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보석의 구성, 특성, 결정학 특성 및 테스트 도구
보석의 지질학적 기초, 화학적 성분, 물리적 특성 및 9가지 테스트 장비
소개:
보석학 및 가공의 기초를 다루는 가이드를 통해 보석의 비밀을 알아보세요. 보석의 종류, 지질학적 기원, 화학적 구성에 대한 기본 사항을 살펴보세요. 각 보석을 정의하는 물리적 특성에 대한 통찰력을 얻고 다양한 테스트 도구를 사용하여 보석을 식별하는 방법을 알아보세요.
대부분 패싯 모양으로 가공된 보석
목차
섹션 I 보석의 기본 개념
보석은 아름다움, 내구성, 희귀성을 지니고 보석이나 공예품으로 만들 수 있는 재료를 말하며, 천연 보석과 합성 보석을 포함하여 넓은 의미에서 보석이라고 통칭합니다. 보석의 분류는 표 1-1에 나와 있습니다.
표 1-1 보석의 분류
| 보석 | 천연 보석 | 천연 보석 |
| 천연 옥 | ||
| 천연 유기농 보석 | ||
| 인공 보석 스톤 | 합성 보석 | |
| 인공 보석 | ||
| 합성 보석 | ||
| 재구성된 보석 |
천연 보석은 아름다움, 내구성, 희귀성이 특징인 자연에서 생산된 보석으로 천연 보석, 천연 옥, 천연 유기 보석 등이 있습니다. 이 중 천연 보석(좁은 의미의 보석이라고도 함)은 다이아몬드, 사파이어(그림 1-1), 에메랄드와 같은 광물 단결정 또는 복결정입니다. 천연 옥(비취)은 경옥, 경옥, 마노와 같은 광물 응집체 또는 무정형 물질로 구성됩니다(그림 1-2). 천연 유기 보석(유기 보석)은 진주, 산호, 호박과 같이 부분적으로 또는 전체적으로 유기물로 구성된 생물체에 의해 생성된 보석 재료입니다(그림 1-3).
그림 1-1 천연 사파이어 결정과 그 주변 암석
그림 1-2 생마노
그림 1-3 원시 호박색
인조 보석은 합성 보석, 인조 보석, 조립석 및 재구성 보석을 포함하여 보석 또는 공예품으로 부분적으로 또는 전체적으로 생산 또는 제조된 재료(금속 제외)를 의미합니다. 합성 보석은 자연계에 존재하는 물질을 인공적으로 생산한 것으로, 물리적 특성과 화학 성분이 자연계에 존재하는 물질과 일치하는 합성 루비, 합성 에메랄드(그림 1-4), 합성 큐빅 지르코니아(그림 1-5) 등이 이에 해당합니다. 인조 보석은 합성 스트론튬 페라이트 및 유리와 같이 대응하는 물질이 없는 인공적으로 생산된 재료입니다. 조립 보석은 두 개 이상의 보석 재료를 인위적으로 결합하여 전체적인 느낌을 주기 위해 만든 재료를 말하며, 조립 오팔(그림 1-6)과 에메랄드에서 흔히 볼 수 있습니다. 재구성 보석은 보석 조각이나 파편을 인위적으로 녹이고 소결하여 전체적인 외관을 가진 재료를 만든 것으로, 재구성 호박, 재구성 청록색 등이 있습니다.
그림 1-5 큐빅 지르코니아 결정 형성
그림 1-6 조립된 오팔
섹션 II 보석의 지질학적 기초
1. 세 가지 주요 암석 유형과 보석 생산
미네랄은 지질학적 과정에 의해 형성된 자연 발생 원소 또는 화합물로, 특정 화학 성분과 내부 구조를 가지고 있으며 특정 조건에서 비교적 안정적입니다. 암석은 지질학적 과정에 의해 형성된 광물 또는 무정형 물질의 집합체로, 특정 구조와 질감을 가지고 있습니다. 암석은 기원에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암의 세 가지 주요 카테고리로 분류할 수 있습니다. 일반적인 보석의 지질학적 기원은 표 1-2에 나와 있습니다.
표 1-2 일반적인 보석의 지질학적 기원
| 암석 유형 | 생산된 보석 이름 |
|---|---|
| 화성암 | 다이아몬드, 루비, 사파이어, 토파즈, 스피넬, 에메랄드, 아쿠아마린, 가넷, 페리도트, 크리스탈, 흑요석 등 |
| 변성암 | 비취, 가넷, 루비, 사파이어, 석화목 등 |
| 퇴적암 | 오팔, 칼세도니, 청록색, 말라카이트, 마노 등 |
지구상에는 4,000여 종의 광물이 발견되었지만, 그림 1-7과 같이 보석으로 사용할 수 있는 광물은 200여 종에 불과합니다. 그중에서도 아름답고 내구성이 강하며 희귀한 특성을 가진 광물을 보석으로 사용할 수 있으며, 질감이 곱고 외관이 아름다운 일부 암석은 옥으로 사용할 수 있습니다(그림 1-8~1-10). 일반적으로 보석은 그림 1-11과 1-12에서 볼 수 있듯이 밝기와 불을 반영하기 위해 주로 면 모양으로 디자인되며, 옥은 색상과 따뜻한 외관을 반영하기 위해 주로 곡선 모양으로 디자인됩니다.
그림 1-7 천연 보석과 미네랄의 비례 관계
그림 1-8 아쿠아마린 크리스탈
그림 1-9 일반 암석(오르토클라제)
그림 1-10 원시 뱀
그림 1-11 대부분 패싯 모양으로 가공된 원석
그림 1-12 옥은 종종 곡선 모양으로 가공됩니다.
2. 일반적인 보석 생산 지역
세계에서 가장 귀한 5대 보석은 다이아몬드, 루비, 사파이어, 에메랄드, 크리소베릴입니다. 상업적으로 다이아몬드를 제외한 보석은 유색 보석 또는 팬시 스톤이라고 통칭합니다.
러시아, 호주, 남아프리카공화국, 콩고, 보츠와나는 세계 5대 다이아몬드 생산지입니다. 5대 유색 보석 생산 지역은 미얀마, 태국, 스리랑카, 마다가스카르, 브라질입니다. 미얀마와 모잠비크가 루비의 주요 상업적 공급원이며 태국, 스리랑카, 베트남, 아프가니스탄, 러시아, 파키스탄, 탄자니아, 호주, 캄보디아, 마다가스카르에서도 루비를 생산합니다. 사파이어의 주요 생산국은 스리랑카, 태국, 호주, 중국, 인도, 캄보디아, 베트남, 미국 등입니다. 에메랄드는 콜롬비아와 잠비아가 주요 산지이며 브라질, 짐바브웨, 러시아, 인도, 캐나다에서도 생산됩니다. 캣츠아이와 알렉산드라이트의 주요 공급국은 브라질과 스리랑카이며 인도, 마다가스카르, 짐바브웨, 잠비아, 미얀마도 생산에 기여하고 있습니다.
고급 옥에는 경옥과 헤티안 옥이 포함됩니다. 현재 상업적으로 이용 가능한 경옥의 유일한 공급처는 미얀마로, 시장의 95% 이상을 차지하고 있으며 최근에는 과테말라산 경옥도 시장에 진입했습니다. 허톈 옥의 공급원은 여러 곳이 있으며, 주요 국내 공급원은 신장, 칭하이, 랴오닝, 대만입니다. 동시에 러시아, 한국, 호주, 캐나다, 뉴질랜드 등 해외에도 공급처가 있습니다.
3. 주요 보석 거래 시장
국제적으로 원석의 주요 시장은 마다가스카르, 스리랑카 등이며, 2차 시장으로는 태국, 인도, 케냐, 중국 홍콩 등이 있습니다. 그 중 태국은 주로 방콕과 찬타부리 두 곳에 보석 시장이 있으며, 방콕은 원석과 완제품을 중심으로, 찬타부리는 원석과 완제품, 원료를 주로 취급하는 보석 가공 공장이 많이 있습니다. 인도의 자이푸르는 에메랄드 가공 및 유통 센터로 주로 원석과 완제품 에메랄드를 취급하며, 케냐는 신흥 원석 유통 센터로 토르말린, 아쿠아마린, 가넷 등 중급 보석에 주력하고, 중국 홍콩은 중저가 비즈 소재를 주로 취급하는 등 태국의 보석 시장은 다양한 종류를 제공합니다.
현재 중국 본토에는 보석 가공 재료에 대한 전문 시장이 존재하지 않습니다. 광둥성의 하이펑현에는 토르말린, 가넷, 크리스탈 등 저가 원석을 주로 취급하는 원석 거래 시장과 원석 가공 공장이 있습니다.
섹션 III 보석 광물의 결정학
1. 결정 및 비정질 고체
결정은 내부 입자가 격자 구조로 배열되어 3차원 공간에서 규칙적인 패턴으로 주기적으로 반복되어 가넷, 에메랄드, 수정과 같이 외부에 일정한 기하학적 모양을 형성하는 고체를 말합니다. 결정에는 여섯 가지 기본 특성이 있습니다.
- 자기 제한: 결정은 그림 1-13 및 1-14와 같이 특정 조건에서 기하학적 다면체로 자발적으로 성장할 수 있습니다.
- 균일성: 모든 크리스탈 부품의 물리적 및 화학적 특성이 동일합니다.
- 대칭: 결정은 내부 입자의 배열과 외부 특징에서 대칭성과 규칙성을 나타냅니다.
- 이방성: 결정의 방향에 따라 경도가 달라지는 등 특정 물리적 특성이 달라질 수 있습니다.
- 최소 내부 에너지: 특정 조건에서 동일한 조성의 무정형 물질, 액체 및 기체에 비해 결정은 최소 내부 에너지를 갖습니다.
- 안정성: 결정은 내부 에너지가 최소이기 때문에 같은 성분의 무정형 물질, 액체, 기체에 비해 안정성이 가장 높습니다.
그림 1-13은 형석 결정의 격자 구조를 보여줍니다.
그림 1-14 형석 결정의 기하학적 모양
비정질 고체(그림 1-15, 1-16)는 격자 구조가 없고 내부 입자가 불규칙하게 배열되어 있어 거시적으로는 불규칙하고 면이 없는 기하학적 모양으로 보이는 고체를 말합니다.
그림 1-15는 비정질 고체의 구조가 격자 구조가 없음을 보여줍니다.
그림 1-16 기하학적 모양이 없는 오팔
2. 크리스탈의 분류
결정 대칭의 특성에 따라 결정은 표 1-3과 같이 세 가지 주요 결정 계열과 일곱 가지 주요 결정 시스템으로 나눌 수 있습니다.
표 1-3 크리스탈의 분류
| 크리스탈 제품군 | 크리스탈 시스템 | 보석 |
|---|---|---|
| 고급 크리스탈 제품군 | 아이소메트릭 크리스탈 시스템 | 다이아몬드, 가넷, 스피넬, 형석, 소달라이트 등 |
| 중급 크리스탈 제품군 | 육각 크리스탈 | 아파타이트, 베릴, 베니토이트 등 |
| 트라이곤 시스템 | 사파이어, 루비, 토르말린, 석영, 로도크로사이트 등입니다. | |
| 사각형 결정 | 지르콘, 루틸, 카시터라이트, 스카폴라이트, 이도클라제 등 | |
| 저레벨 크리스탈 제품군 | 직교 사변형 | 감람석, 토파즈, 조이사이트, 이올라이트, 크리소베릴, 안달루사이트, 코네루핀, 단부라이트 등이 있습니다. |
| 단선형 시스템 | 경옥(경옥석), 디옵사이드, 연옥(트레몰라이트), 말라카이트, 오르토클라제, 스포두멘 등입니다. | |
| 트라이클리닉 시스템 | 플라지오클라제, 청록색, 로도나이트, 액시나이트 등이 있습니다. |
3. 결정의 방향 및 결정화 습관
(1) 결정의 방향 및 결정 상수
결정 배향은 결정 내의 좌표계를 결정하고 좌표축(결정 축이라고도 함)을 선택하고 각 결정 축을 따라 단위 길이(축 길이)의 비율(축비)을 결정하는 것입니다. 결정축은 결정의 중심에서 교차하는 세 개의 직선을 말하며, 이를 X축, Y축, Z축(또는 A축, B축, C축으로 표시)이라고 합니다. 삼각형 및 육각형 결정 시스템에는 앞쪽 끝이 음수이고 뒤쪽 끝이 양수인 추가 U축이 필요합니다.
축각은 α(YˆZ), β(ZˆX), γ(XˆY)로 표시되는 결정축의 양 끝 사이의 각도를 말하며, 기하학적 결정학의 방법에 따라 결정됩니다. 축비 a : b : c와 축각 α : β : γ를 통칭하여 결정 상수라고 합니다.
(2) 결정의 결정화 습관
결정화 습성이란 보석 광물이 일반적으로 나타내는 결정 형태와 결정이 3차원 공간에서 확장되는 비율을 말합니다. 7가지 주요 결정계의 결정 방향과 일반적인 보석 광물의 결정화 습성은 표 1-4에 나와 있습니다. 이상적인 조건에서 보석 광물은 내부 입자의 규칙적인 배열에 따라 이상적인 결정으로 성장할 수 있습니다. 하지만 대부분의 경우 지질학적 활동으로 인해 보석 광물의 성장 환경이 불안정해져 왜곡된 결정으로 성장하는 것이 일반적입니다. 광물 응집체(예: 옥)는 일반적으로 규칙적인 기하학적 모양을 나타내지 않고 경옥이나 마노와 같이 불규칙한 블록으로 나타나는 경우가 많습니다.
보석의 커팅 스타일을 디자인할 때는 보석 결정의 결정화 습관을 고려하여 품질을 최대한 유지해야 합니다. 예를 들어 루비는 배럴 모양 또는 짧은 원통형으로 타원형 또는 눈물방울 모양으로 디자인되는 경우가 많고, 에메랄드와 전기석은 긴 원통형으로 직사각형 스텝 컷 스타일로 디자인되는 경우가 많으며, 가넷은 세분화된 결정이므로 원형, 하트 또는 타원형으로 디자인되는 경우가 많습니다.
표 1-4 7가지 주요 결정계와 일반적인 보석 광물의 결정학적 방향
| 크리스탈 그룹 | 크리스탈 시스템 | 크리스탈 오리엔테이션 도식 | 수정 상수 | 일반적인 보석 광물의 예 | ||
| 결정화 습관 | 보석 광물 도표 | |||||
| 더 높은 결정성 그룹 | 등축 결정 시스템 |
|
a=b=c; α=β=γ=90° | 스피넬 | 종종 팔면체, 팔면체 및 마름모꼴 이면체 응집체 팔면체 및 입방체 응집체 또는 팔면체 접촉 생체 결정체 |
|
| 가넷 | 종종 마름모꼴 십면체, 정사면체 및이 둘의 집합체, 결정 표면은 성장 선을 볼 수 있습니다. |
|
||||
| 크리스탈 그룹 | 크리스탈 시스템 | 크리스탈 오리엔테이션 도식 | 수정 상수 | 일반적인 보석 광물의 예 | ||
| 결정화 습관 | 보석 광물 도표 | |||||
| 중급 크리스탈 그룹 | 육각 크리스탈 시스템 |
|
a=b≠c; α=β=90°, γ=120° | Beryl | 종종 세로선이 있는 육각형 기둥의 형태이거나 기둥의 면에 직사각형 구덩이가 발달한 형태입니다. |
|
| 삼자 결정 시스템 |
|
a=b≠c; α=β=90°, γ=120° | Corundum | 종종 기둥 모양, 배럴 모양 또는 판 모양, 단면이 육각형이며 기둥의 표면에 횡선이 발달한 경우가 많습니다. |
|
|
| 토르말린 | 종종 원주형, 단면이 둥근 삼각형이며 세로선이 발달한 경우가 많습니다. |
|
||||
| 크리스탈 | 종종 각기둥, 육각형 또는 클러스터, 마름모꼴 또는 삼각형 이등변형이며 기둥의 면에 눈에 띄는 가로선이 있는 경우가 많습니다. |
|
||||
| 사각형 결정 시스템 |
|
a=b≠c; α=β=γ=90° | 지르콘 | 짧은 원주형, 원추형 또는 원주형 및 원추형 집합체인 경우가 많습니다. |
|
|
| 크리스탈 그룹 | 크리스탈 시스템 | 크리스탈 오리엔테이션 도식 | 수정 상수 | 일반적인 보석 광물의 예 | ||
| 결정화 습관 | 보석 광물 도표 | |||||
| 저급 크리스탈 제품군 | 마름모꼴 결정 시스템 |
|
a≠b≠c；； α=β=γ=90° | 크리소베릴 | 종종 표면에 줄무늬가 생기는 판상, 짧은 원주형 또는 소용돌이 모양의 이결정(의사 육각형 삼중 결정)이 있습니다. |
|
| 페리도트 | 종종 짧은 원주형, 발달하는 세로선 |
|
||||
| 토파즈 | 종종 마름모꼴: 세로 라인 개발 |
|
||||
| 조이사이트(탄자나이트) | 종종 기둥형 또는 판형 기둥형 |
|
||||
| 단결정 시스템 |
|
a≠b≠c；. a =γ=90°, β≠90° | 리오폴라이트, 터비다이트, 경옥석 | 종종 마름모꼴 |
|
|
| 삼결정 시스템 |
|
a≠b≠c；. α≠β≠γ≠90° | 청록색, 액시나이트, 선스톤, 카이아나이트 | 병렬 양면 |
|
|
섹션 IV 보석의 화학 성분
1. 보석의 화학적 분류
보석 광물은 화학 성분에 따라 화합물과 원소라는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 화합물은 산화물과 산소 함유 염(규산염, 인산염, 탄산염 등)으로 세분화할 수 있습니다. 일반적인 보석의 화학적 구성과 분류는 표 1-5에 나와 있습니다.
표 1-5 일반적인 보석의 화학 성분 및 분류
| 카테고리 | 보석 | 화학 성분 | ||
|---|---|---|---|---|
| 원소 카테고리 | 다이아몬드 | C에는 N, B, H 등과 같은 미량 원소가 포함될 수 있습니다. | ||
| 복합 카테고리 | 산화물 카테고리 | 커런덤(루비, 사파이어) | Al2O3 에는 Fe, Ti , CT, V 등과 같은 미량 원소가 포함될 수 있습니다. | |
| 크리소베릴(캣츠아이, 알렉산드라이트, 일반 크리소베릴 등) | BeAl2O4 에는 Fe, Cr, Ti 등과 같은 미량 원소가 포함될 수 있습니다. | |||
| 스피넬 | MgAl2O4 에는 Cr, Fe, Zn 등과 같은 미량 원소가 포함될 수 있습니다. | |||
| 석영(크리스탈) | SiO2 에는 Ti, Fe, Al 등과 같은 미량 원소가 포함될 수 있습니다(일부 서적에서는 규산염으로 분류함). | |||
| 산소 염 유형 | 규산염 | 베릴(에메랄드, 아쿠아마린, 모간라이트 등) | Be3Al2Si6O18 에는 Cr, V, Fe, Ti 등과 같은 미량 원소가 포함될 수 있습니다. | |
| 토르말린(베릴) | (Na, K, Ca)(Al, Fe, Li, Mg, Mn)3(Al, Cr, Fe, V)6(BO3)3(시6O18)(OH, F)4 | |||
| 지르콘 | ZrSiO4 U, Th 등과 같은 미량 원소를 포함할 수 있습니다. | |||
| 가넷 | A3B2(SiO4)3A为Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+ 、 Mn2+ 등; B为Al3+, 、 Fe3+、 Ti3+ 、 Cr3+등 | |||
| 페리도트 | (Mg,Fe)2[SiO4] | |||
| 토파즈 | Al2SiO4(F,OH)2Cr, Li, Be 등과 같은 미량 원소를 포함할 수 있습니다. | |||
| 조이사이트(탄자나이트) | Ca2Al3(SiO4)3(OH) , V, Cr, Mn 등의 미량 원소를 포함할 수 있습니다. | |||
| Jade | NaAlSi2O6 Cr, Fe, Ca 등과 같은 미량 원소를 포함할 수 있습니다. | |||
| 인산염 | 청록색 | CuAl6(PO4)4(OH)8 - 5H2O | ||
| 탄산염 | 말라카이트 | Cu2CO3(OH)2 | ||
보석 광물의 화학 성분은 주요 화학 성분과 미량 화학 성분으로 나눌 수 있습니다. 주요 화학 성분은 보석 광물의 구조를 유지합니다. 동시에 미량 원소는 주요 구조의 변화 없이 작은 범위 내에서 변화하여 굴절률 및 상대 밀도 변화와 같은 물리적 특성을 유발할 수 있습니다. 미량 원소의 변화로 인해 보석은 다양한 색상과 색상 띠를 형성할 수도 있습니다. 예를 들어, 커런덤의 주성분은 Al입니다.2O3커런덤에 미량 원소가 없으면 무색으로 나타나고, 커런덤에 미량의 Cr이 포함되어 있으면 무색으로 나타납니다.3+(보석 품질에 도달하면 루비라고 할 수 있음), 커런덤에 미량의 Fe가 포함되어 있으면 빨간색으로 나타납니다.2+ 및 Ti4+(보석 품질에 도달하면 사파이어라고 할 수 있음), 커런덤에 미량의 Fe가 포함되어 있으면 파란색으로 보입니다.3+노란색으로 보입니다(보석 품질에 도달하면 옐로우 사파이어라고 부를 수 있습니다). 베릴의 주성분은 Be3Al2Si6O18베릴이 미량 원소를 포함하지 않으면 무색, 베릴이 미량의 Cr을 포함하면 무색으로 나타납니다.3+에 도달하면 녹색으로 나타나며(보석 품질에 도달하면 에메랄드라고 할 수 있음), 베릴에 미량의 Fe가 포함되어 있으면2+에 도달하면 파란색으로 보입니다(보석 품질에 도달하면 아쿠아마린이라고 할 수 있습니다). 미량 원소로 인해 색이 변하는 보석을 '알로크로매틱 컬러 보석'이라고 하며, 일반적으로 다양한 색을 띠고 있습니다. 예를 들어 페리도트의 주성분은 (Mg, Fe)입니다.2[SiO4], 여기서 Fe2+ 은 페리도트를 황록색으로 보이게 합니다. 주요 원소에 의해 색상이 결정되는 보석을 "이디오크로매틱 컬러 보석"이라고 하며, 일반적으로 단일 색상으로 다양합니다.
보석 광물의 화학 성분과 구조는 보석의 내구성에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 규산염 및 산화물 광물은 가넷, 크리소베릴과 같이 내구성이 높고 탄산염 광물은 산과 쉽게 반응하여 말라카이트와 같이 내구성이 떨어지므로 가공 및 보관 시 산과의 접촉을 피하도록 주의해야 합니다. 수화 보석 광물은 가공 중 과도한 온도로부터 보호하여 청록색(CuAl6(PO4)4(OH)8-5H2O), 결정화수(H2O) 및 구조용수(OH–). 온도가 100~200℃에 도달하면 결정화수가 빠져나가고, 600~1000℃에 도달하면 구조수가 빠져나와 청록색의 구조를 돌이킬 수 없게 손상시킬 수 있습니다. 유사한 사례로는 전기석(OH–) 및 탄자나이트(OH–).
2. 보석의 내포물 및 분류
보석 내포물의 개념은 광의의 정의와 협의의 정의로 나눌 수 있습니다. 협의의 정의는 보석이 성장하는 동안 결정 결함 내에 캡슐화된 다른 광물 성분을 말합니다. 광의의 정의는 좁은 의미의 내포물과 색 띠, 쌍둥이, 분열과 같은 보석의 구조 및 물리적 특성의 차이를 포함하여 보석 광물의 전반적인 균일성에 영향을 미치는 모든 특성을 포함합니다. 보석 내포물은 위상과 형성 시간에 따라 분류할 수 있습니다.
(1) 단계별 분류
보석 내포물은 상에 따라 고체, 액체, 기체 내포물로 분류할 수 있습니다.
단단한 내포물
고체 내포물은 보석 내에 고체 형태로 존재하는 내포물을 말합니다. 고체 내포물은 보석보다 먼저 또는 보석과 동시에 형성될 수 있습니다. 예를 들어 석영에 있는 바늘 모양의 루틸 내포물이 있습니다(그림 1-17).
액체 내포물 ② 액체 내포물
액체 내포물은 주로 물로 구성된 보석 내의 액체 상태의 내포물을 말합니다(그림 1-18).
그림 1-17 결정의 루틸 바늘 모양 내포물
그림 1-18 보석의 액체 내포물
기체 내포물 ③ 기체 내포물
기체 내포물은 보석 내에 기체 상태로 존재하는 내포물을 말합니다. 예를 들어 기포는 호박색과 유리에서 흔히 발견됩니다(그림 1-19).
다상 포함 ④ 다상 포함
다상 내포물은 고체-액체 2상 내포물, 기체-액체 2상 내포물, 고체-액체-기체 3상 내포물 등 여러 상으로 존재하는 보석의 내포물을 말합니다(그림 1-20, 1-21).
그림 1-20 고체-액체-기체 3상 포함
그림 1-21 기체-액체 2상 포함
(2) 형성 시간별 분류
보석 내포물은 형성 시간에 따라 일차 내포물, 합성 유전적 내포물, 후성 유전적 내포물로 분류할 수 있습니다.
주요 포함 사항
1차 내포물은 보석 결정이 형성되기 전에 형성되는 내포물입니다. 이러한 내포물은 고체 내포물이며 보석과 동일한 물질이거나 다른 물질일 수 있습니다.
유전적 내포물
1차 내포물은 고체, 액체 또는 기체 상태일 수 있는 보석 결정과 동시에 형성됩니다.
보조 내포물 ③ 보조 내포물
이차 또는 형성 후 내포물은 보석 결정이 형성된 후에 형성됩니다. 예를 들어 감람석의 백합 패드 모양의 내포물은 스트레스를 받아 형성됩니다.
(3) 일반적인 보석 내포물
보석 내포물을 연구하는 것은 보석의 종류를 식별하고, 천연 보석과 합성 보석을 구별하고, 보석의 처리 여부를 확인하고, 보석의 원산지를 연구하는 데 가장 좋은 방법 중 하나입니다. 예를 들어 버마 루비에는 루틸 바늘 내포물이 풍부하고, 콜롬비아 에메랄드에는 일반적으로 기체-액체-고체 3상 내포물이 포함되며, 아쿠아마린에는 비와 같은 내포물이 있을 수 있고, 감람석은 백합 패드 모양의 특징적인 내포물이 있으며, 불꽃 융합 합성 루비는 종종 호 모양의 성장선, 기포 및 분말을 보이고, 경옥은 수지로 처리하거나 염색하면 산 에칭 패턴과 메쉬처럼 보이는 색상 분포가 나타날 수 있습니다.
보석을 가공하기 전에 내포물 분포, 성장선, 균열 등 보석의 내부 및 외부 특성을 종합적으로 관찰해야 합니다. 일반적으로 보석을 세팅할 때는 결함을 방지하고 보석의 수율과 품질을 개선하기 위해 노력해야 합니다. 특별한 경우, 특정 보석 품종의 경우 테이블에 완전한 꼬리 모양의 내포물이 있으면 그 가치가 크게 높아지는 데만토이드와 같이 내포물을 보존해야 하는 경우도 있습니다. 또한 투명도가 높은 보석은 패싯으로 디자인되는 경우가 많으며, 투명도가 낮거나 투명도가 낮고 균열이 발달한 보석은 일반적으로 카보숑으로 디자인됩니다.
섹션 V 보석의 물리적 특성
1. 보석의 기계적 특성
(1) 분열
절단은 보석 광물이 외부의 힘을 받을 때 결정 구조의 매끄러운 면을 따라 갈라지는 성질로, 이러한 매끄러운 면을 절단면이라고 합니다. 보석의 절단면은 절단면의 매끄러움에 따라 완전 절단, 완전 절단, 공정한 절단, 불완전한 절단, 불완전한 절단 등 5단계로 분류됩니다.
완전 절단은 운모 및 흑연과 같이 완전하고 매끄러운 절단 표면을 가진 보석이 외력에 의해 쉽게 쪼개지는 것을 특징으로 합니다(그림 1-22). 완전 분열은 형석과 방해석처럼 비교적 완전하고 매끄러운 분열 표면을 가진 보석이 외력에 의해 쉽게 평면으로 갈라지는 것을 보여줍니다(그림 1-23).
그림 1-22 운모의 완벽한 분할
그림 1-23 방해석의 완전한 분열
중간 정도의 분열은 외력에 의해 보석이 평면으로 갈라질 수 있음을 나타내며, 장석과 같이 눈에 띄지만 충분히 매끄럽지 않은 분열 표면이 있습니다(그림 1-24). 불완전한 분열은 감람석과 같이 작고 고르지 않은 분열 표면만 간헐적으로 보이며 외력에 의해 보석이 평면으로 분리되기 어렵다는 특징이 있습니다. 불완전 분열 또는 분열이 없는 것은 석영과 같이 외력에 의해 평면으로 분할하기 어려운 보석을 말합니다(그림 1-25).
그림 1-24 장석의 중간 분열
그림 1-25 석영의 극도로 불완전한 분열
보석의 분열이 발생하면 형석의 팔면체가 완전히 분열되는 것과 같이 분열 방향을 따라 갈라질 수 있습니다. 연마하는 동안 분열 방향은 지속적으로 분열을 일으켜 광택을 낼 수 없는 패싯을 만들 수 있습니다. 따라서 컷을 디자인할 때 그림 1-26 및 1-27의 황토파즈 컷 디자인에서와 같이 보석의 테이블과 대부분의 패싯이 절단 방향과 평행하지 않도록 하고 대신 절단면과 작은 각도를 형성해야 합니다.
그림 1-26 토파즈 조리대의 디자인은 바닥면 분열과 작은 각도를 형성해야 합니다.
그림 1-27 원시 토파즈 및 완제품
(2) 이별
파팅은 외부의 힘을 받을 때 보석이 특정 구조면을 따라 갈라지는 특성을 말합니다. 이러한 구조에는 쌍둥이 결정 경계 또는 특정 내포물이 포함됩니다. 분열은 보석의 고유한 특성이며, 일반적으로 분열면은 절단면보다 매끄러운 편입니다.
보석은 투명도가 낮기 때문에 파팅이 발생하면 파팅 방향을 따라 쪼개지기 쉽습니다. 보석의 내구성을 보장하려면 면이 있는 형태가 아닌 곡선 형태로 디자인해야 합니다. 파팅이 발달한 일반적인 보석으로는 루비(그림 1-28)와 사파이어와 같은 커런덤 계열의 스톤이 있습니다.
(3) 골절
골절은 외부의 힘에 의해 원석에 불규칙적으로 발생하는 불규칙한 파손을 말합니다. 일반적인 골절 유형에는 그림 1-29~1-31에 표시된 것처럼 원추형 골절, 계단형 골절, 고르지 않은 골절 및 들쭉날쭉한 골절이 있습니다. 대부분의 보석은 석영, 아쿠아마린, 페리도트와 같은 원추형 골절이 나타나며, 대부분의 옥석은 경옥과 연옥과 같이 고르지 않은 골절이 나타납니다. 보석 소재를 선택할 때 파손 유형을 통해 다양한 보석 종류를 대략적으로 구분할 수 있습니다.
그림 1-28 루비의 분열
그림 1-29 석영의 쉘형 골절
그림 1-30 석영의 계단형 골절
그림 1-31 칼륨 장석의 고르지 않은 골절
(4) 하네스
보석의 경도는 압력, 긁힘 또는 연마에 대한 저항력을 의미합니다. 보석 광물의 경도를 표현하는 데 가장 일반적으로 사용되는 방법은 모스 경도 척도입니다. 모스 경도는 표 1-6에 자세히 설명된 대로 10가지 광물을 표준으로 하여 10단계로 나눈 상대적인 경도 척도입니다.
표 1-6 모스 경도 척도
| 경도 수준 | 표준 샘플 미네랄 | 경도 수준 | 표준 샘플 미네랄 |
|---|---|---|---|
| 1 | 활석 | 6 | Orthoclase |
| 2 | 석고 | 7 | 쿼츠 |
| 3 | Calcite | 8 | 황옥 |
| 4 | 노란 돌 | 9 | 사파이어 |
| 5 | 아파타이트 | 10 | 다이아몬드 |
일부 보석 광물은 방향에 따라 경도가 달라지는데, 이를 차등 경도라고 합니다. 차동 경도가 큰 보석의 경우, 절단면 방향은 차동 경도 방향에 따라 합리적으로 설계되어야 합니다. 예를 들어, 평행 결정 연장 방향을 따른 카이아나이트의 경도는 4.5〜5이고 수직 결정 연장 방향의 경도는 6.5〜7입니다. 테이블 디자인은 경도가 더 큰 방향과 평행해야 합니다.
경도가 높은 보석 광물은 경도가 낮은 광물을 긁거나 연마할 수 있습니다. 따라서 대부분의 보석을 연마하고 연마할 수 있는 다이아몬드 연마 휠과 다이아몬드 연마 분말과 같이 가공 시 더 단단한 연마재와 도구를 선택해야 합니다. 공기 중에 이산화규소(경도 7) 함량이 높기 때문에 경도 7 이상의 보석은 사용 중 쉽게 긁히지 않아 오랫동안 밝기를 유지할 수 있고 내구성이 높습니다. 경도가 7 미만인 보석은 착용 시 공기 중의 이산화규소와 마찰이 발생하기 쉬워 표면에 미세한 스크래치가 생겨 밝기가 감소하고 가장자리 마모가 심해집니다. 따라서 일반적으로 경도 7 이상의 보석은 밝기와 광택을 살리기 위해 면 형태로 가공하고, 경도 7 미만의 보석은 가장자리와 공기와의 마찰을 줄여 수명을 연장하기 위해 곡선 형태로 가공하는 경우가 많습니다. 경도가 3 미만인 보석 광물은 일반적으로 보석 재료로 선택되지 않습니다.
(5) 인성 및 취성
보석의 인성은 외부의 힘에 의해 찢어지거나 부서지는 것을 견디는 능력을 말합니다. 쉽게 부서지는 성질을 취성이라고 합니다. 예를 들어 연옥과 커런덤은 인성이 높아 외부의 힘을 가해도 쉽게 깨지지 않으며, 에메랄드는 상대적으로 취성이 높아 세팅 및 착용 시 쉽게 깨지지 않도록 에메랄드 컷 형태로 가공하는 경우가 많습니다.
(6) 밀도 및 상대 밀도
단위 부피당 보석의 질량을 밀도라고 합니다. 보석 감별에는 주로 상대 밀도가 사용됩니다. 상대 밀도는 4℃에서 공기 중 물질의 질량과 같은 부피의 물의 질량의 비율을 말합니다. 영어 약어는 SG이며 단위가 없습니다.
상대 밀도≈(공기 중 보석의 질량/(공기 중 보석의 질량 - 물 속 보석의 질량))
보석 재료를 선택할 때, 그림 1-32와 같이 보석의 '무게'를 측정하여 상대 밀도를 대략적으로 판단하고 혼합된 더미에서 너무 높거나 낮은 상대 밀도를 가진 보석을 빠르게 선택할 수 있습니다.
2. 보석의 광학적 특성
(1) 보석 식별에 사용되는 광원
자연광은 햇빛이나 인공 조명과 같은 실제 광원에서 방출되는 빛을 말합니다. 자연광의 특징은 그림 1-33과 같이 광파의 전파 방향에 수직인 평면 내에서 모든 방향에 동일한 진폭의 빛 진동이 존재한다는 것입니다.
편광은 진동 방향이 광파의 전파 방향에 수직인 고정된 방향으로 진동하는 빛을 말합니다. 그림 1-34와 같이 평면 편광 또는 편광이라고도 합니다.
가시광선은 사람의 눈으로 인식할 수 있는 전자기 스펙트럼의 빛을 말하며, 일반적으로 파장은 380~760nm입니다.
(2) 보석의 색상
보석의 색은 그림 1-35와 같이 특정 파장의 가시광선을 보석에서 선택적으로 흡수하고 나머지 가시광선은 사람의 눈과 뇌가 인식한 결과입니다.
플레오크로이즘
보석의 다색성은 비균질한 보석이 다른 방향의 가시광선을 선택적으로 흡수하여 각도에 따라 다른 색상을 나타내는 현상을 말합니다. 비균질하고 유색이며 투명한 보석만이 다색성을 나타내며, 일축 결정은 이색성을, 이축 결정은 삼색성을 나타낼 수 있습니다. 일반적으로 다색성은 광축 방향 또는 광축 평면에서 가장 두드러지게 나타나며 광축에 수직인 방향에서는 다색성을 나타내지 않습니다. 다색성이 강한 보석으로는 탄자나이트, 이올라이트, 토르말린 등이 있습니다.
일반적으로 보석 커팅 디자인에서 보석 테이블은 광축 방향에 수직 또는 평행해야 테이블이 최상의 색상을 표시할 수 있습니다. 예를 들어, 루비의 경우 색상이 평행 C축 방향을 따라 밝은 빨간색으로 나타나고 수직 C축 방향을 따라 주황색-빨간색으로 나타나면 그림 1-36과 같이 테이블 방향에서 밝은 빨간색을 관찰할 수 있도록 설계 시 보석 테이블을 C축에 수직으로 만들어야 합니다. 어두운 녹색 토르말린의 경우, 평행 C축 방향을 따라 색상이 더 어둡고 수직 C축 방향을 따라 더 밝게 나타나므로 설계 시 원석 테이블을 C축과 평행하게 만들어 테이블 방향에서 적절한 녹색을 관찰할 수 있도록 해야 합니다.
컬러 밴드, 컬러 스팟, 컬러 셰이프 ② 컬러 밴드, 컬러 스팟, 컬러 셰이프
보석 본체와 색상 차이가 큰 부분을 컬러 밴드, 컬러 스팟, 컬러 셰이프 등으로 부를 수 있습니다. 보석의 컬러 밴드는 특정 방향의 띠나 선 형태로 나타나는 경우가 많습니다. 원석 컷을 디자인할 때는 그림 1-37과 같이 원석 테이블에 색상 밴드, 색상 모양 등이 고르지 않게 나타나지 않도록 주의해야 합니다. 예를 들어 루비와 사파이어는 종종 육각형의 컬러 밴드가 c축에 수직인 경우가 많으며, 일반적으로 보석 컷을 디자인할 때는 보석 테이블을 c축과 평행하게 만들어야 합니다.
(3) 보석의 광택
보석의 광택은 보석 표면이 빛을 반사하는 능력을 말합니다. 광택은 그림 1-38~1-41과 같이 메탈릭 광택, 서브 메탈릭 광택, 아다만틴 광택, 유리 광택으로 분류할 수 있습니다. 보석의 특수 광택에는 그림 1-42 및 1-43과 같이 유성 광택, 레진 광택, 실크 광택, 진주 광택이 있습니다. 같은 종류의 보석이라도 연마의 품질은 광택의 강도에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나이며, 연마가 좋을수록 광택이 강해집니다.
그림 1-38 메탈릭 광택
그림 1-39 서브 메탈릭 광택
그림 1-40 아다만틴 광택
그림 1-41 유리 광택
그림 1-42 레진 광택
그림 1-43 진주 광택
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(4) 특수 광학 효과
보석의 특수 광학 효과에는 주로 캣츠아이 효과, 별빛 효과, 유색 효과, 색상 변화 효과뿐만 아니라 후광 효과, 달빛 효과, 샌드 골드 효과와 같은 현상도 포함됩니다. 특별한 광학 효과가 있는 스톤은 색상 변화 효과를 제외하고는 곡선 모양으로 가공되는 경우가 많습니다.
캣츠아이 효과 및 별빛 효과
캣츠아이 효과는 곡면 원석이 빛의 반사와 굴절로 인해 고양이의 눈처럼 밝은 선이 나타나는 현상을 말합니다. 별빛 효과는 곡면 원석이 빛의 반사와 굴절로 인해 두 개 이상의 밝은 선이 반짝이는 별빛과 비슷하게 보이는 현상을 말합니다.
보석에 캣츠아이 효과 또는 별빛 효과가 나타나기 위한 조건: 첫째, 보석에 조밀하게 배열된 섬유질, 바늘 모양 또는 관 모양의 내포물 또는 구조가 한 세트(캣츠아이 효과의 경우) 또는 여러 세트(별빛 효과의 경우)가 포함되어 있어야 합니다. 둘째, 보석의 커팅을 디자인할 때 보석의 바닥면이 내포물의 평면과 평행해야 합니다. 곡선형 보석의 높이는 내포물에서 반사된 빛의 초점과 일치해야 하며, 보석에서 생성되는 밝은 선은 내포물 방향과 수직이 되어야 합니다. 마지막으로 그림 1-44~1-46에 표시된 것처럼 곡면은 연마해야 하며, 바닥면은 일반적으로 처리하지 않거나 연마하지 않은 채로 둡니다.
그림 1-45 평행하게 배열된 섬유질 내포물 세트가 있는 유리 캣츠아이
그림 1-46, 유리 고양이 눈의 캣츠아이 효과
색상 효과 재생
착색 효과는 주로 빛의 간섭과 회절로 인해 같은 보석에 다양한 색 반점이 생성되고 관찰 각도에 따라 반점의 색이 달라지는 현상을 말합니다.
오팔은 색상 효과를 나타낼 수 있으며, 보석의 바닥면은 대부분의 색상 스팟 면과 평행해야 합니다. 그림 1-47과 같이 주로 곡선 모양으로 디자인된 보석을 중심으로 생생한 색상을 가진 부분을 선택합니다.
아둘라레센스, 문스톤 효과, 썬스톤 효과
장석 그룹의 보석은 라브라도라이트의 아둘라레센스, 월장석의 문스톤 효과, 선스톤의 선스톤 효과와 같은 다양한 특수 광학 효과를 생성할 수 있습니다. 라브라도라이트의 아둘라레센스는 라브라도라이트의 쌍둥이 결정의 얇은 층 또는 배향된 판 모양과 바늘 모양의 내포물 사이에서 빛이 간섭하고 회절하여 보석을 회전시킬 때 빨강, 노랑, 파랑 등의 색이 나타나는 현상을 말합니다. 월장석의 문스톤 효과는 칼륨 장석과 나트륨 장석의 층 사이 또는 쌍둥이 결정층 사이에서 빛이 난반사 또는 간섭과 회절을 겪으면서 보석을 회전시켰을 때 달빛을 연상시키는 파란색과 흰색을 나타내는 현상을 말합니다. 선스톤의 선스톤 효과는 그림 1-48과 같이 거친 방향의 판 모양과 바늘 모양의 내포물 사이에서 빛이 굴절되어 반사되는 현상을 말하며, 보석을 회전시킬 때 눈부신 반사가 많이 나타납니다.
장석 그룹의 특별한 광학 효과는 보석의 층 구조와 관련이 있으므로 보석을 디자인할 때 바닥 표면을 층 구조와 평행하게 하고 곡선 모양으로 연마해야 특별한 광학 효과를 더 잘 표현할 수 있습니다.
(5) 보석 광물의 굴절 및 굴절률
빛이 한 매체에서 다른 매체로 통과할 때 인터페이스에서 반사 및 굴절 현상이 발생합니다.
굴절의 법칙: 빛이 더 희박한 매체(굴절률이 낮은 매체)에서 더 조밀한 매체(굴절률이 높은 매체)로 비스듬히 들어올 때 굴절광선, 입사광선, 법선은 같은 평면에 놓이고 굴절광선과 입사광선은 법선의 반대편에 있으며 굴절각은 입사각보다 작고 입사각이 커질수록 굴절각도 커지는 원리입니다. 빛이 밀도가 높은 매질에서 희박한 매질로 비스듬히 들어올 때 굴절각은 입사각보다 큽니다. 입사각이 증가함에 따라 굴절각도 증가합니다. 광선이 매체의 표면에 수직으로 부딪히면 전파 방향은 변하지 않고 빛의 경로가 굴절에서 가역적입니다(그림 1-49).
반사의 법칙: 빛이 경계에 부딪힐 때 반사광선, 입사광선, 법선은 같은 평면에 놓이고 반사광선과 입사광선은 법선의 반대편에 있으며 반사각은 입사각과 같습니다(그림 1-50).
총 내부 반사: 광파가 밀도가 높은 매질에서 밀도가 낮은 매질로 들어갈 때 입사각을 높이면 입사광이 더 이상 굴절하지 않고 밀도가 높은 매질로 완전히 다시 반사됩니다. 이 현상을 총 내부 반사라고 하며, 그림 1-51에 표시된 것처럼 해당 입사각을 총 반사의 임계각이라고 합니다.
밀도가 낮은 매체의 굴절률을 n으로 합니다.1로 설정하면 밀도가 높은 매체의 굴절률은 n2 (n2 > n1), 총 반사에 대한 임계 각도는 ɸ, sinɸ=n입니다.1/n2.
복굴절은 이질적인 보석의 최대 굴절률과 최소 굴절률의 차이입니다. 복굴절이 높은 보석의 경우, 커팅 디자인 시 테이블이 광축에 수직이 되도록 해야 합니다. 광축을 따라 보면 그림 1-52 및 1-53과 같이 보석은 복굴절이 나타나지 않으므로 보석의 외관에 영향을 줄 수 있는 패싯 가장자리 고스트가 눈에 띄지 않습니다.
그림 1-52 감람석 러프(왼쪽)와 완제품(오른쪽)
그림 1-53 감람석의 면 이중 굴절 6. 보석 광물의 분산
(6) 보석 미네랄의 분산
백색광이 물질을 통과할 때 다른 파장의 유색광으로 분해되는 현상을 분산이라고 합니다. 예를 들어, 그림 1-54와 같이 백색광선은 굴절률이 다르기 때문에 구성 색상으로 분해됩니다. 분산도가 높은 보석으로는 스페사르틴 0.027, 지르콘 0.039, 다이아몬드 0.044, 스페인 0.051, 데만토이드 0.057, 큐빅 지르코니아 0.065 등이 있습니다.
루비, 가넷, 감람석과 같이 굴절률과 분산도가 높은 보석은 밝기와 불빛이 돋보이도록 브라이트 컷 스타일로 디자인되는 경우가 많습니다. 굴절률이나 분산 값이 낮은 보석은 에메랄드나 아쿠아마린과 같이 보석의 색상을 강조하는 스텝 컷 스타일로 디자인되는 경우가 많습니다.
(7) 보석의 기타 물리적 특성
열 전도성 ① 열 전도성
열전도율은 물질이 열을 전도하는 능력을 말합니다. 금속이 열전도율이 가장 높고 결정이 그 뒤를 따르며, 비정질 물질은 열전도율이 가장 낮습니다. 예를 들어 금은 열전도율이 강해 만지면 차가운 느낌이 드는 반면, 플라스틱은 열전도율이 낮아 만지면 따뜻한 느낌이 듭니다. 보석 결정 중에서 다이아몬드가 열전도율이 가장 높기 때문에 다이아몬드를 다른 유사한 보석과 구별하기 위해 열전도도 측정기가 발명되었습니다.
전기 전도성
전기 전도도는 전하를 전도하는 물질의 능력을 말합니다. 일반적으로 금속은 비금속보다 전기 전도도가 높습니다. 일반적인 보석 중 천연 블루 다이아몬드는 반도체인 반면, 조사된 블루 다이아몬드는 전기를 전도하지 않기 때문에 식별에 도움이 될 수 있습니다. 동시에 반도체로 사용할 수 있는 타입 IIb 다이아몬드(다이아몬드)와 같은 전자 부품을 개발하는 데 반도체를 사용할 수 있습니다.
압전 ③ 압전
압전이란 외부의 힘을 받을 때 전하를 발생시키는 물질의 성질을 말합니다. 압전 특성을 가진 광물은 무선 기술 및 석영 결정과 같은 석영 전자 장치에 적용될 수 있습니다.
열전기
열전기는 열을 가하면 전하를 발생시키는 물질의 특성을 말합니다. 예를 들어 토르말린은 열전 특성을 가지고 있습니다.
정전기
정전기란 마찰을 받을 때 정전기를 발생시키는 재료의 특성을 말합니다. 예를 들어 호박색과 플라스틱은 정전기 특성을 가지고 있습니다.
자성 ⑥ 자성
보석 광물에 철, 코발트, 니켈과 같은 금속 원소가 존재하면 주로 자성을 띠게 됩니다. 예를 들어, 라브라도라이트에 상당량의 자철광이 포함되어 있으면 식별에 도움이 될 수 있습니다.
섹션 VI 보석 테스트 기기
1. 보석 10배 확대경
(1) 젬스톤 10배율 확대경의 구조
일반적으로 사용되는 보석 10배 확대경은 그림 1-55와 같이 상하 오목 볼록 렌즈와 중간 볼록 렌즈의 세 부분으로 구성된 3구 렌즈입니다.
그림 1-55 보석 10배율 확대경의 물리적 물체와 광학 구조
(2) 보석 10배율 확대경 사용 방법
- 표본을 청소합니다.
- 단시간에 피로를 느끼지 않도록 돋보기를 눈 가까이에 두고 두 눈을 크게 뜨고 사용하세요.
- 보석 핀셋을 사용하여 샘플을 집어 돋보기를 들고 있는 손에 기대어 약 2.5cm 떨어진 거리에서 관찰합니다.
- 먼저 보석의 외부 및 내부 특징을 전체적으로 관찰한 다음 특정 관찰에 집중하세요.
(3) 보석용 10배율 돋보기 사용
10배율 돋보기를 사용하면 내포물의 분포, 색상 띠, 성장선, 절단, 가공 품질 등 보석의 내부 및 외부 특징을 관찰할 수 있습니다.
(4) 주의 사항
- 표면 얼룩과 먼지를 표면 특징으로 착각하지 않도록 사용 전에 시편을 깨끗이 닦아야 합니다.
- 다양한 현상을 종합적으로 관찰하려면 표본을 여러 각도에서 관찰하는 것이 필요합니다.
- 보석 돋보기를 사용할 때는 팔꿈치를 테이블에 대고, 양손을 모으고, 돋보기를 볼에 대고 있는 손이 안정성을 최대한 확보할 수 있도록 '세 가지 지지대'를 확보하는 것이 중요합니다.
- 유리 렌즈는 상대적으로 경도가 낮기 때문에 사용 후에는 즉시 빼서 보호 케이스로 덮어두어야 합니다.
2. 보석 현미경
(1) 보석 현미경의 구조(그림 1-56)
광학 시스템: 아이피스 시스템, 대물렌즈 시스템, 줌 시스템 등이 포함됩니다.
조명 시스템: 하단 광원, 상단 광원, 전원 스위치, 광량 조절 노브 등이 포함되어 있습니다.
기계식 시스템: 브래킷, 베이스, 초점 거리 조절 손잡이, 조리개 잠금 장치, 보석 홀더 등이 포함됩니다.
(2) 보석 현미경 사용 방법
- 표본을 깨끗이 닦아 보석 클립에 올려놓습니다.
- 렌즈를 가장 낮은 위치로 조정하고 현미경 조명등을 켭니다.
- 동공 간 거리에 따라 접안렌즈를 조정하면 시야가 완전한 원이 되어 조정이 완료되었음을 나타냅니다.
- 먼저 초점 거리를 조정하여 고정 초점 접안 렌즈의 시야를 선명하게 만든 다음 가변 초점 접안 렌즈의 초점 거리를 조정하여 시야를 선명하게 만든 다음 마지막으로 초점 노브를 조정하여 초점을 맞출 수 있습니다.
- 필요에 따라 적절한 조명 방법을 선택하고 먼저 표본의 전반적인 상태를 관찰한 다음 국소적인 관찰을 위해 대물 배율을 계속 높입니다.
- 관찰 후 보석을 깔끔하게 보관하고 현미경을 재설정하고 덮개를 씌웁니다.
(3) 보석 현미경의 조명 방법
보석 현미경의 주요 조명 방법에는 반사 조명, 암시야 조명, 명시야 조명이 있습니다. 반사 조명은 상단 광원을 사용하며 주로 보석의 외부 특징을 관찰하는 데 사용됩니다. 암시야 조명은 검은색 실드와 함께 하단 광원을 사용하며, 주로 보석의 내부 특징을 관찰하는 데 사용됩니다. 명시야 조명은 현미경에 내장된 바닥 광원을 사용하고 실드를 제거하여 어두운 보석의 내부 내포물이나 성장선을 관찰하는 데 사용됩니다. 위에서 언급한 방법 외에도 그림 1-57과 같이 산란광 조명, 점광 조명, 수평 조명, 마스킹 조명 및 편광 조명도 사용됩니다.
(4) 보석 현미경의 용도
보석 현미경을 사용하면 균열, 내포물, 색 띠, 성장선 등 보석 재료의 내부 및 외부 특징을 종합적으로 관찰할 수 있습니다.
(5) 주의 사항
- 현미경을 사용할 때는 기계 부품을 조심스럽게 다루세요.
- 아이피스나 대물렌즈를 손으로 만지지 말고 전용 렌즈 페이퍼를 사용하여 청소하세요.
- 현미경을 사용한 후에는 광원의 밝기를 가장 낮은 설정으로 조정하고 전원을 끄세요.
- 사용 후에는 대물렌즈 튜브를 즉시 가장 낮은 위치로 조정하여 조절 노브가 풀리지 않도록 해야 합니다.
3. 굴절계
(1) 굴절계의 원리
보석 굴절계의 원리는 그림 1-58과 같이 굴절의 법칙과 총 내부 반사 원리를 기반으로 합니다.
(2) 굴절계의 구조
보석 굴절계는 주로 그림 1-59와 같이 고굴절률 프리즘, 거울, 렌즈, 편광판, 광원 및 저울로 구성됩니다. 현재 시중에 나와 있는 대부분의 굴절계 프리즘은 납 유리로 만들어졌으며 광원은 일반적으로 파장이 589.5nm인 노란색 빛을 사용합니다. 보석과 프리즘 사이에는 얇은 공기막 층이 있기 때문에 둘 사이의 광학 접촉을 원활하게 하기 위해 접촉 액체(굴절유)가 필요합니다.
(3) 굴절계 사용 방법
보석의 특정 상황에 따라 근시법 또는 원시법을 선택할 수 있습니다. 일반적으로 면이 있는 보석은 대부분 근거리 측정법으로 측정하고, 면이 작거나 곡면인 보석은 대부분 원거리 측정법으로 측정합니다.
근시 방법
- 시료와 테스트 플랫폼을 청소합니다.
- 전원을 켜고 프리즘 테스트 플랫폼 중앙에 약 1〜2mm의 방울 지름으로 굴절 오일을 떨어뜨립니다.
- 연마된 가장 큰 면을 선택하고 프리즘 테스트 플랫폼 중앙에 있는 오일 방울에 부드럽게 밀어 넣습니다.
- 접안렌즈에 눈을 가까이 대고 보석을 회전시킨 다음 그림자 선의 위아래 움직임을 관찰하고 측정값을 읽고 기록합니다.
- 테스트가 완료되면 시료와 테스트 플랫폼을 즉시 청소하고 시료를 수거한 후 전원을 꺼야 합니다.
원시 방법 ② 원시 방법
- 시편과 테스트 플랫폼을 청소합니다.
- 전원을 켜고 테스트 플랫폼 근처의 금속 표면에 적당량의 굴절 오일을 떨어뜨립니다.
- 곡면이 아래를 향하도록 보석을 놓아 보석의 곡면이 적절한 양의 굴절 오일에 닿도록 합니다.
- 테스트 테이블 중앙에 적절한 양의 굴절 오일이 묻은 보석을 놓습니다.
- 눈을 앞뒤로 움직여 보석의 윤곽을 관찰하세요.
- 눈을 위아래로 움직여 보석의 윤곽선 내에서 명암의 변화를 관찰하고 반은 밝고 반은 어두운 경계에서 수치를 기록합니다.
- 테스트가 끝나면 시료와 테스트 테이블을 즉시 청소하고 시료를 회수한 후 전원을 끄세요.
(4) 굴절계의 목적
보석의 굴절률, 복굴절, 축 방향 특성 및 광학적 특성을 테스트할 수 있습니다.
(5) 주의 사항
- 보석의 표면이 잘 연마되어 있어야 하며, 곡면 보석의 바닥면이 잘 연마되어 있으면 패싯 방법을 테스트에 사용할 수 있습니다.
- 유기 보석과 다공성 보석은 굴절계를 사용하여 굴절률을 테스트해서는 안 됩니다.
- 테스트하기 전에 테스트 테이블과 보석을 청소하세요.
- 이중 굴절률의 정확한 값을 얻으려면 여러 측면을 측정해야 합니다.
- 보석의 굴절률과 굴절유의 굴절률을 구분하는 데 주의하세요.
- 굴절계 테스트 플랫폼의 수명에 영향을 줄 수 있는 보석이나 핀셋에 의한 긁힘을 방지하기 위해 굴절계 테스트 플랫폼을 보호하는 데 주의하세요. 테스트 결과의 정확도는 보석의 연마 상태, 사용된 굴절 오일의 양, 굴절계 자체의 정밀도 등 다양한 요인에 따라 달라집니다.
- 테스트 후에는 부식을 방지하기 위해 테스트 플랫폼에 남아있는 접촉 액체를 즉시 닦아내세요.
4. 편광 필터
(1) 편광판의 원리
자연광이 하부 편광판을 통과하면 하부 편광판과 평행한 편광을 생성합니다. 그림 1-60과 같이 상하 편광판의 진동 방향이 평행하면 시야가 가장 밝고, 진동 방향이 수직이면 시야가 가장 어두워집니다.
(2) 편광판의 구조
편광판의 주요 구조는 그림 1-61과 같이 상부 편광판, 하부 편광판, 보석 스테이지 및 광원으로 구성됩니다.
(3) 편광판 사용 방법
- 테스트할 보석을 청소합니다.
- 광원을 켜고 상단 편광판을 돌려 수직 및 수평 편광이 수직이 되도록 한 다음 위에서 시야를 관찰하여 가장 어두운 지점을 찾습니다.
- 테스트할 보석을 스테이지에 놓습니다.
- 원석(무대)을 360° 회전시켜 원석의 밝기 변화를 관찰하고 편광 현미경으로 관찰한 현상을 기록하여 결론을 내리고, 결론은 표 1-7에 제시합니다.
- 테스트할 보석을 보호하고 전원을 끕니다.
표 1-7 편광 현미경으로 관찰한 현상과 결론
| 운영 | 현상 | 결론 |
|---|---|---|
| 교차 편광판 아래에서 보석을 360° 회전합니다. | 밝은 4개와 어두운 4개 | 광학 이기종 바디 |
| 교차 편광판 아래에서 보석을 360° 회전합니다. | 완전히 어둡거나 비정상적인 멸종 | 광학 균질체 |
| 직교 편광 아래에서 보석 360° 회전하기 | 완전히 밝음 | 광학 이기종 집계 |
(4) 편광 필터의 용도
보석 편광 필터를 사용하여 광학적 특성과 축 방향 특성을 테스트하고 보석의 다색성을 관찰할 수 있습니다.
(5) 주의 사항
- 불투명하거나 너무 작거나 균열이나 내포물이 많은 보석은 테스트에 적합하지 않습니다.
- 테스트하는 동안 결론에 영향을 미치지 않도록 여러 방향에서 보석을 관찰해야 합니다.
5. 전자 저울
전자 저울을 사용하여 보석의 상대 밀도를 테스트하는 원리
(1) 전자 저울을 사용하여 보석의 상대 밀도를 테스트하는 원리는 아르키메데스의 원리입니다.
상대 밀도(d)≈ 공기 중 보석의 질량/(공기 중 보석의 질량 - 물 속 보석의 질량).
(2) 전자 저울의 구조
전자 저울은 그림 1-62와 같이 계량 팬, 수평 조절 받침대, 디스플레이로 구성됩니다.
(3) 전자 저울 사용 방법
질량 측정 방법
- 수평 조절 받침대를 조정하여 수평계의 기포가 링의 중앙에 오도록 합니다.
- 핀셋을 사용하여 저울 팬에 보석을 올려놓고 데이터가 안정될 때까지 기다린 다음 측정값을 읽고 기록합니다.
- 계량이 완료되면 보석을 치우고 계측기의 전원을 끕니다.
깨끗한 물 계량 방법을 사용하여 상대 밀도를 테스트합니다.
- 테스트할 보석을 청소합니다.
- 전자 저울을 켜고 0으로 보정합니다.
- 저울에 보석을 놓고 질량 G를 기록합니다.空 공중에서.
- 핀셋을 사용하여 보석을 제거하고 저울을 0으로 조정합니다.
- 핀셋으로 보석을 금속 바구니에 부드럽게 넣고 보석과 금속 바구니가 모두 물에 완전히 잠기도록 한 다음 물속에서 보석의 질량 G를 측정합니다.水.
- 측정값을 공식SG≈G에 대입합니다.空/ (G空 - G水)를 사용하여 보석의 상대 밀도를 구합니다.
- 보석을 꺼내서 말려서 보관한 다음 전원을 끄세요.
(4) 전자 저울의 사용
일반적으로 사용되는 전자 저울은 소수점 넷째 자리까지 정확하게 판독할 수 있으며, 주로 보석의 무게를 측정하고 상대 밀도를 측정하는 데 사용됩니다.
(5) 주의 사항
- 균열이 많거나 너무 작은 다공성 보석(0.3캐럿 미만)은 깨끗한 물 계량법을 사용하여 상대 밀도를 테스트해서는 안 됩니다.
- 금속 스쿱과 테스트할 보석을 물에 담글 때 기포를 제거해야 합니다.
- 전자 저울은 간섭을 피하기 위해 문과 창문을 닫고 안정된 표면에 놓아야 합니다.
6. 디크로스코프
(1) 디크로스코프의 원리
자연광이 이종 보석에 들어오면 수직 진동과 서로 다른 전파 방향을 가진 두 개의 편광 광선으로 나뉩니다. 이종 보석은 진동 방향에 따라 빛을 다르게 흡수하여 이 두 가지 유형의 빛을 분리하므로 서로 다른 색상을 나타낼 수 있습니다. 유색, 투명(빛 투과성) 이종 원석만 다색성을 나타낼 수 있습니다.
(2) 디크로스코프의 구조
그림 1-63 및 1-64와 같이 쌍안경은 주로 대물렌즈, 방해석, 접안렌즈로 구성됩니다.
(3) 디크로스코프 사용 방법
- 보석 샘플을 통해 백색광을 투과합니다.
- 보석에 이분광기를 가까이 두어 이분광기로 들어오는 빛이 투과광인지 확인합니다.
- 이색경에 눈을 가까이 대고 이색경을 회전시키면서 이색경의 두 창에서 색상 차이를 관찰합니다.
- 결과를 기록하고 분석하세요.
(4) 디크로스코프의 용도
그림 1-65와 같이 보석의 다색성을 관찰합니다.
(5) 주의 사항
- 유색 및 투명 보석만이 다색성을 나타낼 수 있습니다.
- 여러 방향에서 관찰해야 합니다.
- 다색성이 약한 보석에 대해 성급하게 결론을 내리지 말고 다른 방법을 사용하여 확인해야 합니다.
- 보석의 색 분포가 고르지 않은 것을 다색성으로 착각하지 마세요.
7. 자외선 형광등
(1) 자외선 형광등의 원리
자외선 형광등은 주 파장이 365nm인 장파장 자외선과 253.7nm 파장의 단파장 자외선을 방출할 수 있어 장파장 및 단파장 자외선 아래에서 보석의 발광 특성을 관찰할 수 있습니다.
(2) 자외선 형광등의 구조
자외선 형광등은 그림 1-66과 같이 주로 장파 및 단파 자외선 광원, 다크 박스, 전원 스위치로 구성됩니다.
(3) 자외선 형광등 사용 방법
- 테스트할 보석을 깨끗이 닦고 자외선 형광등 아래에 놓은 다음 어두운 상자를 닫습니다.
- 광원을 켜고 장파장 또는 단파장 자외선을 선택한 다음 보석의 발광 특성을 관찰합니다.
- 주로 형광의 강도, 색상, 위치 등 현상을 기록합니다.
(4) 자외선 형광등의 용도
보석의 발광 특성을 관찰하면 보석의 종류, 원산지, 처리 또는 최적화 여부를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
(5) 주의 사항
- 단파 자외선은 눈에 해를 끼칠 수 있으며 심한 경우 실명에 이를 수 있으므로 자외선 형광등을 직접 보는 것은 피해야 합니다.
- 단파 자외선은 피부에 해를 끼칠 수 있으므로 작동 중 자외선 형광등 바로 아래에 손을 대는 것은 금지되어 있습니다.
- 자주색 형광과 자주색 형광의 환영을 구별하는 데 주의를 기울여야 합니다. 보라색 형광은 보석이 방출하는 빛이고 보라색 형광의 환영은 보석이 자외선을 반사하는 것입니다.
8. 다이아몬드 열전도도 측정기
(1) 다이아몬드 열전도도 측정기의 원리
다이아몬드 열전도도 측정기는 다이아몬드의 매우 높은 열전도도를 기반으로 설계되어 다이아몬드를 유사한 보석과 빠르게 구별할 수 있는 도구로 사용됩니다.
(2) 다이아몬드 열전도도 측정기의 구조
다이아몬드 열전도도 측정기는 그림 1-67과 같이 주로 금속 접점, 디스플레이 화면 및 전원 스위치로 구성됩니다.
(3) 다이아몬드 열전도도 측정기 사용 방법
- 테스트할 보석을 깨끗이 닦고 말려서 금속판의 적절한 위치에 놓습니다.
- 열전도율 측정기 스위치를 켜고 실내 온도와 보석 크기에 따라 적절한 모드로 조정한 후 예열합니다.
- 탐지기를 잡고 손가락으로 금속판을 터치한 다음 테스트 보석에 직각으로 정렬하고 일정량의 압력을 가하면 기기에 빛과 소리 신호가 표시되어 테스트 결과를 얻을 수 있습니다.
- 열전도도 측정기가 다이아몬드 영역에서 소리 메시지를 표시하면 테스트 샘플이 다이아몬드 또는 합성 실리콘 카바이드일 수 있으며, 돋보기를 사용하여 추가로 구분할 수 있습니다. 다이아몬드는 패싯 에지 고스트가 없는 균질한 반면, 합성 실리콘 카바이드는 패싯 에지 고스트가 뚜렷합니다.
(4) 다이아몬드 열전도도 측정기의 용도
다이아몬드 열전도도 측정기는 다이아몬드를 유사한 보석과 빠르게 구별할 수 있습니다.
(5) 주의 사항
- 테스트 과정에서 금속 접점을 보호하기 위해 주의를 기울여야 하며, 사용 후에는 즉시 보호 커버를 씌워야 합니다.
- 테스트 결과에 영향을 미치지 않도록 배터리를 저전력으로 즉시 교체해야 합니다.
9. 대형 기기 소개
(1) 푸리에 변환 적외선 분광기
푸리에 변환 적외선 분광기는 적외선 광파 조사 보석 재료를 사용하여 재료 진동 에너지 레벨이 점프하고 해당 적외선의 흡수 및 결과 스펙트럼을 사용하여 장비의 재료 분석을 수행합니다. 테스트 방법에는 투과 및 반사가 포함되어 있어 편리하고 정확하며 비파괴적인 테스트를 제공합니다.
보석학에서는 적외선 스펙트럼의 차이를 이용해 보석의 종류를 식별할 수 있습니다. 보석의 인공 물질을 감지하여 경옥 C 등급의 에폭시 수지와 같은 충진 처리 여부를 식별할 수 있습니다. 보석의 수산기와 물 분자를 검사하여 천연 결정과 합성 결정을 구분할 수 있습니다. 그림 168 및 1-69와 같이 다이아몬드 내 불순물 원자의 존재 여부를 테스트하여 다이아몬드 유형을 분류할 수 있습니다.
(2) 레이저 라만 분광기
레이저 라만 분광기는 레이저 광자와 물질 분자 사이의 비탄성 충돌을 이용해 분자 산란 스펙트럼을 생성하여 물질을 분석하는 기기입니다. 높은 해상도, 감도, 빠른 비파괴 분석이 특징입니다.
보석학은 보석의 내포물 구성을 감지할 수 있으며, 특히 1㎛ 크기의 단일 액체 내포물과 보석 내의 다양한 고체 광물 내포물을 연구하여 생성 유형을 분석할 수 있습니다. 보석의 충전재를 검출하고 은이 풍부한 염색 흑진주와 해수 양식 흑진주를 구별할 수 있습니다. 그림 1-70과 1-71에 표시된 것처럼 스펙트럼을 기반으로 보석 종을 식별할 수 있습니다.
(3) 자외선-가시 분광 광도계
자외선 가시광선 분광광도계는 그림 1-72와 같이 자외선 가시 전자기파를 사용하여 물질에 조사하여 에너지 레벨 간의 전자 전이를 일으키고 물질 분석에 필요한 흡수 스펙트럼을 생성하는 기기입니다.
보석학에서 보석은 흡수 스펙트럼의 특성에 따라 식별할 수 있습니다. 천연 블루 다이아몬드와 조사 블루 다이아몬드와 같은 인공적으로 처리된 보석을 감지할 수 있으며, 천연 레드 베릴과 합성 레드 베릴과 같은 일부 천연 보석과 합성 보석을 구별할 수 있으며, 보석의 착색 메커니즘을 연구할 수도 있습니다.
(4) 음극 발광 기기
음극 발광 기기는 음극선관을 사용하여 고에너지 전자빔을 방출하여 보석 재료의 표면을 여기시켜 발광하게 합니다. 또한 발광 특성을 기반으로 소재 연구를 수행합니다.
보석학에서는 그림 1-73과 같이 보석의 발광 특성에 따라 천연 및 합성 루비, 천연 및 합성 다이아몬드, 천연 옥, 처리 옥을 분류할 수 있습니다.
(5) 보석 비율 분석기
보석 비율 분석기는 그림 1-74 및 1-75와 같이 투사된 이미지와 화면의 표준 그래픽 및 눈금 간의 관계를 통해 완성된 보석의 비율과 주요 대칭 편차를 측정하는 기존의 보석 비율 측정 기기입니다.
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Merci pour la qualité de l’information