Enthüllung von einkristallinen, optimierten Edelsteinen wie Saphir, Beryll und Diamant

Erfahren Sie mehr über Edelsteinbehandlungen wie Erhitzung bei Rubinen und Saphiren und Bestrahlung bei Blausteinen. Erfahren Sie, wie diese Verfahren die Farbe und Klarheit eines Edelsteins verbessern und ihn für Schmuckliebhaber und Sammler attraktiver machen können.

Enthüllung einkristalliner Optimize-Edelsteine wie Saphir, Beryll und Diamant

Optimierung und Identifizierung von Saphir- und Rubinkorund-Edelsteinen, Edelsteinen der Beryllfamilie und Diamanten

Edelsteinkristalle, die in einem periodischen Muster nach bestimmten Regeln von Atomen oder Molekülen angeordnet sind, werden als Einkristalle bezeichnet. Es gibt viele einkristalline Edelsteine, wie Rubine, Saphire, Diamanten, Smaragde, Turmaline, Kristalle und Zirkone. Einkristalline Edelsteine haben im Allgemeinen eine hohe Transparenz und einen starken Glanz. Die Optimierungsbehandlung von einkristallinen Edelsteinen wird hauptsächlich zur Verbesserung der Farbe und Transparenz von allochromatischen Edelsteinen eingesetzt. Die meisten Edelsteine, die durch Spurenelemente gefärbt sind, können durch eine Optimierungsbehandlung ihre Farbe verbessern und ihre Transparenz erhöhen. Je nach chemischer Zusammensetzung, Struktur und Farbmechanismus der Einkristalle werden unterschiedliche Optimierungsverfahren angewandt. Bei natürlichen Smaragden und Rubinen mit vielen Rissen wird zum Beispiel oft farbloses oder farbiges Öl eingespritzt, um sie zu füllen. Es gibt viele Optimierungsmethoden für Korund-Edelsteine, und fast alle können auf Korund-Edelsteine angewendet werden. Die Optimierungsmethoden für andere Arten von einkristallinen Edelsteinen sollten entsprechend dem Farbprinzip der Edelsteine gewählt werden.

Darüber hinaus können einige einkristalline Edelsteine, die durch ihre Bestandteile gefärbt sind, wie Granat, Malachit und Peridot, nicht mit Optimierungsverfahren behandelt werden, um die Farbe der Edelsteine zu verändern.

Abschnitt I Saphir & Rubin Korund Edelstein

1. Gemmologische Merkmale von Korund-Edelsteinen

Korund-Edelsteine sind eine allgemeine Bezeichnung für einkristalline Edelsteine aus α- Al₂O₃. Reine Kristalle sind farblos, aber sie weisen oft verschiedene Farben auf, die auf das Vorhandensein von Spuren von Übergangsmetallionen zurückzuführen sind (Tabelle 5-1). Chromionen färben die wertvollsten taubenblutroten Rubine, blaue Saphire werden in der Regel durch Eisen- und Titanionen gefärbt, während Schlüsselionen usw. die Farbe von Saphiren verändern. Rubine, Saphire, Diamanten, Smaragde und Katzenaugensteine sind die fünf wichtigsten Edelsteine. Farbzentren, wie z. B. gelbe Saphire, färben einige Korund-Edelsteine.

Tabelle 5-1 Farben von Korund-Edelsteinen, die durch verschiedene Färbeionen erzeugt werden

Arten von Verunreinigungen	Farbe des Edelsteins
Cr₂O₃	Hellrot, rosa, tiefrot
TiO₂ + Fe₂O₃	Blau
NiO + Cr₂O₃	Goldgelb
NiO	Gelb
Cr₂O₃ + V₂O₅ + NiO	Grün
V₂O₅	Farbwechsel (blau-violett unter Fluoreszenzlicht, rot-violett unter Kunstlicht)

Korund-Edelsteine gibt es in verschiedenen Farben, darunter rot, violett, grün, blau, gelb und schwarz (Abbildung 5-1). Rubine beschränken sich auf die mittel- bis tiefroten Sorten, die Chrom enthalten, während hellrosa bis orangegelbe Edelsteine allgemein als Padma bezeichnet werden. Die übrigen farbigen Korunde in Edelsteinqualität werden unter dem Begriff Saphir zusammengefasst. Bei der Benennung von Korund-Edelsteinen wird die Farbe des Edelsteins vor den Saphir gesetzt, z. B. gelber Saphir. Wenn keine spezifische Farbe angegeben ist, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um einen blauen Stein handelt, und manchmal wird auch der allgemeine Begriff verwendet.

2. Optimierung der Behandlung und Identifizierungsmethoden von Korund-Edelsteinen

Vor langer Zeit begannen die Menschen, Wärmebehandlungsmethoden anzuwenden, um die Farbe von Saphir-Edelsteinen zu verbessern. Einschlägige Aufzeichnungen belegen, dass um 1045 ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Saphir-Edelsteinen bei niedrigen Temperaturen aufkam, bei dem geschmolzenes Gold erhitzt wurde, das meist auf über 1100 °C erhitzt werden kann. Obwohl diese Methode schon lange angewandt wird, wird sie auch heute noch angewandt, wenn auch mit leichten Abweichungen. Ziel ist es, die violetten Töne in Rubinen und rosa Saphiren abzuschwächen oder zu entfernen.

In den 1970er Jahren änderte sich die Farbe von milchigen Geuda-Saphiren aus Sri Lanka nach einer Hochtemperaturerhitzung auf 1500℃ ins Blaue und verwandelte sich von preiswerten Pflastersteinen in Saphire von Edelsteinqualität. Ab 2001 kamen mit Berylliumdiffusion behandelte Saphire in großen Mengen auf den Markt, und erst Anfang 2002 identifizierten Gemmologen diese Steine als berylliumdiffundierte Saphire.

Es gibt auch ein Hochtemperatur- und Hochdruckverfahren zur Behandlung von helleren Saphiren, das die Farbkonzentration und -sättigung nach der Behandlung deutlich erhöht.

2.1 Klassifizierung der Optimierungsverfahren für Saphir-Edelsteine

Zu den in diesem Abschnitt behandelten Saphiren gehören Rubine, Padparadscha-Saphire, verschiedene farbige Saphire und verschiedene Sternsaphire. Korund-Edelsteine sind eine weit verbreitete Art von Edelsteinen, für die es zahlreiche Optimierungsmethoden gibt. Fast alle Optimierungsmethoden können auf Korund-Edelsteine angewandt werden, die derzeit in drei Hauptkategorien (Wärmebehandlung, Bestrahlung und additive Farbanpassung) und zwölf Methoden unterteilt werden können, wie in Tabelle 5-2 dargestellt.

Tabelle 5-2 Klassifizierung von Optimierungsbehandlungen für Korund-Edelsteine

Erste Art der Wärmebehandlungsmethode	(1) Die Farbveränderung von Korund-Edelsteinen, die Eisenionen enthalten, von farblos, hellgelb bis gelb, orange
	(2) Die Vertiefung der Farbe bei farblosen oder hellblauen Korund-Edelsteinen, die Eisen- und Titanionen enthalten, und die Aufhellung der Farbe bei tiefblauen Korund-Edelsteinen
	(3) Die Beseitigung von Purpur- und Blautönen in Rubinen
	(4) Die Ausfällung, Beseitigung und Neubildung von Sternlicht und faserigen Einschlüssen
	(5) Die Einführung von synthetischen Edelsteinwachstumsmustern und Spannungsreliefs sowie von fingerabdruckartigen Einschlüssen
	(6) Diffusion von farblosem Korund in verschiedene Farben oder Sternenlicht
Die zweite Art der Bestrahlungsmethode	(7) Farblos wird gelb, rosa wird orange, blau wird grün, und die Beseitigung von Farbzentren durch radioaktive Bestrahlung
Dritte Art der Farbverbesserungsmethode	(8) Färben und Färben, Ausfällung von Farbstoffen in den Rissen von Edelsteinen
	(9) Farblose oder gefärbte Füllung, in der Regel aus Wachs, Öl oder Kunststoff
	(10) Überwachsen, Aufwachsen einer Schicht aus synthetischem Korund auf der Oberfläche von synthetischen oder natürlichen Korund-Edelsteinen
	(11) Zusammengesetzte Steine, bei denen korundartige Edelsteine oder andere Arten von Edelsteinen zum Verbinden verwendet werden, um das Gewicht zu erhöhen oder die Farbe zu verbessern
	(12) Beschichtung, Substrat, Oberflächenbeschichtung oder -kaschierung, Aufkleben oder Gravieren von Sternenlicht

Von den 12 oben erwähnten Optimierungsverfahren werden sechs Verfahren am häufigsten bei der Wärmebehandlung eingesetzt. Im Folgenden werden wir jede Methode und jedes Prinzip der Optimierungsbehandlung einzeln analysieren.

2.2 Wärmebehandlungsverfahren

(1) Wechsel von eisenhaltigen Korund-Edelsteinen von farblos und leicht gelblich-grün zu gelb und orange

Wenn Eisenionen in Korund zweiwertig vorliegen, ist der Edelstein farblos oder leicht grünlich. Unter Hochtemperaturoxidationsbedingungen kann zweiwertiges Eisen durch Gasdiffusion zu dreiwertigem Eisen oxidiert werden. Bei unterschiedlichem Gehalt an dreiwertigem Eisen kann der Edelstein verschiedene Gelbtöne aufweisen [Abbildung 5-2 (a)].

Wenn der Eisengehalt in Edelsteinen den des Titans weit übersteigt, dominiert der Ladungstransfer zwischen Eisenionen, und der Edelstein kann immer noch gelb erscheinen. Dennoch ist das mit Titan gebildete Gelb viel dunkler als das ohne Titan.

Wenn Eisenionen mit Chromionen koexistieren und Eisen zweiwertig ist, ist der Edelstein rosa; bei Oxidation und Erhitzung wird Eisen dreiwertig und der Edelstein erscheint orange-rot [Abbildung 5-2 (b)].

Die für die Wärmebehandlung von Korund-Edelsteinen erforderliche Temperatur ist relativ hoch und liegt in der Regel bei über 1500℃, d. h. in der Nähe, aber unterhalb des Schmelzpunkts von Korund (2050℃). Während des Erhitzens muss ein gutes Temperaturkontrollsystem vorhanden sein; andernfalls kann der Edelstein teilweise oder vollständig schmelzen. Die Atmosphäre während der Wärmebehandlung ist oxidierend, wobei häufig ein offener Tiegel zur Oxidation von Fe²⁺ zu Fe³⁺Die Erhitzung wird unter schwach oxidierenden Bedingungen an der Luft durchgeführt, was zu lebhafteren Farben der Korundsteine führen kann. Aufgrund der hohen Temperatur während des Erhitzens muss auf die Erhitzungs- und Abkühlungsgeschwindigkeit geachtet werden, um Risse im Edelstein zu vermeiden; daher sind langsame Temperaturwechsel erforderlich.

(2) Die Farbe von farblosen oder hellblauen Korund-Edelsteinen, die Eisen- und Titan-Ionen enthalten, wird tiefer, während die Farbe von tiefblauen Korund-Edelsteinen heller wird.

Chromophor-Ionen aus Eisen und Titan erzeugen die blauen und grünen Farben in Saphiren. Die unterschiedlichen Wertigkeitsstufen und Konzentrationen von Eisen- und Titan-Ionen in Saphiren führen zu unterschiedlichen Farben. Der Ladungstransfer von Eisen und Titan ist der Hauptgrund für den Farbwechsel in blauen Korund-Edelsteinen.

Fe²⁺ + Ti⁴⁺ -> Fe³⁺ + Ti³⁺(5-1)

(Niedrige Energie) (Hohe Energie)

Wenn Licht auf den Edelstein trifft, absorbieren einzelne Elektronen die Lichtenergie und übertragen sie von Eisen auf Titan, wodurch die Gleichung nach rechts verläuft. Die Absorption von Einzelelektronen bildet eine breite Absorptionsbande von Gelb bis Rot, wodurch Blau entsteht. Dieses Merkmal der Ladungsübertragung, das die Farbe erzeugt, hat eine hohe Wahrscheinlichkeit für eine starke Lichtabsorption, was zu leuchtenden Farben führt.

Beim ersten Prozess wird die Farbe intensiver. Eisen in hellem oder farblosem Korund, der Eisen und Titan enthält, liegt im Allgemeinen in der zweiwertigen Form vor, während Titan in Form der Verbindung TiO₂. Um die Gleichung nach rechts zu treiben, muss Titan TiO₂ muss im Korund in ionischer Form vorliegen, was eine Hochtemperaturwärmebehandlung erfordert.

Ein typisches Beispiel ist die thermische Behandlung des "Geuda"-Korunds in Sri Lanka. Dieser Korund, dessen Farbe von cremefarben bis gelblich-braun oder milchig mit einem Blaustich reicht, kann bei hohen Temperaturen behandelt werden, um unterschiedliche Blautöne zu erzeugen, von denen einige sogar die feinste Farbe von Saphiren erreichen können (Abbildung 5-3).

Aufgrund der zahlreichen Risse in natürlichen Korund-Edelsteinen muss verhindert werden, dass die Edelsteine während der Wärmebehandlung aufplatzen. Vor der Wärmebehandlung sollte das Edelstein-Rohmaterial angepasst werden, um einige Oberflächenrisse und größere Einschlüsse zu entfernen; während der Wärmebehandlung werden häufig Chemikalien zugesetzt, um ein Aufplatzen während der Erhitzung zu verhindern und die Geschwindigkeit der Farbänderung zu beschleunigen. Bei einer niedrigeren Erhitzungstemperatur muss die Haltezeit verlängert werden; bei einer höheren Temperatur ist nur eine kurze Haltezeit erforderlich.

Der zweite Prozess ist die Aufhellung der tiefen Farben. Dabei handelt es sich um die Reaktion auf den ersten Prozess, bei dem hauptsächlich der Gehalt und das Verhältnis von Verunreinigungen wie Eisen und Titan verändert und angepasst werden, die die tiefblaue oder sogar schwarzblaue Farbe des Saphirs ausmachen.

Beispiele hierfür sind Korund, der in Shandong, China, auf der Insel Hainan, China, und in Australien hergestellt wird. Die Verbesserung dieses Edelsteins ist theoretisch möglich, aber eine ideale Methode muss in der Praxis noch gefunden werden.

(3) Beseitigung der violetten und blauen Farbtöne in Rubinen

Der Zweck der Wärmebehandlung von Rubinen besteht darin, den Gehalt und die Art und Weise des Auftretens von Verunreinigungen (in der Regel Eisen und Titan), die die Farbschwankungen in Rubinen verursachen, so zu verändern, dass die Verunreinigungen keine Farbe aufweisen, wodurch die rote Farbe, die durch Chromionen im Edelstein entsteht, lebhafter wird.

