختلفة على أيونات شوائب لونية تسبب أيونات شوائب تمتص الضوء الساقط بأطوال موجية مختلفة بدرجات متفاوتة بشكل انتقائي، مما يؤدي إلى ظهور خطوط طيفية امتصاصية مختلفة. واستناداً إلى منطقة الطول الموجي للضوء الممتص، ينقسم القياس الطيفي للأشعة فوق البنفسجية - المرئية إلى القياس الطيفي للأشعة فوق البنفسجية والمرئية.
في بلورات الأحجار الكريمة، تتواجد الإلكترونات في حالات مختلفة وتتوزع عبر مجموعات مستويات طاقة مختلفة. لنفترض أن فرق الطاقة بين الحالة الأرضية والحالة المثارة لأيون شائب في البلورة يساوي بالضبط طاقة الضوء الأحادي اللون الذي يمر عبر البلورة. في هذه الحالة، ستمتص البلورة هذا الطول الموجي للضوء الأحادي اللون، مما يؤدي إلى انتقال إلكترون في الحالة الأرضية إلى مستوى طاقة الحالة المثارة، مما يؤدي إلى وجود نطاق امتصاص في طيف امتصاص البلورة، وبالتالي تكوين طيف الامتصاص فوق البنفسجي - المرئي.
(2) طرق الاختبار
يمكن تقسيم طرق اختبار الأحجار الكريمة إلى فئتين: طريقة الإرسال المباشر وطريقة الانعكاس.
① طريقة النقل المباشر
يوضع السطح المصقول أو وجه الخاتم لعينة الأحجار الكريمة (مما يسمح بمرور شعاع الضوء عبر جانب خصر الخاتم) مباشرة على مسرح العينة للحصول على طيف الامتصاص فوق البنفسجي - المرئي للأحجار الكريمة الطبيعية أو بعض الأحجار الكريمة المعالجة صناعياً. على الرغم من أن طريقة الإرسال المباشر هي طريقة اختبار غير مدمّرة، إلا أن المعلومات التي يتم الحصول عليها عن الأحجار الكريمة محدودة للغاية، خاصة عند التعامل مع الأحجار الكريمة المعتمة أو المجوهرات ذات التطعيمات السفلية، مما يجعل من الصعب قياس طيف امتصاصها. وهذا يحد من التطبيق الإضافي لطيف الامتصاص فوق البنفسجي - المرئي.
② طريقة الانعكاس
يساعد استخدام جهاز الانعكاس الخاص بمقياس الطيف الضوئي فوق البنفسجي - المرئي (مثل أجهزة الانعكاس المرآة وأجهزة المجال المتكامل) على معالجة المشكلات التي تواجهها أثناء الاختبار باستخدام طريقة الإرسال المباشر، وبالتالي توسيع نطاق تطبيق طيف الامتصاص فوق البنفسجي - المرئي.
(3) التطبيق في تحسين الكشف عن الأحجار الكريمة
① التمييز بين الألماس الطبيعي والألماس المشعع
من الممكن التمييز بفعالية بين الماس الأزرق الطبيعي والماس الأزرق المشع صناعياً باستخدام التحليل الطيفي للامتصاص فوق البنفسجي - المرئي. وينجم لون الألماس الأزرق الطبيعي عن ذرات الشوائب B، التي تتميز بأطياف امتصاص فوق بنفسجية - مرئية تتراوح بين 540 نانومتر وأطوال موجية أطول، مع زيادة معدل الامتصاص في طيف الامتصاص المرئي. يُظهر الماس الأزرق المشع مركز اللون المميز GR1 (741 نانومتر) (الشكل 2 - 39).
② التمييز بين الياقوت الأصفر الطبيعي والياقوت الأصفر المعالج حرارياً والياقوت الأصفر المشع
كما يمكن للتحليل الطيفي للامتصاص بالأشعة فوق البنفسجية - المرئية أن يميز بفعالية بين الياقوت الأصفر الطبيعي والياقوت الأصفر المعالج بالحرارة والياقوت الأصفر المشع. وترجع آلية تلوين الياقوت الأصفر الطبيعي إلى التحولات الإلكترونية لأيونات الحديد ثلاثية التكافؤ، مع وجود نطاقات امتصاص في الأشعة فوق البنفسجية المرئية عند 375 نانومتر و387 نانومتر و450 نانومتر؛ ولا يظهر الياقوت الأصفر المعالج حرارياً أي امتصاص تقريباً في هذه النطاقات الثلاثة؛ أما الياقوت الأصفر المشعع فيمتص امتصاصاً ضعيفاً جداً عند 387 نانومتر و450 نانومتر، حيث ترجع آلية تلوين هذه الياقوتات بشكل أساسي إلى مراكز الألوان (الشكل 2 - 40).
مع تطور العلم والتكنولوجيا، تتزايد أيضاً أساليب وتقنيات تحسين الأحجار الكريمة يومياً. وقد أصبح من الصعب التمييز بين الأحجار الكريمة المحسّنة والطبيعية باستخدام طرق التحديد التقليدية. تستمر الأساليب والتقنيات الجديدة لتحسين الأحجار الكريمة في الظهور والتحديث، وبالنسبة لبعض طرق التحسين التي لا يمكن تمييزها بالأدوات التقليدية، يمكن استخدام اختبار الأدوات على نطاق واسع لتحديدها. ولذلك، يلعب اختبار الأدوات واسع النطاق دوراً هاماً للغاية في تحديد الأحجار الكريمة. يمكن لهذه الأدوات الشائعة أن توفر فقط الملاحظة الأولية وتحديد الأحجار الكريمة. وغالباً ما تزوّدنا الأدوات واسعة النطاق بمعلومات وبيانات أكثر تفصيلاً، مما يساعدنا على مراقبة الأحجار الكريمة وفهمها بشكل أعمق وأدق.
