Comment optimiser les pierres précieuses ? Guide de déblocage des 5 méthodes et de l'équipement

Le traitement des pierres précieuses, comme le chauffage et la teinture, permet d'améliorer les couleurs et la clarté. Découvrez comment ces méthodes fonctionnent pour les rubis, les saphirs, etc. Indispensable pour les bijoutiers, les designers et les détaillants qui souhaitent mettre en valeur leurs pierres pour une finition éblouissante.

Comment optimiser les pierres précieuses ? Guide de déblocage des 5 méthodes et de l'équipement

Gemstone Optimizatized Méthodes et principaux équipements utilisés

Il existe de nombreuses méthodes d'optimisation des pierres précieuses et, avec les progrès de la science et de la technologie, ces méthodes sont constamment améliorées et mises à jour. Les méthodes d'optimisation les plus traditionnelles comprennent le traitement thermique, la teinture et la coloration, l'immersion dans une huile incolore et le revêtement de surface. Par exemple, dans l'Antiquité, les gens ont vite compris que le chauffage pouvait rehausser la couleur de l'agate et qu'en plaçant l'agate dans différents colorants, on pouvait la teindre en différentes couleurs. Bien que ces méthodes soient connues, elles ont souvent été découvertes par hasard à l'époque. Ce n'est qu'en maîtrisant progressivement les propriétés physiques et les mécanismes de formation des couleurs des cristaux de pierres précieuses (diamants, rubis, saphirs, topazes, béryls, quartz, etc.) et des pierres précieuses organiques (perles, ambre, etc.) que l'on a pu percer les domaines traditionnels et mettre au point de nouvelles méthodes d'optimisation du traitement.

Les principales méthodes d'optimisation des pierres précieuses sont actuellement les suivantes : traitement physico-chimique, traitement thermique, traitement par irradiation, traitement à haute température et à haute pression, et traitement au laser. La méthode la plus utilisée pour optimiser les pierres précieuses est le traitement thermique, qui améliore la couleur des pierres précieuses telles que les rubis, les saphirs, la jadéite et la calcédoine, qui sont colorées par des traces d'impuretés. La méthode d'irradiation améliore principalement la couleur des pierres précieuses avec des centres de couleur, en provoquant des défauts dans la composition structurelle de la pierre précieuse par irradiation, formant ainsi des centres de couleur et modifiant la couleur de la pierre précieuse. Le traitement physico-chimique est une méthode d'optimisation plus traditionnelle, telle que la teinture, qui utilise généralement différents colorants pour colorer les pierres précieuses. L'équipement requis est simple et l'opération est pratique, mais les pierres précieuses améliorées sont instables et sujettes à la décoloration. Le traitement à haute température et à haute pression est actuellement une méthode de traitement des diamants, qui consiste à modifier leur couleur à l'aide d'une température et d'une pression élevées. Le traitement au laser est principalement utilisé pour le traitement localisé des diamants afin d'améliorer leur couleur et leur clarté.

Section I Méthode de traitement chimique des pierres précieuses

Les méthodes de traitement physique et chimique des pierres précieuses comprennent des pratiques courantes telles que la teinture et la coloration, le blanchiment, l'immersion dans l'huile, le remplissage par injection, le collage, l'enrobage, le support, la stratification et l'incrustation, qui ont une longue histoire. Parmi ces pratiques, la teinture est une méthode traditionnelle d'amélioration de la couleur des pierres précieuses qui remonte à l'Antiquité. Des documents historiques indiquent que de l'agate rouge teintée a été trouvée dans des tombes égyptiennes vers 1300 avant Jésus-Christ. En raison de leur simplicité, les méthodes traditionnelles d'amélioration peuvent être appliquées à la plupart des pierres précieuses cryptocristallines ou monocristallines structurellement lâches et présentant de nombreuses fissures. De nombreuses pierres précieuses teintes sur le marché se font passer pour des pierres précieuses naturelles, c'est pourquoi nous devons identifier les pierres précieuses traitées par teinture et autres méthodes de coloration. Elles sont classées en méthodes de traitement chimique et physique en fonction de la nature des méthodes de traitement.

Les méthodes de traitement chimique consistent à ajouter une certaine quantité de réactifs chimiques, qui réagissent chimiquement avec les composants de la pierre précieuse, permettant aux éléments colorants des réactifs chimiques de pénétrer à l'intérieur de la pierre précieuse ou de s'infiltrer dans les fissures de la pierre précieuse pour modifier l'apparence de la couleur de la pierre précieuse. Au cours du processus de traitement chimique, des substances autres que les composants de la pierre précieuse doivent être ajoutées. Cette méthode de traitement d'optimisation est une forme de transformation et doit être étiquetée lors de la vente de la pierre précieuse. Les méthodes de traitement chimique les plus courantes sont la teinture, la coloration, le blanchiment et le remplissage par injection.

1. Teinture et coloration

Les procédés et les principes de la teinture et de la coloration ne diffèrent que par les colorants utilisés : la teinture utilise des colorants organiques, tandis que la coloration utilise des pigments inorganiques. Les principes de la teinture et de la coloration sont les mêmes et impliquent l'infiltration de matières colorantes dans la pierre précieuse afin d'en améliorer ou d'en modifier la couleur. Les colorants organiques sont plus éclatants mais ont une moins bonne stabilité et se décolorent avec le temps ; les réactifs chimiques utilisés pour la coloration ont une couleur similaire à celle des pierres précieuses naturelles et ont une bonne stabilité, ce qui les rend moins susceptibles de se décolorer. Actuellement, la plupart des pierres précieuses sont colorées à l'aide de pigments inorganiques.

(1) Exigences relatives aux matériaux, aux colorants et aux solvants

Les méthodes de teinture et de coloration sont similaires et ne nécessitent qu'un équipement minimal ; il suffit de laisser tremper la pierre dans un récipient pendant un certain temps. Si l'on veut que la couleur pénètre dans la pierre précieuse, il est nécessaire de la chauffer pendant le processus, et la température de chauffage est généralement basse. La teinture et la coloration sont principalement utilisées pour les pierres précieuses de couleur claire et de structure souple. Les effets de la teinture et de la coloration dépendent de la matière première, des colorants et des pigments sélectionnés, ainsi que des solvants colorants, entre autres conditions, avec les exigences spécifiques suivantes.

① Exigences en matière de matériaux gemmes

Tout d'abord, ils doivent être résistants aux acides, aux bases et à la chaleur. Les matières premières à traiter doivent être nettoyées à l'acide ou à l'alcali avant d'être teintes, et il faut les chauffer pendant le processus, parfois en les faisant bouillir pendant un certain temps.

Deuxièmement, les matériaux à traiter doivent également présenter une certaine porosité pour permettre au colorant de pénétrer dans la pierre précieuse. Les matériaux tels que la jadéite, la néphrite, la calcédoine, l'agate et le marbre sont relativement faciles à teindre.

Pour les gemmes non poreuses, il faut créer des pores ou des fissures artificielles pour permettre au colorant de pénétrer dans le cristal. Par exemple, la méthode d'explosion du quartz nécessite d'abord de chauffer et de tremper le quartz pour créer des fissures extrêmement petites, puis de le teindre ou de le colorer, ce qui peut donner un quartz rouge ou vert (figure 4-1).

② Exigences relatives aux colorants (y compris les teintures et les pigments)

Tout d'abord, choisissez le colorant ou le pigment approprié en fonction des propriétés de la pierre précieuse. Lors de la teinture des pierres précieuses, la couleur du colorant doit être proche de la couleur naturelle de la pierre précieuse. Les pierres teintes avec des colorants organiques ont de nombreuses couleurs et sont très brillantes, mais elles donnent une impression de "faux" et sont peu stables, se décolorant facilement ; la couleur des pigments inorganiques est souvent plus proche des pierres naturelles, a une meilleure stabilité et ne se décolore pas facilement, c'est pourquoi les gens choisissent généralement des pigments inorganiques. Lors de la sélection des colorants, essayez de choisir ceux qui ne s'altèrent pas. Les colorants organiques, en particulier les colorants aminés, ont tendance à s'estomper et doivent être utilisés avec prudence.

Deuxièmement, il faut sélectionner des colorants qui peuvent réagir chimiquement avec certains éléments à l'intérieur de la pierre précieuse ou qui peuvent être adsorbés par les pores du matériau de la pierre précieuse. Les colorants courants comprennent les sels de chrome, de fer, de manganèse, de cobalt, de cuivre, etc.

③ Exigences relatives aux solvants des colorants

Il existe deux types de teinture avec des colorants : la teinture à l'huile et la teinture à l'eau. La teinture à l'huile utilise diverses huiles pour dissoudre le colorant, tandis que la teinture à l'eau utilise de l'eau ou des molécules polaires comme l'éthanol comme solvants pour dissoudre le pigment. Lors de la teinture, il est important de choisir le solvant approprié en fonction du type de colorant (pigment) et de la capacité d'adsorption de la pierre précieuse.

L'utilisation d'une huile moléculaire non polaire comme solvant est appelée teinture à l'huile. Les huiles colorées (c'est-à-dire les huiles qui dissolvent les colorants organiques) sont couramment utilisées pour imbiber les rubis et les émeraudes, ce qui permet à l'huile colorée de pénétrer dans les fissures des pierres précieuses.
La teinture à l'eau est principalement utilisée pour les pigments inorganiques, en dissolvant les pigments dans l'eau ou l'alcool, en créant une solution saturée, puis en trempant les pierres pré-traitées. Le temps de trempage est généralement plus long que celui de la teinture à l'huile et, parfois, des agents chimiques qui réagissent avec le colorant sont utilisés pour le retraitement afin d'obtenir la couleur souhaitée. Par exemple, lors de la teinture de l'agate, différents réactifs chimiques sont sélectionnés pour induire une réaction chimique, et le précipité qui en résulte pénètre dans les fissures de la pierre précieuse, stabilisant la couleur après la teinture.

(2) Facteurs influençant l'effet colorant des pierres précieuses

Outre le matériau de la pierre précieuse et le colorant, d'autres facteurs doivent également être pris en compte, tels que le traitement de lavage à l'acide de la pierre précieuse avant la teinture, la température de chauffage pendant la teinture et la durée du processus de teinture.

① Traitement par lavage acide

Avant de teindre les pierres précieuses, un lavage à l'acide est nécessaire pour éliminer le jaune, le brun et d'autres couleurs mélangées de la surface de la pierre précieuse, afin de garder la surface propre. Après le lavage à l'acide, une solution alcaline doit être sélectionnée pour neutraliser la pierre précieuse. Si une méthode de réaction chimique est choisie pour la teinture, les conditions requises pour la production de précipitations doivent être prises en compte, faute de quoi la réaction ne peut avoir lieu. Après le lavage à l'acide, la pierre doit être séchée au four ou à l'air avant tout autre traitement.

② Température de chauffage et durée du traitement de teinture

Au cours du processus de teinture, le chauffage est généralement utilisé pour favoriser la pénétration du colorant dans les fissures de la pierre précieuse. La température de chauffage et le temps de traitement de la teinture affecteront également la couleur finale de la pierre précieuse. Une température de chauffage plus élevée entraîne un taux de réaction plus rapide, nécessitant un temps de teinture plus court ; à l'inverse, une température de chauffage plus basse nécessite un temps plus long pour obtenir un meilleur effet de teinture.

Le processus de traitement de la teinture et de la coloration est simple, facile à mettre en œuvre et largement utilisé. Il peut être appliqué aux pierres précieuses monocristallines présentant des fissures et aux pierres précieuses polycristallines ou cryptocristallines présentant des structures lâches. Les pierres précieuses couramment teintes et colorées comprennent les rubis, les émeraudes, les agates, la calcédoine, la néphrite, le jade xiuyan, la jadéite, les perles, l'ivoire, les opales, le corail, le quartzite, la turquoise et d'autres encore.

(3) Caractéristiques d'identification des pierres précieuses teintées

Les pierres précieuses teintées ont des couleurs vives et, à la loupe, la couleur peut être vue le long des fissures ou entre les particules, avec des couleurs plus claires dans les structures denses et des couleurs plus foncées dans les structures lâches. Par exemple, les rubis teints (figure 4-2) présentent une couleur concentrée dans les fissures du rubis à la loupe, avec un phénomène de limite de couleur clair.