Zum Beispiel haben Rubine oft blaue oder violette Farbtöne aufgrund von Eisenionenverunreinigungen. Die Wärmebehandlung von Rubinen erfolgt bei relativ niedrigen Temperaturen, in der Regel unter 1000 °C, und kann in einer oxidierenden Atmosphäre die blau-violetten Farbtöne in Rubinen entfernen, wodurch die rote Farbe in Rubinen lebendiger wird (Abbildung 5-4). Dieser wärmebehandelte Korund-Edelstein hat eine gute Stabilität, verblasst nicht unter Licht und Hitze und enthält keine zugesetzten Bestandteile, so dass er als natürlicher Edelstein verkauft werden kann, ohne dass er im Zertifikat direkt als natürlicher Edelstein genannt werden muss.

Die Temperatur für diese Wärmebehandlung ist viel niedriger als die für die Wärmebehandlung von Saphir, aber wenn das Ziel ist, die faserigen Einschlüsse im Rubin zu beseitigen, ist eine höhere Temperatur erforderlich.

(4) Eliminierung, Ausfällung und Neubildung von sternförmigen und faserigen Einschlüssen

Kristalle können bei bestimmten Temperaturen feste Lösungen mit Verunreinigungen bilden. Wenn die Temperatur auf ein bestimmtes Niveau sinkt, werden die Verunreinigungen im Kristall übersättigt und fallen als Schubkristalle oder Mikrokristalle aus, wodurch der Kristall eine milchige Substanz oder faserige Einschlüsse bildet.

Hinzufügen eines Rutils von 0,2% in A1₂O₃ und bei der Synthese von Korund bei hohen Temperaturen und einer relativ schnellen Abkühlung bleiben die kristallisierten Kristalle blau und transparent. Allerdings erscheinen kleine faserige oder nadelartige Einschlüsse, wenn die Kristalle bei einer Temperatur von 1100-1500℃ wiedererwärmt oder etwa eine Woche lang bei derselben Temperatur gehalten werden.

Viele extrem kleine, nadelförmig orientierte Rutileinschlüsse bilden drei Gruppen von orientierten Einschlüssen an der Basis der parallelen Korundkristalle, die zueinander einen Winkel von 120° bilden. Es kann eine deutliche Sternbildung auftreten [Abbildung 5-5 (a)].

Untersuchungen des Phasendiagramms zeigen eine gegenseitige Löslichkeitsgrenze zwischen Titanoxiden und A1₂O₃ um 1600℃. Oberhalb dieser Grenztemperatur können sich Titanoxide in A1 auflösen₂O₃ in einem bestimmten Verhältnis, um feste Lösungen zu bilden. Unterhalb dieser Grenztemperatur scheidet sich Titan meist als TiO₂ [Abbildung 5-5 (b)].

Unterhalb der gegenseitigen Löslichkeitsgrenze werden Titanrückstände in Form von Ti⁴⁺(TiO₂) :

2Ti₂O₃ + O₂ →4TiO₂(5-2)

Daher wird bei gleicher Verunreinigungskonzentration von (TiO₂), können unterschiedliche Temperatur- und Druckbedingungen Sternchen und seidenartige Einschlüsse in Korund-Edelsteinen verursachen oder beseitigen.

① Beseitigung von Asterismus und seidenartigen Einschlüssen

Wählen Sie natürliche Rubin- oder Saphirrohmaterialien mit schwachem Asterismus und unklaren Sternlinien.

Behandlungsmethode: Durch schnelles Abkühlen nach der Hochtemperaturerwärmung wird der Edelstein auf eine hohe Temperatur von 1600℃ erhitzt, wobei TiO₂ und A1₂O₃ bilden eine feste Lösung, TiO₂ löst sich im Edelstein auf, während A1₂O₃ nicht, wodurch die seidenartigen Einschlüsse im Edelstein beseitigt werden.

② Gewinnung von Sternenlicht:

Rohstoffe: natürliche oder künstlich hergestellte Rubine und Saphire mit einem hohen Titananteil.

Behandlungsmethode: Die Probe wird unter Hochtemperaturbedingungen erhitzt und für einige Zeit auf 1100-1500 °C gehalten. Bei niedrigeren Temperaturen sollte sie etwa eine Woche lang gehalten werden, während sie bei hohen Temperaturen mehrere Stunden lang gehalten werden muss. Während dieser Zeit können die nadelförmigen Rutilkristalle im Inneren des Korunds eine regelmäßige Anordnung bilden, was zu dem Phänomen des Sternenlichts führt.

③ Starlight recreation:

Wählen Sie natürliche titanhaltige Einschlüsse in Edelsteinrohstoffen, vor allem in Saphiren. Dies liegt daran, dass einige natürlich hergestellte Edelsteine schlechtes Sternenlicht haben oder die faserigen Einschlüsse grob und ungleichmäßig gewachsen sind.

Behandlungsmethode: Diese Einschlüsse können durch künstliches Hochtemperaturschmelzen in den Edelstein eingeschmolzen werden, und dann wird die Temperatur kontrolliert, um die idealen Einschlüsse zu extrahieren und hochwertiges Sternenlicht zu erzeugen.

Der Erholungsprozess kombiniert die Eliminierung und Extraktion der beiden vorherigen Prozesse.

Arbeitsschritte: Bei hohen Temperaturen (über 1600℃ ) muss die Temperatur für eine gewisse Zeit konstant gehalten werden, damit die fadenförmigen und groben Einschlüsse schmelzen können, ohne den Edelstein zu schmelzen. Es ist wichtig, die richtige Temperatur und Zeit zu kontrollieren. Dann langsam auf eine gewählte Temperatur zwischen 1500-1100℃ abkühlen, wobei die Temperatur für einige Zeit konstant gehalten wird, damit das TiO₂nadelförmige Einschlüsse genügend Zeit, um zu keimen und zu wachsen, und kühlen schließlich langsam auf Raumtemperatur ab.

Nach der Bearbeitung und dem Polieren zu einem glatten Edelstein zeigen die Rohmaterialien für Sternenlicht sechsstrahliges Sternenlicht auf der oberen Facette.

Der Prozess der Ausfällung und Neubildung von Sternenlicht ist in Abbildung 5-5 (b) dargestellt.

(5) Die Einführung von synthetischen Edelsteinwachstumsmustern, Stressabbau und fingerabdruckähnlichen Einschlüssen.

Diese Methode wird üblicherweise zur Herstellung von Rubinen und blauen Saphiren durch Flammenschmelzen verwendet. Während des Kristallisations- und Abkühlungsprozesses von synthetischen Edelsteinen treten einige offensichtliche Defekte auf, wie z. B. gekrümmte Wachstumslinien, innere Spannungen, gekrümmte Farbbänder usw. die auf die Gleichmäßigkeit der Bestandteile, die Stabilität der Temperaturregelung der Anlage, die Ausrichtung des Wachstums und die Kristallisationsgeschwindigkeit zurückzuführen sind.

Um diese Defekte zu beseitigen, wird nach der Synthese in der Regel eine herkömmliche Glühbehandlung durchgeführt (um 1300℃ ), um die Sprödigkeit des Edelsteins zu beseitigen und die Stabilität des synthetischen Edelsteins zu erhöhen.

Gewölbte Farbbänder und Wachstumsstreifen sind wichtige Kriterien, um synthetische Edelsteine von natürlichen Edelsteinen zu unterscheiden. Um das synthetische Produkt dem natürlichen näher zu bringen, wird eine Hochtemperaturbehandlung in einem thermischen Feld nahe dem Schmelzpunkt des Edelsteins durchgeführt, mit Temperaturen über 1800℃ über einen längeren Zeitraum. Die Hochtemperaturbehandlung kann Spannungen beseitigen, die Sprödigkeit verringern und die gewölbten Farbbänder und Wachstumsstreifen des Edelsteins durch Hochtemperaturdiffusion reduzieren oder weniger auffällig machen. Allerdings können mit dieser Methode kleine Blasen in der Synthese nicht entfernt werden.

Außerdem kann die ungleichmäßige Erhitzung von synthetischen Saphiren dazu führen, dass sich zunächst lokale Risse bilden, die dann durch Erhitzen mit bestimmten Zusätzen geheilt werden können, was zu fingerabdruckähnlichen Einschlüssen führt, die den natürlichen Edelsteinen sehr ähnlich sind.

2.3 Bestrahlungsmethode

Ursprünglich wurden farblose Saphire mit Röntgen- oder γ-Strahlen bestrahlt, um hellgelbe bis orange-gelbe Saphire zu erzeugen. Die durch diese Bestrahlung erzeugten Farben sind jedoch instabil und verblassen unter Lichteinwirkung. Daher sind Lichtausbleichungsexperimente die einzige zuverlässige Methode zur Identifizierung von bestrahlten gelben Saphiren (K. Nassau, 1991). In den letzten Jahren hat eine neue Art der Bestrahlung - die Neutronenbestrahlung - gelbe Saphire hervorgebracht, deren Farbzentren denen natürlicher gelber Saphire ähneln und die bei Licht nicht verblassen, sondern erst bei Erhitzung auf über 250℃ zu verblassen beginnen. Darüber hinaus weisen neutronenbestrahlte gelbe Saphire die folgenden Identifikationsmerkmale auf:

① Orange-gelbe ultraviolette Fluoreszenz:

Bestrahlte gelbe Saphire zeigen alle eine starke orange-gelbe ultraviolette Fluoreszenz. Gelbe Saphire mit natürlichem Farbzentrum haben ebenfalls eine orange-gelbe Fluoreszenz, aber Saphire mit Fe³⁺ als Hauptfarbstoffion zeigen keine ultraviolette Fluoreszenz.

② Die Zusammensetzung enthält wenig oder keine Chromionen.

③ Infrarot-Absorptionsspektrum:

Mit Neutronen bestrahlte gelbe Saphire zeigen Absorption bei 3180 cm^-1 und 3278cm^-1.

④ Ultraviolett-sichtbares Absorptionsspektrum:

Die Absorptionskurve von mit Neutronen bestrahlten gelben Saphiren zeigt eine schwache Fe³⁺ Absorptionsspitze bei 450 nm. Sie nimmt ab 405 nm ab, was auf eine erhöhte Transparenz für violettes und ultraviolettes Licht hinweist, während andere bestrahlte Behandlungen und gelbe Saphire mit natürlichem Farbzentrum undurchsichtig für ultraviolettes Licht sind.

Farblose, hellgelbe oder hellblaue Korund-Edelsteine können durch Bestrahlung gelb werden und gelbe Saphire bilden. Während des Bestrahlungsvorgangs entstehen mindestens zwei Arten von gelben Farbzentren. Bei dem einen handelt es sich um einen instabilen Farbkern (YFCC-Farbkern), der im Licht schnell verblasst, während der andere ein stabilerer Farbkern (YSCC-Farbkern) ist, der im Licht und bei Temperaturen unter 500℃ nicht verblasst. Tiefgelbe oder orange-gelbe Saphire sind in der Regel instabil und können nach Erhitzen auf niedrige Temperaturen um 200℃ oder nach mehrstündiger Einwirkung von Sonnenlicht verblassen. Chromhaltige hellrosa Saphire können durch Bestrahlung zu rosa-orangefarbenen Saphiren werden.

Wenn ein gelbes Farbzentrum in chromhaltigem rosa Korund vorhanden ist, wird er zu einem orange-gelben bis rosa Padparadscha-Saphir. Wenn ein gelbes Farbzentrum in blauen Saphiren vorhanden ist, kann es die blauen Saphire grün färben. Natürliche gelbe Farbzentren sind meist stabile YSCC-Farbzentren.

Während des Bestrahlungsprozesses ist die Optimierung der Behandlung von Edelsteinen besonders für stabile Farbzentren von Bedeutung. Erhitzen kann die Beseitigung von Farbzentren beschleunigen, wobei etwa 500℃ erforderlich sind, um stabile Farbzentren zu beseitigen, während für die Beseitigung instabiler Farbzentren nur 200℃ erforderlich sind, was mit einer Sonnenbestrahlung von einigen Stunden vergleichbar ist. Nach dem Erhitzen wird Gelb hellgelb oder farblos, und Grün wird blau. Bei erneuter Bestrahlung kehren die meisten zu ihren vorherigen Farben zurück.

Bestrahlte Saphire sind schwer zu erkennen, aber ihre Farbe unterscheidet sich in der Regel von unbehandeltem Naturmaterial. Im Allgemeinen haben bestrahlte Saphire sehr helle Farben und eine hohe Sättigung.

2.4 Rubin-Füllung

(1) Füllen mit traditionellen Materialien

Neben der Verwendung von Farbstoffen wird manchmal auch gefärbtes oder farbloses Wachs, farbloses Öl, gefärbtes Öl oder Kunststoff zum Füllen verwendet. Die Einspritzung von farbigem Öl kann sehr trügerisch sein. So ist beispielsweise "Rubinöl" ein stabiles Mineralöl, das mit rotem Farbstoff und einer kleinen Menge eines bakteriziden Duftstoffs gemischt wird und den Rotton von hellrosa oder farblosen Korund-Edelsteinen, insbesondere solchen mit natürlichen Rissen, verstärken kann, so dass sie als "Rubine" verkauft werden können.

Das Füllen von Rubinen erfolgt im Allgemeinen unter Vakuum durch Erhitzen und umfasst folgende Schritte:

① Der Rubin wird vorbearbeitet, indem er grob in die gewünschte Form geschliffen wird, ohne dass er fein geschliffen und poliert werden muss. Reinigen Sie ihn mit Säure, um Verunreinigungen aus den Rissen zu entfernen, und trocknen Sie ihn.

② Das Füllmaterial und den zu bearbeitenden Rubin in das Gerät geben, es erhitzen, um das Füllmaterial in einen flüssigen Zustand zu bringen, und es unter Vakuumbedingungen in die Risse des Rubins eindringen lassen, wobei die Temperatur eine Zeit lang konstant gehalten wird, um den Füllvorgang vollständig abzuschließen.

③ Nach dem Füllen langsam abkühlen lassen und Feinschleifen, Polieren und andere Oberflächenbehandlungen am bearbeiteten Rubin vornehmen.

Nach der Harzfüllung haben die Risse im Rubin einen harzähnlichen Glanz, der sich deutlich von dem hellen Glasglanz des Rubins unterscheidet. Das Harz kann mit einer Nadel bewegt werden, oder bei Berührung mit einer heißen Nadel kann es zu einer Ölerscheinung kommen. Die Infrarotspektroskopie kann Absorptionsspitzen des Harzes oder Öls zeigen. Mit Öl oder Harz gefüllte Rubine können unter der Lupe auf die irisierenden Interferenzfarben des Öls oder Harzes und der Blasen untersucht werden (Abbildungen 5-6).

