II-2 實驗室鑒定(二)

第二節(jié)實驗室鑒定寶石的光學(xué)性質(zhì)與偏光鏡、二色鏡、折射儀寶石的致色機理與分光鏡、濾色鏡寶石的發(fā)光性與紫外燈寶石顯微鏡寶石的比重測定其他寶石的顏色與致色機理顏色是寶石評價的重要標準，也是人們識別寶石的很重要參照。因此，寶石的顏色特征深受人們關(guān)注。實際上，在寶石的人工生長及以改色為主要目的的人工改善工作中，寶石的呈色機理同樣是人們研究的重點。研究寶石顏色的意義寶石顏色成因的研究為生長寶石和改善寶石提供了理論依據(jù)。寶石的顏色大多由其含有的雜質(zhì)或結(jié)構(gòu)缺陷所致。通過生長或改善時有意識地加減這些雜質(zhì)或調(diào)整它們的價態(tài)，可產(chǎn)生理想顏色。對結(jié)構(gòu)缺陷引起的顏色也是一樣，可以人為地增加或減少寶石的結(jié)構(gòu)缺陷，以引起寶石顏色的變化。

顏色的概念顏色是一種生理感覺，當波長在大約390770nm范圍內(nèi)的電磁波輻射，刺激人們的視神經(jīng)時，就有顏色的感覺。這一區(qū)段的電磁波輻射稱為可見光區(qū)。寶石的顏色是由于寶石對不同波長的可見光選擇性吸收的結(jié)果。這種選擇性常與寶石礦物所含的化學(xué)成份有關(guān)。

寶石的顏色分類自色他色假色寶石的顏色分類橄欖石石榴子石自色寶石自色由寶石自身的化學(xué)組成這一固有的因素引起的顏色，叫做自色。這種寶石稱自色寶石，這種寶石所具有的顏色是固定不變的，?？捎米鲗毷蔫b定特征。寶石的顏色分類他色是寶石的非固有因素引起的顏色，但不包括物理光學(xué)效應(yīng)引起的顏色。一般而言，他色是由于外來的雜質(zhì)包括機械混入物等引起的。這些雜質(zhì)有的也進入礦物晶格，形成類質(zhì)同像置換。同一種礦物，往往可以因為所含雜質(zhì)不同而呈現(xiàn)不同的他色。大部分寶石的顏色都是他色。

寶石的顏色分類碧璽剛玉他色寶石寶石的顏色分類假色所有由物理光學(xué)效應(yīng)引起的顏色。例如歐珀的變彩、鉆石的火彩。歐泊鉆石寶石的呈色機理

1.過渡金屬離子d層電子躍遷致色，如紅色紅寶石、尖晶石，Cr致色

2.電荷轉(zhuǎn)移致色，如山東藍寶石。Fe2+→Ti4+致色。過多的Fe3+導(dǎo)致寶石顏色暗，在還原環(huán)境下加熱、使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，從而使藍寶石顏色變亮、藍色加深。