2. Le blanchiment

Le blanchiment est généralement utilisé pour le jade ou les pierres précieuses organiques présentant de nombreuses variations de couleur en surface, telles que la jadéite, les perles et le corail. Les agents de blanchiment comprennent généralement le chlore gazeux, les sels d'hypochlorite, le peroxyde d'hydrogène et les sulfites. L'exposition au soleil peut également provoquer la décoloration de certaines pierres précieuses, ce qui peut être un effet blanchissant de la lumière du soleil. Le peroxyde d'hydrogène et les sels d'hypochlorite sont des agents de blanchiment couramment utilisés dans les processus d'optimisation des pierres précieuses. Le peroxyde d'hydrogène et la lumière du soleil sont souvent utilisés pour blanchir les perles naturelles ou de culture, ce qui permet de blanchir les perles particulièrement sombres ou verdâtres et de les rapprocher des perles naturelles de haute qualité. Le peroxyde d'hydrogène et les sels d'hypochlorite sont couramment utilisés pour blanchir le jade, comme la jadéite (figure 4-3), qui, après le blanchiment, élimine les tons jaunes et bruns de la surface, permettant ainsi au vert de la jadéite d'être mieux mis en valeur.

La structure du jade est endommagée après le traitement de blanchiment et il est généralement nécessaire de l'injecter et de le remplir pour rendre sa structure dense et stable. Les pierres précieuses organiques telles que les perles et les coraux peuvent être vendues après blanchiment sans traitement de remplissage, et leurs couleurs sont également très stables. Le traitement de blanchiment est considéré comme une optimisation et n'a pas besoin d'être étiqueté lors de la vente des pierres précieuses ; elles peuvent être nommées directement en utilisant le nom de la pierre précieuse naturelle. Les pierres précieuses utilisées pour le blanchiment sont la jadéite, la néphrite, le jade Xiuyan, le quartzite, la perle, le corail, la calcédoine, le bois siliceux et l'œil de tigre.

Après le traitement de blanchiment, les pierres précieuses présentent une structure en forme de peau d'orange ou de canal à la loupe, avec de fines microfissures visibles sur la surface polie, une structure interne lâche et une couleur propre et brillante sans impuretés. Le traitement de remplissage est souvent utilisé après le blanchiment pour stabiliser la structure de la pierre précieuse.

3. Remplissage par injection

Le remplissage par injection est une méthode de traitement qui consiste à injecter des substances liquides dans les fissures des pierres précieuses par le biais de certains moyens technologiques. Il convient principalement aux pierres précieuses dont la structure est lâche ou qui présentent de nombreuses fissures, en remplissant les fissures et les pores des pierres précieuses avec des matériaux tels que de l'huile incolore, de l'huile colorée, de la résine, de la cire ou du plastique, en rendant leur structure plus solide, en améliorant la stabilité des pierres précieuses ou en changeant la couleur des pierres précieuses. Le remplissage par injection peut être divisé en incolore et en coloré, avec les objectifs principaux suivants.

(1) Couvrir les fissures

Les pierres précieuses naturelles contiennent souvent de nombreuses fissures lorsqu'elles sont produites. La présence de nombreuses fissures affecte à la fois l'apparence et la stabilité des pierres précieuses. Les fissures peuvent être dissimulées en injectant de l'huile incolore et d'autres matériaux dans les fissures, les pores ou les espaces intergranulaires de la pierre précieuse, ce qui les rend moins visibles et augmente leur utilisation et leur valeur économique. Par exemple, les émeraudes et les rubis naturels contiennent souvent de nombreuses fissures et l'injection d'huile incolore ou colorée permet d'améliorer l'apparence de leur couleur.

(2) Amélioration de la stabilité des pierres précieuses

Pour les pierres précieuses dont la structure est instable, il s'agit d'injecter et de remplir les pores pour les rendre plus solides, en augmentant leur dureté et leur stabilité, comme les turquoises et les émeraudes.

(3) Améliorer l'éclat de la couleur et la valeur économique des pierres précieuses.

Pour les pierres précieuses de couleur plus claire, l'injection d'huile colorée, de cire colorée et d'autres matériaux permet non seulement de renforcer leur structure, mais aussi d'approfondir leur couleur.

Supposons qu'un matériau coloré soit injecté dans les pores de la turquoise. Dans ce cas, il peut renforcer sa dureté et réduire la diffusion de la lumière, ce qui approfondit sa couleur et améliore considérablement sa dureté.

Les pierres précieuses qui peuvent être améliorées par la méthode de remplissage par injection sont les rubis, les saphirs, les émeraudes, les turquoises, les lapis-lazuli, les opales, les béryls, les quartz et les jades.

Après le remplissage par injection, la gemme présente une transparence et un éclat réduits à l'endroit du remplissage sous grossissement. Par exemple, une émeraude incolore remplie d'huile (figure 4-4) montre que la transparence et l'éclat à l'endroit du remplissage sont nettement inférieurs à ceux des émeraudes naturelles. Si de l'huile colorée est utilisée pour le remplissage, la couleur au niveau des fissures s'intensifie. Des bulles sont visibles à l'endroit du remplissage et les tests de spectroscopie infrarouge révèlent des spectres d'absorption infrarouge caractéristiques du matériau de remplissage, avec un indice de réfraction et une densité inférieurs à ceux des gemmes naturelles.

Section II Méthodes de traitement physique des pierres précieuses

Les méthodes de traitement physique des pierres précieuses sont également largement utilisées. Elles consistent à modifier les pierres précieuses avec d'autres matériaux par le biais de collages, d'épissures et d'autres techniques afin de créer une impression générale. Les méthodes de traitement physique les plus courantes sont les revêtements de surface, le placage, l'incrustation, la stratification, l'endos et l'épissage.

1. Revêtement de surface

L'application d'une couche de feuille colorée (également appelée "traitement de feuille") sur la surface ou le fond de la pierre précieuse ou l'utilisation de peinture comme revêtement sur tout ou partie des facettes de la pierre précieuse change sa couleur et modifie ainsi son apparence. À l'origine, ce procédé était couramment utilisé pour les diamants ; par exemple, le revêtement le plus simple consiste à marquer la surface d'un diamant avec de l'encre bleue, ce qui peut améliorer l'apparence du diamant en raison de la couleur de l'encre. L'application d'une couche de film bleu à la base d'un diamant jaune clair peut améliorer sa couleur. Cette méthode de traitement est couramment utilisée pour les diamants, les topazes, les cristaux, le corail et les perles.

La méthode de revêtement la plus courante consiste à appliquer une couche de revêtement coloré sur une topaze ou un cristal incolore ou de couleur claire, ce qui permet d'obtenir différents aspects colorés. Dans la plupart des cas, la couleur ajoutée n'existe que sur la surface de la pierre précieuse. Les pierres précieuses ainsi revêtues sont faciles à identifier, car la surface revêtue présente souvent une couleur différente de celle du fond et, en raison de la faible dureté du revêtement de surface, de nombreuses rayures sont souvent visibles.

2. Placage de surface

Avec le développement de la science et de la technologie, Surface Placage a progressivement évolué vers l'application d'une couche de film coloré sur la surface de pierres précieuses incolores ou de couleur claire afin de modifier l'apparence de la couleur des pierres précieuses. Cette méthode de traitement est couramment utilisée pour les diamants, les topazes, les cristaux, etc. Le revêtement de diamant est souvent un film de diamant, qui est une très fine couche de diamant synthétique sur le diamant ; en raison de son fort éclat et de sa grande dureté, il ressemble beaucoup au diamant. Une couche d'oxyde métallique est souvent appliquée sur les topazes ou les cristaux de couleur claire (figure 4-5), qui ont l'apparence d'un arc-en-ciel à la surface. Néanmoins, des rayures sont visibles à la loupe et, avec le temps, la surface peut s'écailler partiellement.

3. Croissance excessive

L'excroissance fait référence à une couche de pierre précieuse cultivée à la surface d'une pierre précieuse synthétique ou naturelle à l'aide de méthodes synthétiques. L'épaisseur de cette couche peut varier. Il n'est pas facile de la distinguer strictement des pierres cultivées dans des solutions aqueuses. Par exemple, une couche d'émeraude synthétique peut se développer sur un morceau d'émeraude ou de béryl, présentant des caractéristiques des émeraudes naturelles et synthétiques. Pour identifier une pierre précieuse issue d'une croissance excessive, il convient d'observer la zone de jonction, les différences de couleur et les caractéristiques des inclusions entre les couches supérieures et inférieures de la pierre précieuse.

4. Couche intermédiaire et substrat

Le InterLa couche et le substrat sont collés ensemble par diverses méthodes pour former une pierre précieuse complète, améliorant l'apparence, la couleur et l'aspect des pierres précieuses naturelles. Le substrat est principalement utilisé pour améliorer la couleur des pierres précieuses plus claires, telles que les diamants ayant une teinte jaunâtre ; l'ajout d'une couche de substrat bleu à la base peut améliorer la qualité de la couleur du diamant. La couche est généralement utilisée dans les pierres composites à trois couches ; par exemple, la couche supérieure est une émeraude naturelle vert clair, et la couche inférieure est un béryl incolore ou vert clair, avec une couche verte au milieu, qui rehausse la couleur de l'émeraude.

5. Composite

Le terme "composite" désigne la combinaison de plusieurs pierres précieuses ou matériaux de différentes manières. Les pierres composites les plus courantes sont les pierres composites à deux ou trois couches. Le composite est une méthode d'amélioration physique courante et largement utilisée. Le traitement composite permet d'améliorer la couleur et l'apparence des pierres précieuses. Les pierres précieuses composites courantes comprennent les émeraudes, les rubis, les grenats, les opales, les diamants, etc. (figure 4-6). L'identification des pierres précieuses composites se fait principalement par une inspection à la loupe, en prêtant attention aux joints composites dans les pierres précieuses, aux différences de couleur et d'éclat entre les différentes couches et aux bulles entre les joints composites.

Section III Méthode de traitement thermique

Le traitement thermique est l'une des méthodes les plus utilisées pour optimiser les gemmes. Les gemmes sont placées dans un équipement qui peut contrôler le chauffage, avec différentes températures de chauffage et atmosphères d'oxydo-réduction sélectionnées pour le traitement thermique, améliorant ainsi la couleur, la transparence et la clarté des gemmes. Le traitement thermique peut améliorer la valeur esthétique et économique des gemmes, en révélant leur beauté potentielle, ce qui en fait une méthode facile à utiliser et largement acceptée pour l'optimisation des gemmes, classée comme optimisation. Il peut être nommé directement en utilisant le nom de la gemme naturelle dans la nomenclature des gemmes.

1. Équipement de traitement thermique

Pour effectuer un traitement thermique sur les pierres précieuses, certains équipements sont d'abord nécessaires pour chauffer les pierres précieuses. En fonction de son rôle dans le traitement thermique, l'équipement de traitement thermique peut être divisé en deux parties principales : l'équipement primaire et l'équipement auxiliaire.

1.1 Équipements primaires

L'équipement principal pour le traitement thermique est l'équipement de chauffage, qui comprend deux catégories : les fours de traitement thermique et les dispositifs de chauffage. Les fours de traitement thermique couramment utilisés dans les laboratoires comprennent les fours de traitement thermique ordinaires (fours à résistance, fours à sel, fours à combustible), les fours à atmosphère contrôlée et les fours de traitement thermique sous vide. Les dispositifs de chauffage comprennent les dispositifs de chauffage par laser et les dispositifs de chauffage par faisceau d'électrons.

Les équipements auxiliaires comprennent les dispositifs d'atmosphère contrôlée (générateurs de gaz, dispositifs de décomposition de l'ammoniac, systèmes de vide, etc.), les équipements électriques (armoires de distribution, soufflantes, etc.), les instruments de mesure (instruments de température, manomètres, débitmètres, dispositifs de contrôle automatique, etc.

(1) Four de traitement thermique ordinaire

Les fours ordinaires de traitement thermique sont principalement des fours à résistance, des fours à fusion de sel, des fours à combustible, etc. couramment utilisés dans le traitement thermique.

① Four à résistance

Un four à résistance comprend des éléments chauffants (fils, carbure de silicium, siliciure de molybdène, oxyde de cobalt, etc.) Les types de fours les plus couramment utilisés dans les laboratoires sont les fours à boîte et les fours à tube.

Four à résistance de type boîte : le four à résistance de type boîte possède une chambre en forme de boîte (figure 4-7), classée en haute température, moyenne température et basse température en fonction de la température de fonctionnement. Les fours à résistance à caisson fabriqués dans notre pays ont été normalisés, sauf pour les applications à basse température, pour lesquelles divers caissons à température constante sont utilisés.

Le four à résistance de type boîte à haute température est principalement utilisé pour l'amélioration de la couleur des pierres précieuses à point de fusion élevé telles que le corindon, le rubis, le saphir et le zircon, avec une température de chauffage générale supérieure à 1000℃.

Un four à caisson à température moyenne est souvent utilisé pour le traitement thermique de pierres précieuses telles que le saphir, la topaze, le cristal et la tanzanite qui nécessitent une modification de la couleur à température moyenne-basse, la température de traitement thermique étant généralement comprise entre 650°C et 1000°C.

Le four de traitement thermique à basse température est principalement utilisé pour les pierres précieuses organiques et les pierres précieuses contenant de l'eau dans leur structure, telles que les perles, les coraux, les opales, etc.

Le four à résistance de type boîte a une structure simple, est facile à utiliser et a un faible coût, ce qui en fait un appareil essentiel dans les laboratoires. Les avantages du four à résistance de type boîte sont sa température de chauffage élevée, son grand espace interne et sa capacité à accueillir plusieurs échantillons à la fois. Toutefois, ce type de four de traitement thermique présente des inconvénients tels qu'une faible efficacité thermique, un chauffage lent et une température irrégulière, qui doivent être améliorés en cours d'utilisation. Par exemple, la température irrégulière du four peut être prédéterminée en mesurant le champ thermique et en plaçant les échantillons à des températures spécifiques afin de surmonter l'irrégularité de la température.

Four à résistance tubulaire : le four à résistance tubulaire utilise généralement des fils de résistance disposés en couches autour de matériaux réfractaires à haute température (généralement des tubes d'alumine 99%) et peut contrôler la température par segments. Il peut également utiliser des tiges de carbure de silicium comme éléments chauffants disposés en cercle autour du tube d'alumine. Le four à résistance tubulaire peut contrôler l'atmosphère, en isolant l'élément chauffant de l'atmosphère du four à l'aide d'une enveloppe, ce qui permet d'introduire différentes atmosphères (telles que des atmosphères oxydantes ou réductrices) selon les besoins, les gaz résiduels étant expulsés par des trous d'échappement situés sur le couvercle du four (figure 4-8).

Les avantages du four à résistance tubulaire sont sa vitesse de chauffage rapide, son contrôle segmenté de la température et son contrôle précis de la température ; ses inconvénients sont qu'il ne peut traiter qu'une petite quantité d'échantillons et qu'il n'est pas facile à extraire.

② Four de fusion du sel :

Le four de fusion du sel est un dispositif de traitement thermique qui utilise du sel fondu comme moyen de chauffage, caractérisé par sa structure simple et sa vitesse de chauffage rapide et uniforme. La température de fusion du sel dans le four à sel est comprise entre 150 et 1300℃, en fonction de la composition de la solution saline, ce qui permet généralement d'obtenir une plage de température de chauffage adaptée au traitement thermique à basse et moyenne température des pierres précieuses. Les inconvénients sont une consommation d'énergie élevée, la difficulté de nettoyer les échantillons après le traitement et certains effets corrosifs et contaminants sur les pierres précieuses. Les types courants de fours de fusion du sel sont les fours à électrodes et les fours à chauffage électrique.

Four de fusion de sel à électrodes : ce four électrique insère des électrodes dans la chambre du four et fait passer un courant élevé à basse tension, générant une forte circulation électromagnétique lorsque le courant traverse le sel fondu, ce qui favorise le tourbillonnement du sel fondu pour chauffer l'échantillon. Les fours de fusion de sels d'électrodes de notre pays sont généralement de grande taille pour la production industrielle et ne conviennent pas aux laboratoires. Dans les laboratoires, de petits fours peuvent être conçus en utilisant des transformateurs de fours de fusion de sel produits en série.
Four de fusion de sel à chauffage électrique : ce four se compose d'un creuset contenant du sel fondu et d'un corps de four qui chauffe le creuset. La source de chaleur est souvent l'énergie électrique, mais d'autres combustibles sont également utilisés. Il est couramment utilisé pour le traitement thermique des pierres précieuses auto-colorées par des composants chimiques. Il se caractérise par l'absence de restrictions concernant la source de chaleur et de transformateurs, mais la durée de vie du creuset est faible et la distribution de la température à l'intérieur du four est irrégulière. De nombreux modèles de ce type de four sont produits dans notre pays, mais seuls certains conviennent aux laboratoires de traitement d'optimisation des pierres précieuses.

③ Fours à combustible :

Les fours à combustible peuvent être classés en fours à combustible solide, fours à combustible gazeux et fours à combustible liquide en fonction du type de combustible utilisé. Selon la forme de la chambre de chauffe, ils peuvent également être divisés en fours à chambre, fours à table, fours à puits, etc. Le four à combustible solide le plus courant est le four à chambre chauffé par le bas, avec le charbon comme combustible principal. Les avantages sont la simplicité de la structure et le faible coût ; les inconvénients sont la mauvaise uniformité de la température et la difficulté à la contrôler.

Les fours à combustible gazeux utilisent des gaz combustibles (tels que le gaz de charbon, le gaz naturel, le gaz de pétrole liquéfié, etc. Comme les gaz combustibles se mélangent facilement à l'air et brûlent complètement, la température du four est plus uniforme que celle des fours à combustible solide, ce qui le rend adapté au traitement de routine des pierres précieuses en laboratoire. Toutefois, la précision de la mesure de la température à l'intérieur du four pourrait être améliorée.

Les fours à combustible liquide utilisent du diesel ou de l'huile lourde comme combustible, et leur structure est similaire à celle des fours à gaz. La seule différence entre les deux réside dans la structure du dispositif de combustion.

(2) Four à atmosphère contrôlée

De l'oxygène ou un gaz réducteur est injecté dans le four à atmosphère contrôlée afin d'améliorer la couleur et l'apparence des pierres précieuses en contrôlant l'atmosphère d'oxydation ou de réduction. Le four à atmosphère contrôlée comprend généralement deux parties : le four de travail à atmosphère contrôlée et le dispositif de génération d'atmosphère contrôlée.

① Four de travail à atmosphère contrôlée :

Ce type de four est généralement une version améliorée d'un four à résistance, et les fours de type boîte et de type tube peuvent être utilisés comme fours à atmosphère contrôlée. Un four à atmosphère contrôlée peut être formé en ajoutant un accessoire à atmosphère contrôlée qui permet au gaz d'entrer et de sceller la chambre du four sur un four à résistance. Il est généralement utilisé pour contrôler l'atmosphère du traitement thermique, comme l'oxydation, la réduction ou la neutralité. Les gaz oxydants introduits comprennent généralement l'oxygène, l'air, etc. ; les gaz réducteurs comprennent généralement le H₂, CO, N₂, CH₄Certains de ces gaz étant inflammables, il convient de faire preuve d'une grande prudence lors de l'utilisation. Pour éviter les explosions, la meilleure méthode consiste à purger la chambre du four avec du N₂(ou CO₂) avant d'introduire le gaz ou d'arrêter le four, la quantité de gaz introduite étant généralement de 4 à 5 fois le volume de la chambre du four. En outre, le gaz introduit a parfois une teneur élevée en CO, qui peut facilement empoisonner les opérateurs. Il est donc important d'assurer une bonne ventilation et de vérifier régulièrement l'étanchéité du corps du four et des canalisations. Le gaz résiduaire déchargé doit être enflammé ou libéré à l'extérieur.

② Dispositif générateur d'atmosphère contrôlée

Dispositif de génération d'atmosphère réductrice (également appelé générateur d'atmosphère endothermique) : Ce dispositif mélange des gaz bruts (gaz naturel, gaz de pétrole liquéfié, gaz de charbon, etc. Sous l'action d'une source de chaleur externe et d'un catalyseur, il est produit par une combustion incomplète et une série de réactions. Le gaz généré est une bonne atmosphère réductrice, strictement contrôlée et stable, mais la structure de l'équipement est complexe et le coût est relativement élevé.
Générateur de décomposition de l'ammoniac : Dans le processus de traitement thermique, différentes atmosphères doivent être introduites en fonction des causes de formation de la couleur des pierres précieuses, telles que l'atmosphère oxydante, l'atmosphère réductrice, etc. L'atmosphère réductrice couramment utilisée est obtenue grâce à un générateur de décomposition de l'ammoniac.

Une atmosphère réductrice est générée à l'aide d'un dispositif qui décompose le gaz ammoniac en azote et en hydrogène, comme le montre la figure 4-9. L'ammoniac liquide provenant de la bouteille d'ammoniac s'écoule dans le vaporisateur 1, où il est chauffé et vaporisé, puis entre dans le réservoir de réaction 2, où il se décompose à haute température sous l'action d'un catalyseur. Le gaz de décomposition de l'ammoniac refroidi est purifié dans le dispositif de purification 3, où l'oxygène résiduel et la vapeur d'eau sont éliminés, et peut ensuite être introduit dans le four de traitement thermique pour être utilisé. Le gaz de décomposition H₂:N₂ est de 3:1, ce qui correspond à une atmosphère réductrice.

(3) Four de traitement thermique sous vide

Le traitement thermique sous vide est une méthode de traitement thermique dans laquelle le processus de chauffage ou de refroidissement de l'échantillon se produit dans un état de vide (pression négative), et le four utilisé pour ce traitement est appelé four de traitement thermique sous vide.

Le traitement thermique sous vide est utilisé pour des conditions de traitement thermique spéciales, telles que le traitement de la zircone cubique noire, et la température dans un four sous vide est également relativement élevée. En raison des préoccupations liées à l'oxydation des éléments non chauffants, des métaux à haute température tels que l'aluminium, le wolfram, le tantale et les produits à base de graphite peuvent être utilisés comme éléments chauffants. Cependant, cette méthode est moins utilisée dans les processus d'optimisation des pierres précieuses que dans les fours à atmosphère contrôlée.

(4) Dispositif de traitement thermique par laser et faisceau d'électrons

Les technologies de traitement thermique par laser et par faisceau d'électrons se sont développées ces dernières années. Elles se caractérisent par une vitesse de chauffage rapide, une température élevée et l'absence d'oxydation, ce qui les rend particulièrement adaptées au traitement thermique localisé. Toutefois, en raison du chauffage inégal, de la vitesse de refroidissement rapide et des coûts d'investissement élevés de ces équipements, ils sont moins utilisés dans le traitement thermique des pierres précieuses et sont souvent appliqués au traitement des inclusions sombres dans les diamants.

Un faisceau d'électrons désigne un faisceau d'électrons à haute densité énergétique émis par un filament cathodique chauffé, accéléré par une "anode" et focalisé par une lentille magnétique. Lorsque ce faisceau d'électrons entre en contact avec la surface d'un échantillon, il convertit immédiatement l'énergie des électrons en énergie thermique, ce qui a pour effet de chauffer l'échantillon et même de faire fondre les métaux. Le dispositif qui génère le faisceau d'électrons est appelé canon à électrons. Ce dispositif est généralement utilisé pour améliorer localement le traitement thermique des pierres précieuses.

1.2 Instruments et dispositifs auxiliaires pour le traitement thermique

(1) Thermocouple

Les thermocouples sont les éléments de détection de température les plus utilisés pour mesurer la température. Ils ont une structure simple, sont faciles à utiliser, possèdent une précision et une stabilité élevées et ont une large plage de mesure de la température, jouant ainsi un rôle important dans la mesure de la température.

① Le principe de mesure d'un thermocouple :

Il s'agit de relier deux fils métalliques (A et B) de compositions chimiques différentes pour former une boucle fermée, qui est un thermocouple. Lorsque les températures aux deux jonctions de ces fils sont différentes, une force électromotrice, appelée potentiel thermoélectrique, est générée dans le circuit.

L'ampleur du potentiel thermoélectrique d'un thermocouple est liée aux propriétés des matériaux des conducteurs et aux températures aux deux jonctions. Lorsque le matériau du conducteur est fixe, plus la différence de température entre les deux jonctions est importante, plus le potentiel thermoélectrique est élevé. La température peut être mesurée en mesurant l'amplitude du potentiel thermoélectrique.

② La structure et les types de thermocouples :

Un thermocouple est constitué de deux fils conducteurs différents, A et B, appelés électrodes thermos. L'extrémité soudée est appelée extrémité de travail, également appelée extrémité chaude, et est placée dans le milieu mesuré ; l'autre extrémité est appelée extrémité de référence, également appelée extrémité libre ou froide, et est connectée à l'instrument.

Lorsque les températures des extrémités chaude et froide diffèrent, le potentiel thermoélectrique généré par le thermocouple peut être indiqué ou enregistré par l'instrument en fonction de l'échelle de température. La figure 4-10 présente un schéma du thermocouple.

Les deux fils du thermocouple sont recouverts de tubes isolants pour éviter les courts-circuits et sont protégés par des tubes en céramique ou en acier résistant à la chaleur pour éviter la corrosion par des substances nocives. La structure du thermocouple est illustrée à la figure 4-11.

③ Fil de compensation du thermocouple :

Le potentiel thermoélectrique généré par le thermocouple ne peut refléter directement la température à l'extrémité chaude que lorsque l'extrémité froide est maintenue à 0℃.

Toutefois, dans l'utilisation pratique des thermocouples, en raison de la chaleur conduite par le thermocouple lui-même et de l'influence de la température ambiante, la température de l'extrémité froide varie souvent, ce qui entraîne des relevés de température inexacts de la part de l'instrument de mesure.

Pour pallier cet effet, des fils de compensation sont souvent utilisés pour prolonger l'extrémité froide du thermocouple jusqu'à un endroit où la température est plus constante, ce qui permet de prendre des mesures compensatoires.

Les fils de compensation sont une paire de fils métalliques de compositions chimiques différentes. Ils ont les mêmes propriétés thermoélectriques que le thermocouple auquel ils sont connectés dans la plage de 0-100℃ mais sont beaucoup moins chers. La connexion des fils de compensation est illustrée à la figure 4-12.

Les fils de compensation sont à deux fils, à un seul fil ou à plusieurs fils, et des couleurs différentes distinguent leurs couches d'isolation internes pour indiquer la polarité positive et négative. Lors de l'utilisation, il convient de noter que les différents thermocouples doivent utiliser des fils de compensation correspondants pour la connexion ; la température aux extrémités de connexion du fil de compensation et du thermocouple doit être maintenue en dessous de 100℃ ; la nouvelle extrémité froide prolongée par le fil de compensation doit toujours être compensée à l'aide de méthodes telles que la température constante ou le calcul ; la borne positive du fil de compensation doit être connectée à la borne positive du thermocouple, et la borne négative à la borne négative, afin d'éviter les connexions incorrectes.

(2) Thermomètres à rayonnement et thermomètres optiques

① Thermomètre à rayonnement :

Le thermomètre à rayonnement se compose d'un capteur de température de rayonnement et d'un instrument d'affichage. Lors de l'utilisation, l'image de l'objet mesuré vue à travers l'oculaire doit recouvrir complètement la thermopile [figure 4-13 (a)] pour s'assurer que la thermopile reçoit correctement l'énergie thermique rayonnée par l'objet mesuré. Si l'image de l'objet mesuré est trop petite ou biaisée, la valeur mesurée sera inférieure à la valeur réelle.

② Pyromètre optique :

Un pyromètre optique est un instrument portable de mesure de la température. Le type le plus couramment utilisé est le pyromètre optique à extinction de filament. Il fonctionne selon le principe qu'il existe une relation entre la luminosité de l'objet incandescent et sa température, en utilisant une méthode de comparaison de la luminosité pour mesurer la température.

Lors de l'utilisation, pointer le pyromètre vers l'objet mesuré et déplacer l'oculaire d'avant en arrière. Comparer la luminosité du filament jusqu'à ce que la luminosité du filament soit la même que celle de l'objet mesuré, c'est-à-dire que l'image du filament disparaisse dans l'image de l'objet mesuré [figure 4-14 (b)], la température de l'objet mesuré peut alors être obtenue, la température étant indiquée par le degré immédiat.

(3) Creuset

Les creusets sont des récipients couramment utilisés dans le processus de traitement thermique des pierres précieuses. Étant donné que les pierres précieuses traitées thermiquement sont souvent soumises à des températures plus élevées et entrent en contact direct avec le creuset, le choix du creuset est un facteur crucial pour la réussite du traitement thermique. Au cours du processus de traitement thermique, le choix du creuset doit répondre aux conditions suivantes :

① Le matériau du creuset doit avoir une résistance suffisante aux températures de travail et ne doit pas se fissurer pendant des périodes prolongées à des températures élevées.

② Dans les atmosphères de travail, le matériau du creuset doit être assez stable par rapport aux pierres précieuses. Il ne doit pas réagir chimiquement avec elles et une attention particulière doit être accordée à la pureté du matériau du creuset afin d'éviter d'introduire des impuretés nocives dans les cristaux de pierre précieuse.

③ Le matériau du creuset doit avoir une faible porosité et une densité élevée pour maintenir une certaine pression après le scellement du creuset.

④ Les creusets étant des récipients couramment utilisés dans le traitement thermique des pierres précieuses, le matériau du creuset doit être facile à traiter et peu coûteux.

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2. Principes du traitement thermique pour améliorer les pierres précieuses

Le chauffage des pierres précieuses naturelles à certaines températures peut améliorer leur couleur, leur transparence et leur apparence. La raison en est principalement que le traitement thermique modifie la structure et la composition des pierres précieuses, améliorant ainsi leurs caractéristiques d'apparence et augmentant leur valeur esthétique et économique. Par conséquent, pour comprendre les changements dans les caractéristiques d'apparence des pierres précieuses, il est nécessaire d'analyser les principes par lesquels le traitement thermique améliore les pierres précieuses.

Le chauffage est le processus qui consiste à exploiter le potentiel des pierres précieuses et à maximiser leur beauté. Les pierres précieuses traitées ne présentent aucune différence de propriétés physiques et chimiques par rapport aux pierres précieuses naturelles. Le principe est que le chauffage provoque des changements dans la teneur et l'état de valence des ions colorants contenus dans la pierre précieuse, ou crée des défauts structurels qui entraînent des changements dans les propriétés physiques de la pierre précieuse, telles que la couleur et la transparence.

La plupart des pierres précieuses contenant des impuretés sous forme d'oligo-éléments changent de couleur ou de transparence après un traitement thermique. L'équipement couramment utilisé pour le traitement thermique est simple et facile à utiliser. Il convient à la plupart des pierres précieuses de couleur allochromatique, telles que les rubis, les saphirs, les émeraudes, les tourmalines, les zircons, le jade et l'agate. Cette méthode s'applique aux pierres précieuses dont la couleur est due à des composants d'éléments de transition ou à des impuretés d'éléments de transition, et elle convient également aux pierres précieuses dont les changements de couleur sont dus à un transfert de charge. Les pierres précieuses organiques peuvent également voir leur couleur et leur transparence modifiées par un traitement thermique ; par exemple, l'ambre peut devenir clair et transparent après un traitement thermique en éliminant les bulles internes.

En fonction des propriétés physiques et chimiques des pierres précieuses et de leurs mécanismes de coloration, les principes des pierres précieuses couramment traitées sont résumés ci-dessous :

(1) Modifier la teneur ou l'état de valence des ions chromophores dans les pierres précieuses par traitement thermique.

Les ions d'impuretés à l'état de traces colorent certaines pierres précieuses et le traitement thermique permet d'oxyder les cations de faible valence des pierres précieuses en cations de haute valence, ce qui modifie la couleur des pierres précieuses. Par exemple, l'agate rouge est principalement colorée par le Fe³⁺. Par traitement thermique, le Fe ²⁺dans l'agate peut être oxydé en Fe³⁺Le traitement thermique de l'agate permet d'augmenter la teneur et le rapport des ions de fer trivalent, ce qui renforce le ton rouge de l'agate. Le traitement thermique des rubis et de la jadéite rouge renforce également la couleur des pierres précieuses grâce à ce principe. L'aigue-marine de teinte verte peut également être débarrassée de sa teinte verte par un traitement thermique, ce qui renforce la teinte bleue de l'aigue-marine. L'illustration 4-15 montre que l'aigue-marine (a) a un bleu considérablement approfondi et une teinte verte affaiblie après le traitement thermique.

(2) Modification de la composition des pierres précieuses organiques par traitement thermique

Pour les pierres organiques telles que les perles, l'ivoire, le corail et l'ambre, le traitement thermique peut oxyder la matière organique qu'elles contiennent. Si la température est trop élevée, elle peut produire une coloration noire, résultant du phénomène de "carbonisation" de la matière organique. Ce type de traitement thermique peut imiter le "jade ancien" dans l'industrie des pierres précieuses, communément appelé traitement de "vieillissement", souvent appelé torréfaction, et est fréquemment utilisé pour l'ambre, le corail et d'autres.

(3) Le traitement thermique produit des centres de couleur

La couleur de certaines pierres précieuses est principalement due à des centres de couleur. Les pierres précieuses peuvent produire des centres de couleur qui absorbent certaines lumières et génèrent de la couleur par traitement thermique. Le traitement thermique est généralement appliqué après le traitement par irradiation de la pierre précieuse afin d'éliminer les centres colorés instables et de conserver les centres colorés stables. Par exemple, la topaze traitée à la chaleur élimine les centres colorés bruns instables tout en préservant les centres colorés bleus stables. L'objectif d'amélioration de la couleur des pierres précieuses peut être atteint en maîtrisant la température de chauffage et la durée du traitement thermique. L'améthyste devenant jaune ou verte et le quartz fumé devenant jaune-vert ou incolore sont également des résultats de l'utilisation du traitement thermique pour changer les centres de couleur.

(4) Le traitement thermique provoque des changements de couleur dans les pierres précieuses hydratées en raison des effets de la déshydratation.

Certaines pierres précieuses contiennent de l'eau adsorbée et de l'eau structurelle. Certaines pierres précieuses peuvent améliorer leur couleur lors d'un traitement thermique sans endommager l'eau structurelle. Par exemple, le béryl contient de l'eau structurelle, et le béryl jaune orangé contenant du fer et du manganèse peut être transformé en un beau béryl rose par traitement thermique. L'opale contient de l'eau structurelle, et si l'opale est chauffée à environ 300℃, l'effet de changement de couleur disparaîtra en raison de la perte d'eau. L'œil de tigre perd de l'eau structurelle par traitement thermique, ce qui donne des couleurs brun foncé ou brun rougeâtre.

(5) Le traitement thermique entraîne des modifications de la structure cristalline.

Le traitement thermique peut réorganiser la structure interne des cristaux, améliorer leur cristallinité et donc affecter leur couleur. Les types courants de zircon comprennent le zircon de type inférieur, le zircon de type moyen et le zircon de type supérieur. Grâce à un traitement thermique, le zircon de type inférieur peut être transformé en zircon de type moyen, et le zircon de type moyen peut être transformé en zircon de type supérieur, etc. Parallèlement, la couleur des cristaux change également ; sous différentes atmosphères, ils peuvent se transformer en différentes couleurs. Par exemple, dans des conditions réduites, le traitement thermique peut améliorer le zircon rouge brunâtre et le transformer en zircon incolore.

(6) Le traitement thermique améliore les inclusions ressemblant à de la soie et l'effet de lumière des étoiles dans les pierres précieuses.

Les pierres précieuses courantes, telles que les saphirs, contiennent des ions de titane sous forme de rutile (TiO₂), qui produit un effet de soie blanche ou d'étoile. La formation du rutile dépend des conditions géologiques qui ont présidé à la formation de la pierre précieuse. Dans certains saphirs naturels, la répartition des lignes étoilées est inégale et l'effet d'étoile est médiocre. Grâce à un traitement thermique, le rutile présent dans les saphirs peut être fondu et réarrangé, ce qui améliore l'effet étoilé des pierres précieuses naturelles. L'effet étoilé des pierres précieuses synthétiques est également produit selon ce principe.

3. Conditions de traitement thermique

Au cours du processus de traitement thermique, il est nécessaire de maîtriser différents facteurs tels que la vitesse de chauffage, la température la plus élevée atteinte dans les conditions expérimentales, le temps de maintien, la vitesse de refroidissement, ainsi que l'atmosphère et la pression à l'intérieur du four de chauffage. Ces conditions doivent être prises en compte de manière globale.

(1) La vitesse de chauffage à une température plus élevée

En raison de la mauvaise conductivité thermique de la plupart des pierres précieuses, la vitesse de chauffage pendant le traitement thermique peut être un peu lente pour éviter les fissures causées par une grande différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de la pierre précieuse. Si la vitesse de chauffage est représentée par une courbe, elle représente la courbe de chauffage de la pierre précieuse traitée, qui doit être lisse, ce qui signifie que la majeure partie du chauffage doit être effectuée lentement pour éviter que la pierre précieuse ne se fissure.

(2) La température la plus élevée atteinte pendant le traitement thermique.

La température la plus élevée atteinte pendant le traitement thermique est la température maximale qui peut améliorer la couleur ou la transparence de la pierre précieuse, et c'est aussi la température optimale pour changer la couleur ou la transparence de la pierre précieuse traitée. C'est la condition la plus importante qui doit être explorée de manière répétée.

(3) Temps de maintien

La durée pendant laquelle la pierre précieuse est maintenue à la température la plus élevée, communément appelée temps de maintien, avec une courbe de température droite et constante. Pour garantir la stabilité et l'uniformité de l'ensemble de la gemme, il est souvent nécessaire de la maintenir pendant une certaine période afin de permettre des changements internes uniformes. Le temps de maintien optimal doit être déterminé par des expériences approfondies.

(4) Courbe de refroidissement

La vitesse de refroidissement à partir de la température la plus élevée et le gradient de température maintenu pendant le refroidissement sont connus sous le nom de courbe de refroidissement. Dans la plupart des cas, le refroidissement est relativement lent pour éviter que la gemme ne se fissure, mais il existe parfois des exigences particulières pour un refroidissement rapide, comme l'élimination des inclusions en forme d'aiguille dans le corindon ; le quartzite et le jade serpentin peuvent parfois nécessiter un refroidissement rapide pour créer des motifs de fissure avant la teinture.