(2) Füllung von bleihaltigem Glas

Aufgrund des hohen Brechungsindex und des Glanzes von Bleiglas gilt: Je höher der Bleianteil, desto größer der Brechungsindex und desto stärker der Glanz. Im Vergleich zu herkömmlichen Glasmaterialien liegen die optischen Eigenschaften von Bleiglas näher an denen von Rubinen. Daher ist bleihaltiges Glas ein auf dem Markt häufig verwendetes Material zum Füllen von Rubinen. Es sei darauf hingewiesen, dass ein zu hoher Bleigehalt wie bei Schmuckstücken schädlich für den Körper ist, weshalb der Bleigehalt in bleihaltigem Glas für Rubine in einem vernünftigen Rahmen gehalten werden sollte.

① Befüllungsmethode:

Die für die Füllung von Rubinen verwendeten Glaskomponenten sind in der Regel Borosilikat-Aluminiumglas, Aluminosilikatglas und Phosphat-Aluminiumglas, die bei 1500 °C einen Schmelzkörper bilden können, der in die Risse des Rubins eindringt und eine Rolle bei der Reparatur und Reinigung spielt. Die neueste Anwendung von bleihaltigem Glas hat eine starke Fließfähigkeit des Materials, einen niedrigen Schmelzpunkt (ca. 600°C), einen Brechungsindex und einen Glanz, der dem des Rubins ähnelt (starker Glasglanz), so dass es leicht ist, es ohne sorgfältige Beobachtung als Naturprodukt zu behandeln.

② Nachweisverfahren:

Bleiglasfüllungen erscheinen als weiße faserige Substanzen in den Rissen von Rubinen [Abbildung 5-7 (a)], und mit der Zeit bilden sie gelbe faserige Substanzen. Bei der Betrachtung unter dem Edelsteinmikroskop mit Vergrößerung zeigen die gefüllten Risse oft blaue oder blaugrüne Blitzeffekte [Abbildung 5-7 (b)]. In den gefüllten Rissen zeigt sich eine weiße, trübe Substanz, die sich vom Hauptkörper des Rubins unterscheidet.

③ Reparatur von Glasfüllungen:

In der Regel wird Borosilikat-Natrium-Aluminium-Glas verwendet, um den Rubin mit Kerben oder Beschädigungen am Gürtel oder am Pavillon aufzufüllen, um ästhetische und gewichtssteigernde Effekte zu erzielen. Bei dieser Füllung handelt es sich in der Regel um eine örtlich begrenzte Mikrofüllung mit einer geringen Füllmenge, so dass sie schwer zu erkennen ist. Bei der Identifizierung ist sorgfältig zu beobachten, ob der Rubin beschädigte Stellen aufweist; ist dies der Fall, ist er zu vergrößern, um Füllungsphänomene im Inneren zu erkennen, und gegebenenfalls sind große Instrumente wie Infrarotspektrometer oder Raman-Spektrometer zur Analyse der Bestandteile einzusetzen.

2.5 Kompositsteine und Beschichtungen

Es gibt verschiedene Kombinationen von Korund-Edelstein-Verbundsteinen; häufig anzutreffen sind Kombinationen von Rubinen und synthetischen Rubinen, eine synthetische Rubinbasis unter einem blauen Saphir mit Grün; die obere Schicht ist ein natürlicher blauer Saphir und die untere Schicht ein synthetischer blauer Saphir, oder die obere Schicht ist ein hellblauer Saphir und die untere Schicht ein dunkelblauer Saphir (Abbildung 5-8) usw.

Bei der Identifizierung von Komposit-Rubinen oder Komposit-Saphiren ist es wichtig, die Farbe, den Glanz und die Einschlüsse zwischen den zusammengesetzten und den oberen und unteren Schichten genau zu beobachten. Bei sorgfältiger Beobachtung kann man die Unterschiede zwischen den beiden finden.

Das Besondere ist die Aufbringung des Sternenlichts durch Aufkleber oder Gravuren. Die Streifen werden mit Hilfe von Farb- oder Metallteilen auf die Unterseite von natürlichen oder synthetischen Korundsteinen aufgebracht oder mit Hilfe von Reliefmethoden eingraviert. Chemische Ätzverfahren führen ebenfalls zu drei Gruppen von eingravierten Linienmustern in einem Winkel von 120° auf der Unterseite des Edelsteins, die in der Tischansicht dem Sternenlicht sehr ähnlich sehen.

Es gibt viele Optimierungsmethoden für Korund-Edelsteine. Bei der Überwucherung wird beispielsweise eine Schicht aus synthetischem Korund auf synthetische oder natürliche Edelsteine aufgetragen oder die Oberfläche von Korund-Edelsteinen mit einem Diamantfilm beschichtet usw.

2.6 Gängige Methoden der additiven Farbanpassung

Aufgrund der zahlreichen Risse in natürlichen Rubinen werden zum Färben von Rubinen in der Regel farblose oder farbige Öle verwendet. Nach dem Färben nimmt die Farbe des Rubins zu, die Struktur wird fester und die Stabilität verbessert sich. Es ist relativ schwierig, farblose, mit Öl gefärbte Rubine zu identifizieren, und manchmal können anormale Fluoreszenzphänomene auftreten; die Identifizierung farbiger, mit Öl gefärbter Rubine ist relativ einfach, und eine vergrößerte Inspektion kann die Farbakkumulation in den Rissen offenbaren, mit helleren Farben in Bereichen ohne Risse. Die Farbverteilung hängt mit seiner Struktur zusammen (Abbildung 59). Manchmal können farbige ölgefärbte Rubine auch Fluoreszenzphänomene aufweisen.

2.7 Identifizierung von verbesserten Produkten

Die Art des Edelsteins wird durch herkömmliche Prüfverfahren bestimmt. Zunächst wird festgestellt, ob es sich bei der Probe um einen Korund-Edelstein, einen natürlichen oder einen synthetischen Edelstein handelt. Beobachten Sie dann sorgfältig, ob die Wachstumslinien und fingerabdruckartigen Einschlüsse im Edelstein künstlich eingepflanzt wurden; künstlich eingepflanzte Einschlüsse beschränken sich im Allgemeinen auf die Oberfläche, und manchmal sind noch kleine Blasen aus der Synthese zu finden.

Es ist leicht, verschiedene Methoden der Farbverbesserung zu erkennen, wenn man sie beobachtet. Der Schlüssel zu dieser Identifizierung ist die Kenntnis und Berücksichtigung der möglichen Optimierungsverfahren, die während der Bewertung auftreten können.

Die Identifizierung von farblosem Ölfarbstoff ist relativ schwierig; im Allgemeinen wird er durch die Fluoreszenzeigenschaften des Öls identifiziert. Bei Öl ohne Fluoreszenz ist es jedoch notwendig, die verschwommenen Umrisse der Risse unter einer Lupe zu betrachten und dann die verdächtigen Stellen mit einer heißen Nadel zu berühren, um sie anhand des abgegebenen Geruchs zu identifizieren.

Durch Wärmebehandlung veredelte Edelsteine können als Naturprodukte verkauft werden. Der Schlüssel zur Identifizierung ist die Suche nach Anzeichen für hohe Temperaturen. Typische Anzeichen für hohe Temperaturen sind ungeschliffene Einschlüsse, die nach dem Nachpolieren zurückbleiben können, anormale Facetten und Rondelle; es können auch Spannungsbrüche durch thermische Ausdehnung um eingeschlossene Materialien herum auftreten, sowie Phänomene wie Farbbanddiffusion und Knoten; im Absorptionsspektrum kann auch das Fehlen einer Eisenabsorptionslinie bei 450 nm beobachtet werden.

Der Prozess der Entfernung von Purpur oder Braun in Rubinen zeigt aufgrund der relativ niedrigen Temperatur in der Regel keine Anzeichen von hohen Temperaturen.

Gelbe stabile Farbzentren, die durch Bestrahlung erzeugt werden, können auch als Naturprodukte verkauft werden, sind aber schwer zu bekommen; instabile Farbzentren haben aufgrund ihres schnellen Verblassens keinen kommerziellen Wert.

Die wichtigsten Erkennungsmerkmale von bei hohen Temperaturen wärmebehandelten Rubinen und Saphiren sind folgende.

(1) Brüche in Gas-Flüssigkeits-Einschlüssen

Nach dem Erhitzen der fingerabdruckähnlichen Einschlüsse brechen die ursprünglich isolierten Gas-Flüssigkeits-Einschlüsse auf und bilden zusammenhängende, gekrümmte, konzentrische Einschlüsse, die sehr langen, gewundenen, verstreuten Wasserrohren auf dem Boden ähneln, die als Klempnerheilungsrisse bezeichnet werden.

(2) Erosion von festen Einschlüssen

Feste Einschlüsse werden erodiert und bilden kreisförmige oder elliptische zweiphasige Einschlüsse, die bei Einschlüssen mit niedrigem Schmelzpunkt aus Glas und Blasen bestehen; Kristalleinschlüsse mit hohem Schmelzpunkt nehmen ein abgerundetes Milchglasaussehen oder eine entsteinte Oberflächenstruktur an.

(3) Belastung durch thermische Behandlung Frakturen

Wenn Kristalleinschlüsse durch Erhitzung schmelzen oder sich zersetzen, können sie bereits vorhandene Spannungsrisse hervorrufen oder verändern. Zu den üblichen Phänomenen gehören:

① Schneeball:

Der Kristalleinschluss schmilzt vollständig und bildet eine weiße Kugel oder Scheibe, um die herum Spannungsbrüche entstehen [Abbildung 5-10 (a)].

② Fransenfrakturen:

Wenn der Kristalleinschluss ganz oder teilweise schmilzt, kann die Schmelze in die Risse überfließen und einen Ring aus Tröpfchen bilden, die um den Kristall herum verteilt sind oder andere Stellen in den Rissen füllen. Durch das Überfließen der Schmelze können auch kontrastreiche Hohlräume um den geschmolzenen Kristall entstehen [Abbildung 5-10 (b)].

③ Atoll-Frakturen:

Der Kristalleinschluss schmilzt nicht, sondern bildet Spannungsbrüche mit atollartigen Rändern. Dieses Phänomen ist auch bei wärmebehandelten Rubinen und blauen Saphiren zu beobachten und wird als Atoll-Bruch bezeichnet [Abbildung 5-10 (c)].

2.8 Diffusionsmethode Sapphire

(1) Diffusionsbehandlung von Korund-Edelsteine

① Prinzip der Diffusionsbehandlung:

Eisen-, Titan- und Chromionen werden in den Korundkristall eingebracht, um die Aluminiumionen zu ersetzen. Unter Hochtemperaturbedingungen dringen die farbgebenden Ionen in die Oberflächenschicht des Korunds ein und lassen den Edelstein blau oder rot erscheinen. Die Temperatur für die Wärmebehandlung sollte knapp unter dem Schmelzpunkt des Edelsteins liegen, damit sich das Kristallgitter ausdehnen kann und die Migration der Farbionen mit größerem Radius erleichtert wird. Durch das Einbringen verschiedener Farbionen werden unterschiedliche Farben in den Edelsteinen erzeugt, wobei Titan- und Chrom-Ionen blau, Chrom-Ionen rot, eine angemessene Menge an Titan-Ionen einen Sternenlichteffekt und Beryllium-Ionen gelb bewirken.

② Prozess der Diffusionsbehandlung

Auswahl der Rohmaterialien: Farbloser oder leicht gefärbter transparenter Naturkorund [Abbildung 5-11 (a)]. Zunächst werden diese Korundrohmaterialien in verschiedene Formen und Größen von Rohsteinen poliert, die im Allgemeinen nach dem Feinschleifen nicht poliert werden, und dann in ein chemisches Mittel eingebettet, das hauptsächlich aus Aluminiumoxid besteht und einige färbende Ionenkomponenten enthält [Abbildung 5-11 (b)].
Erhitzen: Nachdem die Probe wie in Abbildung 5-11 gezeigt in den Tiegel gelegt wurde, wird sie in einem Hochtemperaturofen weiter erhitzt. Die Erhitzungszeit kann zwischen 2 und 200 Stunden betragen, und die Temperaturerhöhung reicht von etwa 1600 bis 1850 °C. Im Allgemeinen liegt der beste Temperaturbereich bei 0°C bis 1800°C.

Vorsichtsmaßnahmen: Der Korund ändert sich nicht unter 1600℃, aber der Edelstein wird bei höheren Temperaturen schmelzen. Daher muss die Erhitzungstemperatur unter der Phasenübergangstemperatur des Korunds ( 2050℃) liegen.) Beim Erhitzen, im Allgemeinen bei einer höheren Temperatur für eine längere Zeit, ist auch die Tiefe der Farbdurchdringung größer.

Inzwischen gibt es eine "tiefe" Diffusionsmethode, die sich von dieser Langzeitdiffusion bei hohen Temperaturen unterscheidet und bei der der Edelstein mehrfach erwärmt wird, d. h. nach dem Abkühlen des Edelsteins wieder erhitzt wird. Bei dieser mehrfach wiederholten Methode mit Mehrfachdiffusion muss die Behandlungszeit mehr als zwei Monate betragen, und die Farbe des Edelsteins ist nach der Behandlung tiefer.

③ Die Ergebnisse der Diffusionsbehandlung:

Die Farbe des Saphirs nach der Diffusionsbehandlung ist nur an der Oberfläche des Edelsteins vorhanden (Abbildung 5-12). Robert und andere in den Vereinigten Staaten haben die Dicke der durch Diffusion entstandenen Farbschicht gemessen; ihre Methode bestand darin, drei facettierte, diffusionsbehandelte Edelsteine senkrecht zur obersten Facette zu schneiden, die Schnittfläche zu polieren und sie dann zu messen und zu beobachten. Auf dem Querschnitt sind unterschiedliche Dicken der durch Oberflächendiffusion entstandenen Farbschicht zu erkennen, wobei man davon ausgeht, dass die Unterschiede in der Tiefe auf mehrfache Diffusion zurückzuführen sind.

④ Bewertung von diffusionsbehandelten Edelsteinen

Ursprung der Farbe: Die Farbe, die durch Diffusionsverfahren erhalten wird, ist auf die künstliche Zugabe von chemischen Substanzen zurückzuführen, die keine natürlichen Bestandteile sind, und die Farbe ist nur an der Oberfläche vorhanden, wodurch die Gesamtfarbe des Edelsteins ungleichmäßig und uneinheitlich zwischen dem Inneren und Äußeren ist. Er muss beim Verkauf als Diffusionsedelstein gekennzeichnet werden. Der Buchstabe "u" muss auf dem Edelstein-Identifizierungszertifikat angegeben werden und steht für Produkte mit Oberflächendiffusion.
Preisbildungsprinzipien: Die durch die Diffusionsmethode gewonnenen Farben entsprechen denen, die durch natürliche Farbstoffionen gebildet werden, die teilweise in das Gitter eingedrungen sind. Ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften sind stabil, die Herstellungskosten sind nicht gering, und der Preis sollte nicht zu niedrig angesetzt werden. Das allgemeine Preisniveau liegt unter dem von natürlichen Saphiren und über dem von synthetischen Saphiren.

(2) Identifizierung von durch Diffusion behandelten Saphiren

① Einfache Vergrößerung

Die Oberfläche der behandelten Probe zeigt teilweise reflektiertes Licht und Oberflächen-Sintermaterial, das nach dem Polieren teilweise oder vollständig entfernt werden kann.
Diffusionsbehandelte Edelsteine, die leicht poliert werden, erzeugen oft ein doppelschichtiges Band auf der polierten Oberfläche, und eine Diffusionsschicht kann unter Vergrößerung gesehen werden.
Bei der Diffusionsbehandlung von Saphir werden oft tief konzentrierte Farben und Diffusionsfarbstoffe in den Oberflächenrissen oder den umgebenden Poren abgelagert.
Um die Einschlüsse im Edelstein herum befinden sich häufig Hochdruckfragmente, wobei einige Einschlüsse geschmolzen sind oder die "Seide" aus Rutil teilweise zu Flecken geschmolzen oder absorbiert wurde.

② Beobachtung durch Eintauchen in Öl:

Die wirksamste Methode zur Identifizierung von Edelsteinen, die mit Diffusionswärme behandelt wurden, ist die Beobachtung im Ölbad. Tauchen Sie die Probe in Dibrommethan oder andere Immersionsflüssigkeiten und beobachten Sie mit bloßem Auge oder unter Vergrößerung ihr Aussehen, das die typischen Merkmale diffusionsbehandelter Edelsteine aufweist.

Hohe Vorsprünge: Aufgrund der Farbkonzentration sind tiefere Farblinien oder hohe Vorsprünge entlang der Übergänge zwischen den Facetten und dem Gürtelbereich deutlich sichtbar.
Fleckige Facetten: Fertige Saphire, die mit Diffusionswärme behandelt wurden, weisen häufig Unregelmäßigkeiten in der Farbtiefe einiger Facetten auf.
Der Taille-Rand-Effekt: Bei diffusionsbehandelten Edelsteinen ist die Taille oft völlig farblos, und die gesamte Taille ist sichtbar.
Blauer Umriss: Unabhängig von dem Medium, in das sie eingetaucht sind, sind die Kanten von diffusionsbehandelten Edelsteinen sehr klar und zeigen oft einen tiefblauen Umriss.

Die mit bloßem Auge beobachtete Farbe von Diffusionssteinen variiert in verschiedenen Lösungsmitteln. Einige andere Merkmale, wie z. B. die marmorierten Facetten, sind in Glycerin oder Dichlormethan stärker ausgeprägt. Am deutlichsten ist die Farbe noch in Dichlormethan, aber dieses Lösungsmittel ist hochgiftig.

Der Brechungsindex von Chromionen-diffundierten Rubinen ist relativ hoch und erreicht 1,788-1,790. Einige diffusionsbehandelte Saphire zeigen eine blau-weiße oder blau-grüne Fluoreszenz unter kurzwelligem ultraviolettem Licht. Es gibt auch eine Art von blauem Diffusionssaphir, der durch Diffusion von Co²⁺ in Korund umgewandelt, der mit einem Chelsea-Filter identifiziert werden kann. Unter dem Chelsea-Filter erscheinen kobaltionendiffundierte Saphire rot.

(3) Der Färbungsmechanismus und die Erkennungsmerkmale von Beryllium-diffundierten Korund-Edelsteinen.

① Der Prozess der Berylliumdiffusion in Korund-Edelsteinen:

Beim Hochtemperatur-Beryllium-Diffusionsverfahren für Korund-Edelsteine erfolgt die Einbringung von Beryllium-Ionen durch Smaragd (BeAl₂O₄)) Pulver, und es gibt zwei Methoden für diesen Prozess.

Flussmittel-Methode: Einem bor- und phosphorhaltigen Flussmittel wird Chrysoberylpulver mit einem Massenanteil von 2%-4% zugesetzt, und die mit dem Flussmittel beschichteten Edelsteine werden in einer oxidierenden Atmosphäre 25 Stunden lang bei 1800℃ erhitzt.
Pulver-Methode: Chrysoberylpulver, das 2%-4% enthält, mit hochreinem Aluminiumoxidpulver mischen oder 0,8% Berylliumoxid zum Aluminiumoxidpulver hinzufügen, dann die Edelsteine in der Mischung vergraben und 60-100 Stunden lang bei 1780℃ in einer oxidierenden Atmosphäre erhitzen.

② Merkmale von Beryllium-Diffusionskorund-Edelsteinen

Während des Hochtemperatur-Beryllium-Diffusionsverfahrens kann das Element in den gesamten Edelstein diffundieren. Die Farben verschiedener farbiger Saphire und Rubine können durch Berylliumdiffusion erheblich verbessert werden.
Mit Flussmittelverfahren behandelte Edelsteine weisen eine ausgezeichnete Farbkonsistenz an der Oberfläche auf, während die Farbe von Edelsteinen, die mit Pulververfahren behandelt wurden, fast über den gesamten Edelstein diffundiert.

③ Färbungsmechanismus

Die Rolle von Beryllium: Ionen Beryllium-Ionen wirken als Stabilisatoren für die bei hohen Temperaturen entstehenden Eisenoxid-Farbzentren, so dass sie bei Abkühlung auf Raumtemperatur stabil bleiben. Berylliumionen sind nicht die unmittelbare Ursache für die Gelbfärbung; vielmehr verbessern sie den Saphir in erster Linie durch starke Absorption im blauen Bereich des Spektrums, was zu einer starken Gelbfärbung führt (Abbildung 5-13).
Die Rolle der Eisen-Ionen: Der Gehalt an Eisen-Ionen spielt eine wichtige Rolle bei der Berylliumveredelung. Eisenionen sind die Hauptverantwortlichen für die Bildung der orange-gelben Färbung, und ihr Färbungsmechanismus beinhaltet die Bildung von Eisenoxid-Vakanzdefekt-Farbzentren. Proben mit geringem Eisengehalt erscheinen nach der Behandlung braun, während Proben mit mittlerem bis hohem Eisengehalt gelb erscheinen.

(4) Beryllium verbessert die Eigenschaften und die Identifizierung von Edelsteinen

① Farbe:

Unterschiedlich gefärbte Edelsteine weisen nach der Berylliumbehandlung verschiedene Farben auf, mit unterschiedlichem Grad an Gelb- und Orangetönen. Die Farben, die verschiedene farbige Saphire nach der Beryllium-Ionendiffusion aufweisen, sind in Tabelle 5-3 aufgeführt.

Tabelle 5-3 Farben, die von verschiedenen farbigen Saphiren nach Beryllium-Ionendiffusion erzeugt werden

Vor der Verbesserung	Verbessert
Farblos	Gelb bis Orange Gelb
Rosa	Orange-gelb bis rosa-orange
Dunkelrot	Leuchtend rot bis orange-gelb-rot
Gelb, grün	Gelb
Blau	Gelb oder keine signifikante Wirkung
Lila	Orange-gelb bis rot

② Geräteprüfung auf Beryllium-Ionen-Konzentration

Großgeräteprüfung prüft hauptsächlich den Berylliumgehalt in Diffusionskorund
- Sekundärionen-Massenspektrometer, Berylliumkonzentration auf der Oberfläche von natürlichem Korund (1,5-5)×10^-6und die Berylliumkonzentration an der Oberfläche nach Berylliumdiffusion beträgt (1〜5)×10^-7. Wenn der Be-Gehalt über 1×10 liegt^-5Um festzustellen, ob der Korund einer Berylliumdiffusionsbehandlung unterzogen wurde, sind weitere Tests erforderlich.
- Für die Analyse der chemischen Zusammensetzung wurden Plasmamassenspektrometrie und Röntgenfluoreszenzspektrometrie eingesetzt. Dabei zeigte sich, dass die Konzentration von Beryllium-Ionen im Bor-diffundierten Korund in einem regelmäßigen Muster verteilt war, mit niedrigeren Konzentrationen im Inneren und höheren Konzentrationen an der Oberfläche.
Farbraum: Legen Sie den Edelstein in eine Dichlormethanlösung; der Farbraum variiert in der Dicke, mit unregelmäßigen sekundären Farbstreifen.
Andere Anzeichen: Unter dem Mikroskop weist es die Merkmale von Hochtemperatur-Wärmebehandlungseinschlüssen auf: pseudomorphe Einschlüsse von geschmolzenen Kristallen, sekundäre Einschlüsse, die entlang der scheibenförmigen Bruchfläche verteilt sind (glasig oder rekristallisiert), anhaftende Kristalle, blaue Halos usw.

Abschnitt II Edelsteine der Beryllfamilie

Zur Familie der Berylle gehören verschiedene Edelsteine, die im Allgemeinen nach ihrer Farbe benannt werden, wie farblose Berylle, gelbe Berylle, rote Berylle, usw. Die wertvollste Sorte ist der grüne Smaragd, der als König der grünen Edelsteine bekannt ist und den die Menschen seit jeher lieben. Nur wenn die Farbe eine bestimmte Konzentration erreicht, kann er als Smaragd eingestuft werden. Es gibt auch den gewöhnlichen Aquamarin, den Heliodor usw. (Abbildung 5-14).

1. Gemmologische Merkmale der Edelsteine der Beryllfamilie

Die chemische Zusammensetzung von Beryll-Edelsteinen ist Be₃Al₂Si₆0i₈ - xH₂O, und Aluminium können teilweise durch Ionen von Chrom, Eisen, Magnesium, Mangan und anderen ersetzt werden. Reiner Beryll ist farblos, und verschiedene färbende Ionen können verschiedene Farben erzeugen. Wenn Beryll eine geringe Menge an Chrom- und Vanadium-Ionen enthält, bildet er einen Smaragd; enthält er eine geringe Menge an Eisen-Ionen, bildet er einen blauen oder blaugrünen Aquamarin.

Die Kristallstruktur des Berylls besteht hauptsächlich aus hexagonalen Ringen aus Silicium-Sauerstoff-Tetraedern. Beryllkristalle sind hexagonal säulenförmig, und die Säulenflächen haben oft deutliche parallele Längsstreifen entlang der C-Achse, die sich manchmal zu hexagonalen Bipyramiden entwickeln. Häufig ersetzen geringe Mengen an Chrom-, Eisen- und Mangan-Ionen die Aluminium-Ionen.

Reiner Beryll ist ein farbloser, transparenter Kristall, und Beryll, der nur Kalium-, Natrium- und andere nicht färbende Ionen enthält, ist ebenfalls ein farbloser, transparenter Kristall; die grüne Farbe von Smaragd ist auf Chrom- oder Vanadium-Ionen zurückzuführen, und die Farbe muss nicht verbessert werden; durch Eisen- und Mangan-Ionen gefärbter Beryll ist meist grün, gelb, gelb-grün oder aquamarin, und die meisten können durch Methoden wie Wärmebehandlung und Bestrahlung farblich verbessert werden. Die Beziehung zwischen der Farbe von Beryll-Edelsteinen und den darin enthaltenen färbenden Ionen ist in Tabelle 5-4 dargestellt.

Tabelle 5-4 Der Zusammenhang zwischen der Farbe von Beryll-Edelsteinen und den darin enthaltenen farbgebenden Ionen

Edelstein-Sorten	Farbe	Farbe Ionen
Smaragd	Helles Grün	Chrom-Ionen oder Vanadium-Ionen
Aquamarin	Himmelblau	Fe²⁺ oder Fe²⁺/Fe³⁺
Goshenit	Farblos	Keine
Rosa Beryll	Rosa	Enthält Mn²⁺ , oder Cs⁺
Roter Beryll	Rot	Mn³⁺
Heliodor	Gelb-Goldgelb	Fe³⁺
Beryll vom Typ Maxixe	Blau	Farbzentrum verursacht Farbe, unstabil

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2. Optimierung der Behandlung und Identifizierungsmethoden von Edelsteinen der Beryllfamilie

Smaragd hat eine etwas geringere Härte und ist relativ zerbrechlich. Natürliche Smaragde enthalten bestimmte Risse und Einschlüsse, und viele Arten von Einschlüssen haben eine indikative Bedeutung für die Herkunft von Smaragden. Die Einschlüsse und Risse im Inneren von Smaragden können den Wert und die Stabilität des Edelsteins beeinträchtigen, weshalb die meisten Smaragde auf dem Markt einer Optimierungsbehandlung unterzogen wurden.

Die häufigste Veredelungsmethode für Smaragde ist das Auffüllen von Brüchen. Das Eintauchen in Öl kann die Risse in Smaragden verdecken und die Transparenz verbessern. Da der Brechungsindex von Öl dem des Smaragds ähnlich ist, hat es nur minimale Auswirkungen auf den Glanz des Edelsteins.

Auch das Auffüllen mit Kunstharz ist eine häufig angewandte Methode. Diese Methode ist haltbarer als das Eintauchen in Öl und kann Einschlüsse leichter verbergen. Die Kunstharzfüllung kann jedoch irreversible Schäden an Smaragden verursachen. Nach der Alterung kann sich das Harz braun oder weiß verfärben, wodurch die Fehler noch deutlicher hervortreten.

Leichte Veredelungsbehandlungen haben fast keinen Einfluss auf den Wert. Seit dem Jahr 2000 bietet die GIA-Zertifizierung eine Klassifizierung der Reinheit von Smaragden an. Die Zertifizierungsstelle untersucht ungefasste Edelsteine, und die Smaragdzertifikate beschreiben die Reinheitsgrade als leicht, mäßig oder deutlich. Die GIA-Zertifizierung weist darauf hin, dass das Klassifizierungssystem ausschließlich dazu dient, den Grad der Behandlung zu bewerten, und nicht dazu, einen allgemeinen Reinheitsgrad für den Edelstein zu bestimmen.

Zu den üblichen Veredelungsmethoden für Edelsteine der Beryllfamilie gehören Wärmebehandlung, farbloses Öl (farbiges Öl), Bestrahlung, Substrat, Beschichtung und Überwachsen.

2.1 Wärmebehandlungsverfahren

Die Wärmebehandlung wird üblicherweise für gelbgrüne oder eisenhaltige grüne Berylle angewandt und eignet sich auch für orangefarbene Berylle, die sowohl durch Mangan- als auch Eisenionen gefärbt sind. Natürliche Smaragde werden nur selten behandelt, um ihre Farbe zu verändern.

(1) Die in Beryll vorkommenden Formen von Eisen-Ionen

Aufgrund der verschiedenen Formen von Eisenionen im Beryll kann die Wärmebehandlung unterschiedliche Auswirkungen haben. Die spezifischen Formen von Eisenionen in der Beryllstruktur umfassen hauptsächlich drei Arten:

① Wenn Fe³⁺ ersetzt Al³⁺ erscheint der Edelstein gelb. Da der Gehalt an Fe³⁺ abnimmt, kann es von goldgelb zu farblos wechseln, und wenn es eine sehr geringe Menge an Fe³⁺ist es farblos.

