Hvordan identifisere optimaliserte edelstener?
En guide til instrumenter og utstyr som brukes i identifikasjons- og operasjonsprosessen
Etter optimaliseringsbehandling må smykker og edelstener fremvise en sertifisering av edelsteinsforbedringstesting fra en autoritativ institusjon når de selges. Formålet er klart: å avgjøre om edelstenen har blitt kunstig behandlet gjennom visuell inspeksjon og ulike testmetoder og instrumenter basert på de interne og eksterne egenskapene. De viktigste identifikasjonsmetodene og innholdet inkluderer følgende aspekter:
(1) Identifisering og bekreftelse av ulike egenskaper ved edelstener som har gjennomgått kunstig behandling.
Etter optimaliseringsbehandling vil edelstener endre farge, struktur, sammensetning osv. Funksjonene ved optimaliseringsbehandling av edelstener bestemmes gjennom visuell inspeksjon og instrumenttesting.
(2) Hva slags kunstige behandlingsmetoder kan brukes?
Basert på de interne og eksterne egenskapene og testdataene til edelstenen etter optimaliseringsbehandling, analyser hvilken optimaliseringsbehandlingsmetode edelstenen kan ha gjennomgått, og bestem edelstenens optimaliseringsbehandlingsmetode basert på optimaliseringsbehandlingsegenskapene.
(3) Stabilitet av optimaliserte behandlingsprodukters fysiske og kjemiske egenskaper.
Optimalisert behandlede edelstener må være vakre og trygge og ha stabile fysiske og kjemiske egenskaper, noe som øker den estetiske og økonomiske verdien av edelstenene for å komme inn på smykkemarkedet. Optimaliserte edelstener kan være umerket når de selges på markedet, men behandlede edelstener må være merket med hvilken type behandling de har gjennomgått, ellers vil det føre til forvirring i markedet og panikk blant forbrukerne.
Raman-spektrometer
Innholdsfortegnelse
Del I Metoder og trinn for identifisering av optimaliserte behandlede edelstener
Det kreves mer enn å stole på visuell observasjon for å kunne identifisere optimaliserte, behandlede edelstener raskt og nøyaktig. Det er utviklet ulike instrumenter for å identifisere edelstener. Det er nødvendig med instrumenter for å identifisere edelstener for å observere de indre og ytre egenskapene til optimalisert behandlede edelstener og bestemme de spesifikke metodene for optimalisering av edelstener. I den faktiske identifikasjonen er ikke ett enkelt instrument alt - kraftig; flere instrumenter må brukes sammen for å bekrefte hverandre. Når du velger instrumenter for edelstener, bør de være enkle å bruke, gi raske målinger og ikke skade prøvene. Vanlige deteksjonsmetoder og -trinn er som følger:
(1) Utfør en detaljert visuell observasjon av edelstenen
Visse egenskaper ved edelstener kan bestemmes gjennom visuell observasjon, for eksempel farge, form, gjennomsiktighet, glans, spesielle optiske effekter, spalting, brudd og visse slipeegenskaper. Krystallformen bør brukes til å bestemme krystallfamilien eller krystallsystemet hvis det er en råkrystall. Under opplyst lys kan mer åpenbare inneslutninger i edelstenen observeres.
(2) Inspeksjon med forstørrelse
Rengjør prøven grundig, og bruk et forstørrelsesglass eller mikroskop for å observere edelstenens små indre og ytre trekk. Observer de ytre trekkene ved prøven med reflektert lys og de indre trekkene med gjennomlys eller en sterk lyskilde. I spesielle tilfeller kan man observere indre vekstmønstre og fargefordelinger ved hjelp av en spredningstavle eller nedsenking i olje. Observer fra ulike vinkler, og registrer observasjonene som bevis for å skille mellom naturlige, syntetiske eller kunstig forsterkede edelstener.
(3) Deteksjon av optiske egenskaper
Mål de optiske egenskapene til edelstenen, for eksempel brytningsindeks, polaritet, fluorescensegenskaper og absorpsjonsspekteregenskaper. Ulike edelstener har karakteristiske brytningsindekser eller områder av brytningsindekser. Ved å måle brytningsindeksen og dobbeltbrytningen kan man avgjøre om edelstenen er homogen eller ikke, om den er en enakset eller toakset krystall, osv. Noen edelstener som har blitt behandlet, kan også skilles ut ved hjelp av brytningsindeksen, for eksempel kan en komposittstein laget av to forskjellige edelsteinsmaterialer identifiseres basert på de to materialenes forskjellige brytningsindekser; brytningsindeksen til syntetisk spinell er større enn den til naturlig spinell.
(4) Påvisning av fysiske egenskaper og kjemisk testing
For eksempel vil rubiner eller smaragder som er behandlet med olje, avgi olje når de berøres med en varm nål; rav avgir en velduftende lukt når det brennes, mens plastkopier avgir en skarp lukt når de brennes; edelstener som er behandlet med kobbersaltfarge, kan skifte farge når de tørkes av; edelstener som har blitt fylt, har generelt en relativ tetthet som er lavere enn den naturlige edelstenens.
(5) Testing med store instrumenter
Noen optimalt behandlede edelstener kan ikke identifiseres ved hjelp av konvensjonelle instrumenter og metoder, men man kan bruke store instrumenttester, som infrarød absorpsjonsspektrometri, Raman-spektroskopi og ultrafiolett - synlig spektroskopi, for å finne ut hvilken type edelsten det er snakk om eller hvilken metode som er brukt for å optimalisere behandlingen.
Derfor er det viktig å forstå typer, strukturer, prinsipper og bruksmetoder for identifikasjonsinstrumenter for edelstener og deres forholdsregler, slik at man kan velge egnede identifikasjonsinstrumenter når man skal identifisere optimalt behandlede edelstener, og beherske bruksmetodene på riktig måte.
Del II Forstørrelsesglass
Forstørrelsesglasset er et av de mest brukte verktøyene ved identifisering av edelstener, med en forstørrelse på vanligvis ti ganger. Forstørrelsesglasset er lite, lett å ta med seg og mye brukt. Det brukes til å observere edelsteners overflate og mer åpenbare indre trekk, for eksempel overflatevekstmønstre, sprekker, brudd, indre vekstmønstre, mørke inneslutninger og så videre.
1. Håndholdt forstørrelsesglass Struktur
Det mest brukte forstørrelsesglasset ved identifisering av edelstener er en konveks linse (figur 2-1). Den enkleste strukturen er en enkelt linse, som vanligvis egner seg for lav forstørrelse. Mer komplekse strukturer er dublett- og triplettlinser, som gjennomgår to eller tre forstørrelser, noe som eliminerer problemet med økt krumning i konvekse linser, noe som kan forhindre sfærisk aberrasjon og forvrengning.
Når du skal kjøpe et forstørrelsesglass, kan du bruke millimeterpapir for å vurdere kvaliteten. Sjekk om det er noen forvrengning på kantene av millimeterpapiret under det håndholdte forstørrelsesglasset; jo mindre grad av forvrengning, desto bedre er kvaliteten på forstørrelsesglasset.
2. Forstørrelsesglassets funksjon
Forstørrelsesglass kan brukes til å observere de mer åpenbare trekkene i og utenfor edelstener, noe som gjør dem til et effektivt og praktisk verktøy for identifisering av edelstener. Etter å ha observert de grunnleggende egenskapene til edelstenen, som farge, gjennomsiktighet og glans, med det blotte øye, kan et forstørrelsesglass brukes til å undersøke de ytre og indre egenskapene til edelstenen, som sprekker, vekstmønstre og inneslutninger.
Observatørens kroppsholdning, vaner, lyskilde, bakgrunn og andre faktorer kan påvirke observasjonsresultatet. Når du bruker forstørrelsesglass, er den riktige metoden å holde forstørrelsesglasset så nær øynene som mulig for å kunne observere på nært hold. For å unngå at forstørrelsesglasset rister, bør hånden som holder edelstenen berøre hånden som holder forstørrelsesglasset, og albuene bør plasseres på bordet for å opprettholde en viss avstand mellom forstørrelsesglasset, øynene og edelstenen.
Del III Edelstensmikroskoper og deres bruksområder
Noen ganger er inneslutninger i edelstener små og kan ikke observeres med et vanlig forstørrelsesglass. I slike tilfeller kan man bruke et instrument med høyere forstørrelse - et mikroskop. Med et mikroskop kan man observere edelstener tydeligere enn med et forstørrelsesglass. Dette skyldes at mikroskoper ikke bare har et stort forstørrelsesområde, opptil 200 ganger, men også at man unngår rystelser som kan oppstå med håndholdte forstørrelsesglass. Ulempen er at det er stort og upraktisk å bære med seg. Mikroskopet brukes til å observere innvendige inneslutninger som er vanskelige å se under et ti ganger forstørrelsesglass, med høy forstørrelse og et bredt synsfelt, noe som gjør det mulig å observere noen typiske trekk ved optimalisert edelsteinsbehandling, for eksempel endringer i inneslutninger i varmebehandlede rubiner, "sollyset" som produseres av bobler som sprekker i varmebehandlet rav, og den blinkende effekten som er synlig i smaragder som er fylt med farget olje.
1. Typer og oppbygning av edelstenemikroskoper
Et edelstensmikroskop er et kikkertmikroskop med noe ekstrautstyr, for eksempel en edelstensholder, belysningssystem og nedsenkningsoljetank. Ved identifisering av optimalisert edelsteinsbehandling brukes det hovedsakelig til å observere indre og ytre trekk ved edelstener som er vanskelige å se med det blotte øye eller et ti meter stort forstørrelsesglass. Vanlige typer mikroskoper inkluderer vertikale mikroskoper og horisontale mikroskoper. De ulike mikroskopene velges ut fra edelstenens beskaffenhet og de ulike observasjonsmetodene.
(1) Vertikalt mikroskop:
Den vanligste og mest brukte typen mikroskop ved identifisering av edelstener (figur 2 - 2) . Det kjennetegnes ved at lyskilden og mikroskopsystemet er integrert, noe som gjør det mulig å observere edelstenen ovenfra.
(2) Det horisontale mikroskopet:
Det har et separat lyskilde- og forstørrelsessystem, med mikroskop, edelsten og lyskilde på samme horisontale linje, noe som gjør det mulig å observere edelstenen fra siden. Den viktigste egenskapen er at man kan bruke en beholder med olje for å observere edelstenens indre struktur.
2. Belysning av edelstensmikroskoper
Vertikale perlemikroskoper har vanligvis to lyskilder: en øvre og en nedre lyskilde. Den øverste lyskilden kan være en fluorescerende optisk lyskilde eller en glødelyskilde. Den nederste lyskilden er en glødelyskilde. Det finnes ni vanlige belysningsmetoder.
(1) Belysning av mørke felt
En svart plate plasseres mellom edelstenen og lyskilden, uten reflekterende bakgrunn. Lyset diffrakterer fra kantene, noe som skaper en tydelig kontrast mellom de lyse, lyse inneslutningene og den svarte bakgrunnen. Denne typen er den mest brukte [Figur 2-3 (a)]. Den brukes hovedsakelig til å observere lyse inneslutninger og vekststrukturer i transparente edelstener, for eksempel krystallinneslutninger og vekstmønstre.
(2) Lysfeltbelysning
Lyset skinner direkte på edelstenen fra undersiden, noe som ofte låser blenderåpningen til et punktlys. Dette skaper en tydelig kontrast mellom de mørke inneslutningene i edelstenen og det lyse feltet, og er også egnet til å observere buede striper eller lavt utstikkende inneslutninger [Figur 2-3(b)].
(3) Vertikal belysning (ved hjelp av den øverste lyskilden)
Lyset skinner ovenfra, og ved hjelp av reflektert lys kan man observere edelstenens overflate [Figur 2-3(c)]. Det brukes hovedsakelig til å se etter sprekker, riper og ujevnheter på edelstenens overflate.
(4) Diffus belysning
Plasser en overflatefiber eller et annet gjennomskinnelig materiale mellom edelstenen og lyskilden for å spre og myke opp lyset, noe som gjør det lettere å observere edelstenens fargetoneringer og fargebåndstruktur [Figur 2-3(d)].
(5) Horisontal belysning (med hvilken som helst lyskilde)
En smal lysstråle rettes fra kanten mot edelstenen, sett ovenfra, noe som gjør det lettere å se lyse nåler - som krystaller og bobler (blyantlysteknikk).
(6) Belysning av nålens lyskilde
Lås lysringen mellom edelstenen og lyskilden, slik at bare vertikalt lys skinner på edelstenen, noe som gjør det lettere å observere buede striper og fargebånd, spalting, skillelinjer og andre strukturer.
(7) Polarisert belysning (ved bruk av polarisator og analysator)
Plasser edelstenen mellom to kryssede polarisatorer for å observere om den er en homogen kropp og for å se etter pleokroisme, avvikende ekstinksjon og andre effekter som kan observeres med et polarisasjonsmikroskop (figur 2-4).
(8) Skrå belysning (ved hjelp av en hvilken som helst fiberlyskilde)
I en skrå vinkel skinner en smal lysstråle på edelstenen, ettersom vinkelen mellom vertikal og horisontal belysning gjør det lettere å observere tynne lag-effekter forårsaket av væskeinneslutninger i spalting (for eksempel irisering) .
(9) Mørkefeltteknikk
Sett inn en delvis ugjennomsiktig baffel mellom edelstenen og lyskilden for å hindre direkte lys i å skinne på edelstenen, slik at inneslutningene får en tydelig tredimensjonal effekt, noe som gjør det lettere å observere posisjonen til vekststrukturer, for eksempel buede striper og tvillingdannelse (Figur 2-5) .
3. Vanlige nedsenkningsvæsker som brukes i perlemikroskopi
(1) Vanlige nedsenkningsvæsker
Den vanligste nedsenkningsvæsken for edelstener er en oljeaktig væske som er utstyrt med en nedsenkningstank i både stående og liggende mikroskoper. Ved å senke edelstenen ned i væsken kan man observere innvendige inneslutninger, vekstmønstre og andre særtrekk, noe som reduserer interferens fra refleksjoner på overflaten eller små fasetter og muliggjør effektiv observasjon av indre egenskaper. Ved å legge edelstenen i en nedsenkningsvæske med en brytningsindeks som ligger nær edelstenens egen, får man et tydeligere resultat. Den ideelle nedsenkningsvæsken bør ha god flyktighet og høy transparens, og den bør være giftfri og luktfri. Den kan også formuleres slik at den har en tetthet eller brytningsindeks som ligner på den observerte edelstenen. Vanlige nedsenkningsvæsker som brukes i edelstensmikroskoper inkluderer glyserin, flytende parafin, naftalenklorid og diiodmetan, med brytningsindeksverdier som vist i tabell 2-1.
Tabell 2 - 1 Brytningsindekser for ulike nedsenkningsvæsker
| Navn på nedsenkningsvæske | Brytningsindeks |
|---|---|
| Vann | 1.33 |
| Terpentin | 1.47 |
| Glyserin | 1.47 |
| Naftalenklorid | 1.63 |
| Flytende parafin | 1.47 |
| Diiodometan | 1.74 |
(2) Forholdsregler ved bruk av nedsenkningsløsningen
Mange typer nedsenkningsvæsker kan brukes i edelstensmikroskoper, og den valgte nedsenkningsvæsken varierer for ulike edelstener. Kravene til valg av nedsenkningsvæske omfatter følgende aspekter:
① Ved valg av nedsenkningsvæske er det viktig at væskens brytningsindeks ligger nær edelstenens brytningsindeks, noe som er en fordel for å kunne observere edelstenens indre egenskaper.
② Porøse edelstener, organiske edelstener og sement av sammensatte edelstener skal ikke legges i nedsenkningsvæsken.
Naftalenklorid og diklormetan har en sterk lukt, og edelstener som har vært nedsenket i disse stoffene, bør rengjøres etter at de er fjernet.
④ Når du justerer brennvidden, må du unngå at objektivlinsen kommer i kontakt med nedsenkningsvæsken eller blir påvirket av væskedamp på grunn av at linsen er for lav.
⑤ I det oppreiste mikroskopet er nedsenkningstanken plassert under objektivlinsen og over lyskilden, og observasjonstiden bør være overkommelig lang.
4. Forholdsregler ved bruk av edelstenemikroskop
Når du observerer edelstener, er det viktig å bruke mikroskopet riktig for å unngå feil i observasjonsresultatene eller skade på mikroskopet på grunn av betjeningsfeil. Vær oppmerksom på følgende aspekter når du bruker det:
(1) Når du skal observere edelstenens indre og ytre trekk, må du velge en passende lyskilde. Vanligvis brukes gjennomskinnelig lys til å observere indre trekk, mens reflektert lys brukes til ytre trekk.
(2) Når du justerer brennvidden på objektivlinsen, må du heve og senke tuben sakte for å unngå et plutselig fall som kan skrape eller knuse objektivlinsen mot perlen.
(3) Hold mikroskopet rent; ikke ta på linsen med fingrene, og bruk linsepapir til å tørke av den.
(4) Etter bruk av mikroskopet må du slå av strømmen, justere objektivlinsen til laveste posisjon og dekke til mikroskopet etterpå.
5. Edelstensmikroskopets rolle i identifisering av edelstener
Edelstensmikroskoper brukes i stor utstrekning til identifikasjon av edelstener, først og fremst for å observere edelstenens overflate og indre egenskaper. Vanlige ytre kjennetegn inkluderer overflatedefekter (riper, slitasje, vekstmønstre, syreetsingsmønstre osv.) og slipestil (fasettformer, symmetri osv.); vanlige indre kjennetegn inkluderer typer og fordelingskarakteristikker av inneslutninger, fargefordeling, vekstmønstre, om det er dobbel brytning, og om det er en sammensatt stein laget av forskjellige materialer.
Ved å observere noen typiske trekk under mikroskopet kan man avgjøre om edelstenen har blitt kunstig behandlet. For eksempel kan man i mikroskopet se forskjeller i farge, glans og gjennomsiktighet på fyllingsstedet sammenlignet med smaragdens hoveddel, når det gjelder smaragder som har gjennomgått en fyllingsbehandling.
(1) Forskjeller mellom edelstenens overflate og innvendige inneslutninger
Det er svært viktig å skille mellom overflatetrekk og indre trekk ved edelstener for å kunne identifisere dem. Generelt sett har overflatetrekk mindre innvirkning på edelstenens kvalitet enn indre trekk. For eksempel er innvendige inneslutninger av større betydning for diamantens klarhet enn groper på overflaten, vekstlinjer og andre faktorer. I et edelstensmikroskop kan man skille mellom overflatetrekk og indre trekk ved hjelp av metoder som refleksjonslys, fokalplan og svingende metoder.
① Refleksjonslysmetoden
Lyset belyses fra den retningen man observerer edelstenen, og mikroskopets fokus justeres til posisjonen til den reflekterende overflaten, som er edelstenens overflate. Hvis det er en innvendig inneslutning, vil inneslutningen være uklar når overflaten er klar; hvis det er en ekstern funksjon, vil begge være klare samtidig.
② Fokalplanmetoden
Juster fokusknappen slik at det meste av edelstenens overflate blir klar samtidig. I likhet med refleksjonsmetoden ovenfor er de indre inneslutningene uklare når edelstenens overflate er klar. Omvendt må overflaten klargjøres når de indre inneslutningene er klare.
③ Svingende metode
Juster fokuset til en bestemt posisjon og observer amplituden til de indre og ytre trekkene mens du svinger, samtidig som du roterer edelstenen, der amplituden til de indre inneslutningene er mindre enn amplituden til et bestemt trekk på overflaten.
(2) Observasjon av overflateegenskaper
Ved identifisering av edelstener er det første trinnet å observere edelstenens overflatetrekk, som overflateglans, sprekker og bruddkarakteristikker, for å gjøre en foreløpig vurdering av hva slags type edelsten det dreier seg om. Hvis du observerer en rå edelsten, bør du fokusere på kjennetegn som krystallform, krystallflatemønster og spaltning.
① Overflatetrekk på mineralkrystaller eller råstein
- Krystallflatestriper vises som lineære striper på overflaten av mineralkrystaller, og gjenspeiler veksten og utviklingen av krystallflatene. Forskjellige mineralkrystallformer har forskjellige vekststriper på overflaten. For eksempel har α - kvartskrystaller horisontale striper på overflaten, diamanter har typiske trekantede striper, og turmalinkrystaller har faste striper (figur 2 - 6).
- Tvillingkrystaller En sammenhengende kropp dannet av to eller flere identiske krystaller som er arrangert i henhold til et bestemt symmetriforhold, kalles tvillingkrystaller. Avhengig av hvordan tvillingindividene er forbundet, kan de klassifiseres i kontakttvillinger, interpenetrerende tvillinger og sykliske tvillinger. Kontakttvillinger deles videre inn i enkle kontakttvillinger og aggregerte kontakttvillinger. Tvillingstriper er lineære striper som vises på krystallflaten, spaltningsplanet eller edelstenens slipe- og poleringsplan ved tvillingkrysset. Tvillingdannelse er et karakteristisk trekk ved edelstenmineraler, for eksempel de interpenetrerende tvillingene i krystall, de trekantede tynne tvillingene i diamanter (figur 2 - 7), den trefoldige krysoberylen og kontakttvillingene i spinell osv.
- Spaltning og sprekker: Spaltning er hvordan mineraler deler seg i bestemte retninger under påvirkning av ytre krefter og danner glatte flater. Spaltningsretningene og antallet spaltninger varierer mellom ulike krystaller. Spalteflatene er uregelmessige og ikke glatte, og er ikke relatert til krystaltypen, men kun til de ytre kreftene som er påført.
- Vekstbakke: De geometriske formene som dannes under krystallens vekstprosess, og som har en regelmessig form og hever seg litt over krystalloverflaten, kalles vekstbakker. Karakteristikken til vekstbakker i naturlige diamanter og syntetiske diamanter er vesentlig forskjellig (figur 2 - 8).
② Petablert Gemstone
Etter optimaliseringsbehandling vil skjærestilen til edelstener avvike fra den for naturlige edelstener. Sammenlignet med naturlige edelstener er skjæreforholdet mellom optimaliserte edelstener dårligere, og overflaten kan vise ujevnheter. For optimaliserte edelstener inkluderer de viktigste observasjonene skjæreforholdet, matchingen av kanter, poleringskvalitet, riper og overflatedefekter.
③ Sammensatt stein (kombinasjonsstein)
Kompositte edelstener kan også forbedre behandlingen av edelstener som dannes ved å kombinere to eller flere forskjellige materielle edelstener. Gjennom observasjon under et mikroskop viser kompositte edelstener følgende egenskaper:
- En tydelig overgangssøm oppstår i overgangen mellom de ulike materialene i den sammensatte edelstenen, og man kan observere farge- og glansforskjeller over og under sømmen.
- Variasjoner i glansen i komposittsteinens deler Siden komposittsteinen består av forskjellige materialer med ulik brytningsindeks og transparens, kan man i mikroskop observere variasjoner i glansen som skyldes ulike materialer (figur 2-9).
- Er det noen bobler i bindingsområdet? Hvis du for eksempel har en sammenføyd stein med granat på toppen, vil en forstørret inspeksjon avsløre bobler i bindingslaget og den røde ringeffekten forårsaket av fargeforskjellen mellom granat og glass.