(5) Atmosphère dans le four

L'atmosphère du four fait référence au contrôle des conditions d'oxydation-réduction pendant le processus de traitement thermique et la torréfaction avec des composants utiles. Certaines expériences nécessitent l'ajout d'agents chimiques pour le grillage ou le chauffage d'échantillons immergés dans certains réactifs liquides. Par exemple, pour éliminer la teinte violette des rubis, il est nécessaire d'oxyder le Fe²⁺ dans le rubis à Fe³⁺ dans une atmosphère oxydante, ce qui réduit l'impact de la teinte violette sur le rubis ; par exemple, la combustion rouge de l'agate implique l'oxydation du Fe²⁺dans l'agate à Fe³⁺ sous une atmosphère oxydante, ce qui renforce la couleur rouge de l'agate.

(6) Pression dans le four

Certaines expériences de traitement thermique des pierres précieuses nécessitent le contrôle d'une certaine pression. Par exemple, le traitement thermique des diamants utilise souvent une pression élevée, tandis que le traitement thermique des pierres précieuses ordinaires telles que les rubis, les aigues-marines et les agates est effectué dans des conditions de pression normales. Au cours de l'expérience, il convient de déterminer s'il faut utiliser une pression normale, réduite ou augmentée, car les conditions de pression requises pour chaque type de pierre précieuse sont différentes.

Dans le traitement thermique des pierres précieuses, ces six facteurs sont obtenus par une exploration répétée des expériences. Les conditions expérimentales sont différentes pour chaque type de pierre précieuse. Parmi les conditions de traitement thermique des pierres précieuses, le plus important est de déterminer la vitesse de chauffage, la vitesse de refroidissement, la température maximale atteinte et le temps de maintien (figure 4-16). Le chauffage et le refroidissement au cours du processus de traitement thermique doivent être lents, sinon des fissures peuvent apparaître, réduisant ainsi la qualité de la pierre précieuse. La combinaison optimale de ces facteurs peut souvent être obtenue dans le cadre d'un processus spécifique.

Les pierres précieuses améliorées sont des matériaux naturels d'origines différentes, qui contiennent des impuretés différentes ou qui ont connu des histoires différentes. L'environnement historique et les conditions géologiques sont très complexes, et même des pierres précieuses qui semblent identiques peuvent avoir subi des méthodes de traitement thermique très différentes. En outre, la plupart des processus de traitement thermique sont strictement confidentiels et il n'existe pas de conditions expérimentales prêtes à l'emploi.

Par exemple, des saphirs de même couleur jaune brunâtre apparaissent lorsqu'ils sont soumis aux mêmes conditions de traitement thermique ; les saphirs de Hainan deviennent bleus, tandis que ceux de Shandong deviennent jaune orangé. Des expériences doivent être menées dans différentes conditions pour obtenir une couleur spécifique par traitement thermique. Tous les échantillons doivent être manipulés avec précaution afin de ne pas endommager le matériau.

Pour éviter que les pierres précieuses ne se fissurent pendant le traitement thermique, il faut non seulement contrôler strictement les conditions de montée et de descente en température, mais aussi empêcher l'expansion des fissures. La méthode spécifique consiste à éliminer de manière appropriée toutes les zones présentant des fissures avant le traitement thermique, puis à polir à nouveau après le chauffage ; les pierres brutes peuvent être chauffées pour obtenir de petites particules de pierre précieuse sans défaut.

4. Effets thermiques du traitement thermique

Il existe différents effets thermiques lors du traitement thermique. Toutefois, parmi les pierres précieuses courantes, les effets thermiques les plus importants sur les pierres précieuses sont les neuf types résumés par le savant américain Nassau, comme le montre le tableau 4-1.

Tableau 4-1 Mécanisme et exemples d'effets thermiques

Effet	Mécanisme	Exemple
Obscurcissement	Oxydation lente et noircissement dans l'air	"Vieillissement de l'ambre et de l'ivoire
Changement de couleur	Destruction du cœur de couleur	La topaze bleue ou brune devient incolore ; la topaze rose devient jaune ; l'améthyste devient jaune ou verte ; le quartz fumé devient jaune-vert ou incolore.
Changement de couleur	Changements dus à l'hydratation ou à la condensation	La calcédoine rose devient orange, rouge ou brune ; l'oeil de tigre chauffé devient brun foncé à brun rougeâtre.
Corps polyédrique homogène	Modifications structurelles causées par les radiations	"Le zircon de type "faible" devient le zircon de type "élevé
Changement de couleur	Changement dans l'atmosphère, lié à la concentration d'oxygène	L'aigue-marine verte devient bleue ; l'améthyste se transforme en topaze jaune foncé ; les saphirs incolores, jaunes et verts deviennent bleus ; les rubis bruns ou violets deviennent rouges.
Changements structurels.	Changements de température, précipitation ou fonte des cristaux.	La génération ou l'élimination d'effets soyeux ou de lumière étoilée dans le corindon.
Superposition de couleurs	Diffusion des impuretés	Diffusion bleue et étoilée à la surface du saphir
Fracture	Changement soudain de température, rupture de la structure interne	"Halo" autour des inclusions dans le saphir, quartz "explosant".
Régénération et purification	Rhéologie à la chaleur et à la pression	Régénération et purification de l'ambre ; régénération de l'écaille de tortue

Le tableau 4-1 omet les effets thermiques qui sont complètement réversibles ou métastables. Par exemple, lorsque le rubis est chauffé au rouge, il devient vert, et lorsqu'il est refroidi à la température ambiante, il reprend sa couleur d'origine ; le quartz fumé devient bleu-vert lorsqu'il est chauffé et redevient jaune lorsqu'il est refroidi à la température ambiante.

L'effet d'assombrissement du tableau 4-1 est parfois utilisé pour "vieillir" l'ambre et l'ivoire. Cet effet est équivalent au processus de carbonisation lente. Les recherches montrent que l'ambre s'assombrit même lorsqu'il est placé dans une salle de stockage sombre, ce qui indique que les matériaux organiques sont facilement oxydés. On peut donc raisonnablement s'attendre à ce que le processus d'oxydation s'accélère lors d'un chauffage lent.

Le tableau 4-1 montre que les dommages causés au centre de la couleur par le chauffage peuvent entraîner la décoloration ou la disparition des couleurs des pierres précieuses. Par exemple, la topaze brune, le saphir jaune et la tourmaline rouge peuvent tous devenir incolores après un traitement thermique ; certaines améthystes, citrines et quartz fumé peuvent également devenir incolores.

La destruction des centres de couleur peut parfois entraîner des changements de couleur. Par exemple, la topaze brune irradiée peut devenir bleue après un traitement thermique ; l'améthyste peut devenir citrine sous des températures de traitement thermique contrôlées ; certaines topazes brunes peuvent devenir roses après un traitement thermique. Ces changements de couleur peuvent être restaurés à leur couleur d'origine grâce à un traitement par irradiation.

Les changements de couleur provoqués par l'hydratation ou la condensation, comme le montre le tableau 4-1, impliquent généralement des impuretés telles que le fer. Le chauffage de la limonite peut produire de l'hématite orange foncé, brune ou rouge.

Dans certains quartz contenant du fer, allant du gris au jaune et au brun, tels que l'agate, la calcédoine et l'œil de tigre, le chauffage produit des couleurs brun foncé à brun rougeâtre basées sur ce principe.

Les corps polycristallins homogènes du tableau 4-1 sont des changements dans la structure des gemmes causés par la transformation de corps polycristallins homogènes dans des conditions de traitement thermique. Par exemple, le graphite peut être transformé en diamant à des températures et des pressions élevées ; le zircon de "faible type" peut se transformer en "fort type" à des températures élevées, etc.

Les changements de couleur des pierres précieuses du tableau 4-1 provoqués par des changements dans l'atmosphère oxydante ou réductrice de l'environnement sont principalement liés à la concentration d'oxygène dans l'environnement. Par exemple, l'aigue-marine verte devient bleue dans des conditions réductrices ; l'améthyste se transforme en citrine foncée dans des conditions oxydantes ; les saphirs incolores, jaunes et verts deviennent bleus dans des conditions oxydantes ; les rubis bruns ou violets deviennent rouges, etc.

Les modifications structurelles mentionnées dans le tableau 4-1 entraînent des effets optiques physiques dans les pierres précieuses. Par exemple, dans des conditions de traitement thermique, les inclusions de rutile dans les saphirs étoilés fondent, ce qui fait disparaître l'effet d'étoile. Lors du refroidissement, les cristaux de rutile précipitent et l'effet starlight est régénéré.

L'amélioration de la couleur dans le tableau 4-1 est due à l'ajout d'ions colorants, qui approfondissent la couleur des pierres précieuses. Par exemple, dans les saphirs de diffusion, l'ajout d'ions colorants comme le fer et le titane approfondit la couleur des saphirs clairs.

Les fractures du tableau 4-1 sont des modifications de la structure interne des gemmes dans des conditions de traitement thermique, telles que les lignes de tension générées autour des inclusions dans les saphirs et les schémas de fissuration qui se produisent dans le quartzite traité artificiellement à la chaleur dans des conditions de trempe.

La régénération et la purification mentionnées dans le tableau 4-1 sont des changements internes provoqués par des interactions gaz-liquide sous l'effet de la chaleur et de la pression. Par exemple, les bulles à l'intérieur de l'ambre éclatent dans des conditions de traitement thermique, ce qui augmente la transparence ; les carapaces de tortue peuvent se régénérer dans des conditions hydrothermales, etc.

5. Oxydoréduction et diffusion des gaz

Dans le processus de traitement thermique des pierres précieuses, les conditions d'oxydoréduction sont très importantes et constituent un facteur clé de la réussite du traitement thermique des pierres précieuses. Le contrôle de l'atmosphère oxydante ou réductrice pendant le traitement thermique peut modifier la couleur de la gemme. L'atmosphère oxydante ou réductrice pendant le traitement thermique est liée à la température de la gemme et à la concentration d'oxygène à l'intérieur du récipient à cette température.

(1) Redox

① Pression partielle d'oxygène standard (Po₂) : Lorsque des pierres précieuses contenant de l'oxygène sont chauffées dans l'air, elles se stabilisent à la même concentration que l'oxygène de l'atmosphère. Cette concentration est la pression partielle d'oxygène standard de la gemme à cette température.

② Dans une atmosphère oxydante, la pression partielle d'oxygène dans le four est supérieure à la pression partielle standard d'oxygène pour ce gemme à la même température Po₂.

③ Dans une atmosphère réductrice, la pression partielle d'oxygène dans le four est inférieure à 002.

Outre l'air, une atmosphère fortement oxydante utilise de l'oxygène pur ; parfois, l'air comprimé augmente la densité de l'oxygène. Les gaz chimiquement inertes (comme l'azote) sont généralement considérés comme neutres et forment une atmosphère neutre. S'il peut diluer l'atmosphère et réduire la teneur en oxygène, il peut également être considéré comme un gaz réducteur, bien que sa capacité de réduction soit très faible.

De même, l'atmosphère peut être améliorée en brûlant des combustibles. Par exemple, en utilisant du gaz naturel, du propane, de l'essence, etc., et en contrôlant la quantité d'air ou d'oxygène insufflée, il est possible de réduire les émissions de carbone, mais cela n'est pas facile à contrôler.

Un autre type d'atmosphère de protection par égouttement consiste à faire couler directement un liquide organique dans le four pour qu'il réagisse avec l'oxygène afin de contrôler l'atmosphère.

(2) Diffusion des gaz

La réaction d'oxydoréduction est obtenue par la diffusion des gaz. Pour qu'elle agisse sur l'ensemble de l'échantillon, l'oxygène doit se diffuser à l'intérieur de l'échantillon de gemme le long d'un certain chemin, généralement sur une distance de plus de 1 cm. La température de diffusion doit être supérieure à 1000℃ et la durée doit être de plusieurs heures.

En raison des caractéristiques de la structure des gemmes d'oxyde, l'oxygène n'a pas besoin de se déplacer sur toute la distance pour produire l'effet désiré, ce qui permet à cette diffusion de se produire rapidement. Par exemple, le processus de diffusion de l'oxygène de l'atmosphère dans les vides d'oxygène de l'oxyde d'aluminium corindon illustré à la figure 4-17.

6. classification des méthodes de traitement thermique

Selon le type et la méthode de traitement thermique, il existe trois méthodes de traitement thermique courantes :

(1) Méthode de traitement thermique ordinaire

La méthode de traitement thermique ordinaire consiste à chauffer directement la pierre précieuse, ce qui entraîne des changements dans la teneur et l'état de valence des ions colorants. Parfois, elle peut également modifier les défauts structurels internes du cristal, ce qui altère les propriétés physiques de la pierre précieuse, telles que la couleur et la transparence.