② Wenn Fe²⁺ ersetzt Al³⁺Der Edelstein zeigt keine Farbe und ist farblos.

In den Kanälen der Beryllstruktur befinden sich Eisenionen. Nach früheren Studien wird angenommen, dass die Anwesenheit von Eisenionen in den Strukturkanälen mit der blauen Farbe des Berylls zusammenhängt. Im Allgemeinen hat die Wärmebehandlung nur geringe Auswirkungen auf die Farbe, die diese Ionen aufweisen, und der Färbungsmechanismus muss noch weiter erforscht werden.

Wenn Fe²⁺, Fe³⁺gleichzeitig im Beryll vorhanden ist, erscheint der Edelstein oft grün oder gelb-grün. Diese Art von Edelstein kann oft durch Wärmebehandlung in einen hochwertigen Aquamarin umgewandelt werden, wobei die ideale Farbe ein schönes Meeresblau ist, und seine physikalischen und chemischen Eigenschaften sind ebenfalls relativ stabil.

Eine Wärmebehandlung kann orangefarbene Berylle, die Eisen- und Manganionen enthalten, in wunderschöne rosa Berylle verwandeln. Es gibt auch eine Art von tiefrotem Mangan-Beryll, der bei Erhitzung auf 500℃ verblassen kann.

(2) Bedingungen der Wärmebehandlung

① Temperatur der Wärmebehandlung: Aufgrund des Vorhandenseins von Wasser in der Beryllstruktur ist die Wärmebehandlungstemperatur relativ niedrig, im Allgemeinen zwischen 250-500℃ und 400℃, und man muss sehr vorsichtig über 400℃ sein. Normalerweise reichen einige Minuten aus. Wenn viel Wasser vorhanden ist, tritt unterhalb von 550℃ ein milchiger Zustand auf, der darauf hinweist, dass die Kristallstruktur beschädigt wurde.

Einige Berylle können auch auf hohe Temperaturen erhitzt werden, wie z. B. einige Berylle aus Indien und Brasilien, die auf 700℃ erhitzt werden, ohne dass sich die Farbe des Edelsteins verändert. Diese Methode wird häufig angewandt, um einige extrem feine Einschlüsse und Risse zu beseitigen.

② Vorsichtsmaßnahmen: Aufgrund der vielen Risse im Beryll während der Wärmebehandlung muss das Erhitzen und Abkühlen langsam erfolgen, die Zeit bei der höchsten Temperatur sollte nicht zu lang sein, und der Edelstein muss geschützt werden, damit er nicht explodiert. Diese Schutzmaßnahmen sind z. B. recht wirksam, wenn der Edelstein in einen geschlossenen Tiegel gelegt, der Kohletiegel mit feinem Sand gefüllt oder der Edelstein in einen Tonklumpen eingewickelt wird.

2.2 Radioaktive Bestrahlungsmethode

Radioaktive Bestrahlung hat einen erheblichen Einfluss auf die Farbe des Berylls. Nachdem Beryll mit Strahlen unterschiedlicher Energie bestrahlt wurde, kann er unterschiedliche Farbveränderungen aufweisen. Zu den üblichen Bestrahlungsquellen gehören Röntgenstrahlen, hoch- und niederenergetische Elektronen usw. Aufgrund von Bedenken wegen radioaktiver Rückstände wird die Neutronenbestrahlung aus Reaktoren nur selten eingesetzt.

(1) Bestrahlungsmethoden und Farbveränderungen bei Edelsteinen

Aufgrund des Vorhandenseins verschiedener Verunreinigungsionen in Beryll können nach der Bestrahlung unterschiedliche Farben entstehen. Wenn eine geringe Menge an Fe²⁺ Ersetzt A1³⁺Bestrahlung kann farblos in gelb, blau in grün und rosa in orange-gelb verwandeln; diese Farben sind unter Licht stabil. Aus farblosem, grünem, gelbem und blauem Beryll des Maxixe-Typs kann nach Bestrahlung tief kobaltblauer Beryll entstehen. Die bestrahlten Edelsteine haben keine radioaktiven Rückstände, aber der erzeugte kobaltblaue Beryll ist instabil; die durch Bestrahlung erhaltene Farbe kann durch Wärmebehandlung in ihre ursprüngliche Farbe zurückverwandelt werden oder verblassen, und die durch Wärmebehandlung erhaltene Farbe kann auch durch Bestrahlung wiederhergestellt werden. Der größte Teil des derzeit auf dem Markt befindlichen kobaltblauen Berylls ist bestrahlter Beryll.

Einige Berylle können durch verschiedene Wärmebehandlungsatmosphären unterschiedliche Farben annehmen. So kann beispielsweise ein eisenhaltiger gelber Beryll farblos werden, wenn er in einer reduzierenden Atmosphäre erhitzt wird; ein grüner Beryll kann sich in Aquamarin verwandeln. Diese Farben sind lichtbeständig, aber die ursprünglichen Farben können wiederhergestellt werden, wenn sie mit Röntgen- oder γ-Strahlen bestrahlt werden.

(2) Identifizierungsmerkmale von bestrahltem Beryll

Bestrahlter Beryll ist im Allgemeinen nicht leicht zu erkennen, aber der bestrahlte blaue Beryll vom Typ Maxixe weist die folgenden Merkmale auf: Die Farbe ist kobaltblau, was sich deutlich vom Himmelblau des Aquamarins unterscheidet; sein Absorptionsspektrum für sichtbares Licht hat zwei Absorptionsbanden im roten Bereich (695nm, 655nm), und es gibt schwächere Absorptionsbanden im orangen, gelben und gelb-grünen Bereich bei 628nm, 615nm, 581nm und 550nm (einige Quellen berichten auch von Absorptionsbanden bei 688nm, 624nm, 587nm und 560nm), die bei Aquamarin nicht vorkommen. Bei der Beobachtung des Pleochroismus erscheint die blaue Farbe des blauen Berylls vom Typ Maxixe in Richtung des normalen Lichts. Im Gegensatz dazu ist er in Richtung des außergewöhnlichen Lichts meist farblos, während beim Aquamarin die tiefe Farbe in Richtung des außergewöhnlichen Lichts erscheint. Der Maxixe-Typ des blauen Berylls ist reich an dem Metall Cs und hat eine Dichte von 2,80 g/cm³ und einen Brechungsindex von 1,548-1,592, die beide höher sind als bei anderen Beryllsorten.

2.3 Einige Methoden der süchtig machenden Farbabstimmung

Smaragde haben oft viele innere Risse, so dass sie gefüllt werden müssen, um die Risse zu verbergen und die Stabilität des Edelsteins zu verbessern. Nach der Füllung können Smaragde auch die Farbe und Klarheit des Edelsteins verbessern.

(1) Methode der Injektionsfüllung

Zu den injizierten Ölen gehören verschiedene Pflanzenöle, Schmieröle, flüssiges Paraffin, Terpentin und Harze, die gemischt und mit einem, zwei oder mehreren Materialien injiziert werden können. Die Injektionsverfahren für Smaragde werden unterteilt in die Injektion von farblosem Öl, die Injektion von farbigem Öl und die Injektionsbehandlung mit Harz. Die Injektionsmethode ist eine häufig angewandte Optimierungsmethode für Smaragde.

① Farblose Öleinspritzung:

Nach der Behandlung des Edelsteins mit farblosem Öl werden die Risse aufgefüllt und verdeckt, so dass sie mit bloßem Auge nicht mehr zu erkennen sind, was die Transparenz und den Glanz des Edelsteins verbessert. Diese Behandlung wird von der internationalen Schmuckindustrie und den Verbrauchern anerkannt und ist auf dem Markt weit verbreitet. Die für die Injektion von farblosem Öl erforderliche Ausrüstung ist einfach und leicht zu bedienen, und die Injektionsschritte sind wie folgt

Reinigen Sie den Edelstein in Ethanol oder im Ultraschallbad und trocknen Sie ihn anschließend.
Legen Sie den Edelstein für einige Zeit in Öl mit einem Brechungsindex nahe dem des Smaragds unter Vakuum, Druck oder Hitze ein.

Der Zweck des Einspritzens von farblosem Öl besteht darin, die Risse zu "verstecken", so dass mehr Edelsteinrisse gefüllt werden können und diese mit bloßem Auge weniger auffällig sind. Bei vergrößerter Betrachtung erscheint das Öl in den oberflächlichen Rissen meist farblos; mit der Zeit kann es sich leicht gelb verfärben (Abbildung 5-15). Unter langwelligem ultraviolettem Licht ist eine gelb-grüne Fluoreszenz zu erkennen, und bei Kontakt mit einer erhitzten Nadel kann Öl austreten. Dieses Verfahren ist kommerziell akzeptiert, gilt als Optimierung und muss nicht spezifiziert werden; es kann als Naturprodukt verkauft werden.

② Farbige Öleinspritzung:

Die Methode der Injektion von farbigem Öl ist die gleiche wie die der Injektion von farblosem Öl. Der Zweck dieser Behandlung besteht nicht nur darin, die Mikrorisse des Edelsteins zu verbergen, sondern auch die Farbe des Edelsteins zu verändern. Bei der Injektion von gefärbtem Öl unterscheidet man zwei Fälle: Smaragde werden mit gefärbtem Öl injiziert, um ihre Farbe zu verstärken und ihren Wert zu erhöhen, und Berylle mit vielen Rissen werden injiziert und dienen als Ersatz für Smaragde.

Nachdem der Smaragd mit gefärbtem Öl eingespritzt wurde, weist er die folgenden Merkmale auf, anhand derer man feststellen kann, ob er mit gefärbtem Öl eingespritzt wurde.

Der Farbstoff ist fadenförmig entlang der Risse verteilt und kann unter Vergrößerung mit einem Glas oder Mikroskop gesehen werden. Unter hellen oder dunklen Bedingungen kann ein Blinkeffekt mit abnormalen Interferenzfarben beobachtet werden (Abbildung 5-16).
Nach der Behandlung gibt der Edelstein bei Erwärmung Öl und Gas aus den Spalten ab, und die Ölspuren können mit einem Wattestäbchen abgewischt werden.
Gefärbtes Öl kann unter ultraviolettem Licht eine starke Fluoreszenz aufweisen.

③ Behandlung mit Harz:

Nach der Harzbehandlung des Smaragds erscheint der Füllungsbereich neblig, mit sichtbaren Fließstrukturen und Restblasen. Im Auflicht ist ein Netz von Fissurenfüllungen zu erkennen. Abnormale Interferenzfarben sind sichtbar. Das Füllmaterial hat eine geringe Härte, kann mit einer Stahlnadel durchstochen werden und hat einen schwachen Glanz.

Die Betrachtung des Füllmaterials unter einem Edelsteinmikroskop bei unterschiedlicher Beleuchtung und Vergrößerung, um die Füllbereiche des Smaragds zu untersuchen, kann wichtige Informationen zur Identifizierung liefern.

Blitzlicht-Effekt: In den gefüllten Rissen ist oft der Blitzeffekt zu beobachten, der durch die unterschiedliche Streuung des Lichts durch den Smaragd und das Füllmaterial (z. B. Epoxidharz) verursacht wird. Unter hellen Bedingungen zeigen die Füllungsspalten blaues bis violettes reflektiertes Licht, während unter dunklen Bedingungen bei schräger Betrachtung orangefarbene Blitze auftreten können (Abbildung 5-17).

Blasen und Rückstände: Natürliche Smaragde enthalten Blasen, die häufig in zweiphasigen oder dreiphasigen Einschlüssen vorkommen. Die Blasen sind kugelförmig und nicht besonders ausgeprägt. Blasen in gefüllten Rissen sind sehr deutlich und oft abgeflacht. Mit Öl gefüllte Risse können bei Betrachtung vor einem hellen Hintergrund aufgrund von Oxidation einen braunen Blitzeffekt aufweisen, während oxidierte Rückstände verzweigungsartige Merkmale bilden können.
Infrarot-Spektroskopie: Verschiedene Füllmaterialien haben ihre charakteristischen Absorptionspeaks, wie z. B. die charakteristischen Absorptionspeaks von Olivenöl bei 2584 cm^-1 und 2924 cm^-1die charakteristischen Peaks von Palmöl bei 2852 cm^-1, 2920 cm^-1, 3004 cm^-1; und die charakteristischen Peaks des Epoxidharzes bei 2925 cm^-1, 2964 cm^-1, 3034 cm^-1, 3053 cm^-1. Infrarotspektrometer können die Bestandteile von Füllmaterialien klassifizieren und analysieren, mit 2800-3000 cm^-1 starke Absorptionsspitzen und 3058 cm^-1, 3036 cm^-1 Absorptionsspitzen, die als Beweis für die Harzfüllung in Smaragden dienen.
Diamant-Ansicht: Mit dem Diamond View lässt sich schnell, deutlich und genau feststellen, ob ein Smaragd mit einer Füllung behandelt wurde. Die Betrachtung mit dem Diamond View ermöglicht eine klare Sicht auf Farbbänder, Farbflecken und die Verteilung aller Risse, die unter dem Mikroskop nicht sichtbar oder beobachtbar sind. Unter ultravioletter Fluoreszenz zeigen ungefüllte Risse eine blau-weiße Fluoreszenz, während gefüllte Risse eine leichte gelb-grüne Fluoreszenz aufweisen. Auf diese Weise lässt sich feststellen, ob die Probe gefüllt ist, wie groß der Füllbereich ist und wo sich die Füllung befindet. Der Diamond View hat jedoch auch gewisse Einschränkungen; wenn Farbbänder sehr ausgeprägt sind und unter ultraviolettem Licht eine starke rote Fluoreszenz aufweisen, kann dies die Beobachtung von Fissurenfüllungen beeinträchtigen.
Raman-Spektroskopie: Mit dem Raman-Spektrometer lassen sich die Eigenfrequenz, die Symmetrie, die inneren Kräfte und die allgemeinen kinetischen Eigenschaften von Molekülschwingungen in Edelsteinen schnell bestimmen, was eine schnelle und effektive Analyse der Bestandteile von Einschlüssen in Edelsteinen ermöglicht. Da verschiedene Füllmaterialien unterschiedliche Laser-Raman-Spektralcharakteristiken aufweisen, können Laser-Raman-Spektrometer zur Klassifizierung und Analyse der Bestandteile von Füllmaterialien verwendet werden. Der charakteristische Peak des Gels liegt bei 1602 cm^-1, 1180 cm^-1, 1107 cm^-1, 817 cm^-1, 633cm^-1Das Vorhandensein dieser Absorptionsspitzen kann ein wichtiger Hinweis darauf sein, ob der Smaragd einer Gel-Füllungsbehandlung unterzogen wurde. Diese Methode hat jedoch auch gewisse Einschränkungen. Wenn sich das interne Füllmaterial nicht in der Nähe der Edelsteinoberfläche befindet, ist es schwierig zu fokussieren, und die Ergebnisse sind möglicherweise nicht ideal.

Gegenwärtig gibt es zwischen einigen in- und ausländischen Schmuckprüflabors Unterschiede in der Formulierung der Identifizierungsschlussfolgerungen bezüglich der Füllung von Smaragden. Ausländische Identifizierungszertifikate geben in der Regel "natürlicher Smaragd" in der Schlussfolgerung an, während der Grad der Füllung im Abschnitt "Bemerkungen" angegeben wird. Anhand des Füllmaterials und des Füllungsgrads lassen sich im Allgemeinen fünf Stufen unterscheiden: keine Füllung, nicht offensichtlich, geringfügig, mäßig und offensichtlich. Auf inländischen Identifizierungszertifikaten wird dagegen direkt in der Schlussfolgerung "Smaragd (Füllung)" angegeben.

(2) Färben und Färben

Da der Beryll ein einkristalliner Edelstein ist, ist die Färbewirkung bei weitem nicht so gut wie bei Achat, und im Allgemeinen werden Edelsteine mit mehr Rissen zum Färben gewählt. Das Färben und Einfärben von Smaragden ist lediglich ein Hilfsmittel zur Verbesserung der Farbe. Nach dem Färben konzentriert sich die Farbe von Smaragden oft in den Rissen, was zu einer ungleichmäßigen Farbverteilung führt. Bei der Betrachtung mit einem Spektroskop zeigen natürliche Smaragde ein ausgeprägtes Cr-Absorptionsspektrum, während gefärbte Smaragde Absorptionsbanden zeigen können, die durch den Farbstoff bei 630-660 nm gebildet werden.

(3) Substrat

Substrat ist eine traditionelle Behandlungsmethode, bei der in der Regel eine grüne Folie auf den Boden des Smaragds gelegt wird, um seine Farbe zu verstärken. Bei vergrößerter Betrachtung kann die Verbindung zwischen der grünen Folie und dem Edelstein am Boden des Smaragds beobachtet werden; im Laufe der Zeit kann die Folie Falten werfen oder abblättern, und an der Verbindung sind Blasen zu sehen. Behandelte Smaragde zeigen unter dem Spektroskop ein sehr undeutliches oder sogar fehlendes Cr-Absorptionsspektrum mit schwachem oder gar keinem Dichroismus.

(4) Überwucherung

Auf der Oberfläche des hellen Berylls wächst eine sehr dünne Schicht aus Smaragd- oder Aquamarin-Kristallen. Das Erkennungsmerkmal ist, dass die Wachstumsschichten nicht die Einschlussmerkmale von natürlichen Smaragden, sondern die Einschlussmerkmale von synthetischen Smaragden aufweisen.

(5) Beschichtung

Die Oberfläche des Smaragds ist mit einem sehr dünnen Film überzogen, der farblos oder farbig sein kann. Die Oberfläche des beschichteten Smaragds weist oft verschiedene netzartige und radiale Risse auf (Abbildung 5-18), wobei die Farbe auf der Oberfläche konzentriert ist; im Inneren sind röhrenförmige, tropfenförmige und gasförmig-flüssige Zweiphasen-Einschlüsse des natürlichen Berylls zu sehen; die äußere Schicht zeigt synthetische Smaragdeinschlüsse.

(6) Komposit

Smaragdkompositsteine bestehen oft aus hellen Smaragden und grünen Farbstoffschichten, die unter Vergrößerung als Klebeschichten und Einschlüsse in den Smaragden zu erkennen sind. Der orangefarbene Bereich zeigt ein ausgeprägtes Absorptionsspektrum, das durch den Farbstoff verursacht wird. Es gibt auch eine häufige Imitation von Smaragdkompositstein-Sudarit (Abbildung 5-19), mit farblosem oder hellem Glas auf den oberen und unteren Schichten und grünem Klebstoff in der Mitte. Bei Betrachtung in Vergrößerung parallel zum Taillengrat ist an der Klebefläche eine kleine Menge tiefgrünes Klebematerial mit Blasen zu erkennen.

Gängige Optimierungsmethoden und Identifikationsmerkmale von Smaragden sind in Tabelle 5-5 zusammengefasst.

Tabelle 5-5 Übliche Optimierungsverfahren und Erkennungsmerkmale von Smaragden

Methode der Verarbeitung	Ergebnis der Verarbeitung	Identifikationsmerkmale	Optimierung oder Verarbeitung
Ölimmersion	Eintauchen in farbloses Öl	Die Füllposition hat einen Blinkeffekt, das Öl tritt nach dem Erhitzen aus, und das gefärbte Öl verteilt sich fadenförmig entlang der Risse.	Optimierung
Ölimmersion	In gefärbtem Öl getränkt		Behandlung
Füllung Leim	Füllharz	Blitzlicht-Effekt	Behandlung
Färben und Färben	Einbringen von grünem Farbstoff in Risse	Farbe konzentriert in Rissen	Behandlung
Substrat	Fügen Sie eine Schicht grüner Folie am Boden des Smaragds hinzu	Methode zur Prüfung auf sichtbare Verbindungsstellen, an denen Blasen, schwacher Dichroismus und ein unauffälliges Cr-Absorptionsspektrum vorhanden sein können	Behandlung
Überwucherung	Auf dem hellen Smaragd wächst eine Schicht aus dunklerem synthetischem Smaragd	Die Eigenschaften der inneren und der äußeren Schicht sind unterschiedlich.	Behandlung
Beschichtung (Regeneration)	Auf der äußeren Schicht wächst ein synthetischer Smaragdfilm, in der Mitte befindet sich ein natürlicher Smaragd.	Die äußere Schicht des Smaragds ist anfällig für Netz- und Radialrisse	Behandlung
Komposit	Sie bestehen aus zwei oder mehr Materialtypen, z. B. aus natürlichem Smaragd und synthetischem Smaragd, natürlichem Smaragd und grüner Folie, usw.	Es gibt Blasen in der Montagenaht, und es gibt Unterschiede im Brechungsindex, Glanz usw. der verschiedenen Materialien.	Behandlung

Abschnitt III Diamant

1. Gemmologische Merkmale von Diamanten

Diamanten haben eine hohe Härte, einen hohen Schmelzpunkt, isolierende Eigenschaften und chemische Stabilität. Die Zusammensetzung von Diamanten ist das Element C. Reine Diamanten sind farblos und transparent, während Diamanten mit verschiedenen Verunreinigungen unterschiedliche Farben aufweisen können. Die Qualität der Farbe spielt eine entscheidende Rolle bei der Bewertung von Diamanten. Die Einstufung der Farbe von Diamanten ist sehr streng, wobei lupenreine und völlig transparente Diamanten die höchste Qualität darstellen; schon ein leichter Hauch von Farbe kann den Preis in die Höhe treiben. Farbige Diamanten bilden jedoch eine Ausnahme, da der Preisunterschied zwischen den verschiedenen Farben von farbigen Diamanten erheblich sein kann. Die häufigsten Farben von Diamanten sind farblos und gelb (Abbildung 5-20).

Diamanten werden in der Regel in zwei Arten von Mineralvorkommen gefunden: Kimberlit und Lamproit. Der erste Kimberlit wurde 1870 in Südafrika entdeckt, und bis heute wurden weltweit über 5.000 Kimberlitkörper entdeckt, von denen über 500 Diamanten enthalten. Die Produktion von Diamanten in Edelsteinqualität in Lamproit ist sehr gering und macht nur etwa 10% der Gesamtproduktion aus.

Aufgrund ihrer hohen Härte und starken Streuung besitzen Diamanten einen einzigartigen Charme und sind bei den Menschen seit jeher beliebt. Daher ist die Optimierung der Behandlung von Rohdiamanten minderer Qualität auch ein Forschungsschwerpunkt für viele Gemmologen und Händler. Es gibt viele Methoden zur Optimierung von Diamanten, wie z. B. Bestrahlung, Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung, Laserbohren und Füllen von Rissen. Die meisten farbigen Diamanten, die optimiert wurden, sind auf künstliche Bestrahlung zurückzuführen, die innere Strukturdefekte in den Diamanten verursacht, die zu unterschiedlichen Farbzentren führen, die sich grundlegend von der Farbbildung natürlich gefärbter Diamanten unterscheiden.

Die Farbentstehung von Diamanten hängt hauptsächlich mit der Art der Verunreinigungen und den Veränderungen der strukturellen Komponenten zusammen; verschiedene Farben haben verschiedene Entstehungsarten. Die häufigsten Farben von Diamanten und ihre Entstehungsursachen sind wie folgt (Tabelle 5-6).

Tabelle 5-6 Arten von Ursachen für die Farbe von Diamanten

Diamant Farbe	Ursache
Blau	Enthält B-Element
Gelb	Enthält N-Element
Rosa, Braun	Plastische Verformung
Grün	Farbzentrum verursacht Farbe
Schwarz	Einschluss verursacht Farbe

2. Optimierung der Behandlung und Identifizierungsmethoden von Diamanten

Wegen des einzigartigen Charmes von Diamanten ist mehr als nur die Produktion von Diamanten erforderlich. Auch die Methoden zur Optimierung der Diamantenbehandlung werden ständig verbessert. Die Optimierungsbehandlung von Diamanten umfasst hauptsächlich zwei Aspekte: zum einen die Verbesserung der Farbe von Diamanten und zum anderen die Behandlung von Einschlüssen in Diamanten, um ihre Klarheit zu verbessern. Seit 1950 wird die Bestrahlungsbehandlung zur Verbesserung der Farbe von Diamanten eingesetzt. Mit der Technologie zur Entfernung dunkler Einschlüsse in Diamanten wurden 1960 allmählich das Laserbohren und das Füllen von Rissen entwickelt. Seit 1990 wurden weitere Verbesserungen beim Füllen von Rissen und beim Laserbohren erzielt. Die Technologie der synthetischen Diamanten hat auch die Optimierung der Behandlung von Diamanten gefördert. Seit 2000 hat die Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung (HPHT) Diamanten mit braunen und bräunlichen Farbtönen verbessert.

Die Mehrfachbehandlungen von Diamanten traten erstmals in den 1990er Jahren und zu Beginn des 21. Jahrhunderts auf, zunächst vor allem bei der Behandlung der Klarheit. Bei der Identifizierung von Diamanten wurde festgestellt, dass Diamanten einer Laserbohrung unterzogen wurden, gefolgt von einer Glasfüllung entlang des Laserkanals; es gab auch Fälle, in denen Diamanten zur Verbesserung der Klarheit zwei Füllbehandlungen unterzogen wurden. Mit dem Aufkommen und der Reifung von Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlungsmethoden und der Bestrahlung mit anschließender Hochtemperaturabschreckung begannen Mehrfachbehandlungen, die Farbe von Diamanten zu verändern.

Die Farbe eines Diamanten ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung seiner Qualität; je höher der Farbgrad, desto höher der Wert. Die Optimierungsverfahren für Diamanten, wie Bestrahlung, traditionelle Beschichtung, Substrat und HPHT, zielen meist auf die Verbesserung der Farbe von Diamanten ab. Einige Optimierungsmethoden konzentrieren sich auf die Verbesserung der Klarheit von Diamanten, wie z. B. das Laserbohren. Zu den wichtigsten Optimierungsmethoden für Diamanten gehören fünf Arten: Bestrahlung, um die Farbe von Diamanten zu verändern; Füllung und Laserbohren, um die Klarheit von Diamanten zu verbessern; Oberflächenbehandlung von Diamanten, einschließlich Oberflächenbeschichtung und Filmen; Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung (HPHT); die Kombinationsbehandlung von Diamanten.

2.1 Bestrahlungsbehandlung

Durch die Bestrahlung können Diamanten verschiedene Farbzentren bilden, wodurch sich die Farbe des Diamanten verändert. Nach der Bestrahlungsbehandlung können Diamanten fast jede Farbe aufweisen, und die verbesserte Farbe ist stabil. Diese Behandlungsmethode eignet sich für farbige Diamanten, doch kann die Bestrahlung den Farbgrad farbloser Diamanten über K nicht verbessern. Die Reststrahlung von bestrahlten Diamanten stellt eine potenzielle Gefahr für die menschliche Gesundheit dar und schränkt die Akzeptanz bestrahlter Edelsteine beim Verbraucher ein.

Das Wesen der Bestrahlung besteht darin, mit einer Strahlungsquelle hochenergetische Ionen oder Strahlen zu erzeugen, die die Diamantstruktur schädigen und Farbzentren erzeugen. Die radioaktive Bestrahlung kann die Gesamtfarbe von Diamanten verbessern. Das Prinzip besteht darin, dass durch die Bestrahlung ein Teil des Diamantgitters beschädigt wird, wodurch ungeordnete Bereiche und Punktdefekte entstehen. Die Strukturdefekte beeinflussen die Absorption des sichtbaren Lichts durch den Edelstein und erhöhen die spezifische Absorption bestimmter Wellenlängen des Lichts, wodurch die Farbe entsteht.

Die Bestrahlungszeit und -dosis werden entsprechend der gewünschten Farbe gesteuert. Je intensiver die gewünschte Farbe, desto länger die Bestrahlungszeit und desto höher die Dosis. Bestrahlte Diamanten sind oft gelb-grün, grün, blau-grün und andere Farben.

Verschiedene Diamanttypen können verschiedene Farben erzeugen, und verschiedene Strahlungsquellen können auch verschiedene Farben erzeugen. Es gibt vier gängige Strahlungsquellen, und der Bestrahlungsprozess und die daraus resultierenden Farben sind in Tabelle 5-7 dargestellt.

Tabelle 5-7 Strahlungsquellen und verbesserte Farben

Strahlungsquelle	Verarbeitungsprozess	Endgültige Farbe
⁶⁰Co	Lange Bestrahlungszeit, instabile Farbe	Grün, blau-grün, rosa-rot, goldgelb usw.
Radiumsalz	Zyklotronbestrahlung, nicht gebräuchlich	Grüne Farbe, schwarze Farbe kann sich nach längerer Zeit bilden
Neutronenbehandlung	Gesamtfarbe, stabile Farbe, am häufigsten verwendet	Durch Wärmebehandlung bei 500 bis 900 °C entstehen braune, gelbe, orange oder rosa-violette Farben.
Elektronenbehandlung	Gesamtfarbe, häufiger verwendet	Helles Blaugrün, wärmebehandelt, um orange-gelb, rosa, braun zu erzeugen

① ⁶⁰Co-Bestrahlung:

Verwendung von ⁶⁰Co zur Erzeugung von Diamanten mit γ-Strahlung können grüne, blau-grüne, rosa-rote, goldgelbe usw. Diamanten erzeugt werden. Es dauert jedoch lange, und die Farbe ist instabil; diese Methode muss derzeit noch angewendet werden.