3.色心致色，如輻照鉆石、輻照黃玉

4.能帶致色，如鉆石的黃色。

5.物理光學(xué)致色，如歐泊。寶石鑒定常用儀器—分光鏡分光鏡的基本用途：用于檢測樣品對光選擇性吸收特征。這種吸收常常與樣品所含的致色離子有關(guān)。分光鏡的原理是：通過某些特殊的光學(xué)元件，形成一個對直接入射的白光是完整的光譜。當分光鏡接到由樣品透射或反射過來的光時，由于樣品的吸收，原來完整的光譜中的某些部分就會缺失，表現(xiàn)為一些暗線或暗帶。不同的樣品如果吸收特征不同，暗線或暗帶的位置和數(shù)量就可能不同，人們籍此鑒別之。分光鏡的結(jié)構(gòu)依據(jù)形成光譜的光學(xué)元件不同而不一樣，分別稱為棱鏡式和光柵式。棱鏡式分光鏡的光譜由一組玻璃棱鏡產(chǎn)生，為產(chǎn)生較直的光徑，常用三塊或五塊棱鏡。棱鏡材料不應(yīng)吸收可見光、色散寬度合適且應(yīng)屬單折射。光柵式分光鏡的光譜由一個繞射光柵的衍射作用產(chǎn)生。兩者相比，棱鏡式光譜明亮，紅區(qū)窄、藍區(qū)寬，適合深色寶石。光柵式光譜稍暗，但光譜均勻，適合于透明或在紅區(qū)有吸收線的寶石。棱鏡式分光鏡光譜光柵式分光鏡光譜用不同的分光鏡看到的同一顆鐵鋁榴石的光譜分光鏡前端的狹縫用于控制進光量，對較暗的樣品可將縫調(diào)大，但細縫表現(xiàn)的細節(jié)更清楚。同一分光鏡狹縫窄寬不同時所看到的紅寶石吸收光譜分光鏡使用方法是：1.透射光法：把樣品放于光源與分光鏡間，只讓透過樣品的光進入分光鏡；2.表面反射光法：適合觀察不透光樣品，使光線從樣品上部照射，分光鏡對準反射光線；3.內(nèi)反射法：對色淺、粒小樣品的觀察方法，具體同反射法。表面反射法透射法內(nèi)反射法使用分光鏡注意事項：1.需強聚光白色光源，但陽光有干擾吸收線；2.樣品過熱影響光譜，需使用冷光源；3.樣品不能手握，因血液有592nm吸收線。常見寶石的吸收光譜顯Cr譜的寶石有：紅寶石、合成紅寶石、祖母綠、紅色尖晶石、綠色翡翠。顯Fe譜的寶石有：蘭寶石、金綠寶石、鐵鋁榴石、橄欖石。顯Co譜的寶石有：藍色鈷玻璃、合成藍色尖晶石。顯稀土譜的寶石有：磷灰石、稀土玻璃、ＹＡＧ。無色透明寶石：一般不顯吸收譜線，以下寶石例外：鉆石、鋯石、頑火輝石紅寶石694.2nm,692.8nm,668nm藍寶石471nm,460nm,450nmFe3+吸收光譜——藍紫區(qū)的三條吸收線染色翡翠Ni譜金綠寶石Cr譜寶石鑒定常用儀器—濾色鏡濾色鏡的用途：用于檢測樣品某些特殊的選擇性吸收。常用的查爾斯濾色鏡由兩塊黃綠色的明膠濾色片組成。濾色片濾色片的功能是通過吸收，只允許某些波長的光通過。用濾色鏡檢測寶石，相當于通過一種濾色鏡（檢測用的濾色鏡）來觀察另一種濾色鏡（寶石）。通過兩次的選擇性吸收，可以把樣品限定在一個很小的范圍。濾色鏡的優(yōu)勢是可以成批檢測，而且便于攜帶；其不足是結(jié)論的唯一性稍差。查爾斯濾色鏡最先在倫敦的查爾斯工學(xué)院使用，它所選擇的濾色片只允許深紅和黃綠光通過，主要用于區(qū)分祖母綠與其仿制品。因為祖母綠幾乎是唯一能讓深紅色光大部分透過并同時吸收黃綠區(qū)大部分的寶石。因此只有綠色的祖母綠在查爾斯鏡下發(fā)紅。后來研究表明，查爾斯鏡的使用只針對祖母綠是不全面的，只要具備同樣的吸收特征，其在查爾斯鏡下呈現(xiàn)的現(xiàn)象就應(yīng)該相同，而相同的吸收特征常常由相同的致色離子所致。祖母綠由Cr3+致色，如今大量使用含Cr3+染色劑的改善品，在查爾斯鏡下便會發(fā)紅。與此同時，某些產(chǎn)地的祖母綠，由于其它致色離子的干擾，反而在查爾斯鏡下不發(fā)紅。如今，查爾斯鏡不僅僅限于對綠色寶石的檢測。對于有熒光的紅色寶石，查爾斯鏡下呈亮紅色，反之呈暗紅色。對于由鈷致色的藍色寶石，查爾斯鏡下呈紅色；藍色的海藍寶石和托帕石，在查爾斯鏡下前者呈藍綠色，后者呈淺肉色。查爾斯濾色鏡因本身顏色相當深暗，所以在使用它檢測寶石時，必須采用非常強烈的光源照明。正確的用法是：準備一盞鎢絲白熾臺燈，燈泡不小于60瓦，將查爾斯濾色鏡貼近眼睛，讓寶石盡量靠近光源，這時觀察寶石的顏色才能準確。用陽光、日光燈或小手電照明幾乎看不清現(xiàn)象。

實際上，寶石鑒定用濾色鏡還有另外一種被稱為紅寶石濾色鏡。其用途是檢測紅色寶石的熒光特征。其根本原理也是通過選擇性吸收，只允許某些波長的光通過。具體做法是：它使用兩種濾色鏡，使入射光通過藍色濾色鏡照射寶石，用紅色濾色鏡觀察寶石。藍色鏡吸收除藍、紫以外所有的光，紅色鏡吸收除紅、橙以外所有的光。它們處于交叉位置（因而有人又稱之交叉濾色鏡），即通過紅色鏡觀看來自藍色鏡的光，由于所有可見光均被吸收，應(yīng)該是全暗的。如果在它們中間放一塊寶石，則用紅色鏡見到的紅色必定是寶石本身產(chǎn)生的。藍色鏡常用濃CuSO4溶液代替，方式如下：常見寶石查爾斯濾色鏡下反應(yīng)天然祖母綠：紅至粉紅，甚至綠色合成祖母綠：強烈的紅色綠色翡翠：綠、淺灰綠色染色翡翠：紅色（取決于染料）練習(xí)與思考用查爾斯濾色鏡觀察以下綠色寶石：①祖母綠、合成祖母綠②綠色翡翠、綠色染色翡翠第二節(jié)實驗室鑒定寶石的光學(xué)性質(zhì)與偏光鏡、二色鏡、折射儀寶石的致色機理與分光鏡、濾色鏡寶石的發(fā)光性與紫外燈寶石顯微鏡寶石的比重測定其他寶石鑒定常用儀器—紫外燈紫外燈的用途：

檢測樣品發(fā)光性。其原理是通過高能的紫外光作用于樣品，激發(fā)樣品結(jié)構(gòu)中的電子躍遷，當電子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，釋放能量而發(fā)光。密閉箱式紫外線裝置紫外燈的基本結(jié)構(gòu)是兩部分：紫外燈管。紫外線波長范圍約380～100nm，鑒定寶石用紫外線有兩種，分別是365nm的長波紫外線和254nm的短波紫外線（驗鈔機用的是紫外長波）。暗箱。樣品需要放在暗箱中觀察，人們才能察覺其是否發(fā)光。紫外燈的優(yōu)點：操作簡單——紫外燈的使用只需將樣品放入暗箱中，分別選擇長波或短波，開啟紫光燈，稍等光穩(wěn)定后即可觀察?？膳繖z測樣品，尤其適用于人造寶石與天然寶石的區(qū)分。天然寶石因為所含的微量元素種類、含量不一，其熒光強弱不一致，人造產(chǎn)品所含的微量元素基本一致，所以批量的寶石熒光強度、顏色完全一樣。寶石的熒光除可使用紫外燈激發(fā)外，實際還可使用能量更高的Χ-射線或可見光（如紅寶石、尖晶石的熒光）。紫外燈的缺點：紫外燈下熒光現(xiàn)象的唯一性稍差，因而只能輔助鑒定。天然