Par exemple, les pierres Geuda du Sri Lanka, de couleur blanc laiteux, brunâtre et jaune clair, se transforment en saphirs, les aigues-marines passent du vert au bleu aigue-marine, les tanzanites deviennent bleues après un traitement thermique, etc.

(2) Méthode de grillage des réactifs chimiques

La méthode de grillage à l'aide de réactifs chimiques, également connue sous le nom de méthode de diffusion, consiste à utiliser des réactifs chimiques pour détruire la structure cristalline de la surface de la pierre précieuse, ce qui a pour effet de modifier la composition chimique de la couche superficielle comme prévu. Les ions colorants présents dans la pierre précieuse peuvent également s'échanger à travers la couche superficielle (diffusion vers l'extérieur ou vers l'intérieur), ce qui entraîne des changements d'état de valence ou de contenu.

Le saphir de diffusion, la topaze de diffusion et la tourmaline de diffusion, très populaires sur le marché international, sont obtenus grâce à cette méthode. Les pierres améliorées par cette méthode peuvent éclaircir les pierres sombres, transformer les pierres gris clair en pierres bleues, etc.

(3) Méthode d'électrolyse des sels fondus

Après avoir mélangé le sel fondu, placez-le dans un creuset en graphite et procédez à l'électrolyse. Un fil de platine (Pt) est utilisé comme anode, en enveloppant l'échantillon de pierre précieuse avec l'anode en fil de platine de sorte que la pierre précieuse devienne l'anode et que le creuset en graphite serve de cathode.

Après la fusion de l'électrolyte dans le four, placez l'anode et la pierre précieuse ensemble dans la cellule électrolytique pour l'électrolyse, comme le montre la figure 4-18. La tension du réservoir de contrôle est réglée sur 3,0 V et la durée de l'électrolyse est de 40 à 45 minutes. Retirez ensuite l'anode et l'échantillon. Le processus d'électrolyse modifie l'état de valence et le contenu des ions colorants dans la pierre précieuse, ce qui modifie la couleur et la transparence de la pierre précieuse. L'inconvénient de cette méthode est que si le sel fondu est mal choisi, il peut être excessivement corrosif pour la pierre précieuse.

7. Méthodes courantes de traitement thermique pour améliorer l'état des pierres précieuses

Il existe de nombreux types de pierres précieuses susceptibles d'être améliorées par traitement thermique, et les températures de traitement thermique requises varient selon les pierres précieuses. Par exemple, les saphirs nécessitent une température de traitement thermique élevée, généralement supérieure à 1300℃ ; les rubis nécessitent une température de traitement thermique relativement plus basse, autour de 1000℃ ; d'autres pierres précieuses telles que l'aigue-marine, le cristal et la calcédoine nécessitent des températures autour de 700℃. Les températures contrôlées peuvent être grossièrement divisées en quatre segments : basse température 200-400°C ; température moyenne 400-700℃ ; haute température 800 ~1300℃ ; et forte température au-dessus de 1300℃. Les conditions de traitement thermique pour les pierres précieuses courantes sont indiquées dans le tableau 4-2.

Tableau 4-2 Conditions de traitement thermique des pierres précieuses courantes

Pierre précieuse	Objectif du traitement thermique	Couleur finale	Température	Utilisation
Rubis	Enlever les couleurs mélangées (brun, violet) pour exclure ou réduire les substances filamenteuses et augmenter la transparence.	Rouge	Environ 1000℃	Souvent
Saphir bleu	Approfondir la couleur du corindon contenant du fer et du titane, éclaircir le bleu profond du corindon.	Bleu	Forte chaleur	Souvent
Saphir jaune	Chauffage d'un corindon ferreux approprié, de couleur claire ou incolore	Jaune foncé	Forte fièvre	Souvent
Différentes couleurs de saphirs	Chauffer le corindon approprié pour éliminer les inclusions "fibreuses" ou "étoilées".	Augmentation	Forte chaleur	Souvent
Lumière diffuse des étoiles rubis, saphir	Les impuretés sont diffusées à la surface de la pierre précieuse par chauffage ( TiO₂ ), présentant la lumière des étoiles	Rubis, saphir, lumière étoilée	Chaleur forte d'abord, puis chaleur élevée pendant longtemps	Peu utilisé
Diffusion du rubis et du saphir	Les ions colorants se diffusent à la surface de la gemme sous l'effet de la chaleur, ce qui donne de la couleur.	Corindon de différentes couleurs	Forte chaleur	Couramment utilisé pour le bleu
Aigue-marine (incolore ou verte)	Exclure les tons jaunes en vert	Bleu marine	Faible fièvre	Couramment utilisé
Béryl jaune orangé	Exclure les tons jaunes du vert	Rouge vif	Chaleur faible	Peu utilisé
Tourmaline bleu foncé ou verte	La couleur s'éclaircit	Bleu ou vert	Chaleur moyenne	Couramment utilisé
Tourmaline rouge foncé	Supprimer les tons noirs	Rose	Chaleur faible	Couramment utilisé
Tourmaline verte fumée	Supprimer le ton brun	Vert vif	Chaleur faible	Couramment utilisé
Quartz fumé	La couleur s'éclaircit	Blanc ou jaune	Chaleur faible	Couramment utilisé
Quelques améthystes	Chauffage brun	Jaune orangé ou vert	Chaleur faible	Couramment utilisé
Zircon vert ou brun	Traitement du brun	Incolore ou bleu	Forte fièvre	Couramment utilisé
Agate, calcédoine, etc.	Variétés d'ions de fer	Rouge	Fièvre moyenne-élevée	Couramment utilisé
Quartz irisé	Trempe de cristaux de quartz chauffés	Peut être teint en différentes couleurs	Chaleur moyenne	Utiliser moins
Tanzanite	Le chauffage transforme la zoisite transparente en bleu.	Bleu violet	Chaleur moyenne	Largement répandue

Section IV Méthodes d'irradiation radioactive

Irradiation L'irradiation radioactive est le processus par lequel des particules microscopiques se propagent à partir d'une source de rayonnement dans toutes les directions à travers l'espace, ce qui peut entraîner des changements dans les propriétés physiques et chimiques des matériaux. Cette section présente principalement l'équipement nécessaire à l'irradiation radioactive, les précautions à prendre et le processus de formation et d'élimination des centres de couleur des pierres précieuses après l'irradiation.

1. Types de rayons d'irradiation et sources de rayonnement

A source de rayonnement est un matériau ou un dispositif qui peut produire des rayonnements ionisants. Les types courants de sources de rayonnement sont les suivants :

(1) Rayons émis par des éléments radioactifs

Les éléments radioactifs émettent des rayons β et γ par désintégration, dont sept sont principalement utilisés pour le traitement par irradiation des pierres précieuses. Par exemple, l'isotope radioactif ⁶⁰Co peut servir de source de rayons γ, émettant deux types de rayons à 1,17 MeV et 1,33 MeV, avec une demi-vie de 5,3 ans, couramment utilisée comme source de rayonnement pour l'irradiation des pierres précieuses ; en outre, l'isotope ¹³⁷Le ce et les éléments de combustible nucléaire usés peuvent également être utilisés comme sources de rayonnement γ.

Lorsque les éléments radioactifs se désintègrent, ils peuvent émettre deux rayons γ proches en énergie. Les rayons γ ont un fort pouvoir de pénétration et peuvent modifier la couleur des pierres précieuses ; avec une longue demi-vie, ils peuvent être utilisés pour un traitement par irradiation pendant une longue période.

(2) Rayons produits par les accélérateurs d'électrons

Un accélérateur d'électrons Un accélérateur d'électrons est un appareil électrique qui accélère des particules chargées jusqu'à une énergie élevée grâce à des champs électromagnétiques. Les accélérateurs d'électrons obtiennent principalement une très haute énergie par le biais de champs électromagnétiques, et différents types d'accélérateurs d'électrons peuvent produire des faisceaux d'électrons allant de plusieurs mégaélectronvolts à 300 MeV, notamment les accélérateurs statiques d'électrons, les tubes à rayons X, les accélérateurs d'électrons à micro-ondes, etc.

(3) Rayons produits par les réacteurs nucléaires

A réacteur nucléaire Un réacteur nucléaire est un dispositif ou un matériau qui produit des rayonnements ionisants par transformation nucléaire. Les neutrons produits dans les réacteurs nucléaires sont généralement utilisés pour l'irradiation des pierres précieuses, et la réaction courante est l'interaction des particules α avec le béryllium ( ⁹Être + ⁴Il -> ¹²C + n) ). Par conséquent, le mélange de sources naturelles de rayonnement de particules α avec de la poudre de béryllium peut produire une source de neutrons dont l'énergie est répartie entre 0 et 13 MeV, et l'énergie neutronique la plus abondante est d'environ 4 MeV. Par conséquent, lors du traitement des pierres précieuses par irradiation, il est préférable d'utiliser le processus de fission d'un réacteur nucléaire comme source de neutrons.

2. Équipement commun pour l'irradiation des pierres précieuses

Les équipements courants d'irradiation comprennent les réacteurs, les accélérateurs d'électrons et les appareils d'irradiation à source de cobalt. Différents types d'équipements d'irradiation sont utilisés pour différents types de pierres précieuses.

(1) Réacteur

Le type de réacteur le plus couramment utilisé est le réacteur de recherche, qui peut utiliser la radioactivité des composants du réacteur pour irradier les pierres précieuses. Il existe quatre types courants de réacteurs de recherche : Le réacteur de recherche à eau lourde (HWRR), le réacteur de piscine (SPR), le mini-réacteur à neutrons et le réacteur à neutrons rapides. Le mini-réacteur à neutrons n'est généralement pas utilisé pour l'irradiation des pierres précieuses.

Les échantillons de pierres précieuses sont placés dans le réacteur pour être irradiés, le temps et la dose d'irradiation étant déterminés par l'amélioration souhaitée de la couleur. Les réacteurs les plus couramment utilisés sont les suivants :

① Réacteur de recherche à eau lourde (HWRR)

Le réacteur de recherche à eau lourde est un dispositif permettant de procéder à l'irradiation d'isotopes, à des essais de combustibles et de matériaux, au dopage neutronique de silicium monocristallin, à l'analyse de l'activation neutronique dans le réacteur, à l'irradiation pour la modification de dispositifs électroniques, ainsi qu'à diverses recherches physiques. L'irradiation des pierres précieuses n'est qu'un domaine d'application parmi d'autres. Les réacteurs à eau lourde ont des paramètres différents.

② Réacteur de piscine (SPR)

Les réacteurs de piscine sont largement utilisés, avec des avantages tels qu'un flux élevé, une disposition flexible et des températures d'irradiation sous-marines basses. Outre la recherche scientifique, ils peuvent fournir une technologie d'irradiation pour l'agriculture, la médecine, l'aviation, l'électronique, etc., pour l'irradiation des pierres précieuses et des perles d'eau douce, des appareils électroniques, etc.

③ Réacteur à neutrons rapides

Les réacteurs à neutrons rapides sont un type de réacteur nucléaire relativement avancé. Le taux d'utilisation du combustible nucléaire est très élevé, atteignant 60%-70%, alors que le taux d'utilisation du combustible d'uranium dans nos centrales nucléaires à réacteur à eau pressurisée n'est que de 1%-2% ; les réacteurs à neutrons rapides utilisent le plutonium 239 industriel produit par les réacteurs à eau pressurisée comme charge initiale, convertissant l'uranium 238 non fissile en combustible de plutonium fissile, également connu sous le nom de réacteurs de reproduction des neutrons.

(2) Accélérateurs d'électrons

Les accélérateurs d'électrons ont un large éventail d'applications en physique. L'accélérateur électrostatique est couramment utilisé pour irradier les pierres précieuses.

① Multiplicateur haute tension

Les multiplicateurs de haute tension sont principalement utilisés pour la mesure de données nucléaires, les réactions nucléaires à neutrons et à particules chargées, l'analyse par activation neutronique et l'irradiation par faisceau d'électrons de divers matériaux, comme la modification de fils et de câbles et la conservation d'aliments et de fruits.

Ses particules accélérées comprennent des protons, de l'hydrogène, de l'oxygène, de l'azote, etc. L'injection en dessous de 5keV, de N⁺peut modifier les propriétés du matériau.

② Accélérateur linéaire d'électrons

L'accélérateur linéaire d'électrons est utilisé pour étudier les effets transitoires de l'irradiation, la modification par irradiation des matériaux semi-conducteurs (y compris les pierres précieuses), la conservation des aliments, etc. Les avantages sont une énergie élevée (10 ~ 14MeV) et un taux de pénétration élevé.

③ Accélérateur électrostatique

Les particules qui peuvent être accélérées sont les protons, les deutérons, l'hélium, les électrons, l'oxygène et l'azote. Sa gamme d'énergie est ajustable. Il est principalement utilisé pour la mesure des données nucléaires, les expériences sur les réactions nucléaires à neutrons et à particules chargées, l'irradiation par faisceau d'électrons, l'implantation d'ions, etc.

④ Cyclotron

Le cyclotron est un accélérateur à énergie fixe principalement utilisé pour des expériences impliquant des réactions nucléaires de particules chargées, pour l'analyse de l'activation des particules chargées et pour tester les propriétés des matériaux, avec de rares applications dans la recherche sur les gemmes.

(3) Dispositif d'irradiation de la source de cobalt

L'appareil d'irradiation à source de cobalt est un outil qui utilise le rayonnement émis par l'isotope radioactif ⁶⁰Co et les sept rayons pour étudier les effets des rayonnements sur les matériaux (minéraux, cristaux, matériaux organiques, organismes vivants, etc.) et pour effectuer des traitements d'irradiation sur ces matériaux.

Cette source d'irradiation consomme peu d'énergie, pollue peu et ne produit pas de résidus radioactifs. Elle a été utilisée très tôt pour l'irradiation des pierres précieuses et convient particulièrement à l'irradiation du quartz fumé.

3. Technologie d'irradiation

Lors de l'irradiation de pierres précieuses, celles-ci sont placées dans une boîte à échantillons au centre physique du réacteur. Un moteur doit faire tourner en permanence la boîte à échantillons, et des dispositifs d'entrée et de sortie d'eau doivent être prévus pour refroidir les échantillons, la température de l'eau ne devant pas dépasser 50℃. L'équipement et le processus d'irradiation sont illustrés à la figure 4-19.

Au cours du processus d'irradiation, pour obtenir des pierres précieuses uniformément colorées avec des nuances appropriées, les quatre points techniques clés suivants doivent être respectés lors de l'irradiation des pierres précieuses :

(1) Pour garantir l'uniformité de la couleur du produit, l'irradiation doit être uniforme et les pierres précieuses doivent être tournées à une vitesse constante ou retournées à plusieurs reprises pendant l'irradiation.

(2) Pour éviter que les échantillons ne se fissurent ou ne surchauffent en raison d'une température excessive pendant l'irradiation, des mesures de refroidissement appropriées doivent être prises. Il peut s'agir d'ajouter de l'eau de refroidissement en circulation ou d'exposer périodiquement les échantillons à l'air pour les refroidir.

(3) La profondeur de la couleur doit être contrôlée grâce à un dosage suffisant de l'irradiation. Une irradiation répétée est nécessaire si l'on souhaite obtenir une couleur plus profonde pour la gemme. Avant que la dose d'irradiation ne soit saturée, la profondeur de la couleur de la gemme est proportionnelle à la dose d'irradiation ; plus le temps d'irradiation est long, plus la couleur de la gemme est profonde.

(4) La couleur améliorée par l'irradiation est parfois instable et susceptible de s'estomper lorsqu'elle est exposée à la lumière et à la chaleur. Une méthode de chauffage à basse température peut éliminer les centres de couleur instables tout en conservant les centres stables. Cependant, il y a souvent des changements de couleur après un chauffage à basse température. Par exemple, la topaze peut passer du brun au bleu et le cristal du brun au jaune. Si la température de chauffage est mal contrôlée, la couleur peut s'estomper complètement et revenir à celle d'avant l'irradiation.

4. Formation et élimination des centres colorés pendant l'irradiation

L'irradiation peut entraîner la formation de centres colorés vacants dans les cristaux incolores, ce qui donne des couleurs fumées ou violettes. La couleur et la profondeur formées dans le cristal après l'irradiation dépendent du type et de la teneur des impuretés contenues dans le cristal. Si le cristal incolore contient de l'Al³⁺ impuretés, il deviendra fumé ou noir après irradiation ; s'il contient du Fe³⁺ impuretés, il devient violet.

La profondeur de la couleur après irradiation est liée à la teneur en impuretés de la pierre précieuse. Une teneur en impuretés plus élevée donne une couleur plus profonde, tandis qu'une teneur en impuretés plus faible donne une couleur plus claire.

(1) Le processus de formation et d'élimination des centres colorés

Après un traitement par irradiation, les pierres précieuses génèrent des centres de couleur internes, ce qui entraîne un changement de couleur. Par exemple, dans le quartz fumé, le processus de formation et d'élimination des centres de couleur peut être observé dans les diagrammes des niveaux d'énergie de la figure 4-20 (a) à la figure 4-20 (d). Lors de la formation d'un centre coloré, les électrons sont excités de l'état A à l'état D puis à l'état B, ce qui nécessite beaucoup d'énergie. Lors de l'élimination du centre de couleur ou de la décoloration, les électrons passent de l'état B à l'état C, puis à l'état A, ce qui nécessite également beaucoup d'énergie. Ces centres de couleur, dont la formation et l'élimination nécessitent beaucoup d'énergie, sont des centres de couleur stables dans la lumière visible.

Il existe également une autre situation, comme le montre la figure 4-20 (e). Le système forme un centre de couleur en passant de l'état A à l'état D, puis à l'état B, ce qui nécessite beaucoup d'énergie ; cependant, le passage de l'état B à l'état C, puis à l'état A, nécessite très peu d'énergie. La figure 4-20 ( f ) montre que la formation d'un centre de couleur de l'état A à l'état D et à l'état B nécessite très peu d'énergie, et que le passage de l'état B à l'état C pour revenir à l'état A nécessite également très peu d'énergie.

Cette énergie se situe dans le domaine de la lumière visible. Le système peut surmonter la barrière énergétique C et se décolorer sous l'effet de la lumière visible. Les propriétés d'absorption de la lumière et de transition vers les états excités E et F restent inchangées, mais ces couleurs peuvent toutes s'estomper sous l'effet de la lumière visible. Par conséquent, les centres colorés des figures 4-12 (e) et (f) sont appelés centres colorés instables.

(2) Stabilité des centres de couleur

En général, la couleur des pierres précieuses après un traitement par irradiation peut être restaurée à sa couleur d'origine par chauffage. Les pierres précieuses dont les centres de couleur sont stables nécessitent des températures de traitement thermique plus élevées, tandis que celles dont les centres de couleur sont instables nécessitent des températures de traitement thermique plus basses. Par exemple, le quartz fumé nécessite généralement une température de traitement thermique de 140-280℃ pour éliminer la couleur fumée (figure 4-21), tandis que l'améthyste nécessite une température de traitement thermique plus élevée, généralement supérieure à 400℃ (figure 4-22). Par conséquent, l'améthyste irradiée est plus stable que le quartz fumé.

Les centres de couleur des pierres précieuses ne sont pas fixes ; la température à laquelle les échantillons se décolorent après irradiation varie en fonction des différentes sources de rayonnement. La stabilité du centre de couleur d'un même matériau, formé par des causes différentes, diffère également. Par exemple, le centre de couleur jaune du saphir, formé par irradiation artificielle, est très instable et s'estompe rapidement à la lumière visible. En revanche, le centre de couleur jaune du saphir naturel est stable à la lumière visible et ne s'estompe pas facilement.

L'irradiation artificielle est à forte dose et de courte durée, tandis que l'irradiation dans la nature est à faible dose et de longue durée, ce qui se traduit par des barrières énergétiques de différentes hauteurs C.

5. Changements de couleur des pierres précieuses provoqués par l'irradiation

L'irradiation produit différents effets sur les pierres précieuses, provoquant des changements variés dans les différents types de pierres précieuses. Lorsque des particules irradiées pénètrent dans une pierre précieuse, elles interagissent avec les atomes ou les ions qu'elle contient et modifient sa structure ou sa charge ionique, changeant ainsi sa couleur. Les modifications des pierres précieuses causées par le rayonnement comprennent les aspects suivants.

(1) Il provoque la formation de centres de couleur naturels, déjà découverts, dans la pierre précieuse.

L'irradiation peut produire les centres de couleur déjà présents dans les pierres précieuses naturelles, mais ils ne sont pas couramment trouvés dans la nature en raison de la rareté des pierres précieuses naturelles. Par exemple, la topaze bleue naturelle est rare. En revanche, la couleur de la topaze bleue produite par irradiation est stable à la lumière, à la chaleur et à d'autres facteurs, avec un mécanisme de formation similaire à celui de la topaze bleue naturelle. Par conséquent, la topaze bleue irradiée a une valeur commerciale et, à l'heure actuelle, aucune méthode d'identification efficace n'a été trouvée pour distinguer la topaze bleue naturelle de la topaze bleue irradiée, à l'exception d'une petite quantité de résidus radioactifs ; elle a la même valeur utilitaire que la topaze bleue naturelle.

(2) Renforcer les centres de couleur existants

Le traitement par irradiation peut renforcer les centres de couleur formés dans les pierres précieuses naturelles, ce qui rend les couleurs des pierres précieuses plus éclatantes. Par exemple, le quartz naturel peut produire des couleurs vertes et violettes après un traitement par irradiation. En contrôlant le dosage et la durée de l'irradiation, il est possible d'obtenir la couleur souhaitée, qui reste stable à température ambiante et n'affecte pas l'utilisation et l'usure.

(3) Restauration des centres de couleur qui ont pâli en raison du chauffage et de l'exposition à la lumière.

L'irradiation et le traitement thermique sont des réactions réversibles ; en général, les couleurs formées par irradiation peuvent être restaurées à leurs couleurs d'avant irradiation par traitement thermique. De même, une irradiation supplémentaire peut également permettre d'obtenir les couleurs souhaitées.

(4) Améliorer et supprimer les couleurs sans rapport avec le noyau de couleur

En général, lorsque les pierres précieuses subissent un traitement par irradiation, leur couleur peut être modifiée en contrôlant les conditions d'irradiation, telles que le dosage et la durée. La stabilité de la couleur après l'irradiation est un facteur important qui influe sur la valeur de la pierre précieuse, et des efforts sont faits pour obtenir un noyau de couleur stable tout en éliminant les noyaux de couleur instables dans la pierre précieuse.

(5) Formation de noyaux de couleur naturelle qui n'ont jamais été découverts auparavant

Au fur et à mesure que l'on comprend mieux les causes de la couleur des pierres précieuses, les types de pierres précieuses pouvant être soumises à un traitement par irradiation ne cessent d'augmenter et les variations de couleur des pierres précieuses sont de plus en plus variées. On pense que l'irradiation peut produire des noyaux de couleur que les pierres précieuses naturelles ne possèdent pas, créant ainsi de nouvelles variétés et de nouveaux mécanismes de couleur des pierres précieuses.

Actuellement, de nombreux types de pierres précieuses sont couramment utilisés pour le traitement par irradiation, les diamants, les saphirs, les topazes, les béryls, les zircons, les cristaux, les tourmalines et les perles étant relativement courants. Les changements de couleur de ces pierres précieuses après un traitement par irradiation sont indiqués dans le tableau 4-3.

Tableau 4-3 Types courants de pierres précieuses irradiées et changements de couleur

Types de pierres précieuses	Changements de couleur avant et après l'irradiation
Diamant	Incolore, jaune clair, vert, bleu ou noir, brun, rose, rouge
Saphir	Incolore-jaune (instable)
Béryl	Incolore - jaune, rose, jaune d'or, bleu-vert, etc.
Aigue-marine	Bleu - Vert, Bleu clair - Bleu foncé
Topaze	Incolore - brun (instable), bleu ; jaune - rose, rouge orangé
Tourmaline	Incolore, jaune clair, brun, rose, rouge, vert, bleu, etc.
Zircon	Incolore à brun, rouge clair
Cristal	Incolore à jaune, jaune-vert, vert, fumé, violet
Marbre	Blanc, jaune, bleu, violet
Perle	Incolore à gris, brun, bleu ou noir

6. L'impact du traitement par irradiation sur les pierres précieuses

Lors de l'irradiation des pierres précieuses, il est important de tenir compte des effets de la dose et du temps d'irradiation sur celles-ci. Différentes sources d'irradiation doivent être utilisées pour différents types de pierres précieuses, et le temps d'irradiation dépend de la couleur souhaitée. Les points suivants doivent être pris en compte pendant le processus d'irradiation :

(1) Une énergie d'irradiation excessive et un temps d'irradiation prolongé peuvent avoir un effet négatif sur la formation des centres de couleur dans les cristaux de pierre précieuse. Ils peuvent parfois conduire à l'agrégation des vacuoles, ce qui donne à la pierre précieuse une apparence grise ou noire.

(2) L'effet de l'irradiation s'exerce de la surface vers l'intérieur, la couleur de la pierre précieuse s'approfondissant progressivement à partir de l'extérieur. Lorsque l'énergie d'irradiation est trop élevée, les ions à la surface de la pierre précieuse peuvent absorber suffisamment d'énergie pour se détacher de la surface et l'endommager.

(3) Lorsque l'énergie d'irradiation est trop élevée, elle peut provoquer rapidement des températures élevées localisées dans la pierre précieuse, entraînant l'écaillage de la surface.

(4) Les résidus radioactifs produits après le traitement par irradiation des pierres précieuses dépendent du type de rayons d'irradiation, de la dose d'irradiation et de la demi-vie des isotopes radioactifs. Les résidus radioactifs doivent satisfaire aux normes nationales avant d'être mis sur le marché.

Après l'irradiation, la radioactivité résiduelle à la surface de la pierre précieuse dépend du type d'exposition au rayonnement, de l'intensité de l'irradiation, du type et de la teneur en impuretés de l'échantillon et de la demi-vie des éléments radioactifs. Les pierres précieuses irradiées doivent être placées pendant un certain temps et leur radioactivité résiduelle doit être inférieure aux normes nationales avant d'être commercialisées. Selon les "normes de radioprotection" établies par la Commission internationale de protection radiologique, la valeur d'exemption pour l'activité spécifique des matières radioactives naturelles est la même dans tous les pays. L'activité spécifique des matières radioactives naturelles doit être inférieure à 350Bq/g par gramme ; les limites d'exemption pour les matières radioactives artificielles varient, la limite du Royaume-Uni étant inférieure à 100Bq/g, tandis que le Japon, la France et l'Italie fixent leurs limites d'exemption pour les matières radioactives artificielles à moins de 74Bq/g. La norme fixée par les États-Unis est la plus basse, avec 15Bq.

Section V Méthode de traitement à haute température et à haute pression

Le traitement d'optimisation de la couleur des diamants comprend principalement le traitement par irradiation et le traitement à haute température et à haute pression. Depuis 1930, des méthodes de traitement commerciales utilisant des rayonnements à haute énergie pour améliorer la couleur des diamants de qualité gemme sont utilisées. Étant donné que les radiations résiduelles des diamants irradiés sont potentiellement nocives pour le corps humain, ce qui limite l'acceptation des pierres précieuses irradiées par les consommateurs, les gemmologues se sont efforcés de trouver une méthode de traitement de la couleur des diamants qui soit inoffensive et réalisable. La méthode à haute température et à haute pression a d'abord été utilisée pour les diamants synthétiques, puis on a découvert que la simulation des conditions de croissance et de l'environnement des diamants pouvait améliorer leur couleur.

1. Historique de la modification des couleurs à haute température et à haute pression

Dans la nature, la plupart des diamants sont des diamants bruns de type Ia, et les diamants incolores et colorés de haute qualité présents dans la nature sont rares. La rareté des diamants, leur couleur et leur brillance ont intensifié la demande de diamants de haute qualité. La modification de la couleur des diamants a toujours été un sujet de recherche pour les gemmologues.

Depuis les années 1960, des pays comme les États-Unis, le Japon et la Russie ont successivement mené des recherches sur la modification de la couleur des diamants à haute température et à haute pression. General Electric a été le premier à proposer une prédiction possible des changements de couleur des diamants. Par la suite, Nikitin et al. (1969) ont utilisé des méthodes de traitement à haute température et à haute pression pour transformer des diamants jaunes clairs de type Ia en diamants jaunes et jaunes-verts.

General Electric et De Beers ont publié une série de méthodes de modification de la couleur des diamants bruns naturels. Cependant, la plupart de ces diamants bruns sont de type IIa et les instruments utilisés sont des presses à deux faces, ce qui donne des diamants traités qui sont généralement proches de l'incolore avec une légère teinte grise. À la fin du XXe siècle, en utilisant une presse prismatique, la société Nova a réussi à traiter des diamants bruns de type Ia en diamants de couleur jaune-vert, vert-jaune, bleu-vert et rose. Au XXIe siècle, certains chercheurs et entreprises ont appliqué des méthodes de traitement à haute température et à haute pression pour améliorer ou modifier la couleur des diamants synthétisés par dépôt chimique en phase vapeur, en les transformant principalement en tons jaunes et brun clair. Les entreprises de pierres précieuses de pays tels que la Russie et la Suède ont également adopté avec succès des méthodes à haute température et à haute pression pour améliorer la couleur des diamants.

La technologie de modification de la couleur des diamants à haute température et à haute pression est apparue relativement tard dans notre pays, les recherches dans ce domaine n'ayant commencé qu'à la fin du XXe siècle. Notre pays a mené avec succès des recherches expérimentales sur la modification de la couleur des diamants à haute température et à haute pression. L'équipement domestique couramment utilisé est une presse à six faces, et les conditions de pression sont encore inférieures à celles des conditions expérimentales avancées à l'étranger ; cependant, tant que les conditions sont contrôlées correctement, il est toujours possible de convertir des diamants bruns en diamants incolores.

2. Principaux types améliorés par les hautes températures et les hautes pressions

La méthode de modification de la couleur à haute température et à haute pression est similaire aux conditions des diamants synthétiques ; la pression des échantillons doit généralement atteindre 6GPa, la température est d'environ 2100℃, et la durée est très courte, n'excédant pas 30 minutes.

Deux types courants de diamants ont subi un traitement de couleur sur le marché : les diamants bruns de type IIa à faible teneur en azote qui sont transformés en diamants blancs, avec un éclaircissement de la couleur après le traitement, et peuvent même être changés en grades de couleur E, F, G, etc. Ces diamants sont généralement marqués au laser de l'inscription "GE-POL" sur la ceinture du diamant et sont communément appelés diamants GE-POL ou diamants traités GE ; l'autre type est celui des diamants Nova, qui transforment les diamants bruns ou impurs de couleur blanc jaunâtre de type Ia contenant de l'azote en diamants colorés. Les diamants traités présentent une composante verte distincte ou un jaune vibrant, tombant principalement dans le spectre jaune verdâtre à jaune vert, avec un petit nombre de diamants jaunes ou jaune brunâtre, conservant souvent des schémas de croissance octaédriques de couleur brune à jaune. Les conditions et les principales caractéristiques d'identification de ces deux types de diamants traités à haute température et à haute pression figurent dans la section III (2) des méthodes de traitement d'optimisation des diamants sur le site web : https://sobling.jewelry/unveiling-single-crystal-gemstones-like-sapphire-beryl-and-diamond/.

Depuis 2010, certaines grandes entreprises de joaillerie ont commencé à mener des recherches expérimentales sur la modification de la couleur des pierres précieuses en saphir en utilisant des méthodes à haute température et à haute pression. La pression requise pour les pierres précieuses en saphir est relativement faible par rapport aux diamants, généralement autour de 100MPa, ce qui peut rendre la couleur des saphirs bleus plus éclatante. Une entreprise allemande a été la première à utiliser une faible pression de 2,5 MPa pour traiter les pierres précieuses en saphir. Le béryl peut quant à lui obtenir des couleurs plus éclatantes grâce à un chauffage à basse température et à basse pression.

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Apprenez à fondre les métaux pour la bijouterie comme un pro ! Ce guide couvre les techniques clés telles que la fusion au chalumeau et par induction, vous aidant à créer des alliages parfaits. Il est idéal pour les bijouteries, les studios, les marques, les designers et les célébrités qui veulent des pièces personnalisées. Obtenez des conseils sur la manipulation de l'or, de l'argent et du platine pour créer de magnifiques bijoux de haute qualité.

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Figure 2-27 Position d'utilisation d'un ciseau à tête plate

Comment réaliser un chaton ? Focus sur les techniques des pierres cabochons et à facettes

Heman - Expert en produits de bijouterie 11 décembre 2024

Apprenez les bases du sertissage de bijoux, facile pour les débutants. Couvre les pierres cabochons ovales et en forme de goutte d'eau, ainsi que les pierres à facettes. Obtenez des conseils sur la préparation du métal, le pliage, la coupe et le sertissage. Indispensable pour les bijoutiers, les ateliers et les designers qui fabriquent des pièces sur mesure.

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Quelle est la différence entre les bijoux en argent Miao, en argent tibétain et en argent thaïlandais ? Matériaux, styles et savoir-faire

Heman - Expert en produits de bijouterie 27 février 2025

Découvrez la beauté des bijoux en argent Miao, tibétains et thaïlandais ! Apprenez à connaître leurs matériaux uniques, tels que l'argent, la turquoise et les perles Dzi, et voyez comment l'artisanat de chaque culture crée des pièces étonnantes. Des délicates créations Miao aux ornements spirituels tibétains, en passant par les styles vintage thaïlandais, cet article couvre tous les domaines. Il est parfait pour les fabricants de bijoux, les détaillants et tous ceux qui cherchent à ajouter un charme culturel à leur collection.

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Comment optimiser les pierres précieuses ? Guide de déblocage des 5 méthodes et de l'équipement

Comment optimiser les pierres précieuses ? Guide de déblocage des 5 méthodes et de l'équipement

Gemstone Optimizatized Méthodes et principaux équipements utilisés

Table des matières

Section I Méthode de traitement chimique des pierres précieuses

1. Teinture et coloration

(1) Exigences relatives aux matériaux, aux colorants et aux solvants

① Exigences en matière de matériaux gemmes

② Exigences relatives aux colorants (y compris les teintures et les pigments)

③ Exigences relatives aux solvants des colorants

(2) Facteurs influençant l'effet colorant des pierres précieuses

① Traitement par lavage acide

② Température de chauffage et durée du traitement de teinture

(3) Caractéristiques d'identification des pierres précieuses teintées

2. Le blanchiment

3. Remplissage par injection

(1) Couvrir les fissures

(2) Amélioration de la stabilité des pierres précieuses

(3) Améliorer l'éclat de la couleur et la valeur économique des pierres précieuses.

Section II Méthodes de traitement physique des pierres précieuses

1. Revêtement de surface

2. Placage de surface

3. Croissance excessive

4. Couche intermédiaire et substrat

5. Composite

Section III Méthode de traitement thermique

1. Équipement de traitement thermique

1.1 Équipements primaires

(1) Four de traitement thermique ordinaire

① Four à résistance

② Four de fusion du sel :

③ Fours à combustible :

(2) Four à atmosphère contrôlée

① Four de travail à atmosphère contrôlée :

② Dispositif générateur d'atmosphère contrôlée

(3) Four de traitement thermique sous vide

(4) Dispositif de traitement thermique par laser et faisceau d'électrons

1.2 Instruments et dispositifs auxiliaires pour le traitement thermique

(1) Thermocouple

① Le principe de mesure d'un thermocouple :

② La structure et les types de thermocouples :

Figure 4-11 Structure du thermocouple

③ Fil de compensation du thermocouple :

(2) Thermomètres à rayonnement et thermomètres optiques

① Thermomètre à rayonnement :

② Pyromètre optique :

Figure 4-14 Conditions de visée du pyromètre optique (Wu Ruihua, 1994)

(3) Creuset

2. Principes du traitement thermique pour améliorer les pierres précieuses

(1) Modifier la teneur ou l'état de valence des ions chromophores dans les pierres précieuses par traitement thermique.

(2) Modification de la composition des pierres précieuses organiques par traitement thermique

(3) Le traitement thermique produit des centres de couleur

(4) Le traitement thermique provoque des changements de couleur dans les pierres précieuses hydratées en raison des effets de la déshydratation.

(5) Le traitement thermique entraîne des modifications de la structure cristalline.

(6) Le traitement thermique améliore les inclusions ressemblant à de la soie et l'effet de lumière des étoiles dans les pierres précieuses.

3. Conditions de traitement thermique

(1) La vitesse de chauffage à une température plus élevée

(2) La température la plus élevée atteinte pendant le traitement thermique.

(3) Temps de maintien

(4) Courbe de refroidissement

(5) Atmosphère dans le four

(6) Pression dans le four

4. Effets thermiques du traitement thermique

Tableau 4-1 Mécanisme et exemples d'effets thermiques

5. Oxydoréduction et diffusion des gaz

(1) Redox

(2) Diffusion des gaz

6. classification des méthodes de traitement thermique

(1) Méthode de traitement thermique ordinaire

(2) Méthode de grillage des réactifs chimiques

(3) Méthode d'électrolyse des sels fondus

Figure 4-18 Schéma de l'expérience d'électrolyse des sels fondus

7. Méthodes courantes de traitement thermique pour améliorer l'état des pierres précieuses

Tableau 4-2 Conditions de traitement thermique des pierres précieuses courantes

Section IV Méthodes d'irradiation radioactive

1. Types de rayons d'irradiation et sources de rayonnement

(1) Rayons émis par des éléments radioactifs