④ Belegg, filmer og inkrustasjoner
Edelstener som har blitt belagt eller filmet, har generelt et tynt overflatelag og lavere hardhet. På edelstener som er behandlet ved høye temperaturer, kan man også observere overflateforskjeller i mikroskop, som riper, kollisjonsmerker, bobler og delvis avskalling av belegget (figur 2 - 10); etter å ha blitt utsatt for høye temperaturer, kan man også finne at edelstenene har høytemperaturegenskaper. Overflaten på belagte edelstener er vanligvis en polykrystallinsk film med lavere gjennomsiktighet og glans; overflaten på innkapslede edelstener er den samme som på syntetiske edelstener, og viser typisk kjennetegn på syntetiske edelstener, for eksempel vekstlinjer og bobler.
⑤ Fargede og fargede produkter
Edelstener som er farget eller innfarget, har som regel mange naturlige sprekker. Under et forstørrelsesglass eller mikroskop kan fargestoffet og fargestoffene observeres i sprekker og groper i edelstenene. Tilstedeværelsen av disse fargestoffene øker variasjonen av farger i edelstenene, og under mikroskop er fargefordelingen ekstremt ujevn; fargen er mørkere i sprekkene og lysere i de tette strukturene (figur 2-11).
(3) Observasjon av interne funksjoner
① Observasjon av farger
Fargen på naturlige edelstener er ikke nødvendigvis jevnt fordelt; fargefordelingen på fargede edelstener er relatert til edelstenens struktur. For eksempel er fargen på farget jadeitt fordelt langs fiberstrukturen, med dypere farger i områder der strukturen er løs og lysere farger i tettere områder. På grunn av de mange sprekkene i naturlige rubiner har fargede rubiner ofte dypere farger i sprekkene.
② Observasjon av vekstlinjer
Vekstmønstrene til naturlige edelstener skiller seg fra vekstmønstrene til syntetiske edelstener. Generelt er vekstlinjene til naturlige edelstener rette, for eksempel de kantete vekstfargebåndene til naturlige safirer, mens vekstlinjene til safirer som er syntetisert ved flammefusjonsmetoden er bueformede. Det finnes selvfølgelig ulike situasjoner, for eksempel at vekstlinjene i rubiner som er syntetisert ved hjelp av flussmetoden, er rette, mens vekstlinjene i naturlige perler er konsentriske sirkler.
③ Observasjon av inneslutninger
Karakteristikken til inneslutninger er det viktigste identifikasjonskriteriet for å skille mellom naturlige edelstener, syntetiske edelstener og optimalt behandlede edelstener. Typen av inneslutninger varierer under ulike vekstmiljøer.
Naturlige edelstener inneholder et vell av inneslutninger. Hvilke typer inneslutninger (omtalt som inneslutninger) som finnes, henger sammen med edelstenens tilblivelse.
- Edelstener som finnes i basiske og ultrabasiske bergarter, består hovedsakelig av faste, mørke mineraler som goethitt, hematitt, magnetitt og rutil.
- Edelstener i pegmatitter inneholder mange gass- og væskeinneslutninger, som vanligvis opptrer i dråpeform, ovale former eller parallelle rørformede former. For eksempel er akvamarinens katteøye fra Altay i Xinjiang forårsaket av tettpakkede, fine, rørformede inneslutninger.
- Edelstener som er relatert til hydrotermisk aktivitet, har ofte gass, væskeinneslutninger og faste mineralinneslutninger; noen ganger eksisterer to - eller trefaseinneslutninger samtidig. For eksempel er trefaseinneslutninger utviklet i colombianske smaragder (figur 2 - 12).
- Opprinnelsesmerkene til inneslutninger og deres effekter. På grunn av forskjeller i forholdene for perledannelse, inneslutninger i perler viser betydelige forskjeller. Noen perler har også sine karakteristiske inneslutninger. For eksempel rørformede inneslutninger i turmalin, tofasede ublandbare væskeinneslutninger i topas, trefaseinneslutninger og mineralinneslutninger i smaragder osv.
Inneslutninger i syntetiske edelstener
- Flammefusjonsmetoden: Denne metoden kan syntetisere blant annet rubiner, safirer, spineller, rutiler og strontiumtitanat. De syntetiserte edelstenene har vanligvis bueformede vekstlinjer på grunn av akkumulerings- og krystalliseringsprosessen, og kan også ha usmeltet råmateriale i form av pulver og runde bobler (figur 2 - 13).
- Flux-metoden: Denne metoden kan syntetisere rubiner, smaragder og krysoberyl. På grunn av bruken av platinabeholdere kan det forekomme platinainneslutninger. Hvis temperaturen ikke kontrolleres riktig, kan det oppstå inneslutninger i råmaterialene, vanligvis i form av kosteskaftlignende eller skylignende bobleaggregater, slik som de slørlignende inneslutningene i syntetiske smaragder (figur 2 - 14).
- Hydrotermisk metode: Den ble opprinnelig brukt til å syntetisere optiske krystaller, senere til å syntetisere rubiner og ametyster, og nylig til å syntetisere smaragder. Et typisk eksempel er inneslutninger med krystallkjerner inni, som de nåleformede faste berylliumoksidinneslutningene i syntetiske smaragder og væske- og gassinneslutninger (figur 2 - 15).
Kunstig forbedring av edelstener
- Fargeløst materiale fylling. Når brytningsindeksen og glansen til fylte edelstener observeres under et mikroskop, kan det noen ganger oppstå bobler og ujevn fordeling av glans og brytningsindeks. For eksempel kan man observere bobler i behandlede rubiner forårsaket av forskjellen i brytningsindeks mellom fyllmaterialet og rubinen, noe som resulterer i forskjeller i glans og lysstyrke på edelstenens overflate (figur 2 - 16).
- Farging og farging. Farging kan brukes på mange typer edelstener, for eksempel rubiner, jade, agat, perler og krystaller. Siden naturlige edelstener ofte har mange sprekker, kan fargene på naturlige edelstener forbedres ved å bruke fargerike organiske fargestoffer eller uorganiske pigmenter til farging. Etter fargebehandling kan edelstener observeres under mikroskop for å avgjøre om det finnes fargestoffer eller fargefordeling i edelstenens sprekker eller mellom kornene. For eksempel, i fargede krystaller (figur 2 - 17) , under forstørrelse, kan fargen sees konsentrert i sprekkene på edelstenen; tørking av overflaten av edelstenen med hvitt papir eller bomull vil vise at dårlig fargede edelstener vil etterlate den presenterte fargen på det hvite papiret eller bomullen.
- Coating, Adhering og Backing Coating er en vanlig behandlingsmetode, som for eksempel bruk av vakuumbelegg for å påføre et lag med syntetisk diamantfilm på overflaten av krystaller, topas eller andre fargeløse edelstener for å imitere diamanter. I mikroskopet får overflaten en diamantaktig glans. Siden syntetiske diamanter er polykrystallinske, kan det oppstå sprekker eller slitasje på overflaten over tid. Et lag metall kan legges på edelstenens bord eller paviljong, noe som gir en bedre reflekterende effekt og levende farger. Under forstørrelse kan en regnbueoverflate observeres. Liming brukes ofte til fargeløs eller lett farget beryll. Et lag med grønn syntetisk smaragd dyrkes på overflaten av beryll ved hjelp av syntetiske metoder for å fungere som en smaragd. På grunn av ulik termisk ekspansjon vil det sannsynligvis dannes sprekker i grenseflaten mellom det syntetiske smaragdlaget og beryllen, noe som kan observeres under mikroskop. Backing brukes ofte på lett fargede edelstener, for eksempel ved å lage en svart backing under en tynnere opal for å gjøre den generelle fargen dypere. Fargeforskjeller mellom lagene kan observeres i mikroskop.
- Komposittstein: Komposittstein er en prosess der to eller flere materialer bindes organisk sammen ved hjelp av et klebemiddel slik at de ser ut som en hel edelsten. Komposittsteiner brukes til diamanter, opaler, smaragder, rubiner, safirer og granater. Under forstørrelse kan man se om det finnes grenseflater i komposittsteinen, om det finnes lim mellom lagene, om det er forskjeller i inneslutningsegenskaper i ulike deler av de øvre og nedre lagene, og om det finnes bobler på overflaten av kompositten.
Seksjon IV Refraktometer
Edelsteinsrefraktometeret er konstruert og produsert basert på loven om total indre refleksjon. Når lysbølger forplanter seg fra et tett medium til et mindre tett medium, oppstår det total indre refleksjon når innfallsvinkelen når en viss grad. Størrelsen på den kritiske vinkelen for total indre refleksjon er relatert til brytningsindeksen til mediet. Når lys skinner fra forsiden av refraktometeret på blyglass med høy brytningsindeks, passerer det gjennom halvkulen av blyglass med høy brytningsindeks til kontaktområdet med nedsenkningsolje med høy brytningsindeks og edelstenen, noe som resulterer i total indre refleksjon. Lyset reflekteres på den andre siden av det normale blyglasset, linsen, skalaen og prismet, og når okularet, der observatøren kan lese av brytningsindeksverdien til den målte edelstenen direkte (Figur 2 - 18).
Refraktometeret er egnet for edelstener med glatte overflater. Prøvene må ha glatte overflater, være for små eller ha utilstrekkelig kontaktflate med refraktometeret til at brytningsindeksen og dobbeltbrytningen kan måles. Organiske edelstener, porøse edelstener og prøver med en brytningsindeks på mer enn 1,78 kan heller ikke få testet brytningsindeks og dobbeltbrytning.
1. Forutsetninger og begrensninger for bruk av refraktometeret
I tillegg til refraktometeret kreves det også to forhold for å måle brytningsindeksen: den ene er belysningslyskilden, som vanligvis er en gul lyskilde ved 589 nm, som kan oppnås gjennom en natriumlampe eller ved å legge et gult filter til lyskilden eller okularet; den andre er kontaktvæsken, som er nødvendig for god kontakt mellom glassbordet og edelsteinprøven, noe som krever at brytningsindeksen er større enn edelsteinprøven. Det er verdt å merke seg at kontaktvæsken som brukes i refraktometeret, er giftig. For å unngå at prøven flyter eller forårsaker unødvendig skade på observatøren, bør mengden kontaktvæske som brukes minimeres, og flasken bør lukkes tett etter bruk. Vær oppmerksom på følgende punkter ved bruk:
(1) Den valgte nedsenkningsoljen må ha en brytningsindeks som ligger nær brytningsindeksen til blyholdig glass, vanligvis rundt 1,80 - 1,81.
(2) Edelstenens brytningsindeks må være mindre enn brytningsindeksen til nedsenkningsoljen og glasshalvkulen for å produsere total indre refleksjon, slik at brytningsindeksen kan måles. Hvis edelstenens brytningsindeks er større enn den i nedsenkningsoljen, kan ikke edelstenens brytningsindeks måles på refraktometeret.
(3) Den kritiske vinkelen til forskjellige edelstener er fast, så basert på de forskjellige områdene med total intern refleksjon av lyset, kan forskjellige brytningsindeksverdier for edelstener beskrives (det vil si at uavhengig av hvordan innfallsvinkelen endres, er det bare én maksimal innfallsvinkel for total intern refleksjon; alt lys som overstiger denne maksimumsverdien, vil ikke reflekteres) . Dette skaper lyse og mørke områder i synsfeltet. Ved å rotere prøven og polarisatoren i alle retninger og observere skalaen på grensen mellom lyse og mørke områder i okularet, kan edelstenens brytningsindeks bestemmes.
2. Fremgangsmåte for bruk av refraktometeret
(1) Rengjør eller tørk av prøven som skal måles, og plasser en passende mengde kontaktolje på måletrinnet.
(2) Plasser den polerte overflaten eller krystallflaten på prøven forsiktig ned på kontaktoljen på måleinstrumentet.
(3) Roter prøven og polarisatoren i alle retninger, og les av skalaverdien for lys og mørk grense fra observasjonsokularet, som er brytningsindeksen.
(4) Et homogent legeme kan bare måle én brytningsindeksverdi. Et ikke-homogent legeme kan derimot måle en maksimums- og en minimumsverdi, og forskjellen mellom disse to verdiene er prøvens dobbeltbrytning.
(5) De optiske egenskapene til prøven kan bestemmes basert på endringene i den lyse og mørke grensen.
3. Bruksområder for refraktometeret
Refraktometeret spiller en viktig rolle i identifisering av edelstener. Det kan bidra til å identifisere optimalt behandlede edelstener. For eksempel er brytningsindeksene til to materialer i en sammensatt perle ofte forskjellige. Det kan også bestemme anisotropien eller isotropien til perlen. Den brukes hovedsakelig i følgende aspekter ved identifisering av edelstener:
(1) Bestem isotropien og anisotropien til edelstener og mål brytningsindeksen til isotrope edelstener.
(2) Mål maksimums- og minimumsverdiene for brytningsindeksen til anisotrope edelstener og dobbeltbrytningen.
(3) Bestem den aksiale naturen til anisotrope edelstener, om de er uniaxiale eller biaxiale, og det optiske tegnet.
(4) Bestem kompositt edelstener. På grunn av de forskjellige materialene i de øvre og nedre lagene av sammensatte edelstener, kan det være forskjeller i brytningsindeks, noe som kan bidra til å avgjøre om det er et monteringsfenomen.
Seksjon V Edelstensspektroskop
Et spektroskop kan brukes til å observere absorpsjonsspekteret til edelstener, noe som bidrar til å identifisere forskjellige edelstener, utlede fargestoffene i edelstenene, spesielt for dem med typiske spektre, det kan brukes til å bestemme underarter av edelstener, og det kan også brukes til å skille mellom om edelstenene har blitt behandlet eller ikke. Spektroskopet er spesielt nyttig for å identifisere behandlede edelstener, for eksempel for å skille bestrålte diamanter fra naturlige diamanter, naturlig korund fra forbedret korund og syntetisk korund, naturlig jade fra farget jade, og det er også mulig å skille mellom ulike sammensatte edelstener ved hjelp av et spektroskop.
1. Prinsipp for spektroskopet
Et spektroskop identifiserer edelstener ved å observere lyset som passerer gjennom edelstenen eller reflekteres fra overflaten, som absorberer lysbølger med bestemte bølgelengder. Hver edelsten har sin egen unike indre struktur, og selv edelstener med samme fargeioner kan ha svært forskjellige farger på grunn av deres ulike indre strukturer. Smaragder og rubiner er for eksempel farget på grunn av tilstedeværelsen av fargestoffet krom i krystallen, og den ene er grønn og den andre rød. Hver edelsten har sitt karakteristiske absorpsjonsspektrum, som danner grunnlaget for testing og identifisering av edelstener. Fargen på gjennomsiktige edelstener skyldes deres selektive absorpsjon av lys.
(1) Dispergering
Når en stråle av hvitt lys passerer gjennom den skrå overflaten på en gjennomsiktig gjenstand (for eksempel et prisme), brytes den ned i de bølgelengdene den består av, og det oppstår spektralfarger, nemlig rødt, oransje, gult, grønt, cyan, blått og fiolett. Bølgelengdene for vanlige farger i synlig lys er som følger: rødt 770-640 nm; oransje 640-595 nm; gult 595-575 nm; grønt 575-500 nm; cyan 500-450 nm; blått 450-435 nm; fiolett 440-400 nm.
(2) Selektiv absorpsjon
Alle objekter har varierende grad av absorpsjon for synlig lys. De absorberte bølgelengdene kan sees når lyset som passerer gjennom disse objektene, dekomponeres. Når alle lysbølger absorberes, fremstår de som svarte i spekteret, mens de viser spektralfarger når de passerer gjennom. Hvis objektet absorberer noen lysbølger, får materialet en bestemt farge, og denne absorpsjonen er ofte knyttet til bestemte grunnstoffer i materialet.
2. Spektroskopets typer og funksjoner
Både råsteiner og innfattede edelstener kan testes ved hjelp av et spektroskop. Årsakene til fargen på edelstener kan studeres ved å undersøke absorpsjonsspekteret. Det er praktisk og raskt å bruke et spektroskop for å identifisere visse edelstener, spesielt for dem som ikke kan identifiseres ved hjelp av metoder som måler tetthet og brytningsindeks, for eksempel innfattede edelstener der tettheten ikke kan måles, og edelstener med en brytningsindeks på over 1,81 der refraktometre blir ineffektive. Derfor er det spesielt viktig å bruke et spektroskop til observasjon og testing for å identifisere edelstener.
Spektroskopet som brukes til å identifisere edelstener, er vanligvis ganske enkelt i sin struktur, rørformet og lett å bære (figur 2 - 19). Spektroskoper kan deles inn i to typer basert på deres struktur: prismetype og diffraksjonsgittertype.
3. Spektroskopers oppbygning og egenskaper
(1) Prismespektroskop
Prismespektroskopet består av en serie prismer som danner en relativt rett lysbane, og disse prismene er i optisk kontakt med hverandre. Prismespektroskopet kjennetegnes ved at det blåfiolette lysområdet er relativt bredt. Derimot er det røde lysområdet relativt sammenpresset, noe som resulterer i en ujevn fordeling av fargesoner i spekteret. Fordelen er god lystransmisjon, slik at et lyst segment av spekteret vises, noe som er gunstig for å observere spekteret i det blåfiolette lysområdet.
① Konstruksjon:
Prismespektroskopet består av en spalte, en linse, et sett med prismer, en skala og et okular (figur 2 - 20).
② Prismematerialer:
Prismematerialene må oppfylle tre betingelser: De må ikke absorbere synlig lys ved bestemte bølgelengder, dispersjonsfargen må ikke være for bred eller for smal, og de må være enaksiale. Ellers vil det bli produsert to sett med spektre.
Prismer lages vanligvis av blyholdig eller blyfritt glass, helst med en kombinasjon av trekantede eller femkantede prismer, og de må være sammenlåste.
③ Spalte:
Et vindu som brukes til å kontrollere mengden bakgrunnslys. For gjennomsiktige edelstener er spalten nesten helt lukket; for halvtransparente eller svakt gjennomskinnelige edelstener bør spalten åpnes litt bredere.
④ Fokuseringsokular med glidende rør:
Justerer okularets brennvidde i henhold til de forskjellige brennviddene til hver persons øyne.
⑤ Spektrale egenskaper:
Spekteret er lyst, tilhører et ikke-uniformt spektrum, med ujevne bølgelengdeskalaer; de lilla og blå regionene er relativt utvidede, mens de røde og gule regionene er innsnevret, egnet for mørkere fargede perler, noe som letter observasjonen av perler som absorberer blåfiolett lys.
(2) Gitterspektrometer
Gitterspektrometeret består hovedsakelig av en diffraksjonsgittergruppe. Et gitterspektrometer kjennetegnes ved at de spektrale områdene er omtrent like store, og oppløsningen i det røde lysområdet er høyere enn for prismespektrometeret. Sammenlignet med prismespektrometeret har det en lavere transmisjonshastighet og krever en sterkere lyskilde (figur 2 - 21).
① Struktur:
Gitterspektrometeret består av en kollimeringslinse, et diffraksjonsgitter og et okular (figur 2 - 22).
② Spektrale egenskaper:
Sammenlignet med prismespektrometre er spektrene til gitterspektrometre litt mørkere, mer ensartede og har en jevn bølgelengdeskala. De egner seg for edelstener med god gjennomsiktighet og edelstener med absorpsjonslinjer i det røde området.
4. Forholdsregler ved bruk av spektrometre
(1) Lyskilden som brukes til spektroskopet, må være en sterk, fokusert hvit lyskilde (glødelampe), vanligvis ved hjelp av en lommelykt, en mikroskoplyskilde eller lyskilden til en polarisator.
(2) Lyskilden har termisk stråling; prøver bør holdes under lyskilden i kort tid for å unngå overoppheting av edelstenene, noe som kan påvirke spekteret. Langvarig eksponering kan føre til at absorpsjonslinjene blir uskarpe eller til og med forsvinner.
(3) Ikke hold edelstenene direkte med hendene, da menneskeblod kan produsere en absorpsjonslinje ved 592 nm.
(4) Absorpsjonen av visse edelstener kan være retningsbestemt, og nøye observasjoner må gjøres fra ulike vinkler. Edelstener med sterk pleokroisme kan vise forskjeller i absorpsjonsspektrene avhengig av retningen.
(5) For sammensatte edelstener må det gjøres nøye observasjoner fra forskjellige retninger, ettersom absorpsjonsspektrene til de forskjellige delene kan variere.
(6) Personer som bruker fotokromiske briller, bør ta av seg brillene under spektraltesting for å unngå forveksling mellom absorpsjonslinjene til neodym i brillene og absorpsjonslinjene til teststeinen.
5. Farge - forårsaker ioner i edelstener og deres anvendelige rekkevidde
Når hvitt lys passerer gjennom gjennomsiktige edelstener som inneholder fargede ioner, eller reflekteres fra overflaten på ugjennomsiktige edelstener, absorberes en del av lyset, slik at vi kan se at edelstenen har en farge.
Fargen på en edelsten er relatert til de fargegivende ionene den inneholder. Edelstener som er farget av forskjellige metallioner, har forskjellige absorpsjonsspektrale egenskaper. Edelstener som er farget av de samme metallionene, har imidlertid lignende absorpsjonsspektrale egenskaper. De karakteristiske absorpsjonsspektrallinjene til metallioner kan bidra til å bestemme edelstenens sort eller om edelstenen har blitt behandlet.
Spektrometre er veldig brede; de kan brukes til å bestemme de fargeforårsakende elementene i edelstener, hovedsakelig anvendelig for fargede edelstener. Fargeløse edelstener, bortsett fra zirkon, diamanter og enstatitt, har ikke signifikante absorpsjonsspektre. Ved identifikasjon er de bare anvendelige for edelstener med typiske spektre. Edelstener med typiske spektre kan tjene som diagnostiske identifikasjonsfunksjoner og bør beherskes med vekt.
(1) Absorpsjonsspektrum for krom-ion-fargede edelstener
Kromioner er de viktigste fargestoffene i vanlige edelstener. Vanlige edelstener som er farget av kromioner, omfatter rubiner, røde spineller, alexandritter, smaragder og jade, og de karakteristiske absorpsjonsspektrene til disse edelstenene er vist i figur 2 - 23 (observert under et gitterspektrometer).
Selv om edelstenene i figur 2 - 23 alle er farget av kromioner, er absorpsjonsspektrene deres like, men ikke identiske. Absorpsjonsspekteret til rubin har tre absorpsjonslinjer i det røde området, en bred absorpsjon i det gulgrønne området, tre absorpsjonslinjer i det blå området og full absorpsjon i det lilla området; absorpsjonsspekteret til rød spinell har en absorpsjonslinje i det røde området, et absorpsjonsbånd i det gulgrønne området og full absorpsjon i det lilla området; absorpsjonsspekteret til alexandritt har en absorpsjonslinje i det røde området, et absorpsjonsbånd i det gulgrønne området, en absorpsjonslinje i det blå området og full absorpsjon i det lilla området; absorpsjonsspekteret til smaragd har en absorpsjonslinje i det røde området, et svakt absorpsjonsbånd i det oransjegule området, en svak absorpsjonslinje i det blå området og full absorpsjon i det lilla området; absorpsjonsspekteret til jade har tre trinnlignende absorpsjonslinjer i det røde området (630-690 nm) og en absorpsjonslinje i det lilla området.) og en absorpsjonslinje i det lilla området ved 437 nm (absorpsjonslinjen på 437 nm kan mangle når den grønne fargen er lys og ren).
(2) Absorpsjonsspektre av jernionfargede edelstener
Vanlige edelstener som er farget av jernioner inkluderer safirer, olivin, krysoberyl og almandin, og de karakteristiske absorpsjonsspektrene til disse edelstenene er vist i figur 2 - 24 (observert under et gitterspektrometer).
Safir, olivin, krysoberyl og almandin er alle farget av jernioner, men absorpsjonsspektrene deres er forskjellige. Absorpsjonslinjene til safir er tre smale absorpsjonsbånd i det blå området ved 450 nm, 460 nm og 470 nm; absorpsjonslinjene til olivin er tre smale absorpsjonsbånd i det blå området ved 453 nm, 473 nm og 493 nm; Absorpsjonslinjen til krysoberyl har et sterkt smalt absorpsjonsbånd ved 444 nm i den blå regionen; absorpsjonslinjene til almandin har tre sterke smale absorpsjonsbånd i den gulgrønne regionen (505 nm, 527 nm, 576 nm), med svake bånd i de blå og oransje-gule regionene.
(3) Absorpsjonsspekter av koboltionfargede edelstener
Vanlige edelstener som er farget av koboltioner, omfatter syntetisk blå spinell og koboltglass. Absorpsjonsspekterlinjene til disse edelstenene er vist i figur 2 - 25. Absorpsjonsspekteret til syntetisk blå spinell har tre sterke absorpsjonsbånd i de grønne, gule og oransjegule områdene, med det smaleste absorpsjonsbåndet i det grønne området; absorpsjonsspekteret til koboltglass har tre sterke absorpsjonsbånd i de grønne, gule og oransjegule områdene, med det smaleste absorpsjonsbåndet i det gule området.
(4) Absorpsjonsspektre for andre vanlige edelstener
Andre vanlige edelstener er blant annet diamant, zirkon og spessartin. Absorpsjonsspektrene til disse edelstenene er vist i figur 2 - 26.
Absorpsjonsspekteret til en fargeløs diamant er en linje ved 415 nm i det fiolette området; den røde absorpsjonslinjen ved 653,5 nm er en diagnostisk absorpsjonslinje for fargeløs zirkon; absorpsjonslinjene til farget zirkon er jevnt fordelt i forskjellige fargesoner fra 1 til 40, med den røde absorpsjonslinjen ved 653,5 nm; det lilla absorpsjonssmale båndet ved 432 nm er et diagnostisk absorpsjonsbånd for spessartin.
Copywrite @ Sobling.jewelry - Tilpasset smykkeprodusent, OEM og ODM smykkefabrikk
6. Optimalisering av absorpsjonsspekteret til behandlede edelstener
(1) Varmebehandlede edelstener
Etter at naturlige edelstener har gjennomgått varmebehandling, endrer fargestoffene valenstilstand eller omdannes til andre fargeioner, noe som endrer fargen på edelstenene eller øker gjennomsiktigheten.
For eksempel gjennomgår mer enn 90% av australske safirer varmebehandling; før behandling er absorpsjonslinjene ved 450nm, 460nm, 470nm nesten koblet sammen, mens etter behandling er absorpsjonslinjen ved 470nm separert, og de tre linjene er relativt distinkte; i absorpsjonsbåndet til turmalinen er det sterkeste ved 595nm, og etter varmebehandling er det ikke sikkert at den ved 595nm er den sterkeste.
(2) Bestrålte edelstener
Bestråling kan farge edelstener, hovedsakelig ved å forårsake defekter i edelstenene, slik at det dannes fargesentre. Edelstener som er farget med denne metoden, har vanligvis ikke karakteristiske absorpsjonsspektre, og bare noen få viser absorpsjonsspektre. For eksempel viser diamanter farget ved nøytronbombardement et par absorpsjonslinjer ved 498 nm og 504 nm.
(3) Fargede edelstener
Naturlig grønn jade har tre absorpsjonslinjer ved 630 nm, 660 nm og 690 nm, mens farget jade viser et bredt absorpsjonsbånd ved 630 - 670 nm. Etter falming kan spektrallinjene virke grunnere og smalere, eller bare én absorpsjonslinje kan vises. Farget jadeitt har et vagt absorpsjonsbånd i det røde lysområdet ved 650 nm (figur 2 - 27), et typisk identifikasjonstrekk.
(4) Fylte edelstener
Fylling brukes ofte til strukturelt porøse edelstener, for eksempel turkis, som ofte fylles med farget plast på grunn av sin lysere farge og myke tekstur. Den fylte turkisen viser ikke karakteristiske absorpsjonsspektrallinjer. Naturlig turkis viser derimot en svak absorpsjonslinje ved 460 nm og en sterk ved 432 nm når den observeres med reflektert lys.
Avsnitt VI Bestemmelse av edelstenens tetthet
Tetthet er en viktig fysisk parameter ved identifisering av edelstener, og hver type edelsten har sin faste tetthetsverdi. Derfor kan edelstener identifiseres basert på deres tetthet. Ulike edelstener har ulik tetthet eller tetthetsintervall på grunn av variasjoner i kjemisk sammensetning og krystallstruktur, og til og med samme type edelsten kan ha visse forskjeller i tetthet på grunn av variasjoner i kjemisk sammensetning eller tilstedeværelse av urenheter.
Densitetstesting er også en relativt effektiv identifikasjonsmetode for optimaliserte behandlede edelstener. De fleste edelstener som har gjennomgått fyllingsbehandling, har lavere tetthet enn naturlige edelstener, som for eksempel fylt turkis, som har lavere tetthet enn naturlig turkis. Noen optimaliserte behandlede edelstener, som organiske og sammensatte edelstener, kan imidlertid ikke identifiseres ved hjelp av tetthetstesting. De vanligste metodene for å måle tetthet i dag omfatter balanseveiing og tungvæskemåling.
En balanse er et verktøy for å måle massen til gjenstander. I gemmologi brukes den ikke bare til å veie edelstener, men også til å bestemme deres tetthet. For å veie kvaliteten (vekten) av edelstener krever nasjonale standarder at vekten skal være nøyaktig til en ti tusendels gram. Kvaliteten (vekten) på edelstener og deres tetthet er viktige grunnlag for å identifisere og vurdere edelstener, og det er derfor viktig å kunne bruke vekten riktig.
Den mest brukte balansen er elektronisk. Uansett type balanse, for å sikre nøyaktigheten av veiing, må følgende to punkter overholdes: den skal kalibreres og settes til null før bruk; under veiing må miljøet holdes relativt stille, for eksempel å forhindre vibrasjoner i balanseplattformen og luftkonveksjon.
1. Metode for å bestemme den relative tettheten til edelstener
(1) Prinsipp for testing
Den vanligste enheten for tettheten til edelstener er g/㎝³, som representerer massen til en edelsten med et volum på 1㎝³. Tetthetsbestemmelse er ganske komplisert fordi den relative tettheten ligger svært nær tetthetsverdien, med en omregningsfaktor på bare 1,0001. I gemmologi blir den målte relative tetthetsverdien vanligvis brukt som en omtrentlig tetthetsverdi, og den relative tettheten i edelstener er vanligvis representert med d.
Metoden for å bestemme relativ tetthet (også kjent som den hydrostatiske veiemetoden) er basert på Arkimedes' prinsipp. Når en gjenstand senkes ned i en væske, vil den oppdriftskraften som væsken utøver på gjenstanden, være lik vekten av den fortrengte væsken. Hvis væsken er vann, er effekten av vanntemperaturen på massen av en volumenhet vann ubetydelig. I henhold til Arkimedes' prinsipp kan prøvens tetthet (p) beregnes ved hjelp av prøvens masse i luft (m) og massen(m1) i det flytende mediet (p0) i henhold til formel (2 - 1) .
I formelen,
ρ- prøvens tetthet ved romtemperatur, g/cm3
m - prøvens masse i luft, g;
m1-massen av prøven i det flytende mediet, g;
ρ0-densiteten til det flytende mediet, g/cm3.
Den vanligste væsken som brukes er vann; siden tettheten til vann er omtrentlig, kan man se bort fra luftens oppdrift på edelstenen, og massen til edelstenen er den samme som massen til gjenstanden i luften. For å finne tetthetsverdien veier du gjenstanden i luft og vann.
(2) Testtrinn
Utstyret som kreves for å teste relativ tetthet, inkluderer en vekt, et begerglass, et stativ av tre og kobbertråd.
① Rengjør edelstenen for å sikre at det ikke finnes urenheter på overflaten.
② Juster vekten til en jevn posisjon, og mål massen (m) av edelstenen i luften.
③ Plasser et begerglass fylt med vann på stativet, legg edelstenen i en trådkurv, og vei massen(m1) av edelstenen i vann.
④ Beregn edelstenens relative tetthet(d) = massen av edelstenen i luft(m) / (massen av edelstenen i luft(m) - massen av edelstenen i vann(m1) ) .
(3) Forholdsregler
Den statiske vannveiemetoden for bestemmelse av relativ tetthet er egnet for testing av en rekke ulike edelstenematerialer. Vær oppmerksom på følgende punkter under målingen:
① Edelstenen som skal testes, må være ikke-absorberende; fylte edelstener, organiske edelstener osv. kan ikke testes for relativ tetthet ved hjelp av denne metoden.
② Når du måler i vann, skal det være stabilt, og bobler skal unngås så mye som mulig.
③ Bruk en pinsett til å håndtere edelstenen forsiktig, og prøv å ikke riste den.
④ Omgivelsene bør være stille for å unngå å påvirke målenøyaktigheten.
Hvis prøven er for liten, blir målefeilen større; hvis prøven er for stor og overskrider vektens veieområde, kan den relative tettheten ikke bestemmes.
⑥ Testresultatene beholder to desimaler.
Når du veier massen av edelstener i vann, er det viktig å eliminere påvirkningen av omkringliggende gjenstander på veiedataene. For eksempel bør ingen bobler festes rundt edelstenen, støtten og begeret skal ikke berøre balansepannen, kobbertråden skal ikke komme i kontakt med begeret osv.
2. Bestemmelse av den relative tettheten til edelstener ved hjelp av tungvæskemetoden
Ved identifisering av edelstener brukes ofte edelsteners fordelingstilstand i tunge væsker (nedsenkningsolje) til å estimere det relative tetthetsområdet til edelstenene. Den relative tettheten til ulike tunge væsker bestemmes ut fra den relative tettheten til edelstenene.
Denne metoden er den enkleste og mest praktiske måten å måle den relative tettheten til et stoff på, uten å bruke en vekt, men ved å sammenligne stoffets relative tetthet med et sett tunge væsker med ulik relativ tetthet. Ved å plassere edelstenen i en væske med kjent relativ tetthet og observere fenomenet synke eller flyte: Hvis den synker til bunnen av væsken, indikerer det at edelstenens relative tetthet er større enn væskens; hvis den flyter på overflaten av væsken, er edelstenens relative tetthet mindre enn væskens; først når den er suspendert i væsken, blir de to relative tetthetene like. Vanlige tunge væsker er bromoform, tetrabrometan, Duriels løsning, diiodometan og Clericis løsning, som alle har faste relative tettheter. De må fortynnes med forskjellige løsninger for å lage en serie med tungvæsker, som vist i tabell 2 - 2.
Tabell 2 - 2 Relativ tetthet for vanlige tunge væsker
| Navn på tung væske | Relativ tetthet | Fortynningsmiddel | Fortynningsområde |
|---|---|---|---|
| Brommetan | 2.89 | Benzen, dimetylbenzen, bromaftalen | 2.5 - 2.88 |
| Tetrabrometan | 2.95 | Dimetylbenzen | 2.67 - 2.95 |
| Duriels løsning | 3.19 | Vann | 2.2 - 3.19 |
| Diiodometan | 3.34 | Benzen, dimetylbenzen | 3.1 - 3.3 |
| Clericis løsning | 4.15 | Vann | 3.33 - 4.15 |
Tung væske kan bestemme den relative tettheten til noen optimalt behandlede edelstener; for eksempel er fylte edelsteners relative tetthet lavere enn for naturlige edelstener. Når du bestemmer den relative tettheten til edelstener, bør følgende punkter bemerkes:
① Tung væske er ofte giftig; måletiden bør ikke være for lang og bør forsegles og oppbevares beskyttet mot lys etter bruk.
② Prøv å unngå fordampning og forurensning. Ellers vil det føre til feil i den relative tettheten til den tunge væsken.
③ Unngå å bruke tung væskemåling for lettløselige stoffer som naturlige organiske edelstener, syntetisk plast, kunstige belegg og to- og trelagssteiner.
Tungvæskemetoden brukes ofte til å måle edelstener med betydelig forskjellig relativ tetthet, for eksempel diamanter og diamantimitasjoner. Det er en av de mest effektive identifikasjonsmetodene i et flytende miljø.
3. Optimalisering av testing i tung væske (nedsenkbar olje) for å teste edelstenens egenskaper
Tung væske kan brukes til å teste egenskapene til delvis optimaliserte edelstener, hovedsakelig i følgende aspekter.
(1) Detektering av sammensatte steiner
Plasser de monterte edelstenene i nedsenkningsvæsken og observer dem i en retning parallelt med omkransningsplanet. Man kan se ulike egenskaper ved de sammensatte edelstenene, for eksempel limingssømmene i monteringslagene, fargeforandringer mellom øvre og nedre lag osv.
(2) Observasjon av edelstenens struktur i forbindelse med et mikroskop
Når edelstenens brytningsindeks er nær nedsenkningsoljens, reduseres det reflekterte lyset og det diffuse reflekterte lyset på edelstenens overflate, noe som er gunstig for å observere og studere edelstenens indre trekk, for eksempel vekstlinjer, fargebånd, inneslutninger osv.
(3) Påvisning av komposittvekstbehandling og diffusjonsbehandling
Ved å bruke tung væske (nedsenkningsolje) kan man observere de sammensatte vekstlagene og diffusjon - behandlede edelstener av syntetiske smaragder osv.
Avsnitt VII Identifisering av langbølget og kortbølget ultrafiolett lys
Ultrafiolette fluorescenslamper (også kalt UV-lamper) er et viktig hjelpeinstrument for identifikasjon, som hovedsakelig brukes til å observere de selvlysende egenskapene til edelstener. Noen edelstener avgir synlig lys når de bestråles med ultrafiolett lys, såkalt ultrafiolett fluorescens. Selv om fluorescensreaksjoner sjelden er avgjørende
bevis for å bestemme arten av edelstener, kan de raskt skille mellom forskjellige typer edelstener i visse aspekter, for eksempel å identifisere diamanter fra deres imitasjoner som kubisk zirkonia, rubiner fra granater osv. Ultrafiolette fluorescensegenskaper kan også avgjøre om en edelsten har gjennomgått optimaliseringsbehandling.
Ultrafiolett lys ligger utenfor det synlige lysområdet, med et bølgelengdeområde på ca. 100 nm - 380 nm. Ulike edelstener viser forskjellige farger under ultrafiolett lys. Noen optimalt behandlede edelstener produserer spesifikke farger under ultrafiolett lys, noe som bidrar til å identifisere om en edelsten har gjennomgått optimaliseringsbehandling. Ultrafiolett lys deles inn i langbølget ultrafiolett lys og kortbølget ultrafiolett lys, der langbølget ultrafiolett lys varierer fra 380 til 300 nm og kortbølget ultrafiolett lys varierer fra 300 til 200 nm.
1. Arbeidsprinsipp for UV-lampen
Langbølgede ultrafiolette lamper avgir vanligvis lys med en bølgelengde på 365 nm, mens kortbølgede ultrafiolette lamper avgir lys med en bølgelengde på 253,7 nm (Figur 2 - 28).
Ultrafiolette lamperør kan sende ut ultrafiolette lysbølger innenfor et bestemt bølgelengdeområde. Etter å ha passert gjennom spesialdesignede filtre, avgir de bare langbølget ultrafiolett lys med en bølgelengde på 365 nm eller kortbølget ultrafiolett lys på 253,7 nm. Fluorescensegenskapene til edelstener under langbølget og kortbølget ultrafiolett lys kan bidra til å identifisere edelstener.
2. Hvordan bruke ultrafiolette lamper
I dag finnes det ulike typer ultrafiolette lamper på markedet, alle med samme indre struktur og arbeidsprinsipp, som består av tre deler: ultrafiolett lyskilde, mørk boks og observasjonsvindu. Noen leveres også med vernebriller for å forhindre øyeskader fra ultrafiolett lys.
Plasser edelstenen som skal testes under en UV-lampe, slå på lyskilden, velg langbølge (LW) eller kortbølge (SW), og observer edelstenens luminescens. I tillegg til å legge merke til styrken på fluorescensen, må du også være oppmerksom på fargen på fluorescensen og området den kommer fra. Styrken på fluorescensen kategoriseres ofte i fire nivåer: ingen, svak, middels og sterk. Noen ganger kan det oppstå et falskt inntrykk av lilla fluorescens på grunn av refleksjon av UV-lys på edelstenens fasetter; i dette tilfellet bør du endre edelstenens orientering litt. Fluorescens er dessuten det lyset som slippes ut av perlen som helhet, mens fasettrefleksjon er lokalisert, med ujevn lysintensitet, og virker stiv. Fluorescensintensiteten til perlen under en lang bølge er vanligvis større enn under en kort bølge. Hvis du har behov for å observere prøvens fosforescens, slår du av bryteren og fortsetter å observere.
3. UV-lampenes rolle i identifisering av edelstener
(1) UV-fluorescens brukes til å identifisere edelstenesorter
Noen edelstener har samme fargeutseende, for eksempel rubiner og granater, visse smaragder og grønt glass, safirer og benitoitt. Likevel er det betydelige forskjeller i fluorescensegenskapene deres, så fluorescenstesting kan bidra til å skille dem fra hverandre.
(2) Hjelper med å skille noen naturlige edelstener fra syntetiske edelstener
Naturlige rubiner inneholder noen jernelementer i varierende grad, og deres fluorescensfarge under ultrafiolett lys er mindre lys og levende enn syntetiske. Fluorescensfargen til naturlige smaragder er ofte ikke så lys som hos syntetiske smaragder; flamme - fusjon syntetiske gule safirer virker inerte eller avgir rød fluorescens under langbølget lys, mens noen naturlige gule safirer viser gul fluorescens; flamme - fusjon syntetiske blå safirer viser lys blå - hvit eller grønn fluorescens, mens de aller fleste naturlige blå safirer virker inerte.
(3) Bidra til å identifisere diamanter og diamantimitasjoner
Fluorescensintensiteten til diamanter varierer sterkt, fra ingen til sterk, og kan vise forskjellige farger. Diamanter med sterk blå fluorescens har vanligvis gul fosforescens. Vanlige imitasjoner, som syntetisk kubisk zirkonia, virker inerte eller avgir gul fluorescens under langbølget ultrafiolett lys. Yttriumaluminiumgranat har derimot gul fluorescens, og gadoliniumgalliumgranat fremstår ofte som rosa. Under kortbølget lys avgir syntetisk fargeløs spinell blåhvit fluorescens, og fargeløs syntetisk korund viser lyseblå fluorescens. Derfor er ultrafiolett lys svært nyttig for å identifisere diamantklynger, for hvis de alle er diamanter, vil fluorescensintensiteten og fargen ikke være ensartet, mens syntetisk kubisk zirkonia, yttriumaluminiumgranat osv. har mer konsekvent fluorescensintensitet.
(4) Bidra til å avgjøre om edelstener har gjennomgått kunstig forbedring
Optimaliserte edelstener har noen ganger andre fluorescerende egenskaper enn naturlige edelstener. For eksempel vil limlaget på noen kløyvde steiner fluorescere, fyllingen av olje- og glassfylte edelstener kan fluorescere, sølvnitratbehandlede sorte perler fluorescerer ikke, og noen naturlige sorte perler kan fluorescere.
Jadeitt av B-kvalitet avgir noen ganger en sterk fluorescens (figur 2 - 29). Naturlig jadeitt kan også avgi lokal fluorescens, mens behandlet jadeitt av B-kvalitet eller B + C-kvalitet kan avgi en jevn fluorescens. Hvis den eroderes av sterk syre og deretter farges med harpiks, kan fargestoffet dekke fluorescensen og gjøre den usynlig. Andre metoder bør brukes i forbindelse med deteksjon for omfattende vurdering.
4. Merknader om fluorescensobservasjon
Det er veldig praktisk å observere fluorescensen til edelstener, og fargen og intensiteten på fluorescensen kan bidra til å bestemme typen edelsten og om den har blitt behandlet. Under observasjonsprosessen bør følgende punkter noteres:
(1) Kortbølget ultrafiolett lys kan skade øynene og huden, og i alvorlige tilfeller kan det føre til blindhet. Unngå å se direkte på lysstoffrør. I tillegg må du ikke plassere hendene under kortbølget ultrafiolett lys; bruk en pinsett i stedet for hendene for å unngå forbrenning.
(2) Fluorescensreaksjonen til edelstener tjener kun som et ekstra identifikasjonsbevis. Hvis en prøve gløder lokalt, spesielt i jade som består av flere mineraler, kan fluorescensen stamme fra et av disse mineralene. For eksempel viser kalsitt i lapis lazuli fluorescens; noen ganger skyldes det olje eller voks på overflaten av edelstenen, så prøven bør rengjøres og testes på nytt
(3) Ved vurdering av fluorescensen til edelstener bør man ta hensyn til prøvens gjennomsiktighet, da det er forskjeller i fluorescens mellom gjennomsiktige og ugjennomsiktige prøver.
(4) Fluorescensfargen på en edelsten kan avvike fra fargen på selve edelstenen, og det kan være betydelige forskjeller i fluorescens mellom forskjellige prøver av samme type edelsten.
(5) Når du observerer fluorescens, bør edelstenen plasseres i et mørkt miljø; en svart bakgrunn er gunstig for å observere fluorescensen til edelstenen.
5. Noen edelsteners egenskaper under langbølget ultrafiolett lys
(1) Diamant
Fargeløse diamanter av høy kvalitet har ofte en blå fargetone når de observeres i naturlig lys. På grunn av ulike urenheter kan diamanter vise fluorescens i rosa, blåhvitt, gult, grønt, oransje og andre farger.
Diamanter med en gulbrun farge har for det meste svak fluorescens, med grumsete farger eller ingen fluorescens i det hele tatt. Novo-diamanter som er behandlet ved høy temperatur og under høyt trykk, har en sterk gulgrønn fluorescens, og noen diamantkomposittsteiner avgir også en annen fluorescens enn naturlige diamanter.
(2) Smaragd
Smaragden har forskjellige optiske egenskaper på grunn av sin varierende opprinnelse. Colombianske smaragder med inneslutninger har ofte en mørkerød fluorescens, mens smaragder med færre inneslutninger ofte har en lys rød fluorescens. Noen smaragder fra andre opprinnelsesland har ingen eller svært svak fluorescens.
Syntetiske smaragder har som regel en sterk, knallrød fluorescens. Fluorescensen hos syntetiske smaragder er vanligvis sterkere enn hos naturlige smaragder. De fleste oljefylte smaragder viser sterk fluorescens under langbølget lys, og fluorescensintensiteten avhenger av fyllingsoljens beskaffenhet; noen kan ha svak eller ingen fluorescens.
(3) Ruby
Naturlige rubiner viser vanligvis en klar rød fluorescens under langbølget ultrafiolett lys, og deres optiske egenskaper kan variere noe avhengig av kvalitet og farge; rubiner av lavere kvalitet eller lysere farge kan vise svakere fluorescens. Syntetiske rubiner viser en mer levende rød fluorescens; fargede rubiner, fargeløse oljefylte eller fargede oljefylte rubiner kan også vise forskjellige fluorescensfenomener
(4) Safir
De fleste naturlige safirer har ikke asterisme, men gule, lyse og nesten fargeløse safirer fra Sri Lanka kan vise oransje, rosa og mørkerød asterisme.
Syntetiske safirer og rosa, oransje, fiolette og fargeskiftende safirer viser rød asterisme, nikkelfargede syntetiske gule safirer fluorescerer vanligvis ikke, og blå syntetiske safirer har ingen asterisme.
6. Noen edelsteners egenskaper under kortbølget ultrafiolett lys
(1) Edelstener av korund
Naturlige rubiner viser en mørkerød fluorescens under kortbølget ultrafiolett lys, mens syntetiske rubiner viser en lys rød fluorescens; naturlige safirer fluorescerer vanligvis ikke, mens syntetiske safirer vanligvis viser en melkehvit fluorescens; varmebehandlede naturlige safirer viser en melkehvit fluorescens, og fargede rubiner viser en lys rød fluorescens under kortbølget ultrafiolett lys.
(2) Diamant
Naturlige diamanter viser ingen fluorescens eller svak rød fluorescens under kortbølget ultrafiolett lys; syntetiske diamanter produserer forskjellige fluorescenseffekter under kortbølget ultrafiolett lys, avhengig av fargen.
(3) Imperial Topaz
Imperial topas viser en grumsete gul - grønn eller blå - hvit fluorescens under kortbølget ultrafiolett lys.
(4) Zirkon
Fargeløs naturlig zirkon viser en grumsete lys gul fluorescens under kortbølget ultrafiolett lys, mens brun zirkon viser en sterk grumsete gul fluorescens. "Hvit zirkon" og andre edelstener i mellomklassen som er tilgjengelige på markedet, er alle kunstig syntetisert kubisk zirkonia, som ikke har de samme optiske egenskapene, noe som gjør det enkelt å skille zirkon fra diamanter ved hjelp av disse egenskapene.
Seksjon VIII Chelsea Color Filter
Filteret brukes ofte til å detektere visse edelstener som har forskjellige farger på grunn av spesiell selektiv absorpsjon. Det kan oppdage visse grønne, blå og fargede edelstener og fungere som et hjelpeinstrument for identifikasjon. Chelsea-filteret består av to gelfilterplater som bare slipper gjennom dyprødt og gulgrønt lys (figur 2 - 30). Når innfallende lys reflekteres fra edelstenen på filterplatene, kan en liten mengde grønt lys slippe gjennom når bølgelengden er 560 nm. Samtidig slipper en stor mengde nærinfrarødt lys gjennom når bølgelengden er 700 nm, og lys i andre bølgelengdeområder absorberes og filtreres bort av filterplatene.
I transparente edelstener fremstår de fleste edelstener som er farget av kromioner, i sterkt rødt og grønt. Når man detekterer smaragder, ser de fleste naturlig produserte smaragder røde ut under et Chelsea-filter; hvis den opprinnelige edelstenen har god farge, viser den en vakker rubinlignende farge under filteret; hvis den opprinnelige edelstenen er lys i fargen, ser den lys rød ut. Syntetiske smaragder viser en dyp rød eller knallrød farge under Chelsea-filteret. Chelsea-filteret er svært effektivt når det gjelder å oppdage grønne, blå og røde edelstener, og det er spesielt vellykket når det gjelder å identifisere smaragder, safirer, jade, spineller og burmesiske rubiner. Når du bruker Chelsea-filteret til inspeksjon, bør øynene og filteret være så nærme hverandre som mulig for å unngå forstyrrelser fra eksternt lys.
1. Slik bruker du Chelsea-filteret
(1) Rengjør prøven.
(2) Plasser prøven på en svart tavle (ikke-reflekterende eller som ikke påvirker observasjonsbakgrunnen).
(3) Plasser prøven i et godt opplyst område eller under sterkt glødelys, slik at lyset kan reflekteres fra overflaten på den testede edelsteinsprøven.
(4) Hold fargefilteret så nær øynene som mulig, og observer fra ca. 30 cm avstand fra prøven.
2. Bruk av Chelsea-fargefilter
På 1990-tallet, da folks kjærlighet til jadeitt vokste i Kina, kom imitasjoner av naturlig farget jadeitt av høy kvalitet inn på markedet. De fleste fargede jadeitter er farget med kromsalter, og på grunn av tilstedeværelsen av kromioner inne i edelstenen ser den rød ut under Chelsea-fargefilteret. Denne egenskapen kan brukes til å skille den fra naturlig jadeitt. Derfor kalles Chelsea-fargefilteret noen ganger jadeittfargefilteret. Det understrekes at ikke all farget jadeitt ser rød ut under fargefilteret; jadeitt farget med nikkelsalter endrer ikke farge under Chelsea-filteret.
Chelsea-fargefilteret identifiserer hovedsakelig grønne og blå edelstener og visse fargede edelstener. Jadeitt, opal, grønn turmalin, akvamarin, naturlig blå spinell (Fe-farget), safir, blå topas og visse smaragder endrer vanligvis ikke farge under filteret. Noen smaragder, demantoid, kromvanadium grossular, hydrogrossular, lapis lazuli og aventurin skifter til rødt under filteret. Grønne eller blå edelstener som er behandlet med kromsalter, blir røde under filteret.
3. Forholdsregler ved bruk av Chelsea-fargefiltre
Fargefiltre er små i størrelse, lette å bære og kan skille mellom visse naturlige grønne og blå edelstener og fargede edelstener. Følgende punkter bør bemerkes når du bruker dem:
(1) Velg en passende lyskilde for observasjon; svake lommelykter og glødelamper er uegnet, og direkte sollys er også ineffektivt.
(2) Fargedybden som observeres gjennom fargefilteret, avhenger av prøvens størrelse, form, gjennomsiktighet og iboende farge.
(3) På grunn av forskjeller i fargestoffenes type og innhold kan reaksjonen variere fra prøve til prøve.
(4) Fargefilteridentifikasjonen er bare et hjelpemiddel og må kombineres med andre identifikasjonsresultater for vurdering.
Seksjon IX Anvendelse av store instrumenter i identifisering av edelstener Optimaliseringsbehandling
Med utviklingen av moderne vitenskap og teknologi dukker det stadig opp nye metoder for optimaliseringsbehandling og nye varianter av edelstener. Noen edelstener som har gjennomgått optimaliseringsbehandlinger, har overflate- og indre egenskaper som er svært like naturlige, noe som fører til utfordringer i identifiseringen og gjør det vanskelig for konvensjonelle instrumenter for identifisering av edelstener å skille dem fra hverandre. I de senere årene har innføring og bruk av store analyseinstrumenter løst mange problemer som ikke kan identifiseres med konvensjonelle instrumenter. Derfor spiller store instrumenter en stadig viktigere rolle i identifiseringen av optimaliserte edelstener.
1. Fourier-transformert infrarød spektroskopi
Et infrarødt spektrometer består vanligvis av en lyskilde, en monokromator, en detektor og et databehandlingssystem (figur 2 - 31). Avhengig av typen spektroskopisk enhet kan den klassifiseres som dispersiv eller interferometrisk. Når prøven absorberer infrarød stråling ved en bestemt frekvens, gjennomgår molekylenes vibrasjonsenerginivåer overganger, noe som resulterer i en reduksjon av den tilsvarende frekvensen av lys i den transmitterte strålen. Dette skaper en intensitetsforskjell mellom referansestrålen og prøvestrålen, noe som gjør det mulig å måle det infrarøde spekteret til prøven.
Infrarød spektroskopi kan brukes til å studere molekylers struktur og kjemiske bindinger, og det kan også brukes som en metode for å karakterisere og identifisere kjemiske arter. Infrarød spektroskopi, forkortet FTIR, har en høy grad av spesifisitet og kan analyseres og identifiseres ved å sammenligne det med infrarøde spektre av standardforbindelser. Det er publisert flere samlinger av infrarøde standardspektre, og disse spektrene kan lagres i en datamaskin for sammenligning og gjenfinning for analyse og identifikasjon.
(1) Grunnleggende prinsipper
Det infrarøde lyset ved 4000 - 400 cm – 1 får molekyler til å gjennomgå overganger i vibrasjons- og rotasjonsenerginivåer under vibrasjons- og rotasjonsprosessene; når molekylvibrasjonen endres med dipolmomentet, endres ladningsfordelingen i molekylet, noe som genererer et vekslende elektrisk felt. Infrarød absorpsjon oppstår bare når frekvensen til dette feltet samsvarer med frekvensen til den innfallende elektromagnetiske strålingen. Derfor er det to betingelser for å generere infrarøde spektre: Strålingen må ha nok energi til å indusere vibrasjonsoverganger i stoffet, og molekylet må ha et dipolmoment.
Infrarøde spektrallinjer deles inn i tre kategorier basert på bølgetall: langt infrarødt, 50 - 400 cm – 1; midt-infrarødt, 400 - 4000 cm – 1; nær - infrarødt, 4000 - 7500 cm – 1. Absorpsjonsspekteret til mineraler refererer til de ulike frekvensene av infrarødt lys som bestråler mineralet, noe som resulterer i ulike transmisjonsforhold. Den vertikale aksen representerer transmittansen, og den horisontale aksen representerer frekvensen. Dette danner en kurve som representerer mineralets endringer, som kalles det infrarøde absorpsjonsspekteret til mineralet. Kvalitative og kvantitative analyser av stoffer kan utføres basert på absorpsjonsbåndene til ionegrupper i det infrarøde området.
(2) Testmetoder
Testmetodene for infrarød spektroskopi er delt inn i transmisjons- og refleksjonsmetoder.
① Transmisjonsmetoden (pulvertablettmetoden) er en destruktiv identifikasjonsmetode, som hovedsakelig studerer vann, organisk materiale og urenheter i edelstenmineraler. Forberedelsesmetoden er kaliumbromid (KBr) tablettmetoden, så for å redusere innvirkningen på målingen, bør KBr fortrinnsvis være av optisk reagenskvalitet eller i det minste analytisk kvalitet. Det bør males på riktig måte (under 200 mesh) før bruk og plasseres i en tørketrommel i minst 4 timer etter tørking ved 120 °C eller høyere. Hvis det oppdages klumper, bør det tørkes igjen. Den tilberedte tomme KBr-tabletten skal være gjennomsiktig, og transmittansen skal være over 75%. Prøven som tas for tablettmetoden er vanligvis 1-2 mg, og KBr som brukes er rundt 200 mg.
Refleksjonsmetoden er i dag den mest brukte metoden for å identifisere optimalisert behandling av edelstener. Basert på de infrarøde refleksjonsspektrale egenskapene til gjennomsiktige eller ugjennomsiktige edelstener, hjelper den til med å identifisere fyllingsbehandlingsmaterialer, fargestoffer og andre organiske polymermaterialer, noe som gjør den til en nøyaktig og ikke-destruktiv identifikasjonsmetode.
(3) Anvendelse i gemologiforskning
De infrarøde spektrale egenskapene avhenger av edelstenens materialsammensetning og struktur; ingen to edelstener har helt identiske infrarøde spektre. Infrarød spektralanalyse skader ikke prøven, instrumentoperasjonen er enkel, responsen er følsom og teststrukturen er nøyaktig. De infrarøde spektrale egenskapene til edelstener kan bestemme typen edelsten, enten den er syntetisk eller optimalisert.
① Skille naturlige edelstener fra syntetiske edelstener: Naturlige og syntetiske edelstener har samme sammensetning og fysisk-kjemiske egenskaper. Likevel skjer det ulike endringer i strukturen på grunn av forskjeller i vekstmiljøene. For eksempel har naturlig og syntetisk ametyst, i tillegg til forskjeller i farge, gjennomsiktighet og innvendige inneslutninger, også forskjellige infrarøde spektre; det infrarøde spekteret til syntetisk ametyst har en absorpsjonstopp ved 3450 cm – 1mens naturlig ametyst ikke har denne absorpsjonstoppen (figur 2 - 32) .
Identifikasjonsmetoden for kunstig fyllingsbehandling har to eller flere epoksygrupper, bruker alifatiske, alicykliske eller aromatiske funksjonelle grupper som skjelett, og reagerer med et herdemiddel for å generere en tredimensjonal nettverksstruktur av polymer epoksyharpiks, for det meste i form av fylling, mye brukt i kunstig fyllingsbehandling av jade, turkis og smaragd og annen dyrebar jade. Mange typer epoksyharpikser finnes, og nye varianter dukker fremdeles opp. Vanlige varianter er epoksidert polyolefin, pereddiksyre epoksyharpiks, epoksy olefinpolymer, epiklorhydrinharpiks, bisfenol A-harpiks, epiklorhydrin - bisfenol A-kondensasjonspolymer, bisepiklorhydrinharpiks og så videre.
Ved å få tak i molekylvibrasjonene til stoffer kan FTIR effektivt analysere vannmolekyler, hydroksylgrupper, harpikser eller oljer i krystaller. For eksempel gjøres testing av fylte smaragder ved hjelp av et Fourier-transform infrarødt spektrometer vanligvis ved hjelp av refleksjonsmetoden, der man plasserer edelstenens bordflate ned på prøvetrinnet, med lys som kommer inn fra edelstenens paviljong, passerer gjennom hele edelstenen, reflekteres av speilet og deretter passerer gjennom edelstenen igjen til detektoren. Ved inspeksjon av prøven bør edelstenen roteres 360° på speilet, ettersom harpiksen eller oljen som fyller sprekkene, bare opptar en liten del av edelstenen, og lyset som produseres, må trenge gjennom det fylte området.
Et Fourier-transformert infrarødt spektrometer kan skille mellom naturlig jadeitt og fylt jadeitt. Naturlig jadeitt viser veldig brede absorpsjonstopper, mens spekteret av fylt jadeitt viser tydelige infrarøde absorpsjonstopper av harpiks i et veldig smalt bånd (3200 ～ 2800 cm – 1) (se figur 2-33).
2. Raman-spektroskopisk analyse
(1) Grunnleggende prinsipper
Raman-spektroskopi er en type spredningsspektroskopi. Analysemetoden Raman-spektroskopi er basert på Raman-spredningseffekten som ble oppdaget av den indiske forskeren C.V. Raman, og analyserer det spredte lysspekteret som avviker i frekvens fra det innfallende lyset for å få informasjon om molekylære vibrasjoner og rotasjoner, og brukes som en analytisk metode for forskning på molekylær struktur. Ved å analysere Raman-spekteret kan vi kjenne stoffets vibrasjons- og rotasjonsenerginivå for å identifisere stoffet og analysere dets natur. Raman-spektroskopi har fordelene med ikke-destruktiv, ekstremt rask deteksjonshastighet og lave kostnader. Den er også følsom for svært symmetriske kovalente bindinger med liten eller ingen naturlig dipolbevegelse. Figur 2 - 34 viser Raman-spektrometerets grunnleggende struktur.
Raman-spektroskopi kan identifisere edelsteners kjemiske egenskaper og opprinnelse ved å sammenligne Raman-spektral-ID-er fra ulike kilder. Raman-spektrometeret produserer presise og unike spektraldata for alle typer borater, karbonater, halogenider, grunnstoffer, oksider, fosfater, silikater, sulfater og sulfider.
(2) Anvendelser av Raman-spektroskopi i gemmologi
① Den kan brukes til å skille diamanter fra imitasjoner, for eksempel moissanitt og kvarts, ettersom ulike edelstener har forskjellige Raman-spektrale egenskaper. Diamanter har et enkelt C-C Raman-skift ved 1332 cm – 1; den sterkeste Raman-toppen for moissanitt er ved 788 cm – 1etterfulgt av en karakteristisk topp ved 965 cm – 1, 766 cm – 1kvartsens viktigste Raman-topp er absorpsjonstoppen ved 475 cm – 1. Forskjellene i Raman-spektra mellom diamanter, moissanitt og kvarts er vist i figur 2 - 35.
② Imitasjoner av naturlig orientalsk jaspis. Det er en vesentlig forskjell mellom Raman-spektrene til naturlig orientalsk jaspis og imitert orientalsk jaspis: Førstnevnte er hovedsakelig Raman-spekteret til dickitt og cinnober. Samtidig er sistnevnte hovedsakelig Raman-spekteret til organiske materialer, som kan skilles ut ved hjelp av Raman-spektroskopi. Hovedkomponenten i naturlig orientalsk jaspis "jord" er dickitt, og prøven av naturlig orientalsk jaspis "blod" inneholder både cinnabar og dickitt, i hovedsak en kompositt av cinnabar og dickitt. Hovedkomponenten i imitert orientalsk jaspis "jord" er polystyren - akrylnitril, og "blod" er et rødt organisk fargestoff.
(3) Anvendelse ved identifisering av optimaliseringsbehandlinger av edelstener
Raman-spektroskopi kan identifisere edelstener som er behandlet med fyllstoffer, for eksempel jadeitt behandlet med syntetisk harpiks, smaragder, turkiser, rubiner og diamanter behandlet med blyglass. De ulike fyllmaterialene i sprekker i edelstener skaper visse utfordringer for identifisering av edelstener, og ved hjelp av Raman-spektroskopisk analyseteknologi kan man identifisere hvilke typer fyllstoffer som er brukt.
- Identifisering av fylte rubiner Lavtemperaturfylling brukes vanligvis på rubiner med sprekker som når overflaten, og det involverer stoffer med lavt smeltepunkt. Hvis det er lim eller voks, kan Raman-spektroskopianalyse brukes, og de organiske komponentene kan observeres og viser C-H-bindingens strekkvibrasjonsabsorpsjonstopper ved 2800 - 3000 cm – 1. (Figur 2 - 36) .
- Identifisering av fylte smaragder. Raman-spektroskopi kan skille mellom naturlige smaragder og fylte smaragder. Naturlige smaragder viser svært brede absorpsjonstopper, mens spektrene til fylte smaragder viser betydelige infrarøde absorpsjonstopper av harpiks og olje i et svært smalt bølgelengdeområde (3200 - 2400 cm – 1) (Figur 2 - 37) .
② Skille mellom naturlig rød korall og farget korall. Raman-spektraltoppene til naturlig rød korall er 1129 cm – 1 og 1517 cm – 1mens farget rød korall har en enkelt spektraltopp med høy intensitet ved 1089 cm – 1 (Figur 2 - 38) , som viser betydelige forskjeller i Raman-spektrene.
3. Ultrafiolett - synlig spektrofotometrisk analyse
(1) Grunnleggende prinsipper
Det ultrafiolette - synlige absorpsjonsspekteret er et molekylært absorpsjonsspekter som genereres av overgangene til valenselektroner og elektroner i molekylære orbitaler i atomer, ioner og molekyler i edelstener under elektromagnetisk stråling. Forskjellige fargede edelstener med ulike krystallstrukturer har fargeskapende urenhetsioner som selektivt absorberer innfallende lys med ulike bølgelengder i varierende grad, noe som resulterer i ulike absorpsjonsspektrallinjer. Basert på bølgelengdeområdet for det absorberte lyset, deles ultrafiolett - synlig spektrofotometri inn i ultrafiolett og synlig spektrofotometri.
I edelstenskrystaller finnes elektronene i forskjellige tilstander og er fordelt på ulike energinivågrupper. Anta at energiforskjellen mellom grunntilstanden og den eksiterte tilstanden til et urenhetsion i krystallen er nøyaktig lik energien til det monokromatiske lyset som passerer gjennom krystallen. I så fall vil krystallet absorbere den bølgelengden av monokromatisk lys, noe som fører til at et elektron i grunntilstanden går over til energinivået i den eksiterte tilstanden, noe som resulterer i et absorpsjonsbånd i krystallens absorpsjonsspektrum, og dermed danner det ultrafiolette - synlige absorpsjonsspekteret.
(2) Testmetoder
Testmetoder for edelstener kan deles inn i to kategorier: direkte transmisjonsmetode og refleksjonsmetode.
① Direkte overføringsmetode
Plasser den polerte overflaten eller ringflaten på edelsteinprøven (slik at lysstrålen kan passere gjennom siden av ringens midje) direkte på prøvetrinnet for å få det ultrafiolette - synlige absorpsjonsspekteret til naturlige edelstener eller visse kunstig behandlede edelstener. Selv om den direkte transmisjonsmetoden er en ikke-destruktiv testmetode, er informasjonen man får om edelstenene ganske begrenset, spesielt når man har å gjøre med ugjennomsiktige edelstener eller smykker med bunninnlegg, noe som gjør det vanskelig å måle absorpsjonsspekteret deres. Dette begrenser den videre anvendelsen av det ultrafiolette - synlige absorpsjonsspekteret.
② Refleksjonsmetoden
Ved å bruke refleksjonsenheten til det ultrafiolette - synlige spektrofotometeret (f.eks. speilrefleksjon og integrerende kuleenheter) kan man løse problemene man støter på under testing med den direkte transisjonsmetoden, og dermed utvide bruksområdet for det ultrafiolette - synlige absorpsjonsspekteret.
(3) Anvendelse for å optimalisere deteksjon av edelstener
① Å skille naturlige diamanter fra bestrålte diamanter
Det er mulig å effektivt skille naturlige blå diamanter fra kunstig bestrålte blå diamanter ved hjelp av ultrafiolett - synlig absorpsjonsspektroskopi. Fargen på naturlige blå diamanter er forårsaket av urenhet B atomer, karakterisert av ultrafiolette - synlige absorpsjonsspektre som strekker seg fra 540 nm til lengre bølgelengder, med en økende absorpsjonshastighet i det synlige absorpsjonsspekteret. Bestrålte blå diamanter viser et karakteristisk GR1 (741 nm) fargesenter (figur 2 - 39) .
② Skille mellom naturlige gule safirer, varmebehandlede gule safirer og bestrålte gule safirer
Ultrafiolett - synlig absorpsjonsspektroskopi kan også effektivt skille mellom naturlige gule safirer, varmebehandlede gule safirer og bestrålte gule safirer. Fargemekanismen til naturlige gule safirer skyldes de elektroniske overgangene til treverdige jernioner, med absorpsjonsbånd i ultrafiolett - synlig lys ved 375 nm, 387 nm og 450 nm; de varmebehandlede gule safirene viser nesten ingen absorpsjon i disse tre båndene; de bestrålte gule safirene har veldig svak absorpsjon ved 387 nm og 450 nm, ettersom fargemekanismen til disse safirene hovedsakelig skyldes fargesentre (figur 2 - 40) .
I takt med den vitenskapelige og teknologiske utviklingen øker også metodene og teknikkene for optimalisering av edelstener daglig. Det har blitt vanskelig å skille mellom optimaliserte og naturlige edelstener ved hjelp av konvensjonelle identifikasjonsmetoder. Nye metoder og teknikker for optimalisering av edelstener fortsetter å dukke opp og oppdateres, og for noen optimaliseringsmetoder som ikke kan skilles ut med konvensjonelle instrumenter, kan storskala instrumenttesting brukes til å bestemme dem. Derfor spiller storskala instrumenttesting en veldig viktig rolle i identifisering av edelstener. Disse vanlige instrumentene kan bare gi foreløpig observasjon og identifikasjon av edelstener. Storskalainstrumenter gir oss ofte mer detaljert informasjon og data, noe som hjelper oss med å observere og forstå edelstener dypere og mer nøyaktig.
