Odsłonięcie pojedynczych kryształów zoptymalizowanych kamieni szlachetnych, takich jak szafir, beryl i diament

Poznaj metody obróbki kamieni szlachetnych, takie jak podgrzewanie rubinów i szafirów oraz napromieniowanie błękitów. Dowiedz się, w jaki sposób procesy te mogą poprawić kolor i przejrzystość klejnotów, czyniąc je bardziej atrakcyjnymi zarówno dla miłośników biżuterii, jak i kolekcjonerów.

Odsłonięcie pojedynczego kryształu Optymalizacja kamieni szlachetnych, takich jak szafir, beryl i diament

Optymalizacja i identyfikacja kamieni szlachetnych Sapphire & Ruby Corundum, kamieni szlachetnych z rodziny Beryl i diamentów

Kryształy klejnotów ułożone w okresowy wzór zgodnie z pewnymi zasadami przez atomy lub cząsteczki nazywane są klejnotami monokrystalicznymi. Istnieje wiele klejnotów monokrystalicznych, takich jak rubiny, szafiry, diamenty, szmaragdy, turmaliny, kryształy i cyrkonie. Pojedyncze kryształy mają zazwyczaj wysoką przezroczystość i silny połysk. Obróbka optymalizacyjna klejnotów monokrystalicznych jest stosowana głównie w celu poprawy koloru i przezroczystości klejnotów o barwie allochromatycznej. Większość klejnotów zabarwionych pierwiastkami śladowymi może poprawić swój kolor i zwiększyć przezroczystość poprzez obróbkę optymalizacyjną. Różne metody obróbki optymalizacyjnej są wybierane na podstawie składu chemicznego, struktury i mechanizmu koloru klejnotów monokrystalicznych. Na przykład, naturalne szmaragdy i rubiny z wieloma szczelinami często używają bezbarwnego lub kolorowego wtrysku oleju do wypełnienia. Istnieje wiele metod optymalizacji obróbki klejnotów korundowych i prawie wszystkie mogą być stosowane do klejnotów korundowych. Metody optymalizacji obróbki innych rodzajów klejnotów monokrystalicznych powinny być wybierane zgodnie z zasadą koloru klejnotów.

Ponadto niektóre monokrystaliczne klejnoty zabarwione przez ich składniki, takie jak granat, malachit i perydot, nie mogą wykorzystywać metod optymalizacji w celu zmiany koloru klejnotów.

Sekcja I Sapphire & Ruby Corundum Gemstone

1. Charakterystyka gemmologiczna klejnotów korundowych

Kamienie szlachetne z korundu to ogólny termin określający monokrystaliczne kamienie szlachetne z α- Al₂O₃. Czyste kryształy są bezbarwne, ale często wykazują różne kolory ze względu na obecność śladowych ilości jonów metali przejściowych (Tabela 5-1). Jony chromu zabarwiają najcenniejsze rubiny na kolor gołębiej krwi, niebieskie szafiry są zwykle zabarwione jonami żelaza i tytanu, a jony klucza itp. zmieniają kolor szafirów. Rubiny, szafiry, diamenty, szmaragdy i kamienie kociego oka to pięć głównych kamieni szlachetnych. Centra kolorów, takie jak żółte szafiry, barwią niektóre korundowe kamienie szlachetne.

Tabela 5-1 Kolory kamieni szlachetnych korundu wytwarzane przez różne jony barwiące

Rodzaje zanieczyszczeń	Kolor kamienia szlachetnego
Cr₂O₃	Jasnoczerwony, różowy, głęboki czerwony
TiO₂ + Fe₂O₃	Niebieski
NiO + Cr₂O₃	Złoty żółty
NiO	Żółty
Cr₂O₃ + V₂O₅ + NiO	Zielony
V₂O₅	Zmiana koloru (niebiesko-fioletowy w świetle fluorescencyjnym, czerwono-fioletowy w świetle wolframowym)

Kamienie szlachetne z korundu występują w różnych kolorach, w tym czerwonym, fioletowym, zielonym, niebieskim, żółtym i czarnym (rysunek 5-1). Rubiny są ograniczone do średnich i głębokich czerwonych odmian zawierających chrom, podczas gdy jasnoróżowe do pomarańczowo-żółtych są ogólnie nazywane kamieniami Padma. Pozostałe kolorowe korundy o jakości klejnotów są zbiorczo znane jako szafiry. Podczas nazywania kamieni szlachetnych z korundu, kolor kamienia szlachetnego jest poprzedzony przedrostkiem szafir, takim jak żółty szafir. Jeśli nie podano konkretnego koloru, można założyć, że jest to niebieski, a czasami odnosi się to również do ogólnego terminu.

2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji korundowych kamieni szlachetnych

Dawno temu ludzie zaczęli stosować metody obróbki cieplnej, aby poprawić kolor szafirowych kamieni szlachetnych. Zgodnie z odpowiednimi zapisami, około 1045 roku pojawiła się niskotemperaturowa metoda obróbki cieplnej szafirowych kamieni szlachetnych, która polegała na ogrzewaniu stopionym złotem, z których większość można podgrzać do temperatury powyżej 1100 ℃. Chociaż metoda ta była stosowana przez długi czas, jest nadal używana, choć z niewielkimi zmianami. Celem jest osłabienie lub usunięcie fioletowych odcieni rubinów i różowych szafirów.

W latach 70. mleczne szafiry Geuda ze Sri Lanki zmieniły kolor na niebieski po podgrzaniu w wysokiej temperaturze 1500 ℃, przekształcając się z niedrogich kostek brukowych w szafiry o jakości klejnotów. Począwszy od 2001 roku, szafiry poddane dyfuzji berylu pojawiły się w dużych ilościach na rynku i dopiero na początku 2002 roku gemmolodzy zidentyfikowali te kamienie jako szafiry z dyfuzją berylu.

Istnieje również wysokotemperaturowa i wysokociśnieniowa metoda obróbki szafirów o jaśniejszym kolorze, która znacznie zwiększa stężenie i nasycenie koloru po obróbce.

2.1 Klasyfikacja metod optymalizacji obróbki szafirowych kamieni szlachetnych

Szafiry omówione w tej sekcji obejmują rubiny, szafiry padparadscha, różne kolorowe szafiry i różne szafiry gwiaździste. Korundowe kamienie szlachetne są powszechnym rodzajem kamieni szlachetnych i dostępnych jest wiele metod ich optymalizacji. Prawie wszystkie metody obróbki optymalizacyjnej mogą być stosowane do korundowych kamieni szlachetnych, które obecnie można podzielić na trzy główne kategorie (obróbka cieplna, napromieniowanie i dodatkowe dopasowanie kolorów) i dwanaście metod, jak pokazano w tabeli 5-2.

Tabela 5-2 Klasyfikacja zabiegów optymalizacyjnych dla kamieni szlachetnych z korundu

Pierwszy rodzaj metody obróbki cieplnej	(1) Transformacja koloru w korundowych kamieniach szlachetnych zawierających jony żelaza z bezbarwnego, jasnożółtego na żółty, pomarańczowy
	(2) Pogłębienie koloru bezbarwnych lub jasnoniebieskich korundowych kamieni szlachetnych zawierających jony żelaza i tytanu oraz rozjaśnienie koloru ciemnoniebieskich korundowych kamieni szlachetnych.
	(3) Eliminacja fioletowych i niebieskich odcieni w rubinach.
	(4) Wytrącanie, eliminacja i reformacja światła gwiazd i wtrąceń włóknistych.
	(5) Wprowadzenie syntetycznych wzorów wzrostu kamieni szlachetnych i odprężenia, a także wtrąceń przypominających odciski palców.
	(6) Rozpraszanie bezbarwnego korundu na różne kolory lub światło gwiazd.
Drugi rodzaj metody napromieniowania	(7) Bezbarwny zmieniający kolor na żółty, różowy zmieniający kolor na pomarańczowy, niebieski zmieniający kolor na zielony i eliminacja centrów kolorów poprzez napromieniowanie radioaktywne.
Trzeci typ metody poprawy kolorów	(8) Barwienie i farbowanie, wytrącanie materiałów barwiących w szczelinach kamieni szlachetnych
	(9) Bezbarwne lub kolorowe wypełnienie, zwykle przy użyciu wosku, oleju lub plastiku.
	(10) przerost, narastanie warstwy syntetycznego korundu na powierzchni syntetycznych lub naturalnych kamieni szlachetnych z korundu
	(11) Kamienie kompozytowe, wykorzystujące kamienie szlachetne typu korundowego lub inne rodzaje kamieni szlachetnych do łączenia, zwiększania masy lub poprawiania koloru.
	(12) Powłoka, podłoże, powlekanie powierzchni lub laminowanie, naklejanie lub grawerowanie światła gwiazd

Spośród wspomnianych powyżej 12 metod optymalizacji obróbki, najczęściej stosowanych jest sześć metod obróbki cieplnej. Poniżej przeanalizujemy po kolei każdą metodę i zasadę optymalizacji obróbki.

2.2 Metoda obróbki cieplnej

(1) Zmiana korundowych kamieni szlachetnych zawierających jony żelaza z bezbarwnych i jasnożółtawo-zielonych na żółte i pomarańczowe

Gdy jony żelaza występują w korundzie jako dwuwartościowe, kamień jest bezbarwny lub lekko zielonkawy. W warunkach utleniania w wysokiej temperaturze, żelazo dwuwartościowe może zostać utlenione do żelaza trójwartościowego poprzez dyfuzję gazu. Przy różnej zawartości trójwartościowego żelaza, kamień szlachetny może wykazywać różne stopnie żółtego zabarwienia [Rysunek 5-2 (a)].

Gdy zawartość żelaza w kamieniach szlachetnych znacznie przekracza zawartość tytanu, dominuje przenoszenie ładunku między jonami żelaza, a kamień szlachetny może nadal wyglądać na żółty. Jednak żółty kolor utworzony z tytanu jest znacznie ciemniejszy niż ten bez tytanu.

Gdy jony żelaza współistnieją z jonami chromu, a żelazo jest dwuwartościowe, kamień szlachetny jest różowy; po utlenieniu i podgrzaniu żelazo staje się trójwartościowe, a kamień szlachetny staje się pomarańczowo-czerwony [Rysunek 5-2 (b)].

Temperatura wymagana do obróbki cieplnej kamieni szlachetnych z korundu jest stosunkowo wysoka, zwykle wymagana powyżej 1500 ℃, blisko, ale poniżej temperatury topnienia korundu (2050 ℃). Podczas ogrzewania musi istnieć dobry system kontroli temperatury; w przeciwnym razie kamień szlachetny może się częściowo lub całkowicie stopić. Atmosfera podczas obróbki cieplnej jest utleniająca, często przy użyciu otwartego tygla do utleniania Fe²⁺ do Fe³⁺Przeprowadzane w warunkach słabego utleniania w powietrzu, co może dać bardziej żywe kolorowe kamienie korundowe. Ze względu na wysoką temperaturę podczas ogrzewania, aby zapobiec pękaniu kamienia szlachetnego, należy zwrócić uwagę na szybkość ogrzewania i chłodzenia, wymagającą powolnych zmian temperatury, a także można dodać środki chemiczne w celu złagodzenia zmian temperatury.

(2) Kolor bezbarwnych lub jasnoniebieskich korundowych kamieni szlachetnych zawierających jony żelaza i tytanu pogłębia się, podczas gdy kolor ciemnoniebieskich korundowych kamieni szlachetnych rozjaśnia się.

Jony chromoforowe żelaza i tytanu wytwarzają niebieskie i zielone kolory szafirów. Różne stany walencyjne i stężenia jonów żelaza i tytanu w szafirach prowadzą do różnych kolorów. Przeniesienie ładunku żelaza i tytanu jest głównym powodem zmiany koloru niebieskich kamieni korundowych.

Fe²⁺ + Ti⁴⁺ -> Fe³⁺ + Ti³⁺(5-1)

(Niska energia) (Wysoka energia)

Gdy światło pada na kamień szlachetny, pojedyncze elektrony pochłaniają energię świetlną i przenoszą ją z żelaza na tytan, powodując przejście równania w prawo. Absorpcja energii pojedynczych elektronów tworzy szerokie pasmo absorpcji od żółtego do czerwonego, tworząc w ten sposób kolor niebieski. Ta charakterystyka transferu ładunku, która generuje kolor, ma wysokie prawdopodobieństwo silnej absorpcji światła, co skutkuje żywymi kolorami.

W pierwszym procesie kolor pogłębia się. Żelazo w jasnym lub bezbarwnym korundzie zawierającym żelazo i tytan występuje zazwyczaj w postaci dwuwartościowej, podczas gdy tytan występuje w postaci związku TiO₂. Aby przesunąć równanie w prawo, tytan TiO₂ musi występować w postaci jonowej w korundzie, co wymaga obróbki cieplnej w wysokiej temperaturze.

Typowym przykładem jest obróbka termiczna korundu "Geuda" na Sri Lance. Korund ten, którego kolor waha się od kremowego do żółtawo-brązowego lub mlecznego z niebieskim odcieniem, może być poddawany obróbce w wysokich temperaturach w celu uzyskania różnych stopni niebieskiego, z których niektóre mogą nawet osiągnąć najdelikatniejszy kolor szafiru (rysunek 5-3).

Ze względu na liczne szczeliny w naturalnych kamieniach korundowych, ważne jest, aby zapobiec pękaniu kamieni szlachetnych podczas procesu obróbki cieplnej. Przed obróbką cieplną surowy materiał kamienia szlachetnego powinien zostać dostosowany w celu usunięcia niektórych szczelin powierzchniowych i większych wtrąceń; podczas obróbki cieplnej często dodaje się niektóre chemikalia, aby zapobiec pękaniu podczas ogrzewania i przyspieszyć szybkość zmiany koloru. Gdy temperatura ogrzewania jest niższa, konieczne jest wydłużenie czasu utrzymywania; w przypadku stosowania wyższej temperatury wymagany jest tylko krótki czas utrzymywania.

Drugim procesem jest rozjaśnianie głębokich kolorów. Jest to reakcja na pierwszy proces, polegająca głównie na zmianie i dostosowaniu zawartości i proporcji pierwiastków zanieczyszczających, takich jak żelazo i tytan, które tworzą głęboki niebieski lub nawet czarno-niebieski kolor szafiru.

Przykłady obejmują korund produkowany w Shandong w Chinach, na wyspie Hainan w Chinach i w Australii. Ulepszenie tego kamienia szlachetnego jest teoretycznie wykonalne, ale idealna metoda nie została jeszcze znaleziona w praktyce.

(3) Eliminacja fioletowych i niebieskich odcieni w rubinach.

Celem obróbki cieplnej rubinów jest zmiana zawartości i sposobu występowania zanieczyszczeń (zwykle żelaza i tytanu), które powodują zmiany koloru rubinów, tak aby zanieczyszczenia nie miały koloru, dzięki czemu czerwony kolor prezentowany przez jony chromu w kamieniu szlachetnym jest bardziej żywy.

Na przykład rubiny często mają niebieskie lub fioletowe odcienie z powodu zanieczyszczeń jonami żelaza. Obróbka cieplna rubinów ma stosunkowo niską temperaturę, zwykle poniżej 1000 ℃, aw atmosferze utleniającej może usunąć niebiesko-fioletowe odcienie rubinów, dzięki czemu czerwony kolor rubinów jest bardziej żywy (rysunek 5-4). Ten poddany obróbce cieplnej korundowy kamień szlachetny ma dobrą stabilność, nie blaknie pod wpływem światła i ciepła i nie zawiera dodanych składników, dzięki czemu może być sprzedawany jako naturalny kamień szlachetny bez konieczności odnotowywania w certyfikacie, bezpośrednio nazwany jako naturalny kamień szlachetny.

Temperatura tej obróbki cieplnej jest znacznie niższa niż w przypadku obróbki cieplnej szafiru, ale jeśli celem jest wyeliminowanie włóknistych wtrąceń w rubinie, wymagana jest wyższa temperatura.

(4) Eliminacja, wytrącanie i reformacja wtrąceń gwiaździstych i włóknistych

Kryształy mogą tworzyć roztwory stałe z zanieczyszczeniami w określonych temperaturach. Gdy temperatura spada do pewnego poziomu, zanieczyszczenia stają się przesycone w krysztale i wytrącają się jako kryształy pchające lub mikrokryształy, powodując, że kryształ wytwarza mleczną substancję lub włókniste wtrącenia.

Dodanie rutylu 0,2% do A1₂O₃ Syntetyzując korund w wysokich temperaturach i chłodząc w stosunkowo szybkim tempie, skrystalizowane kryształy pozostają niebieskie i przezroczyste. Jednak małe włókniste lub igiełkowe wtrącenia pojawią się, jeśli kryształy zostaną ponownie podgrzane w temperaturze 1100-1500 ℃ lub przechowywane w tej samej temperaturze przez około tydzień.

Wiele bardzo małych wtrąceń rutylu, zorientowanych jak igły, tworzy trzy grupy zorientowanych wtrąceń u podstawy równoległych kryształów korundu, które są wzajemnie pod kątem 120 °. Może pojawić się wyraźny asteryzm [Rysunek 5-5 (a)].

Badania diagramu fazowego wskazują na wzajemną granicę rozpuszczalności pomiędzy tlenkami tytanu i A1₂O₃ około 1600 ℃. Powyżej tej temperatury granicznej tlenki tytanu mogą rozpuszczać się w A1₂O₃ w określonej proporcji, tworząc roztwory stałe. Poniżej tej temperatury granicznej tytan w większości wytrąca TiO₂ [Rysunek 5-5 (b)].

Poniżej granicy wzajemnej rozpuszczalności, pozostałości tytanu w postaci Ti⁴⁺(TiO₂) :

2Ti₂O₃ + O₂ →4TiO₂(5-2)

W związku z tym, przy tym samym stężeniu zanieczyszczeń (TiO₂), różne warunki temperatury i ciśnienia mogą powodować lub eliminować asteryzm i inkluzje podobne do jedwabiu w kamieniach szlachetnych korundu.

① Aby wyeliminować asteryzm i wtrącenia podobne do jedwabiu

Wybieraj naturalne rubiny lub szafiry o słabym asteryzmie i niewyraźnych liniach gwiazd.

Metoda obróbki: Poprzez szybkie schłodzenie po podgrzaniu w wysokiej temperaturze, podgrzać kamień szlachetny do wysokiej temperatury 1600 ℃, gdzie TiO₂ i A1₂O₃ tworzą roztwór stały TiO₂ rozpuszcza się w kamieniu szlachetnym, podczas gdy A1₂O₃ nie, eliminując w ten sposób wtrącenia podobne do jedwabiu w kamieniu szlachetnym.

② Ekstrakcja w świetle gwiazd:

Surowce: naturalne lub sztucznie syntetyzowane rubiny i szafiry o wysokiej zawartości tytanu.

Metoda obróbki: Próbka jest podgrzewana w warunkach wysokiej temperatury, utrzymywanej przez pewien czas na poziomie 1100-1500℃. Powinien być utrzymywany przez około tydzień w niższych temperaturach, podczas gdy w wysokich temperaturach musi być utrzymywany przez kilka godzin. W tym czasie rutylowe kryształy przypominające igły wewnątrz korundu mogą tworzyć regularny układ, powodując zjawisko światła gwiazd.

③ Rekreacja w blasku gwiazd:

Należy wybierać naturalne inkluzje zawierające tytan w surowcach kamieni szlachetnych, głównie szafirach. Wynika to z faktu, że niektóre naturalnie produkowane kamienie szlachetne mają słabe światło gwiazd lub włókniste wtrącenia są grube i nierównomiernie rosną.

Metoda obróbki: Wtrącenia te mogą zostać wtopione w kamień szlachetny poprzez sztuczne topienie w wysokiej temperaturze, a następnie temperatura jest kontrolowana w celu wydobycia idealnych wtrąceń, odtwarzając wysokiej jakości światło gwiazd.

Proces odtwarzania łączy w sobie eliminację i ekstrakcję dwóch poprzednich procesów.

Kroki operacyjne: W wysokich temperaturach (powyżej (1600 ℃ ) należy utrzymywać stałą temperaturę przez pewien czas, aby umożliwić stopienie nitkowatych i gruboziarnistych wtrąceń bez stopienia klejnotu. Konieczne jest kontrolowanie odpowiedniej temperatury i czasu. Następnie powoli schłodzić do wybranej temperatury między 1500-1100 ℃, utrzymując stałą temperaturę przez pewien czas, aby uzyskać TiO₂wtrącenia przypominające igły mają wystarczająco dużo czasu na zarodkowanie i wzrost, a na koniec powoli schładzają się do temperatury pokojowej.

Po przetworzeniu i wypolerowaniu na gładki klejnot, surowce do światła gwiazd pokażą sześciopromienne światło gwiazd na górnej fasecie.

Proces wytrącania i reformacji światła gwiazd pokazano na rysunku 5-5 (b).

(5) Wprowadzenie syntetycznych wzorców wzrostu klejnotów, redukcja naprężeń i inkluzje przypominające odciski palców.

Metoda ta jest powszechnie stosowana do produkcji rubinów i niebieskich szafirów metodą fuzji płomieniowej. Podczas procesu krystalizacji i chłodzenia syntetycznych kamieni szlachetnych pojawiają się pewne oczywiste wady, takie jak zakrzywione linie wzrostu, naprężenia wewnętrzne, zakrzywione pasma kolorów itp. ze względu na jednorodność składników, stabilność kontroli temperatury sprzętu, orientację wzrostu i szybkość krystalizacji.

Aby wyeliminować te wady, konwencjonalna obróbka wyżarzania jest zwykle wykonywana po syntezie (około 1300 ℃) w celu wyeliminowania kruchości klejnotu i zwiększenia stabilności syntetycznego klejnotu.

Zakrzywione pasma kolorów i paski wzrostu są ważnymi kryteriami odróżniania klejnotów syntetycznych od naturalnych. Aby produkt syntetyczny był bliższy naturalnemu, obróbka wysokotemperaturowa jest przeprowadzana w polu termicznym w pobliżu temperatury topnienia klejnotu, w temperaturze powyżej 1800 ℃ przez dłuższy czas. Obróbka w wysokiej temperaturze może wyeliminować naprężenia, zmniejszyć kruchość i zmniejszyć zakrzywione pasma kolorów klejnotu i paski wzrostu poprzez dyfuzję w wysokiej temperaturze lub uczynić je mniej zauważalnymi. Metoda ta nie może jednak usunąć małych pęcherzyków w syntezie.

Dodatkowo, nierównomierne podgrzewanie syntetycznych szafirów może najpierw powodować powstawanie lokalnych pęknięć, a następnie podgrzewanie w niektórych dodatkach może leczyć pęknięcia, powodując wtrącenia przypominające odciski palców, które są bardzo zbliżone do naturalnych klejnotów.

2.3 Metoda napromieniowania

Początkowo bezbarwne szafiry były napromieniowywane promieniami X lub γ w celu uzyskania szafirów o barwie od jasnożółtej do pomarańczowo-żółtej. Jednak kolory generowane przez to napromieniowanie są niestabilne i blakną pod wpływem światła. Dlatego eksperymenty z blaknięciem światła są jedyną wiarygodną metodą identyfikacji napromieniowanych żółtych szafirów (K. Nassau, 1991). W ostatnich latach nowy rodzaj napromieniowania - napromieniowanie neutronami - wytworzył żółte szafiry z centrami kolorów podobnymi do naturalnych żółtych szafirów, które nie blakną pod wpływem światła, ale zaczynają blaknąć po podgrzaniu powyżej 250 ℃. Ponadto żółte szafiry napromieniowane neutronami mają następujące cechy identyfikacyjne:

① Pomarańczowo-żółta fluorescencja w ultrafiolecie:

Napromieniowane żółte szafiry wykazują silną pomarańczowo-żółtą fluorescencję w ultrafiolecie. Naturalne żółte szafiry z centrum barwnym również wykazują pomarańczowo-żółtą fluorescencję, ale szafiry z Fe³⁺ jako główny jon barwiący nie wykazują fluorescencji w ultrafiolecie.

② Kompozycja zawiera niewielką ilość jonów chromu lub nie zawiera ich wcale.

③ Widmo absorpcji w podczerwieni:

Napromieniowane neutronami żółte szafiry wykazują absorpcję przy 3180 cm^-1 i 3278 cm^-1.

④ Charakterystyka widma absorpcji w zakresie promieniowania ultrafioletowego i widzialnego:

Krzywa absorpcji napromieniowanych neutronami żółtych szafirów wykazuje słaby poziom Fe³⁺ szczyt absorpcji przy 450 nm. Zmniejsza się od 405 nm, wskazując na zwiększoną przezroczystość dla światła fioletowego i ultrafioletowego, podczas gdy inne napromieniowane zabiegi i naturalne żółte szafiry indukowane są nieprzezroczyste dla światła ultrafioletowego.

Bezbarwne, jasnożółte lub jasnoniebieskie kamienie korundu mogą zmienić kolor na żółty w wyniku napromieniowania, tworząc żółte szafiry. Podczas procesu napromieniowania powstają co najmniej dwa rodzaje żółtych centrów koloru. Jednym z nich jest niestabilne centrum koloru (centrum koloru YFCC), które szybko blaknie w świetle, podczas gdy drugie jest bardziej stabilnym centrum koloru (centrum koloru YSCC), które nie blaknie w świetle i w temperaturach poniżej 500 ℃. Głęboko żółte lub pomarańczowo-żółte szafiry są generalnie niestabilne i mogą blaknąć po podgrzaniu w niskiej temperaturze, około 200 ℃ lub wystawieniu na działanie promieni słonecznych przez kilka godzin. Jasnoróżowe szafiry zawierające chrom mogą wytwarzać różowo-pomarańczowe szafiry poprzez napromieniowanie.

Jeśli żółte centrum koloru występuje w różowym korundzie zawierającym chrom, staje się on pomarańczowo-żółtym do różowego szafirem Padparadscha. Jeśli żółte centrum koloru występuje w niebieskich szafirach, może zmienić niebieski szafir na zielony. Naturalne żółte centra kolorów są w większości stabilnymi centrami kolorów YSCC.

Podczas procesu naświetlania optymalizacja obróbki kamieni szlachetnych ma szczególne znaczenie dla stabilnych centrów kolorów. Ogrzewanie może przyspieszyć eliminację centrów kolorów, wymagając około 500 ℃, aby wyeliminować stabilne centra kolorów, podczas gdy eliminacja niestabilnych centrów kolorów zajmuje tylko 200 ℃, co jest porównywalne z ekspozycją na światło słoneczne przez kilka godzin. Po podgrzaniu żółty zmienia kolor na jasnożółty lub bezbarwny, a zielony zmienia kolor na niebieski. Po ponownym napromieniowaniu większość z nich może powrócić do swoich poprzednich kolorów.

Napromieniowane szafiry są trudne do wykrycia, ale ich kolor zwykle różni się od nieprzetworzonych naturalnych materiałów. Ogólnie rzecz biorąc, napromieniowane szafiry mają bardzo jasne kolory i wysokie nasycenie.

2.4 Rubinowe wypełnienie

(1) Wypełnianie tradycyjnymi materiałami

Oprócz stosowania barwników, czasami do wypełniania używa się kolorowego lub bezbarwnego wosku, bezbarwnego oleju, kolorowego oleju lub plastiku. Wstrzyknięcie kolorowego oleju może być bardzo zwodnicze. Na przykład "olej rubinowy" to stabilny olej mineralny zmieszany z czerwonym barwnikiem i niewielką ilością bakteriobójczego środka zapachowego, który może wzmocnić czerwony odcień jasnoróżowych lub bezbarwnych korundowych kamieni szlachetnych, zwłaszcza tych z naturalnymi pęknięciami, umożliwiając ich sprzedaż jako "rubiny".

Napełnianie rubinów odbywa się zazwyczaj w warunkach próżni poprzez ogrzewanie i obejmuje następujące etapy:

① Wstępna obróbka rubinu poprzez zgrubne szlifowanie do pożądanego kształtu bez konieczności dokładnego szlifowania i polerowania. Oczyścić kwasem w celu usunięcia zanieczyszczeń ze szczelin i wysuszyć.

② Umieścić materiał wypełniający i rubin do przetworzenia w urządzeniu, podgrzać go w celu stopienia materiału wypełniającego do stanu ciekłego i pozwolić mu wniknąć w szczeliny rubinu w warunkach próżni, utrzymując stałą temperaturę przez pewien czas, aby w pełni zakończyć proces wypełniania.

③ Po napełnieniu, powoli schłodzić i wykonać dokładne szlifowanie, polerowanie i inne obróbki powierzchni przetworzonego rubinu.

Po wypełnieniu żywicą szczeliny w rubinie mają połysk podobny do żywicy, który wyraźnie różni się od jasnego szklanego połysku rubinu. Żywicę można przesuwać igłą lub po dotknięciu gorącą igłą może wystąpić zjawisko oleju. Spektroskopia w podczerwieni może wykazać piki absorpcyjne żywicy lub oleju. Rubiny wypełnione olejem lub żywicą można obserwować pod lupą pod kątem opalizujących kolorów interferencyjnych oleju lub żywicy i pęcherzyków (rysunki 5-6).

(2) Napełnianie szkła o wysokiej zawartości ołowiu

Ze względu na wysoki współczynnik załamania światła i połysk szkła ołowiowego, im wyższa zawartość ołowiu, tym wyższy współczynnik załamania światła i silniejszy połysk. W porównaniu z tradycyjnymi materiałami szklanymi, właściwości optyczne szkła ołowiowego są bliższe właściwościom rubinu. Dlatego szkło o wysokiej zawartości ołowiu jest powszechnie stosowanym materiałem do wypełniania rubinów na rynku. Warto zauważyć, że podobnie jak w przypadku biżuterii, zbyt wysoka zawartość ołowiu jest szkodliwa dla organizmu, więc zawartość ołowiu w wypełnieniu rubinowym ze szkła o wysokiej zawartości ołowiu powinna być kontrolowana w rozsądnym zakresie.

① Metoda napełniania:

Szklane komponenty zwykle używane do wypełniania rubinów to głównie borokrzemianowe szkło aluminiowe, szkło glinokrzemianowe i fosforanowe szkło aluminiowe, które może tworzyć stopione ciało w temperaturze 1500 ℃, aby penetrować szczeliny rubinu, odgrywając rolę w naprawie i oczyszczaniu. Najnowsze zastosowanie szkła ołowiowego ma silną płynność materiału, niską temperaturę topnienia (około 600°C), współczynnik załamania światła i połysk podobny do rubinu (silny połysk szkła), więc łatwo jest traktować go jako produkt naturalny bez uważnej obserwacji.

② Metoda wykrywania:

Wypełnienia ze szkła ołowiowego pojawiają się jako białe włókniste substancje w szczelinach rubinów [Rysunek 5-7 (a)], a z czasem tworzą żółte włókniste substancje. Używając mikroskopu do powiększonej inspekcji, wypełnione szczeliny często wykazują niebieskie lub niebiesko-zielone efekty migotania [Rysunek 5-7 (b)]. W wypełnionych szczelinach widoczna jest biała, mętna substancja różniąca się od głównego korpusu rubinu.

③ Naprawa wypełnienia szklanego:

Zazwyczaj wykorzystuje borokrzemianowe szkło sodowo-aluminiowe do wypełnienia rubinu z nacięciami lub uszkodzeniami w pasie lub pawilonie, uzyskując efekty estetyczne i zwiększające wagę. Wypełnienie to jest zwykle zlokalizowanym mikrowypełnieniem, z niewielką ilością wypełnienia, co utrudnia jego identyfikację. Podczas identyfikacji należy uważnie obserwować, czy rubin ma uszkodzone części; jeśli tak, należy powiększyć, aby sprawdzić zjawiska wypełnienia wewnątrz, a jeśli to konieczne, użyć dużych instrumentów, takich jak spektrometry podczerwieni lub spektrometry Ramana do analizy komponentów.

2.5 Kamienie i powłoki kompozytowe

Kamienie kompozytowe z korundu mają różne kombinacje; powszechnie spotykane typy obejmują kombinacje rubinów i rubinów syntetycznych, syntetyczną bazę rubinową pod niebieskim szafirem z zielenią; górna warstwa to naturalny niebieski szafir, a dolna warstwa to syntetyczny niebieski szafir lub górna warstwa to jasnoniebieski szafir, a dolna warstwa to ciemnoniebieski szafir (rysunek 5-8) itp.

Podczas identyfikacji złożonych rubinów lub złożonych szafirów ważne jest, aby uważnie obserwować kolor, połysk i inkluzje między złożonymi oraz górnymi i dolnymi warstwami. Dzięki uważnej obserwacji można znaleźć różnice między nimi.

To, co jest charakterystyczne, to zastosowanie światła gwiazd poprzez naklejki lub grawerunki. Paski są nakładane na dolną powierzchnię naturalnych lub syntetycznych korundowych kamieni szlachetnych za pomocą kolorowych lub metalowych elementów, lub paski są rzeźbione metodami reliefowymi. Metody trawienia chemicznego również skutkują trzema zestawami wygrawerowanych wzorów linii pod kątem 120 ° na dolnej powierzchni kamienia szlachetnego, które wyglądają bardzo podobnie do światła gwiazd z widoku stołu.

Istnieje wiele metod optymalizacji obróbki korundowych kamieni szlachetnych. Na przykład, przerost polega na wyhodowaniu warstwy syntetycznego korundu na syntetycznych lub naturalnych kamieniach szlachetnych lub pokryciu powierzchni korundowych kamieni szlachetnych warstwą diamentu itp.

2.6 Popularne metody addytywnego dopasowywania kolorów

Ze względu na liczne pęknięcia w naturalnych rubinach, do barwienia rubinów zwykle stosuje się bezbarwne lub kolorowe oleje. Po barwieniu kolor rubinu wzrasta, struktura staje się bardziej solidna, a stabilność poprawia się. Stosunkowo trudno jest zidentyfikować bezbarwne rubiny barwione olejem, a czasami mogą występować nieprawidłowe zjawiska fluorescencji; identyfikacja kolorowych rubinów barwionych olejem jest stosunkowo łatwiejsza, a powiększona inspekcja może ujawnić nagromadzenie koloru w szczelinach, z jaśniejszymi kolorami w obszarach bez szczelin. Rozkład kolorów jest związany z jego strukturą (Rysunek 59). Czasami kolorowe rubiny barwione olejem mogą również wykazywać zjawisko fluorescencji.

2.7 Identyfikacja ulepszonych produktów

Rodzaj kamienia szlachetnego jest określany przy użyciu konwencjonalnych metod testowania. Najpierw należy określić, czy próbka jest kamieniem szlachetnym korundowym, naturalnym czy syntetycznym. Następnie należy uważnie obserwować, czy linie wzrostu i wtrącenia przypominające odciski palców w kamieniu szlachetnym są sztucznie wszczepione; sztucznie wszczepione wtrącenia są zazwyczaj ograniczone do powierzchni, a czasami nadal można znaleźć małe pęcherzyki z syntezy.

Łatwo jest zidentyfikować różne metody poprawy kolorów, jeśli się je obserwuje. Kluczem do tej identyfikacji jest znajomość i rozważenie możliwych zabiegów optymalizacyjnych, które mogą wystąpić podczas oceny.

Identyfikacja bezbarwnego barwnika olejowego jest stosunkowo trudna; zazwyczaj identyfikuje się go na podstawie właściwości fluorescencyjnych oleju. Jednak w przypadku oleju bez fluorescencji konieczne jest obserwowanie rozmytych konturów pęknięć pod szkłem powiększającym, a następnie dotknięcie podejrzanych obszarów gorącą igłą, aby zidentyfikować je na podstawie emitowanego zapachu.

Klejnoty ulepszone przez obróbkę cieplną mogą być sprzedawane jako produkty naturalne. Kluczem do identyfikacji jest poszukiwanie śladów działania wysokich temperatur. Typowe dowody wysokich temperatur obejmują niepolerowane wtrącenia, które mogą pozostać po ponownym polerowaniu, nieprawidłowe fasety i opaski; mogą również występować pęknięcia naprężeniowe pozostawione przez rozszerzalność cieplną wokół zawartych materiałów, a także zjawiska takie jak dyfuzja pasma kolorów i węzły; brak linii absorpcji żelaza przy 450 nm można również zaobserwować w widmie absorpcji.

Proces eliminacji fioletu lub brązu w rubinach nie wykazuje zwykle śladów wysokich temperatur ze względu na stosunkowo niską temperaturę.

Żółte, stabilne centra kolorów wytwarzane przez napromieniowanie mogą być również sprzedawane jako produkty naturalne, ale są trudne do uzyskania; niestabilne centra kolorów nie mają wartości handlowej ze względu na szybkie blaknięcie.

Główne cechy identyfikacyjne rubinów i szafirów poddanych obróbce cieplnej w wysokiej temperaturze są następujące.

(1) Pęknięcia w inkluzjach gaz-ciecz

Po podgrzaniu wtrąceń przypominających odciski palców, pierwotne izolowane wtrącenia gazowo-cieczowe pękają, tworząc połączone, zakrzywione, koncentryczne wtrącenia, które przypominają bardzo długie, kręcone, rozproszone rury wodne na ziemi, zwane szczelinami leczniczymi.

(2) Erozja wtrąceń stałych

Wtrącenia stałe ulegają erozji, tworząc okrągłe lub eliptyczne wtrącenia dwufazowe składające się ze szkła i pęcherzyków w przypadku wtrąceń o niskiej temperaturze topnienia; wtrącenia kryształów o wysokiej temperaturze topnienia przybierają zaokrąglony wygląd matowego szkła lub teksturę wżerową na powierzchni.

(3) Naprężenia związane z obróbką termiczną złamania

Kiedy wtrącenia krystaliczne topią się lub rozpadają w wyniku ogrzewania, mogą indukować lub zmieniać istniejące wcześniej pęknięcia naprężeniowe. Typowe zjawiska obejmują:

① Snowball:

Wtrącenie kryształu całkowicie topi się, tworząc białą kulę lub dysk, tworząc wokół niego pęknięcia naprężeniowe [Rysunek 5-10 (a)].

② Złamania grzywki:

Jeśli inkluzja kryształu całkowicie lub częściowo się stopi, stopiony materiał może przelać się do pęknięć, tworząc pierścień kropelek rozmieszczonych wokół kryształu lub wypełniając inne miejsca w pęknięciach. Przepełnienie stopionego materiału może również tworzyć puste przestrzenie o wysokim kontraście wokół stopionego kryształu [Rysunek 5-10 (b)].

③ Złamania atolu:

Inkluzja kryształu nie topi się, ale tworzy pęknięcia naprężeniowe o krawędziach przypominających atole. Zjawisko to jest również widoczne w poddanych obróbce cieplnej rubinach i niebieskich szafirach, określanych jako pęknięcia atolowe [Rysunek 5-10 (c)].

2.8 Metoda dyfuzyjna Sapphire

(1) Leczenie dyfuzyjne Kamienie szlachetne korund

① Zasada przetwarzania dyfuzyjnego:

Jony żelaza, tytanu i chromu są wprowadzane do kryształu korundu w celu zastąpienia jonów glinu. W warunkach wysokiej temperatury jony barwiące dostają się do warstwy powierzchniowej korundu, powodując, że kamień szlachetny wydaje się niebieski lub czerwony. Temperatura obróbki cieplnej powinna być tuż poniżej temperatury topnienia kamienia szlachetnego, umożliwiając rozszerzenie sieci krystalicznej i ułatwiając migrację jonów barwiących o większym promieniu. Wprowadzenie różnych jonów barwiących spowoduje powstanie różnych kolorów w kamieniach szlachetnych, z jonami tytanu i chromu powodującymi kolor niebieski, jonami chromu powodującymi kolor czerwony, odpowiednią ilością jonów tytanu powodującą efekt światła gwiazd i jonami berylu powodującymi kolor żółty.

② Proces obróbki dyfuzyjnej

Wybór surowców: Bezbarwny lub lekko zabarwiony przezroczysty korund naturalny [Rysunek 5-11 (a)]. Po pierwsze, te surowce korundowe są polerowane do różnych kształtów i rozmiarów szorstkich kamieni, zwykle nie polerowanych po dokładnym szlifowaniu, a następnie zakopywane w środku chemicznym składającym się głównie z tlenku glinu, zawierającym pewne składniki jonów barwiących [Rysunek 5-11 (b)].
Ogrzewanie: Po umieszczeniu próbki w tyglu, jak pokazano na rysunku 5-11, należy kontynuować ogrzewanie w piecu wysokotemperaturowym. Czas ogrzewania może wynosić od 2 do 200 godzin, a wzrost temperatury od około 1600 do 1850°C. Ogólnie rzecz biorąc, najlepszy zakres temperatur wynosi od 0°C do 1800°C.

Środki ostrożności: Korund nie zmienia się poniżej 1600 ℃, ale klejnot topi się w wyższych temperaturach. Dlatego temperatura ogrzewania musi być niższa od temperatury przejścia fazowego korundu (2050 ℃). Podczas ogrzewania, zwykle w wyższej temperaturze przez dłuższy czas, głębokość penetracji koloru jest również większa.

Obecnie istnieje metoda "głębokiej" dyfuzji, która różni się od tej długotrwałej dyfuzji w wysokich temperaturach, wykorzystując metodę wielokrotnego podgrzewania klejnotu, czyli ponownego podgrzewania po schłodzeniu klejnotu. Powtarzane wielokrotnie, z wielokrotną dyfuzją, czas obróbki musi wynosić ponad dwa miesiące, a kolor klejnotu jest głębszy po obróbce.

③ Wyniki leczenia dyfuzyjnego:

Kolor szafiru po obróbce dyfuzyjnej istnieje tylko na powierzchni kamienia szlachetnego (rysunek 5-12). Robert i inni naukowcy ze Stanów Zjednoczonych zmierzyli grubość warstwy barwnej powstałej w wyniku dyfuzji; ich metoda obejmowała cięcie trzech fasetowanych kamieni poddanych obróbce dyfuzyjnej prostopadle do górnej fasety, polerowanie powierzchni cięcia, a następnie jej pomiar i obserwację. Na przekroju poprzecznym można zaobserwować różne grubości warstwy koloru wprowadzonej przez dyfuzję powierzchniową, przy czym różnice w głębokości są uważane za ślady wielokrotnej dyfuzji.

④ Ocena kamieni szlachetnych poddanych obróbce dyfuzyjnej

Pochodzenie koloru: Kolor uzyskany metodami dyfuzyjnymi wynika ze sztucznego dodania substancji chemicznych innych niż naturalne składniki, a kolor istnieje tylko na powierzchni, przez co ogólny kolor kamienia szlachetnego jest nierówny i niespójny między wnętrzem a zewnętrzem. Podczas sprzedaży musi być oznaczony jako kamień dyfuzyjny. Litera "u" musi być oznaczona na certyfikacie identyfikacyjnym kamienia szlachetnego, reprezentującym produkty dyfuzyjne na powierzchni.
Zasady wyceny: Kolory uzyskane metodą dyfuzji są takie same jak te utworzone przez naturalne jony barwiące, które częściowo weszły do sieci. Ich właściwości fizykochemiczne są stabilne, koszt przygotowania nie jest niski, a cena nie powinna być zbyt niska. Ogólna zasada ustalania cen jest poniżej naturalnych szafirów i powyżej syntetycznych szafirów.

(2) Identyfikacja szafirów poddanych obróbce dyfuzyjnej

① Pojedyncze powiększenie

Powierzchnia próbki poddanej obróbce wykazuje częściowo odbite światło i spiekany powierzchniowo materiał, który można częściowo lub całkowicie usunąć po polerowaniu.
Kamienie poddane obróbce dyfuzyjnej, gdy są lekko wypolerowane, często tworzą dwuwarstwowy pas na wypolerowanej powierzchni, a warstwa dyfuzyjna może być widoczna pod powiększeniem.
Podczas obróbki dyfuzyjnej szafiru, głęboko skoncentrowane kolory i barwniki dyfuzyjne są często osadzane w szczelinach powierzchniowych lub otaczających porach.
Wokół wtrąceń w kamieniu szlachetnym często występują fragmenty pod wysokim ciśnieniem, z niektórymi wtrąceniami stopionymi lub "jedwabiem" rutylu częściowo stopionym w plamy lub wchłoniętym.

② Obserwacja zanurzenia w oleju:

Najskuteczniejszą metodą identyfikacji kamieni szlachetnych poddanych działaniu ciepła dyfuzyjnego jest obserwacja zanurzenia w oleju. Próbkę należy zanurzyć w dibromometanie lub innych płynach zanurzeniowych i obserwować jej wygląd gołym okiem lub pod powiększeniem, co ma typowe cechy kamieni szlachetnych poddanych obróbce dyfuzyjnej.

Wysokie wypukłości: Ze względu na koncentrację koloru, głębsze linie koloru lub wysokie wypukłości są zauważalnie obecne wzdłuż połączeń faset i obszaru obręczy.
Punktowe fasety: Gotowe szafiry poddane działaniu ciepła dyfuzyjnego często wykazują niespójności w głębi koloru w niektórych fasetach.
Efekt krawędzi talii: W przypadku kamieni szlachetnych poddanych obróbce dyfuzyjnej talia jest często całkowicie bezbarwna, a cała talia jest widoczna.
Niebieski kontur: Niezależnie od medium, w którym są zanurzone, krawędzie kamieni szlachetnych poddanych obróbce dyfuzyjnej są bardzo wyraźne, często wykazując głęboki niebieski kontur.

Kolor dyfuzyjnych kamieni szlachetnych obserwowany gołym okiem różni się w zależności od rozpuszczalnika. Niektóre inne cechy, takie jak cętkowane fasety, są bardziej wyraźne w glicerynie lub dichlorometanie. Najczystszy jest nadal dichlorometan, ale rozpuszczalnik ten jest wysoce toksyczny.

Współczynnik załamania światła rubinów poddanych dyfuzji jonów chromu jest stosunkowo wysoki i wynosi 1,788-1,790. Niektóre szafiry poddane obróbce dyfuzyjnej wykazują niebiesko-białą lub niebiesko-zieloną fluorescencję w krótkofalowym świetle ultrafioletowym. Istnieje również rodzaj niebieskiego szafiru dyfuzyjnego otrzymywanego przez dyfuzję Co²⁺ w korund, który można zidentyfikować za pomocą filtra Chelsea. Pod filtrem Chelsea szafiry z rozproszonymi jonami kobaltu wydają się czerwone.

(3) Mechanizm barwienia i cechy identyfikacyjne kamieni szlachetnych z korundu rozproszonego berylem.

Proces dyfuzji berylu w korundowych kamieniach szlachetnych:

W wysokotemperaturowym procesie dyfuzji berylu w przypadku korundowych kamieni szlachetnych, wprowadzanie jonów berylu odbywa się poprzez szmaragd (BeAl₂O₄)), przy czym istnieją dwie metody tego procesu.

Metoda topnikowa: Dodać proszek chryzoberylowy o udziale masowym 2%-4% do topnika zawierającego bor i fosfor, a następnie ogrzewać kamienie szlachetne pokryte topnikiem w atmosferze utleniającej w temperaturze 1800 ℃ przez 25 godzin.
Metoda proszkowa: Wymieszać proszek chryzoberylowy zawierający 2%-4% z proszkiem tlenku glinu o wysokiej czystości lub dodać 0,8% tlenku berylu do proszku tlenku glinu, a następnie zakopać kamienie szlachetne w mieszaninie i ogrzewać w temperaturze 1780 ℃ w atmosferze utleniającej przez 60-100 h.

② Charakterystyka dyfuzyjnych kamieni szlachetnych z korundu berylowego

Podczas wysokotemperaturowego procesu dyfuzji berylu, pierwiastek ten może dyfundować w całym kamieniu szlachetnym. Kolory różnych kolorowych szafirów i rubinów można znacznie poprawić dzięki dyfuzji berylu.
Kamienie szlachetne poddane obróbce metodami topnikowymi wykazują doskonałą spójność koloru powierzchni, podczas gdy kolor kamieni szlachetnych poddanych obróbce metodami proszkowymi prawie rozprasza się po całym kamieniu szlachetnym.

③ Mechanizm barwienia

Rola berylu: Jony berylu działają jako stabilizatory centrów barwnych defektów tlenku żelaza generowanych w wysokich temperaturach, pozwalając im pozostać stabilnymi po schłodzeniu do temperatury pokojowej. Jony berylu nie są bezpośrednią przyczyną żółtego zabarwienia; raczej poprawiają szafir głównie poprzez silną absorpcję w niebieskim obszarze widma, co skutkuje silnym żółtym odcieniem (rysunek 5-13).
Rola jonów żelaza: Zawartość jonów żelaza odgrywa ważną rolę w procesie wzmacniania berylu. Jony żelaza są głównymi jonami odpowiedzialnymi za tworzenie pomarańczowo-żółtego zabarwienia, a ich mechanizm barwienia obejmuje tworzenie centrów barwnych defektów tlenku żelaza. Próbki o niskiej zawartości żelaza wydają się brązowe po obróbce, podczas gdy próbki o średniej do wysokiej zawartości żelaza wykazują kolor żółty.

(4) Beryl poprawia właściwości i identyfikację kamieni szlachetnych.

Kolor:

Różne kolorowe kamienie szlachetne będą wykazywać różne kolory po obróbce berylem, z różnym stopniem żółto-pomarańczowych odcieni. Kolory wytwarzane przez różne kolorowe szafiry po dyfuzji jonów berylu pokazano w tabeli 5-3.

Tabela 5-3 Kolory uzyskiwane przez różne kolorowe szafiry po dyfuzji jonów berylu

Przed ulepszeniem	Ulepszony
Bezbarwny	Żółty do pomarańczowego Żółty
Różowy	Pomarańczowo-żółty do różowo-pomarańczowego
Ciemnoczerwony	Jasnoczerwony do pomarańczowo-żółto-czerwonego
Żółty, zielony	Żółty
Niebieski	Żółty lub brak znaczącego wpływu
Fioletowy	Pomarańczowo-żółty do czerwonego

② Test przyrządu na stężenie jonów berylu

Duże przyrządy testują głównie zawartość berylu w korundzie dyfuzyjnym
- Spektrometr mas jonów wtórnych, stężenie berylu na powierzchni naturalnego korundu (1,5-5)×10^-6a stężenie berylu na powierzchni po dyfuzji berylu wynosi (1〜5)×10^-7. Jeśli zawartość Be przekracza 1×10^-5Wymagane są dalsze testy w celu potwierdzenia, czy korund został poddany obróbce dyfuzyjnej berylu.
- Do analizy składu chemicznego wykorzystano plazmową spektrometrię masową i rentgenowską spektrometrię fluorescencyjną, które wykazały, że stężenie jonów berylu w korundzie z dyfuzją boru było rozłożone w regularny sposób, z niższymi stężeniami we wnętrzu i wyższymi stężeniami na powierzchni.
Przestrzeń barw: Umieść kamień szlachetny w roztworze zanurzeniowym dichlorometanu; przestrzeń kolorów różni się grubością, z nieregularnymi pasmami kolorów wtórnych.
Inne dowody: Pod mikroskopem ma cechy inkluzji obróbki cieplnej w wysokiej temperaturze: inkluzje pseudomorficzne stopionego kryształu, inkluzje wtórne rozmieszczone wzdłuż powierzchni pęknięcia w kształcie dysku (szkliste lub rekrystalizowane), dołączone kryształy, niebieskie aureole itp.

Sekcja II Kamienie szlachetne z rodziny beryli

Rodzina beryli obejmuje różne kamienie szlachetne, zwykle nazywane zgodnie z ich kolorem, takie jak bezbarwny beryl, żółty beryl, czerwony beryl itp. Najcenniejszą odmianą jest zielony szmaragd, znany jako król zielonych kamieni szlachetnych, który ludzie zawsze kochali. Dopiero gdy kolor osiągnie określone stężenie, można go sklasyfikować jako szmaragd. Istnieją również zwykłe akwamaryny, heliodory itp. (Rysunek 5-14).

1. Charakterystyka gemmologiczna kamieni szlachetnych z rodziny beryli

Skład chemiczny kamieni szlachetnych beryl to Be₃Al₂Si₆0i₈ - xH₂O i aluminium mogą być częściowo zastąpione jonami chromu, żelaza, magnezu, manganu i innych. Czysty beryl jest bezbarwny, a różne jony barwiące mogą wytwarzać różne kolory. Jeśli beryl zawiera niewielką ilość jonów chromu i wanadu, utworzy szmaragd; jeśli zawiera niewielką ilość jonów żelaza, utworzy niebieski lub niebiesko-zielony akwamaryn.

Struktura krystaliczna berylu składa się głównie z sześciokątnych pierścieni tetraedrów krzemowo-tlenowych. Kryształy berylu są sześciokątnymi kolumnami, a powierzchnie kolumn często mają wyraźne równoległe podłużne paski wzdłuż osi C, czasami rozwijające się w sześciokątne bipiramidy. Często niewielkie ilości jonów chromu, żelaza i manganu zastępują jony glinu.

Czysty beryl jest bezbarwnym przezroczystym kryształem, a beryl, który zawiera tylko jony potasu, jony sodu i inne jony niebarwiące, jest również bezbarwnym przezroczystym kryształem; zielony kolor szmaragdu jest spowodowany jonami chromu lub wanadu, a kolor nie wymaga poprawy; beryl zabarwiony jonami żelaza i manganu jest przeważnie zielony, żółty, żółto-zielony lub akwamarynowy, a większość z nich można poddać poprawie koloru metodami takimi jak obróbka cieplna i napromieniowanie. Zależność między kolorem kamieni szlachetnych berylu a zawartymi w nich jonami barwiącymi przedstawiono w tabeli 5-4.

Tabela 5-4 Związek między kolorem kamieni szlachetnych beryl a zawartymi w nich jonami barwiącymi

Odmiany klejnotów	Kolor	Kolor jonowy
Szmaragd	Jasnozielony	Jon chromu lub jon wanadu
Akwamaryn	Niebieski	Fe²⁺ lub Fe²⁺/Fe³⁺
Goszenit	Bezbarwny	Brak
Różowy beryl	Różowy	Zawiera Mn²⁺ lub Cs⁺
Czerwony beryl	Czerwony	Mn³⁺
Heliodor	Żółto-złoto-żółty	Fe³⁺
Beryl typu Maxixe	Niebieski	Centrum kolorów powoduje, że kolor jest niestabilny

Copywrite @ Sobling.Jewelry - Producent biżuterii na zamówienie, fabryka biżuterii OEM i ODM

2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji kamieni szlachetnych z rodziny Beryl

Szmaragd ma nieco niższą twardość i jest stosunkowo kruchy. Naturalne szmaragdy zawierają pewne szczeliny i inkluzje, a wiele rodzajów inkluzji ma orientacyjne znaczenie dla pochodzenia szmaragdów. Inkluzje i szczeliny wewnątrz szmaragdów mogą wpływać na wartość i stabilność kamienia szlachetnego, dlatego większość szmaragdów dostępnych na rynku została poddana obróbce optymalizującej.

Najpopularniejszym zabiegiem wzmacniającym szmaragdy jest wypełnianie pęknięć. Zanurzenie w oleju może ukryć pęknięcia w szmaragdach i poprawić przejrzystość. Ponieważ współczynnik załamania światła oleju jest podobny do szmaragdu, ma on minimalny wpływ na połysk klejnotu.

Powszechnie stosowaną metodą jest również wypełnianie sztuczną żywicą. Metoda ta jest bardziej trwała niż zanurzenie w oleju i może łatwiej ukryć inkluzje. Wypełnianie sztuczną żywicą może jednak spowodować nieodwracalne uszkodzenie szmaragdów. Po starzeniu żywica może stać się brązowa lub biała, przez co wady stają się bardziej widoczne.

Nieznaczne zabiegi wzmacniające nie mają prawie żadnego wpływu na wartość. Od 2000 roku certyfikacja GIA zapewnia usługi klasyfikacji przejrzystości szmaragdów. Agencja certyfikująca bada nieoszlifowane klejnoty, a certyfikaty szmaragdów opisują stopnie czystości jako nieznaczne, umiarkowane lub znaczące. Certyfikacja GIA podkreśla, że celem korzystania z systemu klasyfikacji jest wyłącznie ocena poziomu obróbki, a nie zapewnienie ogólnej oceny przejrzystości klejnotu.

Typowe metody ulepszania kamieni szlachetnych z rodziny beryl obejmują obróbkę cieplną, wypełnianie bezbarwnym olejem (kolorowym olejem), napromieniowanie, podłoże, powlekanie i przerost.

2.1 Metoda obróbki cieplnej

Obróbka cieplna jest powszechnie stosowana w przypadku żółto-zielonego berylu lub zielonego berylu zawierającego żelazo, a także nadaje się do pomarańczowego berylu zabarwionego zarówno jonami manganu, jak i żelaza. Naturalne szmaragdy rzadko są poddawane obróbce w celu zmiany koloru.

(1) Formy jonów żelaza obecnych w berylu

Ze względu na różne formy jonów żelaza w berylu, obróbka cieplna może dawać różne efekty. Specyficzne formy jonów żelaza w strukturze berylu obejmują głównie trzy typy:

① Jeśli Fe³⁺ zastępuje Al³⁺ Kamień szlachetny wydaje się żółty. Ponieważ zawartość Fe³⁺ zmniejsza się, może zmienić kolor ze złotożółtego na bezbarwny, a gdy zawiera bardzo małą ilość Fe³⁺jest bezbarwny.

② Jeśli Fe²⁺ zastępuje Al³⁺Kamień szlachetny nie wykazuje koloru i jest bezbarwny.

③ Jony żelaza występują w kanałach struktury berylu. Zgodnie z wcześniejszymi badaniami uważa się, że obecność jonów żelaza w kanałach strukturalnych jest związana z niebieskim kolorem berylu. Ogólnie rzecz biorąc, obróbka cieplna ma niewielki wpływ na kolor wykazywany przez te jony, a mechanizm barwienia nadal wymaga dalszych badań.

Kiedy Fe²⁺Fe³⁺Jeśli beryl występuje jednocześnie, klejnot często wydaje się zielony lub żółto-zielony. Ten rodzaj klejnotu można często przekształcić w wysokiej jakości akwamaryn poprzez obróbkę cieplną, przy czym idealnym kolorem jest piękny morski błękit, a jego właściwości fizyczne i chemiczne są również stosunkowo stabilne.

Obróbka cieplna może przekształcić pomarańczowy beryl zawierający jony żelaza i manganu w piękny różowy beryl. Istnieje również rodzaj głęboko czerwonego berylu manganowego, który może blaknąć po podgrzaniu do 500 ℃.

(2) Warunki obróbki cieplnej

① Temperatura obróbki cieplnej: Ze względu na obecność wody w strukturze berylu, temperatura obróbki cieplnej jest stosunkowo niska, zwykle między 250-500 ℃ a 400 ℃, a powyżej 400 ℃ należy zachować szczególną ostrożność. Zwykle wystarczy kilka minut. Jeśli jest dużo wody, mleczny stan pojawi się poniżej 550 ℃, wskazując, że struktura kryształu została uszkodzona.

Niektóre beryle mogą być również podgrzewane do wysokich temperatur, takich jak niektóre beryle z Indii i Brazylii, podgrzewane do 700 ℃ bez zmiany koloru klejnotu. Metoda ta jest często stosowana w celu wyeliminowania bardzo drobnych wtrąceń i pęknięć.

② Środki ostrożności: Ze względu na liczne pęknięcia w berylu podczas procesu obróbki cieplnej, aby zapobiec eksplozji klejnotu, ogrzewanie i chłodzenie musi odbywać się powoli, czas w najwyższej temperaturze nie powinien być zbyt długi i wymagana jest pewna ochrona klejnotu. Na przykład te środki ochronne są dość skuteczne w przypadku umieszczenia klejnotu w zamkniętym tyglu, wypełnienia tygla węglowego drobnym piaskiem lub zawinięcia klejnotu w glinianą bryłę.

2.2 Metoda napromieniowania radioaktywnego

Promieniowanie radioaktywne ma znaczący wpływ na kolor berylu. Po napromieniowaniu berylu promieniami o różnych energiach może on powodować różne zmiany koloru. Źródła promieniowania radioaktywnego powszechnie obejmują promieniowanie rentgenowskie, elektrony o wysokiej i niskiej energii itp. Ze względu na obawy związane z pozostałościami radioaktywnymi, promieniowanie neutronowe z reaktorów jest rzadko stosowane.

(1) Metody napromieniowania i zmiany koloru klejnotów

Ze względu na obecność różnych jonów zanieczyszczeń w berylu, po napromieniowaniu mogą powstawać różne kolory. Gdy niewielka ilość Fe²⁺ zastępuje A1³⁺Napromieniowanie może zmienić kolor bezbarwny na żółty, niebieski na zielony i różowy na pomarańczowo-żółty; kolory te są stabilne pod wpływem światła. Bezbarwny, zielony, żółty i niebieski beryl typu Maxixe może wytwarzać głęboki niebieski beryl kobaltowy po ekspozycji na promieniowanie 7. Napromieniowane kamienie szlachetne nie mają pozostałości radioaktywnych, ale wyprodukowany niebieski beryl kobaltowy jest niestabilny; kolor uzyskany przez napromieniowanie można przekształcić lub wyblaknąć z powrotem do pierwotnego koloru poprzez obróbkę cieplną, a kolor uzyskany przez obróbkę cieplną można również przywrócić przez napromieniowanie. Większość niebieskiego berylu kobaltowego dostępnego obecnie na rynku to beryl, który został napromieniowany.

Niektóre beryle mogą wytwarzać różne kolory w różnych atmosferach obróbki cieplnej. Na przykład żółty beryl zawierający żelazo może stać się bezbarwny po podgrzaniu w atmosferze redukującej; zielony beryl może zmienić się w akwamaryn. Kolory te są stabilne w świetle, ale oryginalne kolory można przywrócić, jeśli zostaną napromieniowane promieniami X lub promieniowaniem γ.

(2) Charakterystyka identyfikacyjna napromieniowanego berylu

Napromieniowany beryl na ogół nie jest łatwy do wykrycia, ale napromieniowany niebieski beryl typu Maxixe ma następujące cechy wyróżniające: kolor jest kobaltowo-niebieski, który znacznie różni się od błękitu nieba akwamarynu; jego widmo absorpcji światła widzialnego ma dwa pasma absorpcji w regionie czerwonym (695nm, 655nm), a także występują słabsze pasma absorpcji w regionach pomarańczowym, żółtym i żółto-zielonym przy 628nm, 615nm, 581nm i 550nm (niektóre źródła podają również pasma absorpcji przy 688nm, 624nm, 587nm i 560nm), które nie występują w akwamarynie. Obserwując pleochroizm, niebieski kolor niebieskiego berylu typu Maxixe pojawia się w kierunku normalnego światła. Natomiast w kierunku światła nadzwyczajnego jest przeważnie bezbarwny, podczas gdy w akwamarynie głęboki kolor pojawia się w kierunku światła nadzwyczajnego. Niebieski beryl typu Maxixe jest bogaty w metal Cs, o gęstości 2,80 g/cm³ i współczynnik załamania światła 1,548-1,592, z których oba są wyższe niż w przypadku innych odmian berylu.

2.3 Niektóre metody uzależniającego dopasowywania kolorów

Szmaragdy często mają wiele wewnętrznych pęknięć, więc należy je wypełnić, aby ukryć pęknięcia i poprawić stabilność kamienia szlachetnego. Po wypełnieniu szmaragdy mogą również poprawić kolor i przejrzystość kamienia szlachetnego.

(1) Metoda napełniania wtryskowego

Wtryskiwane oleje obejmują różne oleje roślinne, oleje smarowe, ciekłą parafinę, terpentynę i żywice, które można mieszać i wtryskiwać przy użyciu jednego, dwóch lub kilku materiałów. Metody wtrysku szmaragdów dzielą się na wtrysk oleju bezbarwnego, wtrysk oleju kolorowego i obróbkę wtryskiem żywicy. Metoda wtrysku jest powszechnie stosowaną metodą optymalizacji szmaragdów.

① Wtrysk bezbarwnego oleju:

Po tym, jak kamień szlachetny zostanie poddany zabiegowi wtrysku bezbarwnego oleju, szczeliny są wypełnione i ukryte, co utrudnia ich wykrycie gołym okiem, poprawiając w ten sposób przezroczystość i jasność kamienia szlachetnego. Zabieg ten jest uznawany przez międzynarodowy przemysł jubilerski i konsumentów i jest bardzo powszechny na rynku. Sprzęt wymagany do wtrysku bezbarwnego oleju jest prosty i łatwy w obsłudze, a etapy wtrysku są następujące:

Oczyść kamień w etanolu lub myjce ultradźwiękowej, a następnie wysusz.
Namoczyć kamień szlachetny w oleju o współczynniku załamania światła zbliżonym do szmaragdu w warunkach próżni, ciśnienia lub ogrzewania przez pewien czas.

Celem wstrzykiwania bezbarwnego oleju jest "ukrycie szczelin", co pozwala na wypełnienie większej liczby szczelin kamienia szlachetnego, dzięki czemu są one mniej widoczne gołym okiem. W powiększeniu olej wydaje się w większości bezbarwny w szczelinach powierzchniowych; z czasem może zmienić kolor na jasnożółty (rysunek 5-15). W długofalowym świetle ultrafioletowym można zaobserwować żółto-zieloną fluorescencję, a olej może być wydzielany w kontakcie z rozgrzaną igłą. Praktyka ta jest akceptowana komercyjnie, uważana za optymalizację i nie wymaga specyfikacji; może być sprzedawana jako produkt naturalny.

② Kolorowy wtrysk oleju:

Metoda wstrzykiwania kolorowego oleju jest taka sama jak w przypadku wstrzykiwania oleju bezbarwnego. Celem tego zabiegu jest nie tylko ukrycie mikropęknięć kamienia szlachetnego, ale także zmiana jego koloru. Wstrzykiwanie kolorowego oleju dzieli się na dwa przypadki: wstrzykiwanie kolorowego oleju do szmaragdów w celu wzmocnienia ich koloru i zwiększenia ich wartości oraz wstrzykiwanie berylu z wieloma szczelinami, służącego jako substytut szmaragdów.

Po wstrzyknięciu szmaragdu z kolorowym olejem, będzie on wykazywał następujące cechy, które można wykorzystać do określenia, czy został on wstrzyknięty z kolorowym olejem.

Barwnik jest rozprowadzany nitkowato wzdłuż szczelin i można go zobaczyć w powiększeniu za pomocą szkła lub mikroskopu. Efekt migotania można zaobserwować w jasnych lub ciemnych warunkach, z nienormalnymi kolorami interferencyjnymi (rysunek 5-16).
Po obróbce kamień szlachetny uwalnia olej i gaz ze szczelin po podgrzaniu, a ślady oleju można zetrzeć bawełnianym wacikiem.
Barwiony olej może emitować silną fluorescencję w świetle ultrafioletowym.

③ Obróbka żywicy:

Po poddaniu szmaragdu obróbce żywicą, obszar wypełnienia wydaje się zamglony, z widocznymi strukturami przepływu i resztkowymi pęcherzykami. W świetle odbitym widoczna jest sieć wypełnień szczelinowych. Widoczne są nieprawidłowe kolory interferencyjne. Materiał wypełniający ma niską twardość, można go przebić stalową igłą i ma słaby połysk.

Obserwacja materiału wypełniającego pod mikroskopem kamieni szlachetnych, przy użyciu różnego oświetlenia i powiększenia w celu zbadania obszarów wypełnienia szmaragdu, może dostarczyć ważnych informacji identyfikacyjnych.

Efekt błysku: Efekt błysku można często zaobserwować w wypełnionych szczelinach, spowodowany różnym rozpraszaniem światła przez szmaragd i materiał wypełniający (taki jak żywica epoksydowa). W jasnych warunkach wypełnione szczeliny wykazują niebieskie do fioletowego odbite światło, podczas gdy w ciemnych warunkach pochylona obserwacja może zmienić je na pomarańczowe błyski (rysunek 5-17).

Pęcherzyki i pozostałości: Naturalne szmaragdy zawierają pęcherzyki często występujące w inkluzjach dwufazowych lub trójfazowych. Pęcherzyki są kuliste i nie mają wyraźnego kształtu. Pęcherzyki w wypełnionych szczelinach są bardzo wyraźne i często spłaszczone. Szczeliny wypełnione olejem mogą wykazywać brązowy efekt błysku, gdy są obserwowane na jasnym tle z powodu utleniania, podczas gdy utlenione pozostałości mogą tworzyć cechy przypominające gałęzie.
Spektroskopia w podczerwieni: Różne materiały wypełniające mają swoje charakterystyczne piki absorpcyjne, takie jak charakterystyczne piki absorpcyjne oliwy z oliwek przy 2584 cm^-1 i 2924 cm^-1charakterystyczne piki oleju palmowego przy 2852 cm^-12920 cm^-1, 3004 cm^-1oraz charakterystyczne piki żywicy epoksydowej przy 2925 cm^-1, 2964 cm^-13034 cm^-1, 3053 cm^-1. Spektrometry podczerwieni mogą klasyfikować i analizować składniki materiałów wypełniających, z 2800-3000 cm^-1 silne piki absorpcyjne i 3058 cm^-1, 3036 cm^-1 piki absorpcyjne służące jako dowód wypełnienia żywicą w szmaragdach.
Diamond View: Diamond View pozwala szybko, wyraźnie i dokładnie określić, czy szmaragd został poddany obróbce wypełniającej. Obserwacje za pomocą Diamond View pozwalają na wyraźny widok pasm kolorów, plam kolorów i rozmieszczenia wszystkich szczelin, które nie są widoczne lub obserwowalne pod mikroskopem. Co najważniejsze, może rozróżnić, czy w szczelinach znajdują się materiały wypełniające; pod fluorescencją ultrafioletową niewypełnione szczeliny wykazują niebiesko-białą fluorescencję, podczas gdy wypełnione szczeliny wykazują jasnożółto-zieloną fluorescencję. Pozwala to określić, czy próbka jest wypełniona, obszar wypełnienia i lokalizację wypełnienia. Jednak Diamond View ma również pewne ograniczenia; gdy pasma kolorów są dość wyraźne i wykazują silną czerwoną fluorescencję w świetle ultrafioletowym, może to wpływać na obserwację wypełnień szczelin.
Spektroskopia Ramana: Spektrometr Ramana może szybko określić częstotliwość, symetrię, siły wewnętrzne i ogólne właściwości kinetyczne drgań molekularnych w kamieniach szlachetnych, umożliwiając szybką i skuteczną analizę składników inkluzji w kamieniach szlachetnych. Ponieważ różne materiały wypełniające mają różne laserowe charakterystyki spektralne Ramana, laserowe spektrometry Ramana mogą być używane do klasyfikacji i analizy składników materiałów wypełniających. Charakterystyczny pik żelu wynosi 1602 cm^-11180 cm^-11107 cm^-1817 cm^-1633 cm^-1Obecność tych pików absorpcji może służyć jako ważny dowód na to, czy szmaragd został poddany obróbce wypełniania żelem. Jednak metoda ta ma również pewne ograniczenia; gdy wewnętrzny materiał wypełniający nie znajduje się blisko powierzchni kamienia szlachetnego, trudno jest ustawić ostrość, a wyniki mogą nie być idealne.

Obecnie istnieją różnice w wyrażaniu wniosków identyfikacyjnych dotyczących wypełniania szmaragdów między niektórymi krajowymi i zagranicznymi laboratoriami testującymi biżuterię. Zagraniczne certyfikaty identyfikacyjne zwykle stwierdzają "naturalny szmaragd" we wnioskach, wskazując jednocześnie stopień wypełnienia w sekcji uwag. W oparciu o materiał wypełniający i stopień wypełnienia, można go ogólnie podzielić na pięć poziomów: brak, nieoczywisty, nieznaczny, umiarkowany i oczywisty. Z drugiej strony, krajowe certyfikaty identyfikacyjne bezpośrednio wskazują "szmaragd (obróbka wypełnienia)" w podsumowaniu.

(2) Barwienie i koloryzacja

Ponieważ beryl jest jednokryształowym kamieniem szlachetnym, efekt barwienia jest znacznie gorszy niż w przypadku agatu, a do barwienia wybiera się kamienie szlachetne z większą liczbą pęknięć. Barwienie i koloryzacja szmaragdów to jedynie środki zaradcze mające na celu poprawę koloru. Po barwieniu kolor szmaragdów jest często skoncentrowany w szczelinach, co powoduje nierównomierny rozkład kolorów. Podczas obserwacji za pomocą spektroskopu, naturalne szmaragdy wykazują wyraźne widmo absorpcji Cr, podczas gdy barwione szmaragdy mogą wykazywać pasma absorpcji utworzone przez barwnik przy 630-660nm.

(3) Podłoże

Podłoże to tradycyjna metoda obróbki, zwykle polegająca na umieszczeniu zielonej folii na dnie szmaragdu w celu wzmocnienia jego koloru. Po powiększeniu można zaobserwować połączenie między zieloną folią a kamieniem szlachetnym na dole szmaragdu; z czasem folia może się marszczyć lub odklejać, a na połączeniu mogą być widoczne bąbelki. Poddane obróbce szmaragdy wykazują bardzo niewyraźne lub nawet nieobecne widmo absorpcji Cr pod spektroskopem, ze słabym lub zerowym dichroizmem.

(4) Przerost

Bardzo cienka warstwa kryształów szmaragdu lub akwamarynu rośnie na powierzchni jasnego berylu. Cechą identyfikacyjną jest to, że warstwy wzrostu nie mają cech inkluzji naturalnych szmaragdów, ale mają cechy inkluzji syntetycznych szmaragdów.

(5) Powłoka

Na powierzchnię szmaragdu nakładana jest bardzo cienka warstwa, która może być bezbarwna lub kolorowa. Powierzchnia pokrytego szmaragdu często tworzy różne sieciowe i promieniste szczeliny (rysunek 5-18), z kolorem skoncentrowanym na powierzchni; wewnątrz widoczne są rurkowate, w kształcie kropli deszczu i dwufazowe wtrącenia gazowo-cieczowe naturalnego berylu; zewnętrzna warstwa pokazuje syntetyczne wtrącenia szmaragdowe.

(6) Kompozyt

Szmaragdowe kamienie kompozytowe często składają się z jasnych szmaragdów i zielonych warstw barwnika, które można zobaczyć w powiększeniu jako warstwy kleju i inkluzje w szmaragdach. Pomarańczowy obszar wykazuje wyraźne spektrum absorpcji spowodowane przez barwnik. Istnieje również powszechna imitacja szmaragdowego kamienia kompozytowego - sudarytu (rysunek 5-19), z bezbarwnym lub jasnym szkłem na górnej i dolnej warstwie oraz zielonym klejem w środku. Przy obserwacji w powiększeniu równolegle do grzbietu talii, na powierzchni klejenia można zobaczyć niewielką ilość ciemnozielonego materiału klejącego zawierającego pęcherzyki powietrza.

Typowe metody optymalizacji obróbki i cechy identyfikacyjne szmaragdów podsumowano w tabeli 5-5.

Tabela 5-5 Powszechne metody optymalizacji obróbki i cechy identyfikacyjne szmaragdów

Metoda przetwarzania	Wynik przetwarzania	Cechy identyfikacyjne	Optymalizacja lub przetwarzanie
Zanurzenie w oleju	Moczenie w bezbarwnym oleju	Pozycja napełniania ma efekt migotania, olej wydostaje się po podgrzaniu, a kolorowy olej jest rozprowadzany w sposób nitkowaty wzdłuż szczelin	Optymalizacja
Zanurzenie w oleju	Nasączone kolorowym olejem		Leczenie
Klej wypełniający	Żywica wypełniająca	Efekt błysku	Leczenie
Barwienie i koloryzacja	Wprowadzenie zielonego barwnika do szczelin	Kolor skoncentrowany w szczelinach	Leczenie
Podłoże	Dodaj warstwę zielonej folii na dole szmaragdu	Metoda sprawdzania widocznych połączeń, w których mogą występować pęcherzyki, słaby dichroizm, a widmo absorpcji Cr nie jest oczywiste.	Leczenie
Przerost	Warstwa ciemniejszego syntetycznego szmaragdu rośnie na wierzchu jasnego szmaragdu	Właściwości warstwy wewnętrznej i zewnętrznej są różne.	Leczenie
Powłoka (regeneracja)	Syntetyczny szmaragdowy film rośnie na zewnętrznej warstwie z naturalnym szmaragdem w środku.	Zewnętrzna warstwa szmaragdu jest podatna na sieciowe i promieniste pęknięcia	Leczenie
Kompozyt	Wykonane z dwóch lub więcej rodzajów materiałów, powszechnie spotykane to naturalny szmaragd i syntetyczny szmaragd, naturalny szmaragd i zielona folia itp.	W szwie montażowym występują pęcherzyki powietrza, a także różnice w współczynniku załamania światła, połysku itp. różnych materiałów.	Leczenie

Sekcja III Diament

1. Charakterystyka gemmologiczna diamentów

Diamenty mają wysoką twardość, temperaturę topnienia, właściwości izolacyjne i stabilność chemiczną. Skład diamentów to pierwiastek C; czyste diamenty są bezbarwne i przezroczyste, podczas gdy diamenty zawierające różne zanieczyszczenia mogą wykazywać różne kolory. Jakość koloru odgrywa decydującą rolę w ocenie diamentów. Klasyfikacja koloru diamentów jest bardzo rygorystyczna, a nieskazitelne i całkowicie przezroczyste są najwyższej jakości; nawet niewielka nuta koloru może spowodować gwałtowny spadek cen. Jednak kolorowe diamenty są wyjątkiem, ponieważ różnica w cenie między różnymi kolorami kolorowych diamentów może być znacząca. Najpopularniejsze kolory diamentów to bezbarwny i żółty (Rysunek 5-20).

Diamenty występują powszechnie w dwóch rodzajach złóż mineralnych: kimberlitach i lamproitach. Pierwszy kimberlit został odkryty w Republice Południowej Afryki w 1870 roku, a do tej pory na całym świecie odkryto ponad 5000 ciał kimberlitowych, z których ponad 500 zawiera diamenty. Produkcja diamentów o jakości klejnotów w lamproicie jest bardzo niska, stanowiąc jedynie około 10% całości.

Ze względu na wysoką twardość i silne rozproszenie diamentów, mają one wyjątkowy urok i zawsze były kochane przez ludzi. Dlatego też optymalizacja obróbki surowca diamentowego niższej jakości była również przedmiotem badań wielu gemmologów i handlowców. Istnieje wiele metod optymalizacji diamentów, takich jak napromieniowanie, obróbka w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, wiercenie laserowe i wypełnianie szczelin. Większość kolorowych diamentów, które zostały zoptymalizowane, jest wynikiem sztucznego napromieniowania, powodującego wewnętrzne defekty strukturalne w diamentach, co skutkuje różnymi centrami kolorów, które zasadniczo różnią się od formowania kolorów diamentów o naturalnym kolorze.

Powstawanie kolorów diamentów jest głównie związane z rodzajami zanieczyszczeń i zmianami w składnikach strukturalnych; różne kolory mają różne typy formacji. Typowe kolory diamentów i przyczyny ich powstawania są następujące (Tabela 5-6).

Tabela 5-6 Rodzaje przyczyn koloru diamentu

Kolor diamentu	Przyczyna
Niebieski	Zawiera element B
Żółty	Zawiera element N
Różowy, Brązowy	Odkształcenie plastyczne
Zielony	Centrum kolorów powoduje kolor
Czarny	Włączenie powoduje kolor

2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji diamentów

Ze względu na wyjątkowy urok diamentów, potrzeba czegoś więcej niż tylko ich produkcji. Metody optymalizacji obróbki diamentów są również stale ulepszane. Optymalizacja obróbki diamentów obejmuje głównie dwa aspekty: jednym z nich jest poprawa koloru diamentów; drugim jest leczenie wtrąceń w diamentach w celu zwiększenia ich przejrzystości. Od 1950 r. w celu poprawy koloru diamentów stosuje się napromieniowanie. Wraz z technologią usuwania ciemnych inkluzji w diamentach, w 1960 r. stopniowo rozwijano laserowe wiercenie i wypełnianie szczelin. Od 1990 r. wprowadzono dalsze ulepszenia w zakresie wypełniania pęknięć i wiercenia laserowego. Technologia diamentów syntetycznych również przyczyniła się do optymalizacji obróbki diamentów. Od 2000 r. obróbka wysokotemperaturowa i wysokociśnieniowa (HPHT) udoskonaliła diamenty o brązowych i brązowawych odcieniach.

Wielokrotna obróbka diamentów pojawiła się po raz pierwszy w latach 90. i na początku XXI wieku, początkowo głównie w przypadku zabiegów poprawiających przejrzystość. Podczas procesu identyfikacji diamentów stwierdzono, że diamenty zostały poddane laserowemu wierceniu, a następnie wypełnieniu szkłem wzdłuż kanału laserowego; zdarzały się również przypadki, w których diamenty zostały poddane dwóm zabiegom wypełniania w celu poprawy przejrzystości. Wraz z pojawieniem się i dojrzewaniem metod obróbki wysokotemperaturowej i wysokociśnieniowej oraz napromieniowania, a następnie technik hartowania w wysokiej temperaturze, wiele zabiegów zaczęło zmieniać kolor diamentów.

Kolor diamentu jest ważnym czynnikiem określającym jego jakość; im wyższa klasa koloru, tym wyższa wartość. Zabiegi optymalizacyjne dla diamentów, takie jak napromieniowanie, tradycyjna powłoka, podłoże i HPHT, mają głównie na celu poprawę koloru diamentów. Niektóre metody optymalizacji koncentrują się na poprawie przejrzystości diamentów, np. wiercenie laserowe. Główne metody optymalizacji obróbki diamentów obejmują pięć typów: zastosowanie napromieniowania w celu zmiany koloru diamentów; metody wypełniania i wiercenia laserowego są stosowane w celu poprawy przejrzystości diamentów; obróbka powierzchni diamentów, w tym powłoki powierzchniowe i foliowanie; obróbka w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem (HPHT); kombinowana obróbka diamentów.

2.1 Obróbka napromieniowaniem

Napromieniowanie może powodować, że diamenty wytwarzają różne centra kolorów, zmieniając w ten sposób kolor diamentu. Po napromieniowaniu diamenty mogą mieć prawie dowolny kolor, a poprawiony kolor jest stabilny. Ta metoda obróbki jest odpowiednia dla kolorowych diamentów, ale napromieniowanie nie może poprawić koloru bezbarwnych diamentów powyżej klasy K. Promieniowanie resztkowe z diamentów poddanych napromieniowaniu stanowi potencjalne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, ograniczając akceptację konsumentów dla napromieniowanych kamieni szlachetnych.

Istotą napromieniowania jest wykorzystanie źródła promieniowania do generowania wysokoenergetycznych jonów lub promieni, powodując uszkodzenie struktury diamentu i tworząc centra kolorów. Promieniowanie radioaktywne może poprawić ogólny kolor diamentów. Zasada polega na tym, że napromieniowanie uszkadza część siatki diamentu, tworząc nieuporządkowane obszary i defekty punktowe. Defekty strukturalne wpływają na absorpcję światła widzialnego przez kamień szlachetny, zwiększając specyficzną absorpcję niektórych długości fal światła, co skutkuje kolorem.

Czas i dawka promieniowania są kontrolowane w zależności od pożądanego koloru. Im głębszy kolor, tym dłuższy czas naświetlania i większa dawka. Napromieniowane diamenty są często żółto-zielone, zielone, niebiesko-zielone i w innych kolorach.

Różne rodzaje diamentów mogą wytwarzać różne kolory, a różne źródła promieniowania mogą również wytwarzać różne kolory. Istnieją cztery popularne źródła promieniowania, a proces napromieniowania i wynikające z niego kolory przedstawiono w tabeli 5-7.

Tabela 5-7 Źródła promieniowania i ulepszone kolory

Źródło promieniowania	Proces przetwarzania	Ostateczny kolor
⁶⁰Co	Długi czas naświetlania, niestabilny kolor	Zielony, niebiesko-zielony, różowo-czerwony, złoto-żółty itp.
Sól radu	Napromienianie cyklotronowe, rzadko stosowane	Zielony kolor, czarny kolor może powstać po długim czasie
Obróbka neutronowa	Ogólny kolor, stabilny kolor, najczęściej używany	Obróbka cieplna w temperaturze od 500 do 900°C pozwala uzyskać brązowe, żółte, pomarańczowe lub różowo-fioletowe kolory.
Obróbka elektronowa	Ogólny kolor, częściej używany	Jasnoniebiesko-zielony, poddany obróbce cieplnej w celu uzyskania pomarańczowo-żółtego, różowego, brązowego koloru.

① ⁶⁰Promieniowanie Co:

Korzystanie z ⁶⁰Co do produkcji diamentów promieniowania γ może generować zielony, niebiesko-zielony, różowo-czerwony, złoty żółty itp. Jednak zajmuje to dużo czasu, a kolor jest niestabilny; ta metoda musi być obecnie stosowana.

② Napromieniowanie solą radu:

Diamenty napromieniowane przez cyklotron mogą mieć kolor zielony; jeśli czas nagrzewania jest dłuższy, można uzyskać kolor czarny. Kolor jest jednak ograniczony do powierzchni i może powodować powstawanie radioaktywnych pozostałości.

③ Obróbka neutronowa:

Diamenty są umieszczane w reaktorze jądrowym i bombardowane neutronami, które mogą bezpośrednio przenikać przez diament, tworząc stabilne zielone i niebiesko-zielone kolory. Po napromieniowaniu, podgrzaniu do 500-900 ℃, diamenty typu I a mogą wytwarzać żółty i pomarańczowo-żółty; diamenty typu I b wytwarzają różowy i fioletowo-czerwony. Metoda ta jest stosunkowo powszechnie stosowana.

④ Obróbka elektroniczna:

Poddane obróbce diamenty mogą wytwarzać jasnoniebieskie lub niebiesko-zielone kolory, są ograniczone do powierzchni, nie mają pozostałości radioaktywnych i mają dobrą stabilność. Ogrzewanie do 400 ℃ może wytwarzać pomarańczowy, żółty, niebieski, brązowy itp. Ta metoda jest stosunkowo powszechna.

Kolorowe diamenty uzyskane w wyniku napromieniowania można rozróżnić na podstawie rozkładu kolorów, widma absorpcji, widma fluorescencji lub przewodności. Różne kolory napromieniowanych kolorowych diamentów mają różne widma absorpcji. Kolory po napromieniowaniu są stosunkowo stabilne, ale w momencie sprzedaży należy zauważyć, że należą one do kategorii poddanych obróbce w ramach optymalizacji kamieni szlachetnych. Jeśli napromieniowane diamenty zawierają pozostałości radioaktywne, przed wprowadzeniem ich do obrotu należy je umieścić do momentu, gdy ich zawartość spadnie poniżej norm krajowych.

(1) Widmo absorpcji

W diamentach występują zazwyczaj śladowe ilości atomów azotu. Te atomy azotu mają dwa tryby występowania: jeden zastępuje atomy węgla w sieci w postaci monatomowej, takiej jak atomy azotu stające się donorami azotu, powodując, że kryształ wykazuje charakterystyczny żółty kolor; druga forma występuje w agregatach wewnątrz kryształu. Niezależnie od tego, czy jest to agregat złożony z dwóch sąsiednich atomów azotu, czy jeden złożony z czterech atomów azotu, nie występuje absorpcja w zakresie światła widzialnego, co skutkuje brakiem koloru.

Zawierające azot bezbarwne diamenty mogą uzyskać żółty kolor po napromieniowaniu i obróbce cieplnej. Uważa się, że ten żółty kolor jest spowodowany przez centra kolorów H3 (503 nm) i H4 (496 nm), przy czym centra kolorów H4 są dominujące, podczas gdy naturalne żółte diamenty nie mają centrów kolorów H3 lub H4 lub nie są oczywiste. Linie absorpcji spowodowane przez centra koloru H4 w widmie absorpcji pokazują, że diament został napromieniowany. Jednak brak centrów koloru H4 niekoniecznie oznacza, że kolor diamentu jest naturalny.

Dodatkowo, napromieniowane żółte diamenty mogą również wykazywać linie absorpcji przy 595 nm. W 1956 r. naukowcy z GIA odkryli, że diamenty poddane napromieniowaniu i obróbce cieplnej mają pik absorpcji przy 595 nm, którego nie mają naturalne diamenty. Chociaż późniejsze badania wykazały, że ten pik absorpcji może zniknąć podczas obróbki w wysokiej temperaturze (powyżej 1000 ℃), pojawią się dwa nowe piki absorpcji przy 1936 nm (HIb) i 2024 nm (HIc). Dlatego każdy pik absorpcji przy 595 nm, 1936 nm i 2024 nm można uznać za diagnostyczne linie widmowe dla sztucznie napromieniowanych diamentów. Biorąc pod uwagę obecną technologię, niemożliwe jest uzyskanie napromieniowanych diamentów bez linii absorpcyjnej 595 nm oraz linii absorpcyjnych HIb i HIc. Zatem każda z trzech linii absorpcyjnych pojawiających się przy 595nm, 1936nm i 2024nm może służyć jako cechy identyfikacyjne dla diamentów poddanych obróbce.

Napromieniowane niebieskie lub zielone diamenty wykazują linię absorpcji przy 741 nm na końcu czerwonego obszaru. Jednak naturalne zielone diamenty również mogą mieć tę linię absorpcji.

Charakterystyczna linia absorpcji dla napromieniowanych różowych i fioletowych diamentów wynosi 637nm, a dodatkowo może pojawić się linia absorpcji 595nm, 575nm. Linia absorpcji 637nm jest linią diagnostyczną dla różowych diamentów. Naturalnie zabarwione różowe diamenty wykazują przede wszystkim szerokie pasmo przy 563nm. Niebieskie diamenty pokryte diamentami typu Ia często wykazują centra N3 i pasmo absorpcji przy 415nm. Dla porównania, naturalne niebieskie diamenty są barwione borem i nie wykazują piku absorpcji przy 415 nm. Naturalne niebieskie diamenty również przewodzą prąd, podczas gdy napromieniowane niebieskie diamenty nie.

(2) Charakterystyka rozkładu kolorów

Diamenty w kolorze naturalnym mają pasma koloru, które są liniowe lub trójkątne, z pasmami koloru równoległymi do powierzchni kryształu; kolor napromieniowanych diamentów jest ograniczony do powierzchni diamentu; kolor diamentów po napromieniowaniu występuje tylko na powierzchni, często przedstawiając ciemne ślady na krawędziach faset powierzchniowych. W przypadku diamentów poddanych działaniu cyklotronu kolor występuje tylko na powierzchni, a wzór rozkładu koloru jest związany z szlifem diamentu i kierunkiem napromieniowania (rysunek 5-21).

Gdy metoda napromieniowania bombarduje diament o szlifie brylantowym z kierunku pawilonu, wokół końcówki pawilonu można zaobserwować rozkład kolorów w kształcie parasola, znany również jako efekt parasola; gdy promieniowanie zaczyna się od kierunku korony, wokół obręczy można zobaczyć ciemny pierścień; jeśli diament jest bombardowany z boku, strona bliższa źródłu promieniowania będzie miała głębszy kolor.

(3) Przewodność

Naturalne niebieskie diamenty typu IIb mają przewodnictwo, podczas gdy niebieskie diamenty poddane napromieniowaniu nie mają przewodnictwa.

(4) Inne

Diamenty poddane działaniu radu często wykazują silną radioaktywność resztkową. Gdy taki diament zostanie umieszczony na kliszy fotograficznej na pewien czas, po naświetleniu na kliszy może pojawić się rozmazany obraz diamentu, co jest spowodowane radioaktywnością diamentu.

2.2 Laserowe usuwanie zanieczyszczeń i wypełnianie pęknięć

Obróbka laserowa usuwa ciemne wtrącenia mineralne z diamentów, a materiały takie jak żywica lub szkło wypełniają pęknięcia.

(1) Metody i procesy przetwarzania

Skierowanie lasera na diament w celu jego odparowania, wskazanie miejsca, w którym należy usunąć wtrącenia mineralne, a następnie wypełnienie małych otworów substancją o właściwościach optycznych podobnych do diamentu poprzez stopienie jej za pomocą lasera.

Obróbka laserowa KM to nowa metoda, która pojawiła się niedawno. Laserowe podgrzewanie inkluzji łączy wewnętrzne naturalne szczeliny ze szczelinami powierzchniowymi, a obróbka kwasem służy do usuwania ciemnych inkluzji. Metoda ta nadaje się do diamentów zawierających ciemne inkluzje bardzo blisko powierzchni. Po obróbce na ogół zawiera "zygzakowate" kanały rozciągające się od wewnątrz do powierzchni.

(2) Identyfikacja diamentów poddanych obróbce laserowej

Pod szkłem powiększającym i mikroskopem można zaobserwować, że diamenty poddane obróbce laserowej i wypełnione szczelinami mają następujące cechy:

① Ze względu na trwałe otwory laserowe na powierzchni diamentu i twardość materiału wypełniającego, która jest znacznie niższa niż twardość diamentu, będzie on tworzył stosunkowo trudne do wykrycia wgłębienia na powierzchni diamentu.

② Obrócić diament i obserwować liniowe kanały laserowe. Kanały laserowe są bardziej wyraźne ze względu na różnice w współczynniku załamania światła, przezroczystości i kolorze materiału wypełniającego w porównaniu z diamentem (rysunek 5-22).

③ Istnieje różnica w kolorze i połysku między materiałem wypełnianym laserowo a otaczającym diamentem (Rysunek 5-23).

(3) Identyfikacja diamentów z zabiegiem wypełniania bruzd

Zdecydowana większość wypełnionych diamentów dostępnych obecnie na rynku może być zidentyfikowana przy użyciu konwencjonalnych instrumentów, wykazując następujące istotne cechy:

① Efekt migania: Podczas obserwacji wypełnionej powierzchni szczeliny pod powiększeniem, wykazuje ona pomarańczowo-żółty, żółto-zielony lub fioletowo-czerwony efekt migania. To migające zjawisko może pokazywać różne kolory w różnych miejscach na powierzchni szczeliny, a migający kolor może zmieniać się wraz z obrotem próbki (patrz rysunek 5-24).

② Obserwacja powierzchni szczeliny: Wypełnione diamenty będą wykazywać pewne oczywiste cechy, gdy szczeliny są wypełnione, w tym nieregularne pęcherzyki, ślady przepływu i włókniste struktury materiału wypełniającego w szczelinach. Materiał wypełniający może wydawać się jasnobrązowy lub brązowo-żółty, gdy jest gruby. Czasami część materiału wypełniającego może pozostać na powierzchni diamentu, a połysk i kolor materiału wypełniającego na powierzchni szczeliny nadal wykazują subtelne różnice w porównaniu z diamentem.

③ Obserwacja koloru diamentu: Po wypełnieniu szczeliny kolor diamentu może również ulec zmianie. Pod dziesięciokrotnym powiększeniem często pojawia się zamglony niebiesko-fioletowy odcień.

Oprócz identyfikacji za pomocą konwencjonalnych instrumentów, do analizy składu, fazy i właściwości wypełniacza można również użyć dużych instrumentów detekcyjnych, takich jak spektrometry Ramana, spektrometry energii i technologia obrazowania rentgenowskiego.

2.3 Obróbka powierzchni

(1) Powłoka powierzchniowa

Najstarszą metodą zmiany żółtawego koloru brylantów jest zabarwienie powierzchni diamentu w celu zamaskowania prawdziwego koloru brylantu. Jest to tradycyjna metoda obróbki powierzchni mająca na celu poprawę żółtawego koloru diamentów. Istnieją dwie powszechne metody: pierwsza polega na nałożeniu niebieskiej substancji na pas diamentu, co może znacznie poprawić żółtawy kolor korpusu, podnosząc diament o 1-2 stopnie koloru; druga polega na pokryciu powierzchni diamentu warstwą kolorowej folii tlenkowej, co również skutkuje zauważalną poprawą koloru po pokryciu, a ta powłoka jest stosunkowo trwała.

Metoda identyfikacji: Obserwacja pod mikroskopem o dużej mocy ujawnia tęczowy połysk powierzchni, a gotowanie w silnym kwasie przez kilka minut może również spowodować blaknięcie koloru powierzchni. Powlekany diament wydaje się ogólnie pomarańczowy. Ponieważ twardość materiału powłoki diamentowej jest niższa niż twardość diamentu, na powierzchni powłoki często widoczne są rysy (rysunek 5-25).

(2) Powłoka diamentowa

Powłoka diamentowa jest stopniowo ulepszana w stosunku do procesu powlekania diamentem i jest zastosowaniem nowoczesnej technologii w obróbce powierzchni kamieni szlachetnych.

① Metoda procesowa:

W warunkach niskiego ciśnienia i średniej temperatury, warstwa syntetycznego diamentu lub diamentopodobnej powłoki węglowej jest tworzona na powierzchni diamentów lub innych materiałów przy użyciu metody osadzania chemicznego. Początkowy proces był stosunkowo prosty, a warstwa syntetycznego diamentu była polikrystaliczna, co ułatwiało jej identyfikację. Ta diamentowa warstwa jest polikrystalicznym materiałem złożonym z atomów węgla o strukturze diamentu i właściwościach fizyko-chemicznych, o grubości zazwyczaj od dziesiątek do setek mikrometrów. Jej grubość może sięgać nawet kilku milimetrów.

Według doniesień, amerykańska firma Sumitomo Electric Industries opracowała metodę pokrywania niemal bezbarwnych ośmiościanów z naturalnego diamentu syntetyczną warstwą diamentu w kolorze błękitu nieba o grubości do 20 mm. Niewielka ilość niebieskiej folii diamentowej jest nakładana na fasetowane diamenty, aby pokryć delikatne żółte odcienie i poprawić kolor diamentu.

② Charakterystyka identyfikacyjna diamentów powlekanych:

Diamenty, które zostały poddane obróbce powlekania, zazwyczaj mają przezroczystą powłokę o pożądanym kolorze, która może wypełnić wgłębienia na powierzchni klejnotu, czyniąc go gładkim i zwiększając jego połysk, a także zwiększając koncentrację kolorów klejnotu. Na krawędziach, gdzie klejnot styka się z metalem montażowym, często występują plamy lub ziarniste obszary, a folię można również usunąć kwasem.

Ponieważ folia jest polikrystalicznym agregatem, ma ziarnistą strukturę, którą można łatwo odróżnić od pojedynczego kryształu diamentu podczas obserwacji pod mikroskopem o dużym powiększeniu.

Warstwy diamentowe osadzone przy użyciu metod chemicznego osadzania z fazy gazowej lub osadzania wiązką jonów można sprawdzić pod kątem koloru poprzez zanurzenie w oleju, w szczególności poprzez zanurzenie diamentu w dibromometanie, co spowoduje powstanie kolorów interferencyjnych na powierzchni diamentu. Większość pomyślnie zsyntetyzowanych warstw diamentowych lub diamentopodobnych warstw węglowych badanych do tej pory to polikrystaliczne cienkie warstwy, które mają słabą przezroczystość i są łatwiejsze do zidentyfikowania niż diamenty monokrystaliczne.

Duże instrumenty, takie jak skaningowe mikroskopy elektronowe i spektroskopia Ramana, mogą również testować i analizować folie diamentowe.

2.4 Obróbka wysokotemperaturowa i wysokociśnieniowa (HPHT)

Obróbka wysokotemperaturowa i wysokociśnieniowa polega na umieszczeniu brązowych diamentów, które mają defekty koloru spowodowane odkształceniem plastycznym, w piecu wysokotemperaturowym i wysokociśnieniowym w celu restrukturyzacji ich struktury krystalicznej i utworzenia centrów koloru, poprawiając w ten sposób kolor diamentów. Jest to nowa metoda optymalizacji obróbki diamentów, z bardzo małą wydajnością, która jest niewystarczająca, aby spełnić globalne normy diamentowe 1%.

Istnieją głównie dwa rodzaje diamentów poddawanych obróbce w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, typ I a i typ II a. Brązowe diamenty typu I a zawierają zanieczyszczenia powodujące zabarwienie, takie jak atomy azotu i puste przestrzenie w strukturze krystalicznej, których nie można wyeliminować w obecnych warunkach obróbki w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem w celu poprawy ich koloru. Tylko w oparciu o istnienie defektów sieci krystalicznej w krysztale diamentu, wysokotemperaturowa obróbka wysokociśnieniowa może zwiększyć jego wytrzymałość na odkształcenia plastyczne i promować generowanie defektów sieci w celu uzyskania modyfikacji koloru. Ogólnie rzecz biorąc, dzięki technologii wysokotemperaturowej i wysokociśnieniowej, brązowo-żółty można przekształcić między innymi w żółto-zielony, złoto-żółty oraz niewielką ilość różowego i niebieskiego.

Obróbka w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem może pomóc brązowym diamentom typu IIa pokonać napotykane bariery, skłaniając ich strukturę do reorganizacji w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia, przywracając początkowy stabilny stan przed odkształceniem plastycznym, zmieniając w ten sposób ich kolor na bezbarwny (rysunek 5-26).

(1) Proces obróbki diamentów w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem

Wysokotemperaturowe i wysokociśnieniowe symulacje laboratoryjne naśladują naturalne środowisko wzrostu kryształu diamentu, sztucznie kontrolując temperaturę, ciśnienie i warunki medium, zapewniając wystarczający potencjał aktywacji defektów i atomów zanieczyszczeń w krysztale diamentu, zwiększając siłę odkształcenia plastycznego, poprawiając w ten sposób lub zmieniając defekty sieci w diamencie, aby uzyskać zmianę koloru.

Diamenty poddane obróbce HPHT dzielą się głównie na dwa typy: brązowe diamenty typu IIa i diamenty typu Ia. Główne metody obróbki są następujące:

① Wybieraj surowe kamienie diamentowe lub surowe kamienie, wybierając próbki z mniejszą liczbą pęknięć i wtrąceń.

② Określić szybkość nagrzewania i zwiększania ciśnienia, aby uniknąć szybkiego nagrzewania, które może spowodować kruche pękanie.

③ Osiągnąć maksymalną temperaturę i ciśnienie, utrzymując je przez pewien czas; warunki temperatury i ciśnienia różnią się dla różnych obiektów poddawanych obróbce. Temperatura obróbki diamentów typu Ia wynosi około 2100 ℃. Ciśnienie wynosi (6-7)x10⁹Pa, z czasem stabilizacji 30 minut; diamenty typu IIa wymagają nieco niższej temperatury, około 1900 ℃, z ciśnieniem podobnym do diamentów typu Ia i dłuższym czasem stabilizacji, wymagającym kilku godzin.

④ Po obróbce należy najpierw zmniejszyć ciśnienie, a następnie powoli obniżać temperaturę, zapewniając wystarczającą ilość czasu na reorganizację i stabilizację pustych przestrzeni w strukturze krystalicznej.

⑤ Usunąć próbkę i ponownie wypolerować surowy diament.

Dwa główne rodzaje diamentów są poddawane obróbce w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem: diament GE-POL firmy GE Company w Stanach Zjednoczonych i diament Nova.

(2) Diament GE-POL

Diament GE-POL wykorzystuje nową metodę optymalizacji koloru, metodę naprawy w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem. Technologia ta, opracowana przez General Electric (GE) w Stanach Zjednoczonych, poprawia kolor diamentów w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia. Nazwano ją diamentem GE-POL, ponieważ jest to nowy produkt sprzedawany wyłącznie przez izraelską spółkę zależną POL w 1999 roku. Technologia ta polega na obróbce naturalnych diamentów w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem w celu poprawy ich koloru, zazwyczaj o 4〜6 poziomów. Szorstki diament musi mieć klasę koloru J lub wyższą i być wolny od zanieczyszczeń, kwalifikując się jako diamenty o wysokiej czystości typu IIa. Brązowe i szare diamenty typu IIa można poddać obróbce, aby stały się bezbarwnymi diamentami. Jednocześnie diamenty poddane obróbce HPHT mogą również pogłębić lub zmienić kolor, czasami powodując jasnoróżowy lub jasnoniebieski, osiągając poziom diamentów fantazyjnych.

Cechy identyfikacyjne diamentów GE-POL: Kolor diamentów poddanych obróbce w większości przypadków waha się od D do G, z lekko mętnymi i brązowymi lub szarymi odcieniami. Pod dużym powiększeniem można zobaczyć wewnętrzne tekstury diamentów GE-POL, zwykle z pióropuszowatymi szczelinami, którym towarzyszą odbicia. Szczeliny często rozciągają się na powierzchnię diamentu, z niektórymi zagojonymi szczelinami, rozszczepieniami i nienormalnie ukształtowanymi inkluzjami. Niektóre diamenty poddane obróbce wykazują niezwykle wyraźne odkształcenia w świetle spolaryzowanym ortogonalnie, co powoduje nieprawidłowe zjawiska wygaszania. Metoda ta traktuje diamenty jak naturalne diamenty, co sprawia, że ich identyfikacja jest stosunkowo trudna. Firma General Electric obiecała, że wszystkie diamenty poddawane obróbce będą miały wygrawerowany laserowo napis "GEPOL" na powierzchni obręczy.

(3) Diament Nova

Metoda obróbki wysokotemperaturowej i wysokociśnieniowej przekształca naturalne brązowe diamenty typu Ia w kolorowe diamenty. Wcześniejsze badania sugerują, że zabarwienie brązowych diamentów jest spowodowane dyslokacjami i związanymi z nimi defektami punktowymi generowanymi przez odkształcenia plastyczne po uformowaniu diamentu. W 1999 roku firma Nova Diamond w Stanach Zjednoczonych wykorzystała technologię wysokotemperaturową i wysokociśnieniową do obróbki zwykłych brązowych diamentów typu Ia w żywe żółto-zielone diamenty, znane również jako diamenty ulepszone w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem lub diamenty Nova.

Charakterystyka identyfikacyjna diamentu Nova: Ten typ diamentu ma żółto-zielony kolor, a niektóre kryształy zawierają wtrącenia grafitu i wżery powierzchniowe. Po obróbce wysokotemperaturowej i wysokociśnieniowej struktura diamentu ulega znacznemu odkształceniu plastycznemu, wykazując wyraźne nieprawidłowe wygaszanie, wykazując silną żółto-zieloną fluorescencję, której towarzyszy kredowa fluorescencja, i charakteryzując się charakterystyczną linią widmową 529 nm i linią widmową absorpcji 986 nm.

2.5 Leczenie skojarzone

Zabieg łączenia diamentów obejmuje dwie sytuacje: jedna polega na połączeniu dwóch małych diamentów w większy diament; druga polega na użyciu diamentu jako korony (lub górnej części) i bezbarwnego przezroczystego szafiru lub szkła jako pawilonu (lub dolnej części), łącząc je razem. Podczas osadzania często stosuje się metodę pavé, aby ukryć warstwę łączącą. Diamenty kompozytowe mają następujące cechy identyfikacyjne:

(1) Obserwować charakterystykę łączonej powierzchni i ewentualne pęcherzyki powietrza;

(2) Połysk górnej i dolnej części warstwy kompozytowej, współczynnik załamania światła hermetyzacji oraz różnica w przepuszczalności światła;

(3) Umieść próbkę w wodzie w celu przetestowania, obserwuj zjawisko warstwowania i ostrożnie używaj organicznego oleju zanurzeniowego do obserwacji, ponieważ materia organiczna może rozpuścić warstwę łączącą i oddzielić dwie części;

(4) Obserwuj jasne diamenty kompozytowe o okrągłym szlifie; proporcje cięcia i wewnętrzne zjawisko całkowitego odbicia są gorsze niż w przypadku naturalnych diamentów.

Copywrite @ Sobling.Jewelry - Producent biżuterii na zamówienie, fabryka biżuterii OEM i ODM

Heman

Ekspert ds. produktów jubilerskich --- 12 lat bogatego doświadczenia

Cześć Drogi,

Jestem Heman, tata i bohater dwójki wspaniałych dzieci. Cieszę się, że mogę podzielić się moim doświadczeniem jako ekspert w dziedzinie produktów jubilerskich. Od 2010 roku obsługiwałem 29 klientów z całego świata, takich jak Hiphopbling i Silverplanet, pomagając im i wspierając ich w kreatywnym projektowaniu biżuterii, rozwoju produktów jubilerskich i produkcji.

Jeśli masz jakiekolwiek pytania dotyczące produktu jubilerskiego, zadzwoń lub napisz do mnie, a omówimy odpowiednie rozwiązanie dla Ciebie, a otrzymasz bezpłatne próbki biżuterii, aby sprawdzić kunszt i szczegóły jakości biżuterii.

Rozwijajmy się razem!

Dodaj komentarz Anuluj pisanie odpowiedzi

Kategorie postów

Potrzebujesz wsparcia w produkcji biżuterii?

Wyślij zapytanie do Sobling

Cześć Drogi,

Rozwijajmy się razem!

Podążaj za mną

Dlaczego warto wybrać Sobling?

CERTYFIKATY

Sobling przestrzega standardów jakości

Najnowsze posty

Dlaczego biżuteria z żywicy, plastiku i akrylu jest tak popularna? Materiały, proces produkcji i pielęgnacja

Heman - Ekspert ds. produktów jubilerskich 3 marca, 2025 r.

Dowiedz się, jak zrobić fajną biżuterię z żywicy, plastiku i akrylu! Materiały te są tanie, ale wyglądają bardzo ładnie. Żywica świetnie nadaje się do kolorowych rękodzieł, plastik jest wytrzymały i łatwy do kształtowania, a akryl jest przezroczysty jak szkło. Omawiamy, jak wykonać i pielęgnować te modne elementy. Idealny dla sklepów jubilerskich, projektantów i każdego, kto kocha unikalne akcesoria!

Czytaj więcej "

Jakie są kluczowe metody i zastosowania platyny w nowoczesnym przemyśle?

Jakie są główne metody i zastosowania platynowania w nowoczesnym przemyśle?

Heman - Ekspert ds. produktów jubilerskich 7 listopada 2025

Dowiedz się więcej o platynowaniu biżuterii! Ten poradnik obejmuje różne metody platerowania, takie jak chlorkowe i siarczanowe, a także stopy takie jak Pt-Au i Pt-Co. Jest idealny dla sklepów jubilerskich, projektantów i marek. Dowiedz się, jak sprawić, by Twoje wyroby były trwalsze i atrakcyjniejsze, dzięki szczegółowym informacjom o technikach i zastosowaniach. Idealny do biżuterii na zamówienie.

Czytaj więcej "

Rysunek 5-1 Różne kolory korundowych kamieni szlachetnych

Odsłonięcie pojedynczych kryształów zoptymalizowanych kamieni szlachetnych, takich jak szafir, beryl i diament

Heman - Ekspert ds. produktów jubilerskich 12 listopada 2024 r.

Czytaj więcej "

Rysunek 8-9 Czyszczenie formy w wyniku wybuchu wody

Jak czyścić i sprawdzać odlewy jubilerskie? Techniki dla różnych typów form

Heman - Ekspert ds. produktów jubilerskich 7 stycznia, 2025 r.

Dowiedz się, jak wykonać perfekcyjne odlewy biżuterii! Ten przewodnik pomaga producentom biżuterii, sklepom i projektantom korzystać z różnych form, takich jak gips i wosk. Pokazuje, jak czyścić i naprawiać biżuterię po odlaniu, aby wyglądała świetnie. Niezależnie od tego, czy tworzysz niestandardową biżuterię dla celebrytów, czy sprzedajesz ją online, otrzymasz wskazówki, które pozwolą Ci uniknąć typowych problemów i sprawią, że Twoja biżuteria będzie lśnić.

Czytaj więcej "

Jakie są przygotowania do osadzania biżuterii? - Materiały, narzędzia, wyposażenie i projekty biżuterii

Heman - Ekspert ds. produktów jubilerskich 11 grudnia, 2024

Zapoznaj się z podstawowymi zasadami przygotowywania kamieni szlachetnych. Dowiedz się więcej o metalach, klejnotach i narzędziach. Idealny dla jubilerów, studiów i projektantów. Przygotuj się do tworzenia oszałamiającej, wartościowej biżuterii, którą pokochają klienci.

Czytaj więcej "

Rysunek 4-37 Latająca tarcza szlifierska

Jak przeprowadzić proces wykańczania biżuterii?

Heman - Ekspert ds. produktów jubilerskich 23 września, 2024

Przekształć swoją biżuterię dzięki wskazówkom ekspertów na temat technik wykańczania. Naucz się montować, spawać i polerować, aby uzyskać nieskazitelne rezultaty. Niezbędne dla jubilerów, studiów i projektantów tworzących wysokiej klasy, niestandardowe elementy.

Czytaj więcej "

Biżuteria elektroformowana z 18-karatowego żółtego złota

Jak tworzyć lekkie biżuteryjne arcydzieła za pomocą elektroformowania?

Heman - Ekspert ds. produktów jubilerskich 13 stycznia, 2025 r.

Dowiedz się, jak tworzyć lekką i ładną biżuterię za pomocą fajnej metody zwanej elektroformowaniem. To jak magia! Zaczynasz od woskowego modelu, a następnie używasz specjalnych materiałów, aby zamienić go w metalowy skarb. Ten przewodnik pokazuje wszystkie kroki, od tworzenia formy po jej nabłyszczanie. Świetny dla każdego, kto tworzy lub sprzedaje biżuterię, a nawet jeśli chcesz po prostu wykonać niestandardowy element. Bardzo przydatny dla sklepów jubilerskich, studiów, marek i sprzedawców internetowych!

Czytaj więcej "

Podstawowe informacje o kamieniach szlachetnych i biżuterii z metali szlachetnych - klasyfikacja, pochodzenie, znak hali jubilerskiej i certyfikacja

Heman - Ekspert ds. produktów jubilerskich 18 października 2024 r.

Poznaj świat kamieni szlachetnych - naturalnych i laboratoryjnych. Dowiedz się, co jest modne na rynku, od diamentów po perły. Uzyskaj informacje na temat jakości, cięć i tego, jak odróżnić prawdziwe od fałszywych. Lektura obowiązkowa dla profesjonalistów z branży jubilerskiej i każdego, kto kocha błyskotki.

Czytaj więcej "

Fabryka biżuterii, personalizacja biżuterii, fabryka biżuterii Moissanite, biżuteria z mosiądzu miedzianego, biżuteria półszlachetna, biżuteria z klejnotów syntetycznych, biżuteria z pereł słodkowodnych, biżuteria CZ ze srebra szterlingowego, personalizacja klejnotów półszlachetnych, biżuteria z klejnotów syntetycznych

produkty wyróżnione

kategoria produktów

kategoria materiałów

Odsłonięcie pojedynczych kryształów zoptymalizowanych kamieni szlachetnych, takich jak szafir, beryl i diament

Odsłonięcie pojedynczego kryształu Optymalizacja kamieni szlachetnych, takich jak szafir, beryl i diament

Optymalizacja i identyfikacja kamieni szlachetnych Sapphire & Ruby Corundum, kamieni szlachetnych z rodziny Beryl i diamentów

Spis treści

Sekcja I Sapphire & Ruby Corundum Gemstone

1. Charakterystyka gemmologiczna klejnotów korundowych

Tabela 5-1 Kolory kamieni szlachetnych korundu wytwarzane przez różne jony barwiące

2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji korundowych kamieni szlachetnych

2.1 Klasyfikacja metod optymalizacji obróbki szafirowych kamieni szlachetnych

Tabela 5-2 Klasyfikacja zabiegów optymalizacyjnych dla kamieni szlachetnych z korundu

2.2 Metoda obróbki cieplnej

(1) Zmiana korundowych kamieni szlachetnych zawierających jony żelaza z bezbarwnych i jasnożółtawo-zielonych na żółte i pomarańczowe

(2) Kolor bezbarwnych lub jasnoniebieskich korundowych kamieni szlachetnych zawierających jony żelaza i tytanu pogłębia się, podczas gdy kolor ciemnoniebieskich korundowych kamieni szlachetnych rozjaśnia się.

(3) Eliminacja fioletowych i niebieskich odcieni w rubinach.

(4) Eliminacja, wytrącanie i reformacja wtrąceń gwiaździstych i włóknistych

① Aby wyeliminować asteryzm i wtrącenia podobne do jedwabiu

② Ekstrakcja w świetle gwiazd:

③ Rekreacja w blasku gwiazd:

(5) Wprowadzenie syntetycznych wzorców wzrostu klejnotów, redukcja naprężeń i inkluzje przypominające odciski palców.

2.3 Metoda napromieniowania

① Pomarańczowo-żółta fluorescencja w ultrafiolecie:

② Kompozycja zawiera niewielką ilość jonów chromu lub nie zawiera ich wcale.

③ Widmo absorpcji w podczerwieni:

④ Charakterystyka widma absorpcji w zakresie promieniowania ultrafioletowego i widzialnego:

2.4 Rubinowe wypełnienie

(1) Wypełnianie tradycyjnymi materiałami

(2) Napełnianie szkła o wysokiej zawartości ołowiu

① Metoda napełniania:

② Metoda wykrywania:

③ Naprawa wypełnienia szklanego:

2.5 Kamienie i powłoki kompozytowe

2.6 Popularne metody addytywnego dopasowywania kolorów

2.7 Identyfikacja ulepszonych produktów

(1) Pęknięcia w inkluzjach gaz-ciecz

(2) Erozja wtrąceń stałych

(3) Naprężenia związane z obróbką termiczną złamania

① Snowball:

② Złamania grzywki:

③ Złamania atolu:

2.8 Metoda dyfuzyjna Sapphire

(1) Leczenie dyfuzyjne Kamienie szlachetne korund

① Zasada przetwarzania dyfuzyjnego:

② Proces obróbki dyfuzyjnej

③ Wyniki leczenia dyfuzyjnego:

④ Ocena kamieni szlachetnych poddanych obróbce dyfuzyjnej

(2) Identyfikacja szafirów poddanych obróbce dyfuzyjnej

① Pojedyncze powiększenie

② Obserwacja zanurzenia w oleju:

(3) Mechanizm barwienia i cechy identyfikacyjne kamieni szlachetnych z korundu rozproszonego berylem.

Proces dyfuzji berylu w korundowych kamieniach szlachetnych:

② Charakterystyka dyfuzyjnych kamieni szlachetnych z korundu berylowego

③ Mechanizm barwienia

(4) Beryl poprawia właściwości i identyfikację kamieni szlachetnych.

Kolor:

Tabela 5-3 Kolory uzyskiwane przez różne kolorowe szafiry po dyfuzji jonów berylu

② Test przyrządu na stężenie jonów berylu

Sekcja II Kamienie szlachetne z rodziny beryli

1. Charakterystyka gemmologiczna kamieni szlachetnych z rodziny beryli

Tabela 5-4 Związek między kolorem kamieni szlachetnych beryl a zawartymi w nich jonami barwiącymi

2. Optymalizacja obróbki i metody identyfikacji kamieni szlachetnych z rodziny Beryl

2.1 Metoda obróbki cieplnej

(1) Formy jonów żelaza obecnych w berylu

(2) Warunki obróbki cieplnej

2.2 Metoda napromieniowania radioaktywnego

(1) Metody napromieniowania i zmiany koloru klejnotów

(2) Charakterystyka identyfikacyjna napromieniowanego berylu

2.3 Niektóre metody uzależniającego dopasowywania kolorów

(1) Metoda napełniania wtryskowego

① Wtrysk bezbarwnego oleju:

② Kolorowy wtrysk oleju:

③ Obróbka żywicy:

(2) Barwienie i koloryzacja

(3) Podłoże

(4) Przerost

(5) Powłoka

(6) Kompozyt

Tabela 5-5 Powszechne metody optymalizacji obróbki i cechy identyfikacyjne szmaragdów

① ⁶⁰Promieniowanie Co: