Русский 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
Состав, свойства, кристаллографические характеристики и приборы для тестирования драгоценных камней
Геологическая основа драгоценных камней, химический состав, физические свойства и 9 инструментов для тестирования
Введение:
Раскройте секреты драгоценных камней с помощью нашего руководства, посвященного основам геммологии и обработки. Изучите основы типов драгоценных камней, их геологическое происхождение и химический состав. Узнайте о физических свойствах, определяющих каждый драгоценный камень, и научитесь определять их с помощью различных приборов.
Драгоценные камни в основном обрабатываются до ограненных форм
Оглавление
Раздел I Основные понятия о драгоценных камнях
Драгоценные камни - это материалы, обладающие красотой, долговечностью и редкостью, из которых можно изготавливать ювелирные или ремесленные изделия, включая природные и синтетические драгоценные камни, которые в широком смысле называют самоцветами. Классификация драгоценных камней приведена в таблице 1-1.
Таблица 1-1 Классификация драгоценных камней
| Драгоценные камни | Натуральные драгоценные камни | Натуральный драгоценный камень |
| Натуральный нефрит | ||
| Натуральный органический драгоценный камень | ||
| Искусственный ювелирный камень | Синтетический драгоценный камень | |
| Искусственный драгоценный камень | ||
| Композитный драгоценный камень | ||
| Реконструированный драгоценный камень |
К природным драгоценным камням относятся камни, созданные природой, отличающиеся красотой, долговечностью и редкостью, в том числе природные самоцветы, природный нефрит и природные органические драгоценные камни. Среди них природные драгоценные камни (в узком смысле) - это минеральные монокристаллы или двойные кристаллы, такие как алмазы, сапфиры (рис. 1-1) и изумруды. Природный нефрит (jade) состоит из минеральных агрегатов или аморфных веществ, таких как жадеит, хетинский нефрит и агат (рис. 1-2). Природные органические драгоценные камни (органические самоцветы) - это ювелирные материалы, созданные живыми организмами, частично или полностью состоящие из органического вещества, такие как жемчуг, кораллы и янтарь (рис. 1-3).
Рисунок 1-1 Природные кристаллы сапфира и окружающая их порода
Рисунок 1-2 Необработанный агат
Рисунок 1-3 Сырой янтарь
Искусственные драгоценные камни - это материалы (за исключением металлов), частично или полностью произведенные или изготовленные в качестве ювелирных или ремесленных изделий, включая синтетические драгоценные камни, искусственные драгоценные камни, собранные камни и реконструированные драгоценные камни. Синтетические драгоценные камни - это искусственно созданные материалы, которые имеют известные аналоги в природе, с физическими свойствами и химическим составом, соответствующими их природным аналогам, например, синтетические рубины, синтетические изумруды (Рисунок 1-4) и синтетический кубический цирконий (Рисунок 1-5). Искусственные драгоценные камни - это материалы, полученные искусственным путем и не имеющие соответствующих аналогов, например синтетический феррит стронция и стекло. Собранные драгоценные камни - это материалы, созданные путем искусственного соединения двух или более кусков драгоценного камня для создания общего впечатления. Реконструированные драгоценные камни - это материалы, созданные путем искусственного плавления и спекания фрагментов или обломков драгоценных камней для получения материала, имеющего общий вид, например реконструированный янтарь и реконструированная бирюза.
Рисунок 1-5 Образование кубических кристаллов диоксида циркония
Рисунок 1-6 Собранный опал
Раздел II Геологическая основа драгоценных камней
1. Три основных типа горных пород и добыча драгоценных камней
Минералы - это встречающиеся в природе элементы или соединения, образовавшиеся в результате геологических процессов, имеющие специфический химический состав и внутреннюю структуру и относительно стабильные при определенных условиях. Горные породы - это агрегаты минералов или аморфных материалов, образовавшиеся в результате геологических процессов и обладающие определенной структурой и текстурой. По происхождению горные породы можно разделить на три основные категории: магматические, осадочные и метаморфические. Геологическое происхождение распространенных драгоценных камней представлено в таблице 1-2.
Таблица 1-2 Геологическое происхождение распространенных драгоценных камней
| Тип скалы | Название добытого драгоценного камня |
|---|---|
| Игенистая порода | Бриллианты, рубины, сапфиры, топазы, шпинель, изумруды, аквамарин, гранат, перидот, хрусталь, обсидиан и др. |
| Метаморфическая порода | Нефрит, гранат, рубины, сапфиры, окаменелое дерево и т.д. |
| Осадочная порода | Опал, халцедон, бирюза, малахит, агат и др. |
На Земле обнаружено более 4000 видов минералов, но только более 200 видов могут быть использованы в качестве драгоценных камней, как показано на рис. 1-7. Среди них минералы с красивыми, прочными и редкими характеристиками могут использоваться в качестве драгоценных камней, а некоторые породы с тонкой текстурой и красивым внешним видом - в качестве нефрита (рис. 1-8 - 1-10). Как правило, драгоценные камни имеют ограненную форму, отражающую их яркость и огонь, а нефрит - изогнутую форму, отражающую его цвет и теплый вид, как показано на рис. 1-11 и 1-12.
Рисунок 1-7 Пропорциональное соотношение природных драгоценных камней и минералов
Рисунок 1-8 Кристаллы аквамарина
Рисунок 1-9 Обычная горная порода (ортоклаз)
Рисунок 1-10 Необработанный змеевик
Рисунок 1-11 Драгоценные камни, которые в основном обрабатываются для получения ограненных форм
Рисунок 1-12 Нефрит часто обрабатывают для придания ему изогнутых форм
2. Районы добычи драгоценных камней
Пять самых ценных драгоценных камней в мире - это алмазы, рубины, сапфиры, изумруды и хризоберилл. В коммерческой сфере драгоценные камни, кроме алмазов, называются цветными или фантазийными.
Россия, Австралия, ЮАР, Конго и Ботсвана - пять основных мировых алмазодобывающих регионов. Пять основных районов добычи цветных драгоценных камней - это Мьянма, Таиланд, Шри-Ланка, Мадагаскар и Бразилия. Мьянма и Мозамбик являются основными коммерческими источниками рубинов, их также добывают в Таиланде, Шри-Ланке, Вьетнаме, Афганистане, России, Пакистане, Танзании, Австралии, Камбодже и на Мадагаскаре. Основными источниками сапфиров являются Шри-Ланка, Таиланд, Австралия, Китай, Индия, Камбоджа, Вьетнам и США. Основными источниками изумрудов являются Колумбия и Замбия, также их добывают Бразилия, Зимбабве, Россия, Индия и Канада. Основными источниками кошачьего глаза и александрита являются Бразилия и Шри-Ланка, а также Индия, Мадагаскар, Зимбабве, Замбия и Мьянма.
К высокосортному нефриту относятся жадеит и хетинский нефрит. В настоящее время единственным коммерчески жизнеспособным источником нефрита является Мьянма, на долю которой приходится более 95% рынка, а в последние годы на рынок также вышел нефрит из Гватемалы. Существует множество источников хетинского нефрита, основными из которых являются Синьцзян, Цинхай, Ляонин и Тайвань. В то же время за рубежом есть источники в России, Южной Корее, Австралии, Канаде и Новой Зеландии.
3. Основные рынки торговли драгоценными камнями
В международном масштабе первичный рынок драгоценных камней включает Мадагаскар, Шри-Ланку и т. д., а вторичные рынки - Таиланд, Индию, Кению и Гонконг, Китай. В Таиланде в основном два рынка драгоценных камней - Бангкок и Чантхабури, причем в Бангкоке сосредоточены необработанные камни и готовая продукция, а в Чантхабури много фабрик по обработке драгоценных камней, которые занимаются в основном необработанными камнями, готовой продукцией и сырьем. Таиландский рынок драгоценных камней предлагает широкий выбор; Джайпур в Индии является центром обработки и распределения изумрудов, в основном занимаясь сырьем и готовыми изумрудами; Кения - развивающийся центр распределения необработанных драгоценных камней, в основном сосредоточенный на драгоценных камнях среднего класса, таких как турмалин, аквамарин, гранат и т. д.; Гонконг, Китай, в основном занимается бисерными материалами среднего и низкого ценового сегмента.
В настоящее время в материковом Китае нет специализированного рынка материалов для огранки драгоценных камней. В уезде Хайфэн провинции Гуандун есть рынок торговли сырьем и фабрики по обработке драгоценных камней, занимающиеся в основном низкопробными драгоценными камнями, такими как турмалин, гранат и хрусталь.
Раздел III Кристаллография драгоценных минералов
1. Кристаллы и аморфные твердые тела
Кристаллы относятся к твердым телам с решетчатой структурой, в которой внутренние частицы расположены в регулярном порядке и периодически повторяются в трехмерном пространстве, образуя внешне определенную геометрическую форму, например, гранат, изумруд, хрусталь. Кристаллы обладают шестью фундаментальными свойствами.
- Самоограничение: Кристаллы могут спонтанно вырастать в геометрические многогранники при определенных условиях, как показано на рис. 1-13 и 1-14.
- Однородность: Физические и химические свойства всех частей кристалла одинаковы.
- Симметрия: Кристаллы обладают симметрией и регулярностью в расположении внутренних частиц и внешних признаков.
- Анизотропия: Определенные физические свойства могут меняться в зависимости от направления движения кристалла, например, меняться твердость.
- Минимальная внутренняя энергия: При определенных условиях, по сравнению с аморфными веществами, жидкостями и газами того же состава, кристаллы обладают минимальной внутренней энергией.
- Стабильность: Благодаря минимальной внутренней энергии кристаллы обладают наибольшей стабильностью по сравнению с аморфными веществами, жидкостями и газами того же состава.
На рисунке 1-13 показана решетчатая структура кристаллов флюорита.
Рисунок 1-14 Геометрические формы кристаллов флюорита
Аморфные твердые вещества (рис. 1-15, 1-16) относятся к твердым веществам, не имеющим решетчатой структуры, внутренние частицы которых расположены неравномерно, поэтому макроскопически они выглядят как неправильные, неграненые геометрические формы.
На рисунке 1-15 показано, что структура аморфных твердых тел не имеет решетчатой структуры.
Рисунок 1-16 Опал без геометрической формы
2. Классификация кристаллов
На основании характеристик кристаллической симметрии кристаллы можно разделить на три основных семейства кристаллов и семь основных кристаллических систем, как показано в таблице 1-3.
Таблица 1-3 Классификация кристаллов
| Кристальная семья | Кристаллическая система | Драгоценные камни |
|---|---|---|
| Усовершенствованное семейство кристаллов | Изометрическая система кристаллов | Алмаз, гранат, шпинель, флюорит, содалит и др. |
| Семейство промежуточных кристаллов | Гексагональный кристалл | Апатит, берилл, бенитоит и др. |
| Тригональная система | Сапфир, рубин, турмалин, кварц, родохрозит и др. | |
| Тетрагональный кристалл | Циркон, рутил, касситерит, скаполит, идократ и др. | |
| Семейство кристаллов низкого уровня | Орторомбический | Оливин, топаз, цоизит, иолит, хризоберилл, андалузит, корнерупин, данбурит и др. |
| Моноклинная система | Нефрит (твердый жадеит), диопсид, нефрит (тремолит), малахит, ортоклаз, сподумен и др. | |
| Триклиническая система | Плагиоклаз, бирюза, родонит, аксинит и др. |
3. Ориентация и кристаллизационные свойства кристаллов
(1) Ориентация кристаллов и кристаллические константы
Ориентация кристаллов - это определение системы координат внутри кристалла, выделение координатных осей (также известных как оси кристалла) и определение отношения длин единиц измерения (длин осей) вдоль каждой оси кристалла (отношение осей). Кристаллические оси - это три прямые линии, пересекающиеся в центре кристалла, которые называются осью X, осью Y и осью Z (или представляются как ось a, ось b и ось c). Для тригональной и гексагональной кристаллических систем требуется дополнительная ось u, передняя часть которой отрицательна, а задняя - положительна.
Осевой угол - это угол между положительными концами кристаллических осей, представленных α(YˆZ), β(ZˆX), γ(XˆY); отношение осей определяется на основе методов геометрической кристаллографии: a: b: c. Отношение осей a : b : c и осевой угол α : β: γ в совокупности называются кристаллическими константами.
(2) Привычки кристаллизации кристаллов
Под кристаллизацией понимаются кристаллические формы, которые обычно демонстрируют минералы драгоценных камней, и пропорции, в которых кристаллы располагаются в трехмерном пространстве. Кристаллическая ориентация семи основных кристаллических систем и кристаллизационные особенности распространенных драгоценных минералов приведены в таблице 1-4. В идеальных условиях драгоценные минералы могут вырасти в идеальные кристаллы в соответствии с регулярным расположением внутренних частиц. Однако в большинстве случаев геологическая деятельность приводит к нестабильной среде роста минералов, в результате чего они обычно растут в виде деформированных кристаллов. Минеральные агрегаты (например, нефрит) обычно не имеют правильных геометрических форм, а часто выглядят как неправильные блоки, такие как жадеит и агат.
При выборе стиля огранки драгоценных камней следует учитывать особенности кристаллизации кристаллов драгоценных камней, чтобы максимально сохранить их качество. Например, рубины часто имеют бочкообразную или короткую цилиндрическую форму, обычно овальную или каплевидную; изумруды и турмалины часто имеют длинную цилиндрическую форму, обычно прямоугольную ступенчатую огранку; гранаты - зернистые кристаллы, поэтому они часто имеют круглую, сердцевидную или овальную форму.
Таблица 1-4 Кристаллографическая ориентация семи основных кристаллических систем и распространенных драгоценных минералов
| Кристалл Групп | Кристаллическая система | Схема ориентации кристаллов | Кристаллические константы | Примеры распространенных минералов с драгоценными камнями | ||
| Привычки кристаллизации | Диаграмма минералов драгоценных камней | |||||
| Высшая кристаллическая группа | Равноосная кристаллическая система |
|
a=b=c; α=β=γ=90° | Шпинель | Часто октаэдрические, октаэдрические и ромбические додекаэдрические агрегаты октаэдрические и кубические агрегаты, или октаэдрические контактные биокристаллы |
|
| Гранат | Часто ромбический додекаэдр, тетрагональный трисоктаэдр и агрегация двух, на поверхности кристалла можно увидеть линии роста |
|
||||
| Кристалл Групп | Кристаллическая система | Схема ориентации кристаллов | Кристаллические константы | Примеры распространенных минералов с драгоценными камнями | ||
| Привычки кристаллизации | Диаграмма минералов драгоценных камней | |||||
| Промежуточная группа кристаллов | Гексагональная кристаллическая система |
|
a=b≠c; α=β=90°, γ=120° | Берил | Часто в виде шестиугольных колонн с продольными линиями или прямоугольными ямками, развитыми на гранях колонн. |
|
| Трехсторонняя кристаллическая система |
|
a=b≠c; α=β=90°, γ=120° | Корунд | Часто столбчатые, бочкообразные или пластинчатые, шестиугольные в сечении, с поперечными линиями, развитыми на гранях столбов |
|
|
| Турмалин | Часто столбчатые, округло-треугольные в сечении, с развитыми продольными линиями |
|
||||
| Кристалл | Часто призматические, гексагональные, а в скоплениях - ромбические или треугольно-бипирамидальные, с заметными поперечными линиями на гранях колонн |
|
||||
| Тетрагональная кристаллическая система |
|
a=b≠c; α=β=γ=90° | Циркон | Часто короткие столбчатые, конические или столбчатые и конические агрегаты |
|
|
| Кристалл Групп | Кристаллическая система | Схема ориентации кристаллов | Кристаллические константы | Примеры распространенных минералов с драгоценными камнями | ||
| Привычки кристаллизации | Диаграмма минералов драгоценных камней | |||||
| Семейство низкосортных кристаллов | Ромбоэдрическая кристаллическая система |
|
a≠b≠c； α=β=γ=90° | Хризоберилл | Часто пластинчатые, короткостолбчатые или витые бикристаллы (псевдогексагональные триплетные кристаллы), с полосами на нижней поверхности |
|
| Перидот | Часто короткостолбчатые, развивающие продольные линии |
|
||||
| Топаз | Часто ромбоэдрические: развиваются продольные линии |
|
||||
| Цоизит (танзанит) | Часто столбчатые или пластинчато-столбчатые |
|
||||
| Моноклинная кристаллическая система |
|
a≠b≠c； a =γ=90°, β≠90° | Лиофолит, турбидит, жадеит | Часто ромбоэдрический |
|
|
| Триклиническая кристаллическая система |
|
a≠b≠c； α≠β≠γ≠90° | Бирюза, аксинит, солнечный камень, кианит | Параллельный бифасиальный |
|
|
Раздел IV Химический состав драгоценных камней
1. Химическая классификация драгоценных камней
По химическому составу драгоценные минералы можно разделить на две категории: соединения и элементы. Соединения можно разделить на оксиды и кислородсодержащие соли (такие как силикаты, фосфаты и карбонаты). Химический состав и классификация распространенных драгоценных камней приведены в таблице 1-5.
Таблица 1-5 Химический состав и классификация распространенных драгоценных камней
| Категория | Драгоценные камни | Химический состав | ||
|---|---|---|---|---|
| Элементарная категория | Алмаз | С, может содержать микроэлементы, такие как N, B, H и др. | ||
| Категория соединения | Категория Оксид | Корунд (рубин, сапфир) | Эл2O3 Может содержать микроэлементы, такие как Fe, Ti, CT, V и др. | |
| Хризоберилл (кошачий глаз, александрит, обыкновенный хризоберилл и др.) | BeAl2O4 Может содержать микроэлементы, такие как Fe, Cr, Ti и др. | |||
| Шпинель | MgAl2O4 Может содержать микроэлементы, такие как Cr, Fe, Zn и др. | |||
| Кварц (кристалл) | SiO2 Может содержать микроэлементы, такие как Ti, Fe, Al и т.д. (в некоторых книгах его относят к силикатам). | |||
| Типы кислородных солей | Силикат | Берилл (изумруд, аквамарин, морганит и др.) | Будьте3Эл2Si6O18 Может содержать микроэлементы, такие как Cr, V, Fe, Ti и др. | |
| Турмалин (берилл) | (Na, K, Ca)(Al, Fe, Li, Mg, Mn)3(Al, Cr, Fe, V)6(BO3)3(Si6O18)(OH, F)4 | |||
| Циркон | ZrSiO4 Может содержать микроэлементы, такие как U, Th и др. | |||
| Гранат | A3B2(SiO4)3, A为Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+ 、 Mn2+ и так далее； B为Al3+, 、 Fe3+、 Ti3+ 、 Cr3+, и т.д. | |||
| Перидот | (Mg,Fe)2[SiO4] | |||
| Топаз | Эл2SiO4(F,OH)2Может содержать микроэлементы, такие как Cr, Li, Be и др. | |||
| Цоизит (танзанит) | Ca2Эл3(SiO4)3(OH), который может содержать микроэлементы, такие как V, Cr, Mn и др. | |||
| Джейд | NaAlSi2O6 В нем могут содержаться такие микроэлементы, как Cr, Fe, Ca и др. | |||
| Фосфат | Бирюза | CuAl6(PO4)4(OH)8 - 5H2O | ||
| Карбонат | Малахит | Cu2CO3(OH)2 | ||
По химическому составу минералы драгоценных камней можно разделить на основные химические компоненты и следовые химические компоненты. Основные химические компоненты поддерживают структуру минерала. В то же время микроэлементы могут варьироваться в небольших пределах без изменения основной структуры, что приводит к изменению физических свойств, таких как коэффициент преломления и относительная плотность. Изменения в составе микроэлементов также могут приводить к появлению различных цветов и цветовых полос в драгоценных камнях. Например, основным компонентом корунда является Al2O3Когда корунд не содержит следов элементов, он кажется бесцветным; когда корунд содержит следы Cr3+он кажется красным (когда достигает качества драгоценного камня, его можно назвать рубином); когда корунд содержит следы Fe2+ и Ti4+он кажется синим (когда достигает качества драгоценного камня, его можно назвать сапфиром); когда корунд содержит следы Fe3+Он кажется желтым (когда достигает качества драгоценного камня, его можно назвать желтым сапфиром). Основным компонентом берилла является Be3Эл2Si6O18Если берилл не содержит микроэлементов, он кажется бесцветным; если берилл содержит микроэлементы Cr3+он кажется зеленым (когда достигает качества драгоценного камня, его можно назвать изумрудом); когда берилл содержит следы Fe2+Он кажется голубым (когда достигает качества драгоценного камня, его можно назвать аквамарином). Драгоценные камни, цвет которых обусловлен микроэлементами, называют "аллохроматически окрашенными драгоценными камнями", которые, как правило, имеют различные цвета. Например, основным компонентом перидота является (Mg, Fe)2[SiO4], где Fe2+ вызывает желто-зеленый цвет перидота. Драгоценные камни, цвет которых обусловлен основными элементами, называются "идиохроматическими драгоценными камнями", которые обычно имеют одну цветовую разновидность.
Химический состав и структура минералов драгоценных камней могут влиять на их долговечность. Как правило, силикатные и оксидные минералы обладают большей прочностью, например гранат и хризоберилл; карбонатные минералы легко вступают в реакцию с кислотами, поэтому обладают меньшей прочностью, например малахит, поэтому следует избегать контакта с кислотами при обработке и хранении. Гидратированные минералы драгоценных камней следует защищать от воздействия высоких температур во время обработки, чтобы предотвратить потерю воды, например бирюзу (CuAl6(PO4)4(OH)8-5H2O), которая содержит кристаллизационную воду (H2O) и структурной воды (OH–). Когда температура достигает 100~200℃, кристаллизационная вода уходит, а когда температура достигает 600~1000℃, структурная вода уходит, и оба эти фактора могут необратимо повредить структуру бирюзы. Аналогичные случаи включают турмалин (OH–) и танзанит (OH–).
2. Включения и классификация драгоценных камней
Понятие "включения" в драгоценных камнях можно разделить на широкое и узкое. Узкое определение относится к другим минеральным компонентам, которые заключены в дефекты кристаллов во время роста драгоценного камня. Широкое определение охватывает все характеристики, влияющие на общую однородность минералов драгоценных камней, включая узкие включения и различия в структуре и физических характеристиках драгоценных камней, таких как цветовые полосы, двойникование и спайность. Включения в драгоценных камнях можно классифицировать в зависимости от их фазы и времени образования.
(1) Классификация по фазам
В зависимости от фазы самоцветные включения можно разделить на твердые, жидкие и газовые.
① Твердые включения
Твердые включения - это включения, которые существуют в твердой форме в драгоценных камнях. Твердые включения могут образовываться до появления драгоценного камня или одновременно с ним. Например, игольчатые включения рутила в кварце (рис. 1-17).
② Жидкие включения
Жидкие включения - это включения в жидком состоянии в драгоценных камнях, состоящие в основном из воды (рис. 1-18).
Рисунок 1-17 Игольчатые включения рутила в кристалле
Рисунок 1-18 Жидкие включения в драгоценных камнях
③ Газообразные включения
Газообразные включения - это включения, которые существуют в газообразном состоянии в драгоценных камнях. Например, пузырьки часто встречаются в янтаре и стекле (рис. 1-19).
④ Многофазные включения
Многофазные включения - это включения в драгоценных камнях, которые существуют в нескольких фазах, включая твердо-жидкостные двухфазные включения, газо-жидкостные двухфазные включения, твердо-жидкостно-газовые трехфазные включения и т.д. (рис. 1-20, 1-21).
Рисунок 1-20 Трехфазное включение твердого тела-жидкости-газа
Рисунок 1-21 Газожидкостное двухфазное включение
(2) Классификация по времени формирования
По времени образования включения в драгоценных камнях можно разделить на первичные, сингенетические и эпигенетические.
① Первичные включения
Первичные включения - это включения, которые образуются до формирования кристалла драгоценного камня. Эти включения представляют собой твердые включения и могут быть из того же вещества, что и драгоценный камень, или из другого вещества.
② Сингенетические включения
Первичные включения образуются одновременно с кристаллом драгоценного камня, который может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии.
③ Вторичные включения
Вторичные или постформационные включения образуются после формирования кристалла драгоценного камня. Например, лилиевидные включения в оливине образуются под воздействием стресса.
(3) Обычные включения в драгоценных камнях
Изучение включений в драгоценных камнях - один из лучших методов определения разновидностей драгоценных камней, разграничения природных и синтетических камней, определения того, подвергался ли камень обработке, и исследования происхождения драгоценных камней. Например, бирманские рубины часто содержат обильные игольчатые включения рутила; колумбийские изумруды обычно включают трехфазные включения газ-жидкость-твердое тело; аквамарины могут иметь включения, похожие на дождь; оливин содержит характерные включения в форме лилий; синтетические рубины, полученные плавлением, часто демонстрируют дугообразные линии роста, пузырьки и порошок; жадеит, обработанный смолой или окрашенный, может демонстрировать узоры кислотного травления и распределение цвета, напоминающее сетку.
Перед обработкой драгоценных камней необходимо провести всестороннее наблюдение за их внутренними и внешними характеристиками, такими как распределение включений, линий роста и трещин. В целом, при позиционировании драгоценных камней следует стремиться к тому, чтобы избежать дефектов и повысить выход и качество камней. В особых случаях некоторые разновидности драгоценных камней требуют сохранения включений, например, демантоид, у которого полные хвостообразные включения на столе значительно повышают его ценность. Кроме того, драгоценные камни с высокой чистотой часто оформляют в виде граней, в то время как камни с низкой чистотой, низкой прозрачностью и развитыми трещинами обычно оформляют в виде кабошонов.
Раздел V Физические свойства драгоценных камней
1. Механические свойства драгоценных камней
(1) Расщепление
Кливаж - это свойство минералов драгоценных камней раскалываться вдоль гладких плоскостей кристаллической структуры под действием внешней силы. По степени гладкости плоскостей спайности драгоценные камни делятся на пять уровней: идеальная спайность, полная спайность, хорошая спайность, несовершенная спайность и неидеальная спайность.
Совершенная спайность характеризуется тем, что драгоценный камень легко раскалывается под действием внешней силы, с полными и гладкими поверхностями спайности, как, например, слюда и графит (рис. 1-22). Полная спайность показывает, что самоцвет легко раскалывается на плоскости под действием внешней силы, с относительно полными и гладкими поверхностями спайности, как у флюорита и кальцита (рис. 1-23).
Рисунок 1-22 Идеальное расщепление слюды
Рисунок 1-23 Полное расщепление кальцита
Умеренная спайность указывает на то, что самоцвет может раскалываться на плоскости под действием внешней силы, с заметными, но недостаточно гладкими поверхностями спайности, как, например, у полевого шпата (рис. 1-24). Неполная спайность характеризуется тем, что драгоценный камень трудно расколоть на плоскости под действием внешней силы, периодически видны лишь небольшие и неровные поверхности спайности, как, например, у оливина. Неполная спайность, или отсутствие спайности, относится к драгоценным камням, которые трудно расколоть на плоскости под действием внешней силы, например кварц (рис. 1-25).
Рисунок 1-24 Среднее расщепление полевого шпата
Рисунок 1-25 Крайне несовершенная спайность кварца
Когда в драгоценном камне образуется раскол, он может быть разделен вдоль направления раскола, как, например, полный раскол октаэдра флюорита. При полировке в направлениях спайности может постоянно возникать раскол, в результате чего грани невозможно отполировать до блеска. Поэтому при проектировании огранки следует избегать того, чтобы стол и большинство граней драгоценного камня были параллельны направлению спайности, а образовывали небольшой угол с плоскостью спайности, как показано в проекте огранки желтого топаза на рис. 1-26 и 1-27.
Рисунок 1-26 Конструкция столешницы из топаза должна образовывать небольшой угол с нижним расщеплением поверхности
Рисунок 1-27 Сырой топаз и готовые изделия из него
(2) Расставание
Расщепление - это свойство драгоценного камня раскалываться по определенным структурным плоскостям под воздействием внешних сил. К таким структурам относятся двойниковые границы кристаллов или некоторые включения. Кливаж - неотъемлемое свойство драгоценных камней, и плоскости кливажа обычно более гладкие, чем поверхности раздела.
Когда драгоценные камни раскалываются, из-за их низкой прозрачности они склонны к раскалыванию по направлению раскола. Для обеспечения долговечности драгоценного камня его следует оформлять в изогнутой, а не в граненой форме. К распространенным камням с развитым расслоением относятся камни семейства корундовых, такие как рубины (рис. 1-28) и сапфиры.
(3) Перелом
Излом - это неравномерное разрушение, которое случайно возникает в драгоценных камнях под действием внешней силы. К распространенным типам изломов относятся конхоидальные изломы, ступенчатые изломы, неровные изломы и зазубренные изломы, как показано на рис. 1-29-1-31. Большинство драгоценных камней имеют конхоидальные изломы, например кварц, аквамарин и перидот; большинство нефритов имеют неровные изломы, например жадеит и нефрит. При выборе драгоценных камней тип излома можно использовать для грубого различия между разными сортами камней.
Рисунок 1-28 Расщепление рубина
Рисунок 1-29 Раковинообразный излом кварца
Рисунок 1-30 Ступенчатый излом кварца
Рисунок 1-31 Неровный излом калиевого полевого шпата
(4) Жгут проводов
Твердость драгоценного камня означает его способность противостоять давлению, царапинам или шлифовке. Наиболее распространенным методом определения твердости минералов является шкала твердости Мооса. Твердость по Моосу - это относительная мера твердости, разделенная на десять уровней, представленных десятью минералами в качестве эталонов, как показано в таблице 1-6.
Таблица 1-6 Шкала твердости Мооса
| Уровень твердости | Стандартный образец минерала | Уровень твердости | Стандартный образец минерала |
|---|---|---|---|
| 1 | Тальк | 6 | Ортоклаз |
| 2 | Гипс | 7 | Кварц |
| 3 | Кальцит | 8 | Желтый нефрит |
| 4 | Желтый камень | 9 | Сапфир |
| 5 | Апатит | 10 | Алмаз |
Некоторые минералы драгоценных камней имеют различную твердость в разных направлениях, что называется дифференциальной твердостью. Для драгоценных камней со значительной дифференциальной твердостью направление режущей грани должно быть обоснованно в соответствии с направлением дифференциальной твердости. Например, твердость кианита в направлении параллельного расширения кристаллов составляет 4,5 〜5, а в направлении перпендикулярного расширения кристаллов - 6,5 〜7. Конструкция стола должна быть параллельна направлению большей твердости.
Драгоценные минералы с высокой твердостью могут царапать и шлифовать камни с меньшей твердостью. Поэтому при обработке следует выбирать более твердые абразивные материалы и инструменты, например алмазные шлифовальные круги и алмазный полировальный порошок, которые могут шлифовать и полировать большинство драгоценных камней. Поскольку в воздухе содержится большое количество диоксида кремния (твердость 7), драгоценные камни с твердостью более 7 не так легко поцарапать во время использования, что позволяет им долго сохранять свой блеск и высокую прочность. Драгоценные камни с твердостью менее 7 подвержены трению с диоксидом кремния в воздухе во время носки, в результате чего на поверхности появляются мелкие царапины, снижающие яркость и вызывающие значительный износ граней. Поэтому драгоценные камни с твердостью более 7 обычно обрабатывают в ограненные формы, чтобы показать их яркость и блеск, а с твердостью менее 7 - в изогнутые формы, чтобы уменьшить трение между гранями и воздухом, продлевая срок службы. Минералы с твердостью менее 3 обычно не рассматриваются для выбора в качестве материала для драгоценных камней.
(5) Жесткость и хрупкость
Прочность драгоценного камня означает его способность сопротивляться разрыву и разрушению под действием внешних сил. Свойство легко разрушаться называется хрупкостью. Например, нефрит и корунд обладают высокой прочностью и нелегко ломаются под воздействием внешних сил; изумруды имеют относительно высокую хрупкость, и чтобы они не ломались при оправе и ношении, их часто обрабатывают в форме изумруда.
(6) Плотность и относительная плотность
Масса драгоценного камня в единице объема называется плотностью. При идентификации драгоценных камней в основном используется относительная плотность. Относительная плотность - это отношение массы вещества в воздухе к массе равного объема воды при температуре 4℃. Английская аббревиатура - SG, и она не имеет единицы измерения.
Относительная плотность≈(масса драгоценного камня в воздухе / (масса драгоценного камня в воздухе - масса драгоценного камня в воде))
При отборе материалов из драгоценных камней, "взвешивая" камни, можно приблизительно определить их относительную плотность и быстро выбрать из смешанной кучи камни со слишком высокой или низкой относительной плотностью, как показано на рис. 1-32.
2. Оптические свойства драгоценных камней
(1) Источники света, используемые для идентификации драгоценных камней
Естественный свет - это свет, излучаемый реальными источниками, такими как солнечный свет и искусственное освещение. Характеристика естественного света заключается в том, что в плоскости, перпендикулярной направлению распространения световой волны, наблюдаются световые колебания равной амплитуды во всех направлениях, как показано на рис. 1-33.
Поляризованный свет - это свет, который колеблется в определенном направлении, причем направление колебаний перпендикулярно направлению распространения световой волны. Он также известен как плоскополяризованный свет или поляризованный свет, как показано на рис. 1-34.
Видимый свет - это свет в электромагнитном спектре, который может восприниматься человеческим глазом, как правило, с длиной волны от 380 до 760 нм.
(2) Цвет драгоценных камней
Цвет драгоценных камней является результатом избирательного поглощения драгоценным камнем определенных длин волн видимого света, при этом оставшийся видимый свет воспринимается человеческим глазом и мозгом, как показано на рис. 1-35.
① Плеохроизм
Плеохроизм драгоценных камней - это явление, при котором неоднородные камни избирательно поглощают видимый свет в разных направлениях, в результате чего камни под разными углами приобретают разные цвета. Плеохроизм проявляется только в неоднородных, цветных и прозрачных камнях; одноосные кристаллы могут проявлять дихроизм, а двуосные - трихроизм. Как правило, плеохроизм наиболее выражен вдоль направления оптической оси или в плоскости оптической оси; в направлении, перпендикулярном оптической оси, плеохроизм не проявляется. К драгоценным камням с ярко выраженным плеохроизмом относятся танзанит, иолит и турмалин.
Вообще говоря, при проектировании огранки драгоценных камней стол должен быть вертикальным или параллельным направлению оптической оси, чтобы стол отображал наилучший цвет. Например, в рубинах, если цвет кажется ярко-красным вдоль параллельного направления оси c и оранжево-красным вдоль вертикального направления оси c, стол для огранки драгоценных камней должен быть вертикальным по отношению к оси C, чтобы можно было наблюдать ярко-красный цвет со стороны стола, как показано на рис. 1-36. В темно-зеленом турмалине цвет кажется более темным вдоль параллельного направления оси с и более светлым вдоль вертикального направления оси с, поэтому при проектировании стол камня должен быть параллелен оси с, что позволит наблюдать подходящий зеленый цвет со стороны стола.
② Цветные полосы, цветовые пятна, цветовые формы
Части, значительно отличающиеся по цвету от основного тела драгоценного камня, можно назвать цветовыми полосами, цветовыми пятнами, цветовыми формами и т. д. Цветовые полосы на драгоценных камнях часто имеют вид полос или линий определенной направленности. При проектировании огранки драгоценных камней следует стараться избегать появления на столе неровных цветовых полос, цветовых фигур и т. д., как показано на рис. 1-37. Например, у рубинов и сапфиров шестиугольные цветовые полосы часто перпендикулярны оси c, и в целом при проектировании огранки драгоценных камней следует стремиться к тому, чтобы стол драгоценного камня был параллелен оси c.
(3) Блеск драгоценных камней
Блеск драгоценных камней - это способность поверхности камня отражать свет. Блеск можно разделить на металлический блеск, субметаллический блеск, адамантиновый блеск и стеклянный блеск, как показано на рис. 1-38-1-41. Особый блеск драгоценных камней включает маслянистый блеск, смолистый блеск, шелковистый блеск и перламутровый блеск, как показано на рис. 1-42 и 1-43. Для одного и того же вида драгоценных камней качество полировки является одним из важных факторов, влияющих на силу блеска; чем лучше полировка, тем сильнее блеск.
Рисунок 1-38 Металлический блеск
Рисунок 1-39 Субметаллический блеск
Рисунок 1-40 Адамантиновый блеск
Рисунок 1-41 Блеск стекла
Рисунок 1-42 Смолистый блеск
Рисунок 1-43 Жемчужный блеск
Копирайт @ Sobling.Jewelry - Пользовательские ювелирные изделия производителя, OEM и ODM ювелирный завод
(4) Специальные оптические эффекты
Специальные оптические эффекты драгоценных камней включают в себя эффект "кошачьего глаза", эффект звездного света, эффект игры цвета, эффект изменения цвета, а также такие явления, как эффект ореола, эффект лунного света и эффект золотого песка. Камни со специальными оптическими эффектами часто обрабатываются в изогнутые формы, за исключением эффекта изменения цвета.
① Эффект кошачьего глаза и эффект звездного света
Эффект кошачьего глаза - явление, при котором на изогнутой поверхности драгоценного камня появляется яркая линия из-за отражения и преломления света, напоминающая кошачий глаз. Эффект звездного света - явление, при котором на изогнутой поверхности драгоценного камня появляются две или более ярких линии из-за отражения и преломления света, напоминающие мерцающий звездный свет.
Условия, при которых драгоценный камень проявляет эффект "кошачьего глаза" или эффект "звездного света": Во-первых, драгоценный камень должен содержать набор (для эффекта "кошачий глаз") или несколько наборов (для эффекта "звездный свет") плотно расположенных, ориентированных волокнистых, иглообразных или трубчатых включений или структур. Во-вторых, при проектировании огранки нижняя поверхность драгоценного камня должна быть параллельна плоскости включений. Высота изогнутого камня должна соответствовать фокусу отраженного света от включений, а яркая линия, создаваемая камнем, должна быть перпендикулярна направлению включений. Наконец, изогнутая поверхность должна быть отполирована, в то время как нижняя поверхность обычно остается необработанной или неполированной, как показано на рис. 1-44-1-46.
Рисунок 1-45 Стеклянный кошачий глаз с набором параллельно расположенных волокнистых включений
Рисунок 1-46, эффект "кошачьего глаза" от стеклянных кошачьих глаз
② Игра цветовых эффектов
Под эффектом игры цвета понимается явление, когда на одном и том же драгоценном камне образуются различные цветовые пятна, в основном за счет интерференции и дифракции света, причем цвет пятен меняется в зависимости от угла наблюдения.
Опал может демонстрировать эффект игры цвета, и нижняя поверхность драгоценного камня должна быть параллельна большинству плоскостей цветовых пятен. Выберите часть с яркими цветами в качестве центра драгоценного камня, в первую очередь оформленную в изогнутую форму, как показано на рис. 1-47.
③ Адуляресценция, эффект лунного камня, эффект солнечного камня
Драгоценные камни группы полевых шпатов могут создавать различные особые оптические эффекты, такие как адуляресценция лабрадорита, эффект лунного камня и эффект солнечного камня. Адуляресценция лабрадорита - это явление, при котором свет интерферирует и дифрагирует между тонкими слоями двойниковых кристаллов лабрадорита или ориентированными пластинчатыми и игольчатыми включениями, проявляя при вращении камня красные, желтые и синие цвета. Эффект лунного камня - явление, при котором свет претерпевает диффузное отражение, интерференцию и дифракцию между слоями калиевого и натриевого полевого шпата или между двойниковыми кристаллическими слоями, и при вращении драгоценного камня появляются голубые и белые оттенки, напоминающие лунный свет. Эффект солнечного камня - явление, при котором свет преломляется и отражается между грубо ориентированными пластинчатыми и игольчатыми включениями, демонстрируя множество ослепительных бликов при вращении камня, как показано на рис. 1-48.
Особые оптические эффекты группы полевых шпатов связаны со слоистой структурой камней, поэтому при оформлении драгоценных камней нижняя поверхность должна быть параллельна слоистой структуре и отполирована до изогнутой формы, чтобы лучше передать особые оптические эффекты.
(5) Преломление и коэффициент преломления минералов драгоценных камней
Явления отражения и преломления происходят на границе раздела, когда свет переходит из одной среды в другую.
Закон преломления: Когда свет попадает в более плотную среду (с большим коэффициентом преломления) из более редкой среды (с меньшим коэффициентом преломления) под углом, преломленный луч, падающий луч и нормаль лежат в одной плоскости, причем преломленный и падающий лучи находятся по разные стороны от нормали; угол преломления меньше угла падения, и по мере увеличения угла падения угол преломления также увеличивается. Когда свет попадает в более редкую среду из более плотной под углом, угол преломления больше угла падения. С увеличением угла падения угол преломления также увеличивается. Когда луч света ударяется о поверхность среды перпендикулярно, направление распространения остается неизменным, а путь света преломляется обратно (рис. 1-49).
Закон отражения: Когда свет падает на границу, отраженный луч, падающий луч и нормаль лежат в одной плоскости, причем отраженный и падающий лучи находятся по разные стороны от нормали, а угол отражения равен углу падения (рис. 1-50).
Полное внутреннее отражение: Когда световые волны попадают в менее плотную среду из более плотной, увеличение угла падения приводит к тому, что падающий свет больше не преломляется, а полностью отражается обратно в более плотную среду. Это явление называется полным внутренним отражением, а соответствующий угол падения известен как критический угол для полного отражения, как показано на рис. 1-51.
Пусть показатель преломления менее плотной среды равен n1, показатель преломления более плотной среды n2 (n2 > n1), а критический угол для полного отражения - ɸ, sinɸ=n1/n2.
Двулучепреломление - это разница между максимальным и минимальным показателями преломления неоднородных драгоценных камней. Для драгоценных камней с высоким двулучепреломлением при огранке необходимо обеспечить перпендикулярность стола к оптической оси. Если смотреть на камень вдоль оптической оси, он не проявляет двулучепреломления, что предотвращает появление заметных отблесков граней, которые могут повлиять на внешний вид камня, как показано на рис. 1-52 и 1-53.
Рисунок 1-52 Оливин в необработанном виде (слева) и готовый продукт (справа)
Рисунок 1-53 Граневое двойное преломление оливина 6. Дисперсия минералов драгоценных камней
(6) Рассеивание минералов драгоценных камней
Явление, при котором белый свет при прохождении через материал разлагается на различные длины волн цветного света, называется дисперсией. Например, луч белого света разлагается на составляющие цвета из-за различных показателей преломления, как показано на рис. 1-54. К драгоценным камням с высокой дисперсией относятся спессартин 0,027, циркон 0,039, алмаз 0,044, сфен 0,051, демантоид 0,057 и кубический цирконий 0,065.
Драгоценные камни с высокими показателями преломления и дисперсии, такие как рубины, гранаты и оливины, часто оформляют в яркую огранку, чтобы продемонстрировать их яркость и огонь. Камни с более низкими показателями преломления и дисперсии, например изумруды и аквамарины, часто оформляются в ступенчатую огранку, подчеркивающую цвет камня.
(7) Другие физические свойства драгоценных камней
① Теплопроводность
Теплопроводность - это способность материала проводить тепло. Самой сильной теплопроводностью обладают металлы, за ними следуют кристаллы, а самой плохой теплопроводностью обладают аморфные материалы. Например, золото обладает сильной теплопроводностью, и прикосновение к нему вызывает ощущение прохлады, а пластик обладает плохой теплопроводностью, и прикосновение к нему вызывает ощущение тепла. Среди кристаллов драгоценных камней алмазы обладают наилучшей теплопроводностью, поэтому был изобретен измеритель теплопроводности, позволяющий отличать алмазы от других подобных драгоценных камней.
② Электропроводность
Электропроводность - это способность материала проводить электрический заряд. Как правило, металлы обладают более высокой электропроводностью, чем неметаллы. Среди распространенных драгоценных камней природные голубые бриллианты являются полупроводниками, в то время как облученные голубые бриллианты не проводят электричество, что может помочь в идентификации. В то же время полупроводники могут быть использованы для разработки электронных компонентов, например алмазы типа IIb (бриллианты), которые могут быть использованы в качестве полупроводников.
③ Пьезоэлектричество
Пьезоэлектричество - это свойство материала генерировать электрический заряд под действием внешней силы. Минералы с пьезоэлектрическими свойствами могут применяться в радиотехнике и кварцевой электронике, например, в кристаллах кварца.
④ Термоэлектричество
Термоэлектричество - это свойство материала генерировать электрический заряд при нагревании. Например, турмалин обладает термоэлектрическими свойствами.
⑤ Электростатика
Электростатика - это свойство материала генерировать статический электрический заряд при трении. Например, янтарь и пластик обладают электростатическими свойствами.
⑥ Магнетизм
Присутствие в минералах драгоценных камней таких металлических элементов, как железо, кобальт и никель, в основном и обусловливает магнетизм. Например, значительное количество магнетитовых включений в лабрадорите может помочь в идентификации.
Раздел VI Приборы для испытания драгоценных камней
1. 10-кратная лупа с драгоценными камнями
(1) Структура 10-кратной лупы с драгоценными камнями
Обычно используемая 10-кратная лупа с драгоценными камнями представляет собой трехкомпонентную линзу, состоящую из трех частей: верхней и нижней вогнуто-выпуклых линз и средней биконвексной линзы, как показано на рис. 1-55.
Рисунок 1-55 Физический объект 10-кратной лупы с драгоценными камнями и ее оптическая структура
(2) Как использовать 10-кратную лупу с драгоценными камнями
- Очистите образец.
- Держите лупу близко к глазам, держа оба глаза открытыми, чтобы избежать усталости за короткое время.
- Возьмите образец пинцетом и прислоните его к руке, держащей лупу, наблюдая на расстоянии около 2,5 см от него.
- Сначала изучите внешние и внутренние особенности драгоценного камня в целом, а затем сосредоточьтесь на конкретных наблюдениях.
(3) Использование 10-кратного увеличительного стекла для драгоценных камней
С помощью 10-кратной лупы можно наблюдать внутренние и внешние особенности драгоценных камней, такие как распределение включений, цветовые полосы, линии роста, спайность и качество обработки.
(4) Меры предосторожности
- Образец должен быть очищен перед использованием, чтобы не принять поверхностные пятна и пыль за особенности поверхности.
- Наблюдение за образцом с разных сторон необходимо для всестороннего изучения различных явлений.
- При использовании лупы для драгоценных камней важно соблюдать "три опоры": локти на столе, руки вместе, а ладонь, держащая лупу, прижимается к щеке, чтобы обеспечить максимальную устойчивость.
- Стеклянные линзы имеют относительно низкую твердость, поэтому после использования их следует сразу же убирать и закрывать защитным футляром.
2. Микроскоп Gem
(1) Структура микроскопа для драгоценных камней (Рисунок 1-56)
Оптическая система: включает в себя систему окуляров, объективную систему, систему увеличения и т.д.
Система освещения: включает в себя нижний источник света, верхний источник света, выключатель питания, ручку регулировки интенсивности света и т.д.
Механическая система: включает кронштейн, основание, ручку регулировки фокусного расстояния, фиксатор диафрагмы, держатель для драгоценных камней и т. д.
(2) Метод использования микроскопа для драгоценных камней
- Очистите образец и поместите его в зажим для драгоценных камней.
- Установите объектив в самое нижнее положение и включите лампу подсветки микроскопа.
- Настройте окуляр в соответствии с межзрачковым расстоянием; поле зрения станет полным кругом, что свидетельствует о завершении настройки.
- Сначала отрегулируйте фокусное расстояние, чтобы поле зрения окуляра с фиксированной фокусировкой было четким, затем отрегулируйте фокусное расстояние окуляра с переменной фокусировкой, чтобы поле зрения было четким, и, наконец, отрегулируйте ручку фокусировки для фокусировки.
- Выберите подходящий метод освещения, сначала наблюдайте за общим состоянием образца, а затем продолжайте увеличивать увеличение объектива для локального наблюдения.
- После наблюдения аккуратно уберите драгоценные камни, верните микроскоп в исходное положение и наденьте крышку.
(3) Методы освещения микроскопов для драгоценных камней
Основными методами освещения для микроскопов с драгоценными камнями являются отраженное освещение, освещение в темном поле и освещение в светлом поле. Отраженное освещение использует верхний источник света и применяется в основном для наблюдения внешних особенностей драгоценных камней. При освещении в темном поле используется нижний источник света и черный экран, в основном для наблюдения внутренних особенностей драгоценных камней. Освещение в светлом поле использует встроенный нижний источник света микроскопа и снимает экран, что используется для наблюдения внутренних включений или линий роста в темных драгоценных камнях. В дополнение к вышеупомянутым методам используются также освещение рассеянным светом, освещение точечным светом, горизонтальное освещение, маскирующее освещение и освещение поляризованным светом, как показано на рис. 1-57.
(4) Использование микроскопов для драгоценных камней
С помощью микроскопа можно всесторонне рассмотреть внутренние и внешние особенности драгоценных камней, включая трещины, включения, цветовые полосы и линии роста.
(5) Меры предосторожности
- При использовании микроскопа обращайтесь с механическими частями осторожно.
- Не прикасайтесь руками к окуляру или объективу; для очистки используйте специальную бумагу для линз.
- После использования микроскопа установите минимальную яркость источника света и выключите питание.
- После использования тубус объектива следует быстро установить в нижнее положение, чтобы предотвратить ослабление ручки регулировки.
3. Рефрактометр
(1) Принцип работы рефрактометра
Принцип работы геммологического рефрактометра основан на законе преломления и принципе полного внутреннего отражения, как показано на рисунке 1-58.
(2) Структура рефрактометра
Как показано на рис. 1-59, рефрактометр состоит из призмы с высоким коэффициентом преломления, зеркал, линз, поляризаторов, источников света и весов. В настоящее время большинство призм рефрактометров, представленных на рынке, изготовлены из свинцового стекла, а в качестве источника света обычно используется желтый свет с длиной волны 589,5 нм. Поскольку между камнем и призмой находится тонкий слой воздушной пленки, для обеспечения хорошего оптического контакта между ними необходима контактная жидкость (преломляющее масло).
(3) Метод использования рефрактометра
В зависимости от конкретной ситуации с драгоценным камнем может быть выбран либо метод ближнего зрения, либо метод дальнего зрения. Вообще говоря, ограненные драгоценные камни чаще всего измеряются методом ближнего зрения, а небольшие грани или изогнутые камни - методом дальнего зрения.
① Метод лечения близорукости
- Очистите образец и испытательную платформу.
- Включите питание и капните преломляющее масло в центр платформы для тестирования призм, диаметр капель должен составлять примерно 1 〜2 мм.
- Выберите самую большую грань, которая была отполирована, и осторожно надавите ею на каплю масла в центре платформы для тестирования призм.
- Поднесите глаза к окуляру, поверните гемму, наблюдая за движением линии тени вверх и вниз, прочитайте и запишите результаты измерений.
- После завершения тестирования образцы и испытательную платформу следует быстро очистить, собрать образцы и выключить питание.
② Метод лечения гиперметропии
- Очистите образцы и испытательную платформу.
- Включите питание и капните соответствующее количество преломляющего масла на металлическую поверхность рядом с испытательной платформой.
- Поместите драгоценный камень изогнутой поверхностью вниз так, чтобы изогнутая поверхность драгоценного камня соприкасалась с соответствующим количеством преломляющего масла.
- Поместите драгоценный камень с соответствующим количеством преломляющего масла в центр испытательного стола.
- Двигайте глазами вперед-назад, чтобы увидеть очертания драгоценного камня.
- Двигайте глазами вверх и вниз, наблюдая за изменениями света и темноты в контуре драгоценного камня, и записывайте показания на границе, где он наполовину светлый, а наполовину темный.
- По окончании испытания немедленно очистите образец и испытательный стол, извлеките образец и выключите питание.
(4) Назначение рефрактометра
С его помощью можно проверить коэффициент преломления, двулучепреломление, осевые и оптические свойства драгоценных камней.
(5) Меры предосторожности
- Драгоценный камень должен иметь хорошую полированную поверхность; если нижняя поверхность изогнутого камня хорошо отполирована, для проверки можно использовать метод фасетки.
- Органические и пористые драгоценные камни не следует проверять на коэффициент преломления с помощью рефрактометра.
- Перед испытанием очистите испытательный стол и драгоценный камень.
- Чтобы получить точные значения показателя двойного преломления, необходимо измерить несколько граней.
- Обратите внимание на различие между показателем преломления драгоценных камней и показателем преломления преломляющего масла.
- Следите за защитой платформы рефрактометра, чтобы избежать царапин от драгоценных камней или пинцета, которые могут повлиять на срок службы платформы. Точность результатов теста зависит от различных факторов, таких как состояние полировки драгоценного камня, количество используемого преломляющего масла и точность самого рефрактометра.
- После проведения испытания немедленно вытрите остатки контактной жидкости на испытательной платформе, чтобы предотвратить коррозию.
4. Поляризационный фильтр
(1) Принцип работы поляризаторов
Когда естественный свет проходит через нижний поляризатор, он создает поляризованный свет, параллельный нижнему поляризатору. Когда направления колебаний верхнего и нижнего поляризаторов параллельны, вид наиболее яркий; когда направления колебаний перпендикулярны, вид наиболее темный, как показано на рис. 1-60.
(2) Структура поляризаторов
Основная структура поляризатора включает верхний поляризатор, нижний поляризатор, гемную ступень и источник света, как показано на рис. 1-61.
(3) Как использовать поляризатор
- Очистите драгоценный камень для проверки.
- Включите источник света, поверните верхний поляризатор, чтобы вертикальный и горизонтальный поляризованный свет были перпендикулярны, и наблюдайте за полем зрения сверху, чтобы найти самую темную точку.
- Поместите драгоценный камень, который нужно проверить, на сцену.
- Поверните драгоценный камень (сцену) на 360°, наблюдайте за изменением яркости драгоценного камня, записывайте и делайте выводы о явлениях, наблюдаемых с помощью поляризационного микроскопа, выводы приведены в таблице 1-7.
- Защитите проверяемый камень и выключите питание.
Таблица 1-7 Явления, наблюдаемые с помощью поляризационного микроскопа, и выводы
| Операция | Феномен | Заключение |
|---|---|---|
| Под скрещенными поляризаторами поверните драгоценный камень на 360°. | Четыре светлых и четыре темных | Оптическое неоднородное тело |
| Под скрещенными поляризаторами поверните драгоценный камень на 360°. | Полностью темная/нормальная экстинкция | Оптическое однородное тело |
| Вращение драгоценного камня под ортогональным поляризованным светом на 360° | Полностью яркий | Оптический неоднородный агрегат |
(4) Использование поляризационного фильтра
Используя поляризационный фильтр для драгоценных камней, вы можете проверить оптические характеристики и осевые свойства, а также наблюдать плеохроизм драгоценного камня.
(5) Меры предосторожности
- Непрозрачные, слишком маленькие, с большим количеством трещин или включений драгоценные камни не подходят для тестирования.
- Во время тестирования за драгоценным камнем следует наблюдать с нескольких сторон, чтобы не повлиять на выводы.
5. Электронный баланс
Принцип использования электронных весов для проверки относительной плотности драгоценных камней
(1) Принцип использования электронных весов для определения относительной плотности драгоценных камней - это принцип Архимеда.
Относительная плотность (d)≈ масса драгоценного камня в воздухе / (масса драгоценного камня в воздухе - масса драгоценного камня в воде).
(2) Структура электронных весов
Электронные весы состоят из взвешивающей кастрюли, ножек для выравнивания и дисплея, как показано на рис. 1-62.
(3) Метод использования электронных весов
① Метод измерения массы
- Отрегулируйте ножки для выравнивания так, чтобы пузырек уровня находился по центру кольца.
- С помощью пинцета поместите драгоценный камень на шкалу, подождите, пока данные стабилизируются, затем считайте и запишите результаты измерения.
- Взвешивание завершено, уберите драгоценные камни и выключите прибор.
② Испытание относительной плотности методом взвешивания в чистой воде.
- Очистите драгоценный камень для проверки.
- Включите электронные весы и откалибруйте их до нуля.
- Поместите драгоценный камень на весы и запишите его массу G空 в воздухе.
- Пинцетом извлеките драгоценный камень и установите баланс на ноль.
- Аккуратно поместите драгоценный камень в металлическую корзину с помощью пинцета, следя за тем, чтобы и драгоценный камень, и металлическая корзина были полностью погружены в воду, и измерьте массу драгоценного камня в воде G水.
- Подставьте измеренное значение в формулуSG≈G空/ (G空 - G水), чтобы получить относительную плотность драгоценного камня.
- Выньте драгоценный камень, высушите его, уберите на хранение и выключите питание.
(4) Использование электронных балансов
Широко распространенные электронные весы могут считывать показания с точностью до четвертого знака после запятой и используются в основном для взвешивания драгоценных камней и определения относительной плотности.
(5) Меры предосторожности
- Пористые драгоценные камни с большим количеством трещин или слишком маленькие (менее 0,3 карата) не следует проверять на относительную плотность методом взвешивания в чистой воде.
- Пузырьки воздуха должны быть удалены, когда металлический совок и исследуемый драгоценный камень погружены в воду.
- Электронные весы должны быть размещены на устойчивой поверхности, с закрытыми дверями и окнами, чтобы избежать помех.
6. Дихроскоп
(1) Принцип работы дихроскопа
Когда естественный свет попадает на неоднородный драгоценный камень, он расщепляется на два луча поляризованного света с перпендикулярными вибрациями и разными направлениями распространения. В зависимости от направления вибрации неоднородный камень по-разному поглощает свет, разделяя эти два типа света, что может привести к появлению различных цветов. Плеохроизм может проявляться только в цветных, прозрачных (светопроницаемых) гетерогенных камнях.
(2) Структура дихроскопа
Дихроскоп в основном состоит из объектива, кальцита и окуляра, как показано на рисунках 1-63 и 1-64.
(3) Как пользоваться дихроскопом
- Пропустите белый свет через образец драгоценного камня.
- Поместите дихроскоп близко к драгоценному камню, чтобы свет, попадающий в дихроскоп, был проходящим.
- Поднесите глаза близко к дихроскопу и наблюдайте за различием цветов в двух окошках дихроскопа при его вращении.
- Запишите и проанализируйте результаты.
(4) Использование дихроскопа
Обратите внимание на плеохроизм драгоценного камня, как показано на рис. 1-65.
(5) Меры предосторожности
- Плеохроизм может проявляться только в цветных и прозрачных драгоценных камнях.
- Наблюдения должны вестись с разных сторон.
- Воздержитесь от поспешных выводов по камням со слабым плеохроизмом; для проверки следует использовать другие методы.
- Не принимайте неравномерное распределение цвета в драгоценных камнях за плеохроизм.
7. Ультрафиолетовая флуоресцентная лампа
(1) Принцип работы ультрафиолетовой флуоресцентной лампы
Ультрафиолетовая флуоресцентная лампа может излучать длинноволновый ультрафиолетовый свет с основной длиной волны 365 нм и коротковолновый ультрафиолетовый свет с длиной волны 253,7 нм, что позволяет наблюдать люминесцентные характеристики драгоценных камней под длинноволновым и коротковолновым ультрафиолетовым светом.
(2) Структура ультрафиолетовой флуоресцентной лампы
Ультрафиолетовая флуоресцентная лампа в основном состоит из длинноволнового и коротковолнового источников ультрафиолетового света, темной коробки и выключателя питания, как показано на рис. 1-66.
(3) Как использовать ультрафиолетовую люминесцентную лампу
- Очистите драгоценный камень, который нужно проверить, поместите его под ультрафиолетовую флуоресцентную лампу и закройте темную коробку.
- Включите источник света, выберите длинноволновый или коротковолновый ультрафиолетовый свет и наблюдайте за люминесцентными характеристиками драгоценного камня.
- Записывайте явления, в основном интенсивность флуоресценции, ее цвет и местоположение.
(4) Использование ультрафиолетовых флуоресцентных ламп
Наблюдение за люминесцентными характеристиками драгоценных камней может помочь определить их разновидность, происхождение, а также то, подвергались ли они обработке или оптимизации.
(5) Меры предосторожности
- Коротковолновое ультрафиолетовое излучение может нанести вред глазам, а в тяжелых случаях привести к слепоте; следует избегать прямого просмотра ультрафиолетовых флуоресцентных ламп.
- Коротковолновое ультрафиолетовое излучение может нанести вред коже; во время работы запрещается подставлять руки непосредственно под ультрафиолетовую флуоресцентную лампу.
- Следует различать фиолетовую флуоресценцию и иллюзию фиолетовой флуоресценции. Фиолетовая флуоресценция - это свет, излучаемый драгоценным камнем, а иллюзия фиолетовой флуоресценции - это отражение драгоценным камнем ультрафиолетового света.
8. Алмазный измеритель теплопроводности
(1) Принцип работы алмазного измерителя теплопроводности
Измеритель теплопроводности алмазов разработан на основе чрезвычайно высокой теплопроводности алмазов и служит инструментом, позволяющим быстро отличить алмазы от аналогичных драгоценных камней.
(2) Структура алмазного измерителя теплопроводности
Алмазный измеритель теплопроводности состоит в основном из металлических контактов, экрана дисплея и выключателя питания, как показано на рис. 1-67.
(3) Как использовать алмазный измеритель теплопроводности
- Очистите и высушите проверяемый драгоценный камень и поместите его в соответствующее место на металлической пластине.
- Включите переключатель измерителя теплопроводности, установите соответствующий режим в зависимости от температуры в помещении и размера драгоценного камня и разогрейте.
- Возьмите детектор в руки, прикоснитесь пальцами к металлической пластине, расположите ее под прямым углом к испытуемому камню, приложите определенное усилие, и прибор выдаст световой и звуковой сигналы для получения результатов теста.
- Если прибор для измерения теплопроводности подает звуковой сигнал в алмазной зоне, образец может быть алмазом или синтетическим карбидом кремния, которые можно различить с помощью увеличительного стекла. Алмазы однородны и не имеют отблесков на гранях, в то время как синтетический карбид кремния имеет явные отблески на гранях.
(4) Использование прибора для измерения теплопроводности алмазов
Прибор для определения теплопроводности алмазов позволяет быстро отличить бриллианты от похожих драгоценных камней.
(5) Меры предосторожности
- Во время тестирования необходимо позаботиться о защите металлических контактов, а сразу после использования надеть защитную крышку.
- При низком уровне заряда батарею следует сразу же заменить, чтобы не повлиять на результаты теста.
9. Знакомство с крупными инструментами
(1) Инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье
Инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье - это использование инфракрасных световых волн, облучающих материал гем, так что уровень энергии вибрации материала подскакивает, поглощение соответствующего инфракрасного света и полученный спектр, чтобы провести анализ материала прибора. Методы тестирования включают передачу и отражение, обеспечивая удобное, точное и неразрушающее тестирование.
В геммологии различия в инфракрасных спектрах могут использоваться для определения разновидностей драгоценных камней. Он может обнаружить искусственные материалы в драгоценных камнях, таким образом определяя, есть ли какая-либо обработка наполнителя, например эпоксидная смола в жадеите сорта C. Он может различать природные и синтетические кристаллы, проверяя молекулы гидроксила и воды в драгоценных камнях. Присутствие примесных атомов в алмазах может быть проверено для классификации типов алмазов, как показано на рис. 168 и 1-69.
(2) Лазерный рамановский спектрометр
Лазерный рамановский спектрометр - это прибор, который анализирует материалы, используя неупругое столкновение лазерных фотонов с молекулами материала, создавая спектры молекулярного рассеяния. Он отличается высоким разрешением, чувствительностью и быстрым неразрушающим анализом.
Геммология позволяет определить состав включений в драгоценных камнях, в частности, изучить единичные жидкие включения размером 1 мкм и различные твердые минеральные включения внутри драгоценного камня для анализа типов их генезиса. Он позволяет обнаружить наполнители в драгоценных камнях и отличить окрашенный черный жемчуг (богатый серебром) от черного жемчуга, выращенного в морской воде. По спектрам можно определить виды драгоценных камней, как показано на рис. 1-70 и 1-71.
(3) Ультрафиолетово-видимый спектрофотометр
УФ-видимый спектрофотометр - это прибор, который использует ультрафиолетовые и видимые электромагнитные волны для облучения материалов, вызывая электронные переходы между энергетическими уровнями и создавая спектры поглощения для анализа материалов, как показано на рисунке 1-72.
В геммологии драгоценные камни можно идентифицировать по характеристикам их спектров поглощения. С его помощью можно обнаружить искусственно обработанные драгоценные камни, например природные голубые алмазы и облученные голубые алмазы; отличить некоторые природные драгоценные камни от синтетических, например природный красный берилл и синтетический красный берилл; изучить механизмы окраски драгоценных камней.
(4) Катодолюминесцентный прибор
Прибор для катодолюминесценции использует катодно-лучевую трубку для испускания высокоэнергетических электронных пучков, которые возбуждают поверхность материалов драгоценных камней, делая их люминесцентными. Он также проводит исследования материалов на основе люминесцентных характеристик.
В геммологии природные и синтетические рубины, природные и синтетические алмазы, природный нефрит и обработанный нефрит можно классифицировать по люминесцентным характеристикам драгоценных камней, как показано на рис. 1-73.
(5) Анализатор пропорций драгоценных камней
Анализатор пропорций драгоценных камней - это обычный прибор для измерения пропорций драгоценных камней, который измеряет пропорции и основные отклонения симметрии готовых драгоценных камней через соотношение между проецируемым изображением и стандартным графиком и шкалой на экране, как показано на рисунках 1-74 и 1-75.
Один ответ
Merci pour la qualité de l’information