② Bestrahlung mit Radiumsalz:

Mit einem Zyklotron bestrahlte Diamanten können grün sein; bei längerer Erhitzungszeit kann schwarz erzeugt werden. Die Farbe ist jedoch auf die Oberfläche beschränkt und kann radioaktive Rückstände erzeugen.

③ Neutronenbehandlung:

Diamanten werden in einen Kernreaktor gelegt und mit Neutronen beschossen, die direkt in den Diamanten eindringen und stabile grüne und blaugrüne Farben erzeugen können. Nach der Bestrahlung und der Erhitzung auf 500-900 °C können Diamanten des Typs I a gelb und orange-gelb, Diamanten des Typs I b rosa und violett-rot sein. Diese Methode wird relativ häufig angewandt.

④ Elektronische Behandlung:

Behandelte Diamanten können hellblaue oder bläulich-grüne Farben erzeugen, sind auf die Oberfläche beschränkt, haben keine radioaktiven Rückstände und eine gute Stabilität. Durch Erhitzen auf 400℃ können orange, gelb, blau, braun usw. erzeugt werden. Diese Methode ist relativ weit verbreitet.

Farbige Diamanten, die durch Bestrahlung gewonnen werden, lassen sich durch Farbverteilung, Absorptionsspektrum, Fluoreszenzspektrum oder Leitfähigkeit unterscheiden. Verschiedene Farben bestrahlter Farbdiamanten haben unterschiedliche Absorptionsspektren. Die Farben sind nach der Bestrahlung relativ stabil, aber es muss beim Verkauf darauf geachtet werden, dass sie in die Kategorie der Edelsteinoptimierungsbehandlung fallen. Wenn bestrahlte Diamanten radioaktive Rückstände enthalten, müssen sie so lange gelagert werden, bis der Gehalt unter den nationalen Normen liegt, bevor sie vermarktet werden.

(1) Absorptionsspektrum

In Diamanten sind im Allgemeinen Spuren von Stickstoffatomen vorhanden. Diese Stickstoffatome kommen in zwei Formen vor: Eine Form ersetzt Kohlenstoffatome im Gitter in einatomiger Form, z. B. werden Stickstoffatome zu Stickstoffdonatoren, wodurch der Kristall die charakteristische gelbe Farbe erhält; die andere Form kommt in Aggregaten innerhalb des Kristalls vor. Unabhängig davon, ob es sich um ein Aggregat aus zwei benachbarten Stickstoffatomen oder um ein Aggregat aus vier Stickstoffatomen handelt, tritt im Bereich des sichtbaren Lichts keine Absorption auf, was zu keiner Farbe führt.

Stickstoffhaltige farblose Diamanten können nach Bestrahlung und Wärmebehandlung gelb werden. Man geht davon aus, dass diese gelbe Farbe durch H3- (503 nm) und H4-Farbzentren (496 nm) verursacht wird, wobei die H4-Farbzentren dominieren, während natürliche gelbe Diamanten keine H3- oder H4-Farbzentren aufweisen oder nicht offensichtlich sind. Die durch H4-Farbzentren verursachten Absorptionslinien im Absorptionsspektrum zeigen, dass der Diamant bestrahlt wurde. Das Fehlen von H4-Farbzentren bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass die Farbe des Diamanten natürlich ist.

Darüber hinaus können auch bestrahlte gelbe Diamanten Absorptionslinien bei 595 nm aufweisen. 1956 entdeckten Forscher des GIA, dass bestrahlte und erhitzte Diamanten einen Absorptionspeak bei 595 nm aufweisen, was bei natürlichen Diamanten nicht der Fall ist. Spätere Studien ergaben zwar, dass dieser Absorptionspeak bei einer Hochtemperaturbehandlung (über 1000℃ ) verschwinden kann, aber zwei neue Absorptionspeaks bei 1936nm (HIb) und 2024nm (HIc) erscheinen. Daher kann jeder Absorptionspeak bei 595nm, 1936nm und 2024nm als diagnostische Spektrallinie für künstlich bestrahlte Diamanten angesehen werden. Beim heutigen Stand der Technik ist es unmöglich, bestrahlte Diamanten ohne die 595nm-Absorptionslinie und die HIb- und HIc-Absorptionslinien zu erhalten. Somit kann jede der drei Absorptionslinien bei 595nm, 1936nm und 2024nm als Identifikationsmerkmal für behandelte Diamanten dienen.

Bestrahlte blaue oder grüne Diamanten weisen eine Absorptionslinie bei 741 nm am Ende des roten Bereichs auf. Aber auch natürliche grüne Diamanten können diese Absorptionslinie aufweisen.

Die charakteristische Absorptionslinie für bestrahlte rosafarbene und violette Diamanten liegt bei 637 nm, und eine zusätzliche Absorptionslinie bei 595 nm und 575 nm kann ebenfalls auftreten. Die Absorptionslinie bei 637 nm ist die diagnostische Linie für rosa behandelte Diamanten. Natürlich gefärbte rosa Diamanten zeigen vor allem eine breite Bande bei 563 nm. Blaue Diamanten, die mit Diamanten des Typs Ia beschichtet sind, zeigen häufig N3-Zentren und eine Absorptionslinie bei 415 nm. Im Vergleich dazu sind natürliche blaue Diamanten durch Bor gefärbt und weisen keine Absorptionsspitze bei 415 nm auf. Natürliche blaue Diamanten sind auch leitfähig, während bestrahlte blaue Diamanten dies nicht sind.

(2) Merkmale der Farbverteilung

Naturfarbene Diamanten haben lineare oder dreieckige Farbbänder, die parallel zu den Kristallflächen verlaufen; die Farbe bestrahlter Diamanten ist auf die Oberfläche des Diamanten beschränkt; die Farbe von Diamanten nach der Bestrahlung ist nur auf der Oberfläche vorhanden und zeigt oft dunkle Flecken an den Rändern der Oberflächenfacetten. Bei Diamanten, die mit einem Zyklotron behandelt wurden, ist die Farbe nur an der Oberfläche vorhanden, und das Verteilungsmuster der Farbe hängt mit dem Schliff des Diamanten und der Richtung der Bestrahlung zusammen (Abbildung 5-21).

Wird ein Brillant bei der Bestrahlungsmethode aus Richtung des Pavillons beschossen, so ist bei der Betrachtung vom Tisch aus eine "schirmförmige" Farbverteilung um die Spitze des Pavillons zu beobachten, die auch als Schirmeffekt bekannt ist; bei der Bestrahlung aus Richtung der Krone ist ein dunkler Ring um den Gürtel zu sehen; wird der Diamant von der Seite beschossen, so hat die Seite, die näher an der Strahlungsquelle liegt, eine tiefere Farbe.

(3) Leitfähigkeit

Natürliche blaue Diamanten vom Typ IIb sind leitfähig, während blaue Diamanten, die durch Bestrahlung behandelt wurden, nicht leitfähig sind.

(4) Sonstige

Mit Radium behandelte Diamanten weisen oft eine starke Restradioaktivität auf. Wenn dieser behandelte Diamant für einige Zeit auf einen fotografischen Film gelegt wird, kann nach der Belichtung ein unscharfes Bild des Diamanten auf dem Film erscheinen, das durch die Radioaktivität im Diamanten verursacht wird.

2.2 Beseitigung von Verunreinigungen mit dem Laser und Auffüllen von Brüchen

Durch die Laserbehandlung werden dunkle Mineraleinschlüsse aus den Diamanten entfernt, und Materialien wie Harz oder Glas füllen die Bruchstellen.

(1) Behandlungsmethoden und -verfahren

Fokussieren Sie den Laser auf den Diamanten, um ihn zu verdampfen, und zielen Sie auf die Stelle, an der die Mineraleinschlüsse entfernt werden müssen, während der Laser die Mineraleinschlüsse verdampft.

Die KM-Laserbehandlung ist eine neue Methode, die erst kürzlich entwickelt wurde. Die Lasererwärmung der Einschlüsse verbindet die inneren natürlichen Risse mit den Rissen an der Oberfläche, und die Säurebehandlung wird zur Entfernung dunkler Einschlüsse eingesetzt. Diese Methode eignet sich für Diamanten mit dunklen Einschlüssen, die sehr nah an der Oberfläche liegen. Nach der Behandlung weist er im Allgemeinen "Zickzack"-Kanäle auf, die sich von innen nach außen erstrecken.

(2) Identifizierung von mit Laserbohrungen behandelten Diamanten

Unter Lupen und Edelsteinmikroskopen kann man beobachten, dass mit Lasern behandelte und mit Rissen versehene Diamanten die folgenden Merkmale aufweisen:

① Aufgrund der permanenten Laserlöcher auf der Oberfläche des Diamanten und der viel geringeren Härte des Füllmaterials im Vergleich zum Diamanten bilden sich auf der Oberfläche des Diamanten relativ schwer zu erkennende Vertiefungen.

② Drehen Sie den Diamanten und beobachten Sie die linearen Laserkanäle. Die Laserkanäle sind aufgrund der Unterschiede im Brechungsindex, der Transparenz und der Farbe des Füllmaterials im Vergleich zum Diamanten stärker ausgeprägt (Abbildung 5-22).

③ Es gibt einen Unterschied in Farbe und Glanz zwischen dem Laserfüllmaterial und dem umgebenden Diamanten (Abbildung 5-23).

(3) Identifizierung von Diamanten mit Fissurenfüllungsbehandlung

Die überwiegende Mehrheit der derzeit auf dem Markt befindlichen gefüllten Diamanten kann mit herkömmlichen Instrumenten identifiziert werden und weist die folgenden wesentlichen Merkmale auf:

① Blinkeffekt: Bei der Betrachtung der gefüllten Rissoberfläche unter Vergrößerung zeigt sich ein orange-gelber, gelb-grüner oder violett-roter Blinkeffekt. Dieses Blinkphänomen kann an verschiedenen Positionen auf der Spaltfläche unterschiedliche Farben zeigen, und die Farbe des Blinkens kann sich mit der Drehung der Probe ändern (siehe Abbildung 5-24).

② Beobachtung der Rissoberfläche: Merkmale Gefüllte Diamanten weisen einige offensichtliche Merkmale auf, wenn die Risse gefüllt sind, darunter unregelmäßige Blasen, Fließspuren und faserige Strukturen des Füllmaterials innerhalb der Risse. Das Füllmaterial kann hellbraun oder braun-gelb erscheinen, wenn es dick ist. Manchmal kann etwas Füllmaterial auf der Oberfläche des Diamanten zurückbleiben, und der Glanz und die Farbe des Füllmaterials an der Rissoberfläche weisen immer noch subtile Unterschiede zum Diamanten auf.

③ Beobachtung der Diamantfarbe: Nach der Rissfüllung kann sich auch die Farbe des Diamanten verändern. Unter einer zehnfachen Lupe erscheint oft ein trüber, bläulich-violetter Ton.

Neben der Identifizierung mit konventionellen Instrumenten können auch große Detektionsinstrumente wie Raman-Spektrometer, Energiespektrometer und Röntgen-Bildgebungstechnologie eingesetzt werden, um die Zusammensetzung, die Phase und die Fülleigenschaften des Füllstoffs zu analysieren.

2.3 Oberflächenbehandlung

(1) Oberflächenbeschichtung

Die älteste Methode zur Veränderung der gelblichen Körperfarbe von Diamanten besteht darin, die Oberfläche des Diamanten zu färben, um die wahre Körperfarbe zu verdecken. Dies ist eine traditionelle Methode der Oberflächenbehandlung, um die gelbliche Körperfarbe von Diamanten zu verbessern. Es gibt zwei gängige Methoden: Die erste ist das Auftragen einer blauen Substanz auf den Gürtel des Diamanten, die die gelbliche Körperfarbe deutlich verbessern kann und den Diamanten um 1 bis 2 Farbstufen anhebt; die zweite ist die Beschichtung der Oberfläche des Diamanten mit einer Schicht aus farbigem Oxidfilm, die ebenfalls zu einer spürbaren Verbesserung der Farbe nach der Beschichtung führt, und diese Beschichtung ist relativ dauerhaft.

Identifizierungsmethode: Bei der Betrachtung unter einem Hochleistungsmikroskop ist ein regenbogenartiger Oberflächenglanz zu erkennen, und auch das Kochen in starker Säure für einige Minuten kann die Oberflächenfarbe verblassen lassen. Der beschichtete Diamant erscheint insgesamt orange. Da die Härte des Diamantbeschichtungsmaterials geringer ist als die des Diamanten, sind auf der Beschichtungsoberfläche häufig Kratzer zu sehen (Abbildung 5-25).

(2) Diamantbeschichtung

Die Diamantbeschichtung wird schrittweise aus dem Diamantbeschichtungsprozess weiterentwickelt und ist eine Anwendung der modernen Technologie in der Oberflächenbehandlung von Edelsteinen.

① Prozessmethode:

Unter niedrigem Druck und bei mittlerer Temperatur wird eine Schicht aus synthetischem Diamant oder diamantähnlichem Kohlenstoff auf der Oberfläche von Diamanten oder anderen Materialien durch eine chemische Abscheidungsmethode gebildet. Das ursprüngliche Verfahren war relativ einfach, und der synthetische Diamantfilm war polykristallin, so dass er leicht zu identifizieren war. Dieser Diamantfilm ist ein polykristallines Material, das aus Kohlenstoffatomen mit Diamantstruktur und physikalisch-chemischen Eigenschaften besteht und in der Regel eine Dicke von einigen Dutzend bis einigen Hundert Mikrometern aufweist. Sie kann bis zu mehreren Millimetern dick sein.

Berichten zufolge hat die amerikanische Sumitomo Electric Industries ein Verfahren entwickelt, um nahezu farblose Oktaeder aus Naturdiamanten mit einem bis zu 20 mm dicken synthetischen Diamantfilm in Himmelblau zu beschichten. Eine kleine Menge des blauen Diamantfilms wird auf facettierte Diamanten aufgetragen, um leichte Gelbtöne zu überdecken und die Farbe des Diamanten zu verbessern.

② Identifizierungsmerkmale von beschichteten Diamanten:

Diamanten, die einer Beschichtungsbehandlung unterzogen wurden, weisen in der Regel einen transparenten Film in der gewünschten Farbe auf, der die Vertiefungen auf der Oberfläche des Edelsteins ausfüllt, sie glatt macht und ihren Glanz erhöht sowie die Farbkonzentration des Edelsteins steigert. An den Rändern, wo der Edelstein mit dem Fassungsmetall in Berührung kommt, gibt es oft Flecken oder körnige Bereiche, und der Film kann auch mit Säure entfernt werden.

Da es sich bei dem Film um ein polykristallines Aggregat handelt, weist er eine körnige Struktur auf, die sich bei Betrachtung unter dem Mikroskop mit hoher Vergrößerung leicht vom Diamant-Einkristall unterscheiden lässt.

Diamantschichten, die durch chemische Abscheidung aus der Gasphase oder durch Ionenstrahlabscheidung hergestellt wurden, können durch Eintauchen in Öl auf ihre Farbe geprüft werden, insbesondere durch Eintauchen des Diamanten in Dibrommethan, das Interferenzfarben auf der Oberfläche des Diamanten erzeugt. Bei den meisten der bisher untersuchten erfolgreich synthetisierten Diamantfilme oder diamantähnlichen Kohlenstofffilme handelt es sich um polykristalline Dünnfilme, die eine geringe Transparenz aufweisen und leichter zu identifizieren sind als einkristalline Diamanten.

Mit großen Instrumenten wie dem Rasterelektronenmikroskop und der Raman-Spektroskopie können auch Diamantfilme geprüft und analysiert werden.

2.4 Hochtemperatur-Hochdruck-Behandlung (HPHT)

Bei der Hochtemperatur-Hochdruck-Behandlung werden braune Diamanten, die durch plastische Verformung Farbfehler aufweisen, in einem Hochtemperatur-Hochdruck-Ofen behandelt, um ihre Kristallstruktur umzustrukturieren und Farbzentren zu schaffen, wodurch die Farbe der Diamanten verbessert wird. Es handelt sich hierbei um eine neue Optimierungsmethode für Diamanten, deren Ausbeute sehr gering ist und nicht ausreicht, um die weltweite Diamantennorm 1% zu erfüllen.

Es gibt hauptsächlich zwei Arten von hochtemperatur- und hochdruckbehandelten Diamanten, Typ I a und Typ II a. Braune Diamanten des Typs I a enthalten farbverursachende Verunreinigungen wie Stickstoffatome und Leerstellen in ihrer Kristallstruktur, die unter den derzeitigen Bedingungen der Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung nicht beseitigt werden können, um ihre Farbqualität zu verbessern. Nur durch das Vorhandensein von Gitterdefekten im Diamantkristall kann eine Hochtemperatur-Hochdruckbehandlung die plastische Verformungsfestigkeit erhöhen und die Entstehung von Gitterdefekten fördern, um eine Farbänderung zu erreichen. Im Allgemeinen kann durch die Hochtemperatur- und Hochdrucktechnologie bräunlich-gelb in gelb-grün, gold-gelb und in geringem Maße in rosa und blau umgewandelt werden, um nur einige zu nennen.

Eine Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung kann braunen Diamanten des Typs IIa helfen, die Hindernisse zu überwinden, denen sie ausgesetzt sind. Unter hohen Temperaturen und hohem Druck reorganisiert sich ihre Struktur und kehrt in den stabilen Ausgangszustand vor der plastischen Verformung zurück, wodurch sie ihre Farbe in farblos ändert (Abbildung 5-26).

(1) Der Prozess der Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung von Diamanten

Hochtemperatur- und Hochdruck-Laborsimulationen ahmen die natürliche Umgebung für das Wachstum von Diamantkristallen nach, indem sie Temperatur, Druck und die Bedingungen des Mediums künstlich steuern und so ein ausreichendes Aktivierungspotenzial für Defekte und Verunreinigungsatome im Diamantkristall schaffen, die Stärke der plastischen Verformung verstärken und dadurch die Gitterdefekte im Diamanten verbessern oder verändern, um eine Farbänderung zu erreichen.

Bei den mit HPHT behandelten Diamanten gibt es hauptsächlich zwei Typen: braune Diamanten vom Typ IIa und Diamanten vom Typ Ia. Die wichtigsten Behandlungsmethoden sind wie folgt:

① Wählen Sie Rohdiamanten oder Rohsteine aus, die weniger Risse und Einschlüsse aufweisen.

② Bestimmen Sie die Heiz- und Druckraten, um eine schnelle Erwärmung zu vermeiden, die zu Sprödbrüchen führen kann.

③ Erreichen Sie die maximale Temperatur und den maximalen Druck und halten Sie diese für einige Zeit aufrecht; die Temperatur- und Druckbedingungen variieren für verschiedene Behandlungsobjekte. Die Behandlungstemperatur für Diamanten vom Typ Ia liegt bei etwa 2100℃. Der Druck beträgt (6-7)x10⁹Pa, mit einer Stabilisierungszeit von 30 Minuten; Diamanten des Typs IIa benötigen eine etwas niedrigere Temperatur, etwa 1900℃, mit einem ähnlichen Druck wie Diamanten des Typs Ia, und eine längere Stabilisierungszeit, die mehrere Stunden beträgt.

Nach der Behandlung wird zunächst der Druck reduziert und dann die Temperatur langsam gesenkt, so dass die Leerstellen in der Kristallstruktur genügend Zeit haben, sich zu reorganisieren und zu stabilisieren.

⑤ Entfernen Sie die Probe und polieren Sie den Rohdiamanten erneut.

Zwei Haupttypen von Diamanten werden mit hoher Temperatur und hohem Druck behandelt: der GE-POL-Diamant der GE Company in den Vereinigten Staaten und der Nova-Diamant.

(2) GE-POL Diamant

Der GE-POL-Diamant nutzt eine neue Methode zur Farboptimierung, die Hochtemperatur- und Hochdruck-Reparaturmethode. Diese von General Electric (GE) in den Vereinigten Staaten entwickelte Technologie verbessert die Farbe von Diamanten bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck. Sie wird GE-POL-Diamant genannt, weil es sich um ein neues Produkt handelt, das 1999 exklusiv von der israelischen Tochtergesellschaft POL verkauft wurde. Bei dieser Technologie werden natürliche Diamanten mit hohen Temperaturen und hohem Druck behandelt, um ihren Farbgrad zu verbessern, in der Regel um 4〜6 Stufen. Der Rohdiamant muss einen Farbgrad von J oder höher haben und frei von Verunreinigungen sein, so dass er als hochkarätiger Typ-IIa-Diamant eingestuft wird. Braune und graue Diamanten des Typs IIa können zu farblosen Diamanten behandelt werden. Gleichzeitig können mit HPHT behandelte Diamanten auch ihre Farbe vertiefen oder verändern, so dass sie gelegentlich hellrosa oder hellblau werden und die Stufe von Fancy-Diamanten erreichen.

Erkennungsmerkmale von GE-POL-Diamanten: Die Farbgrade der behandelten Diamanten reichen meist von D bis G, mit leicht trüben und braunen oder grauen Tönen. Bei starker Vergrößerung sind die inneren Strukturen von GE-POL-Diamanten zu erkennen, die in der Regel federartige Risse aufweisen, die von Reflexionen begleitet sind. Einige behandelte Diamanten weisen unter orthogonal polarisiertem Licht eine ungewöhnlich starke Dehnung auf, was zu anormalen Auslöschungserscheinungen führt. Bei dieser Methode werden Diamanten wie natürliche Diamanten behandelt, was ihre Identifizierung relativ schwierig macht. General Electric hat versprochen, dass alle von ihnen behandelten Diamanten mit einer Lasergravur mit der Aufschrift "GEPOL" auf der Mantelfläche versehen werden.

(3) Nova-Diamant

Das Verfahren der Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung verwandelt natürliche braune Diamanten vom Typ Ia in farbige Diamanten. Frühere Forschungen legen nahe, dass die Färbung brauner Diamanten auf Versetzungen und damit verbundene Punktdefekte zurückzuführen ist, die durch plastische Verformung nach der Entstehung des Diamanten entstanden sind. 1999 setzte Nova Diamond in den Vereinigten Staaten die Hochtemperatur- und Hochdrucktechnologie ein, um braune Diamanten des Typs Ia in leuchtend gelb-grüne Diamanten zu verwandeln, die auch als hochtemperatur- und hochdruckveredelte oder Nova-Diamanten bekannt sind.

Merkmale zur Identifizierung von Nova-Diamanten: Dieser Diamanttyp weist eine gelb-grüne Farbe auf, wobei einige Kristalle Graphiteinschlüsse und Ätzgruben an der Oberfläche enthalten. Nach einer Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung erfährt die Diamantstruktur eine erhebliche plastische Verformung und zeigt eine ausgeprägte anormale Extinktion, eine starke gelb-grüne Fluoreszenz, die von einer kreidigen Fluoreszenz begleitet wird, sowie eine charakteristische Spektrallinie von 529 nm und eine Absorptionsspektrallinie von 986 nm.

2.5 Kombinierte Behandlung

Bei der Kombination von Diamanten gibt es zwei Möglichkeiten: Zum einen werden zwei kleine Diamanten zu einem größeren Diamanten kombiniert, zum anderen wird ein Diamant als Krone (oder oberer Teil) und ein farbloser, transparenter Saphir oder Glas als Pavillon (oder unterer Teil) verwendet und beide miteinander kombiniert. Bei der Fassung wird häufig die Pavé-Methode verwendet, um die Verbindungsschicht zu verbergen. Zusammengesetzte Diamanten haben die folgenden Erkennungsmerkmale:

(1) Beobachten Sie die Beschaffenheit der Verbindungsfläche und eventuelle Blasen;

(2) Der Glanz der oberen und unteren Teile der Verbundschicht, der Brechungsindex der Verkapselung und der Unterschied in der Lichtdurchlässigkeit;

(3) Legen Sie die Probe zum Testen in Wasser, beobachten Sie das Phänomen der Schichtung und verwenden Sie organisches Immersionsöl mit Vorsicht zur Beobachtung, da organische Stoffe die verbindende Schicht auflösen und die beiden Teile trennen können;

(4) Beachten Sie die hellen Verbunddiamanten im Rundschliff; die Schliffproportionen und die internen Totalreflexionsphänomene sind schlechter als bei natürlichen Diamanten.

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Dieser Artikel befasst sich mit verschiedenen Techniken der Edelsteinfassung, darunter Flush-, Gypsy-, Spannungs-, Kanal- und unsichtbare Fassungen. Er hebt ihre einzigartigen Eigenschaften und Anwendungen im Schmuckdesign hervor und ist damit eine wertvolle Ressource für Schmuckgeschäfte, Designer und Marken, die ihre Kreationen verbessern und Kunden anziehen möchten.

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Enthüllung von einkristallinen, optimierten Edelsteinen wie Saphir, Beryll und Diamant

Enthüllung einkristalliner Optimize-Edelsteine wie Saphir, Beryll und Diamant

Optimierung und Identifizierung von Saphir- und Rubinkorund-Edelsteinen, Edelsteinen der Beryllfamilie und Diamanten

Inhaltsübersicht

Abschnitt I Saphir & Rubin Korund Edelstein

1. Gemmologische Merkmale von Korund-Edelsteinen

Tabelle 5-1 Farben von Korund-Edelsteinen, die durch verschiedene Färbeionen erzeugt werden

2. Optimierung der Behandlung und Identifizierungsmethoden von Korund-Edelsteinen

2.1 Klassifizierung der Optimierungsverfahren für Saphir-Edelsteine

Tabelle 5-2 Klassifizierung von Optimierungsbehandlungen für Korund-Edelsteine

2.2 Wärmebehandlungsverfahren

(1) Wechsel von eisenhaltigen Korund-Edelsteinen von farblos und leicht gelblich-grün zu gelb und orange

(2) Die Farbe von farblosen oder hellblauen Korund-Edelsteinen, die Eisen- und Titan-Ionen enthalten, wird tiefer, während die Farbe von tiefblauen Korund-Edelsteinen heller wird.

(3) Beseitigung der violetten und blauen Farbtöne in Rubinen

(4) Eliminierung, Ausfällung und Neubildung von sternförmigen und faserigen Einschlüssen

① Beseitigung von Asterismus und seidenartigen Einschlüssen

② Gewinnung von Sternenlicht:

③ Starlight recreation:

(5) Die Einführung von synthetischen Edelsteinwachstumsmustern, Stressabbau und fingerabdruckähnlichen Einschlüssen.

2.3 Bestrahlungsmethode

① Orange-gelbe ultraviolette Fluoreszenz:

② Die Zusammensetzung enthält wenig oder keine Chromionen.

③ Infrarot-Absorptionsspektrum:

④ Ultraviolett-sichtbares Absorptionsspektrum:

2.4 Rubin-Füllung

(1) Füllen mit traditionellen Materialien

(2) Füllung von bleihaltigem Glas

① Befüllungsmethode:

② Nachweisverfahren:

③ Reparatur von Glasfüllungen:

2.5 Kompositsteine und Beschichtungen

2.6 Gängige Methoden der additiven Farbanpassung

2.7 Identifizierung von verbesserten Produkten

(1) Brüche in Gas-Flüssigkeits-Einschlüssen

(2) Erosion von festen Einschlüssen

(3) Belastung durch thermische Behandlung Frakturen

① Schneeball:

② Fransenfrakturen:

③ Atoll-Frakturen:

2.8 Diffusionsmethode Sapphire

(1) Diffusionsbehandlung von Korund-Edelsteine

① Prinzip der Diffusionsbehandlung:

② Prozess der Diffusionsbehandlung

③ Die Ergebnisse der Diffusionsbehandlung:

④ Bewertung von diffusionsbehandelten Edelsteinen

(2) Identifizierung von durch Diffusion behandelten Saphiren

① Einfache Vergrößerung

② Beobachtung durch Eintauchen in Öl:

(3) Der Färbungsmechanismus und die Erkennungsmerkmale von Beryllium-diffundierten Korund-Edelsteinen.

① Der Prozess der Berylliumdiffusion in Korund-Edelsteinen:

② Merkmale von Beryllium-Diffusionskorund-Edelsteinen

③ Färbungsmechanismus

(4) Beryllium verbessert die Eigenschaften und die Identifizierung von Edelsteinen

① Farbe:

Tabelle 5-3 Farben, die von verschiedenen farbigen Saphiren nach Beryllium-Ionendiffusion erzeugt werden

② Geräteprüfung auf Beryllium-Ionen-Konzentration

Abschnitt II Edelsteine der Beryllfamilie

1. Gemmologische Merkmale der Edelsteine der Beryllfamilie

Tabelle 5-4 Der Zusammenhang zwischen der Farbe von Beryll-Edelsteinen und den darin enthaltenen farbgebenden Ionen

2. Optimierung der Behandlung und Identifizierungsmethoden von Edelsteinen der Beryllfamilie

2.1 Wärmebehandlungsverfahren

(1) Die in Beryll vorkommenden Formen von Eisen-Ionen

(2) Bedingungen der Wärmebehandlung

2.2 Radioaktive Bestrahlungsmethode

(1) Bestrahlungsmethoden und Farbveränderungen bei Edelsteinen

(2) Identifizierungsmerkmale von bestrahltem Beryll

2.3 Einige Methoden der süchtig machenden Farbabstimmung

(1) Methode der Injektionsfüllung

① Farblose Öleinspritzung:

② Farbige Öleinspritzung:

③ Behandlung mit Harz:

(2) Färben und Färben

(3) Substrat

(4) Überwucherung

(5) Beschichtung

(6) Komposit

Tabelle 5-5 Übliche Optimierungsverfahren und Erkennungsmerkmale von Smaragden

① ⁶⁰Co-Bestrahlung: