寶石改善輻照處理優(yōu)秀公開(kāi)課

輻照處理

黃色綠柱石紫鋰輝石綠色鋰輝石藍(lán)色托帕石鉆石Maxixe綠柱石本節(jié)要點(diǎn)1.熟悉輻照處理的原理及設(shè)備。2.熟悉輻照處理寶石應(yīng)注意的問(wèn)題。

3.掌握幾種常見(jiàn)輻照處理寶石的鑒別特征。第一節(jié)輻射和輻射源輻射：波動(dòng)（機(jī)械波或電磁波）或大量微觀粒子從它們的發(fā)射源出發(fā)，在空間或煤質(zhì)中向各方向傳播的過(guò)程，有時(shí)也指波動(dòng)能或大量微觀粒子本身。輻照：輻射對(duì)物質(zhì)體的作用過(guò)程，由輻照所引起的物質(zhì)體的物理和化學(xué)反應(yīng)稱為輻照效應(yīng)。1、重帶電粒子常見(jiàn)的有：質(zhì)子、氘核、α粒子、裂變碎片等，帶有不同數(shù)量的正電荷，質(zhì)量比電子大得多。α粒子——24He2、高能電子包括放射性元素核轉(zhuǎn)變時(shí)釋放出來(lái)的β射線（電子或正電子）及電子加速器產(chǎn)生的能量接近單一的電子束。高能電子在通過(guò)物質(zhì)時(shí)主要與電子相碰撞而損失能量，從而引起物質(zhì)中原子或離子的激發(fā)與電離。速度快、穿透能力強(qiáng)、射程大。3、電磁輻射γ射線與x射線本質(zhì)上與可見(jiàn)光、電磁波一樣都屬于電磁輻射，但來(lái)源及能量分布不同。x射線包括特征x射線和連續(xù)x射線。γ射線是放射性核素衰變過(guò)程中產(chǎn)生的波長(zhǎng)極短的電磁輻射。電磁輻射既不帶電，也沒(méi)有靜止質(zhì)量，在物質(zhì)中的穿透能力比電子強(qiáng)。4、中子質(zhì)量約為一個(gè)原子質(zhì)量單位的不帶電粒子。主要來(lái)源有核輻射源、重核裂變及輕核聚變。輻射源輻射源：能夠產(chǎn)生電離輻射的物質(zhì)或裝置。①通過(guò)核轉(zhuǎn)變產(chǎn)生電離輻射的裝置或物質(zhì)，如核反應(yīng)堆和放射性元素。②通過(guò)電磁場(chǎng)把帶電粒子加速至高能量的電器裝置，或可產(chǎn)生電離輻射的裝置。特點(diǎn)：每次衰變可發(fā)射出兩個(gè)能量相近的單一能量的γ射線，γ射線穿透能力強(qiáng)，可以很均勻的輻照寶石。半衰期長(zhǎng)，可以穩(wěn)定的長(zhǎng)時(shí)間輻照處理寶石；來(lái)源充足，易于獲取，成本較低；輻射源為金屬固體，可根據(jù)需要制成各種形狀，所制造的裝置比較簡(jiǎn)單，操作維修方便。2、核反應(yīng)堆是一種進(jìn)行可控鏈?zhǔn)胶肆炎兎磻?yīng)的設(shè)備，可發(fā)射出強(qiáng)大的中子束和γ射線。微型中子反應(yīng)堆2.5MV靜電直線加速器14MeV強(qiáng)流電子

直線加速器第二節(jié)輻照處理引起寶石的變化一、輻照使寶石顏色變化輻照粒子照射到寶石上，高能粒子會(huì)與寶石中的原子或粒子發(fā)生相互作用，使寶石的離子電荷或晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而使顏色變化。輻照對(duì)寶石產(chǎn)生不同的效應(yīng)，包括：1.使寶石形成天然已發(fā)現(xiàn)和尚未發(fā)現(xiàn)的色心；2.使已有的色心強(qiáng)化；3.恢復(fù)由于加熱和光照而退色的色心；4.改進(jìn)與色心無(wú)關(guān)的色彩等。輻照引起寶石的主要變化綠柱石無(wú)色→黃色海藍(lán)寶石藍(lán)色→綠色、淺藍(lán)色→深藍(lán)色剛玉無(wú)色→黃色（不穩(wěn)定）鉆石無(wú)色、淺色→黃、綠、藍(lán)色或黑、褐、粉紅、紅色珍珠→灰、褐、藍(lán)或黑色石英無(wú)色→黃色、黃綠色、綠色、煙色無(wú)色→紫色、深黃色、黃綠色、紫-黃雙色鋰輝石→綠色（不穩(wěn)定）、黃色托帕石無(wú)色→棕色（不穩(wěn)定）、藍(lán)色黃色→粉紅色、橙紅色碧璽無(wú)色、淺色→黃、褐、粉紅、紅、綠-紅、藍(lán)-紫紅色鋯石無(wú)色→褐色、微紅色大理石白色→黃色、藍(lán)色、丁香紫色輻照使寶石致色最主要的原理是在寶石晶體內(nèi)產(chǎn)生各種色心：電荷缺陷色心、離子缺陷色心。1、輻照產(chǎn)生的電荷缺陷色心晶格點(diǎn)陣上的離子僅在帶電性質(zhì)上發(fā)生變化而形成的色心，而該晶格位上的離子既不增加也不減少。寶石晶體受到輻照時(shí)，輻射粒子與晶格位上離子的外層電子發(fā)生相互作用，把輻射能量傳給電子，電子在吸收一定能量后克服離子的束縛而逃逸出去，這就是離子的電離或激發(fā)，從而形成電荷缺陷色心。輻照源可以是帶電粒子（αβ）、中子、射線等。2、輻照產(chǎn)生的離子缺陷色心正常晶格位的離子在位置上發(fā)生變化，形成諸如正負(fù)離子空位、空位聚集、填隙離子等缺陷。輻射源有γ射線、電子束、熱中子、原子束、離子束等。重粒子使晶格離子發(fā)生遷移比輕粒子更有效，但能量太大的重粒子在碰撞中轉(zhuǎn)移給晶格離子的能量太大，從而在晶體中產(chǎn)生嚴(yán)重的凝聚缺陷。二、輻照處理誘發(fā)的放射性放射性指放射性原子核由于處于不穩(wěn)定狀態(tài)，向另一種核素轉(zhuǎn)變并放出輻射和能量的過(guò)程。常見(jiàn)的天然放射性元素有236Ra、238U、232Th等。通過(guò)高能輻射，可使一些穩(wěn)定元素發(fā)生核反應(yīng)而產(chǎn)生放射性，這就是輻照誘生的放射性。能誘生的放射性的輻照粒子主要是中子束、高能電子束、質(zhì)子束和α粒子束。寶石輻照處理中常用的是中子輻照。由于天然寶石或多或少含有微量雜質(zhì)元素，其受到中子輻照時(shí)，常常被激活，變成放射性核素。三、輻照處理對(duì)寶石的損壞

輻照能量過(guò)大、輻照時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，晶體內(nèi)產(chǎn)生空位聚集區(qū)，對(duì)形成色心不利，使寶石產(chǎn)生灰色或黑色。輻照首先主要作用于表面，寶石表層的原子或離子吸收足夠大的能量時(shí)可脫離晶體表面逃逸到空氣中，即輻照氣化作用。使寶石表面遭到破壞。輻照可能會(huì)使寶石局部在極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生高溫，使寶石發(fā)生碎裂。四、影響寶石輻照改色的因素寶石本身的成分和晶體結(jié)構(gòu)輻射類型輻照功率和寶石吸收劑量輻照技術(shù)

1.把寶石放入輻照設(shè)備（如反應(yīng)堆）中心處。2.樣品盒由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)不停轉(zhuǎn)動(dòng)。3.有進(jìn)水、出水冷卻樣品，水溫不超過(guò)50℃。輻照寶石時(shí)要解決的技術(shù)問(wèn)題？（1）為保證顏色均勻，須轉(zhuǎn)動(dòng)寶石實(shí)現(xiàn)均勻輻照。（2）為避免樣品在輻照時(shí)溫度過(guò)高炸裂，應(yīng)采用相應(yīng)冷卻措施。如加入循環(huán)冷卻水等。（3）控制放射劑量或反復(fù)輻照以得到滿意的色度。輻照劑量未飽和前，顏色深度與輻照劑量、時(shí)間成正比。輻照劑量飽和后，寶石的顏色便穩(wěn)定不變。（4）輻照改善有時(shí)顏色不穩(wěn)定，遇光、熱易退色。通常輔助低溫去掉不穩(wěn)定色心，保留穩(wěn)定色心。鉆石的輻照處理有：鐳鹽處理、回旋加速器處理、中子輻照和電子輻照等方法。

將鉆石埋于鐳鹽中→綠色，通過(guò)α粒子→表面有20μm厚的綠色。主要特點(diǎn)：a.α粒子為帶電粒子，顏色僅在表層；b.綠色是永久的，不褪色；c．被處理樣較長(zhǎng)時(shí)間有放射性，會(huì)造成傷害。（1）鐳鹽處理（α粒子）（2）回旋加速器處理（質(zhì)子、氘核、α粒子）轟擊金剛石著色；運(yùn)用回旋加速器對(duì)質(zhì)子、氘核或α粒子進(jìn)行加速，使高速運(yùn)行的帶電粒子轟擊鉆石，產(chǎn)生暗綠至黑色。主要特點(diǎn)：a.帶電粒子不能穿入鉆石深部，顏色僅在表面。b.輻照產(chǎn)生暗綠色，處理時(shí)間長(zhǎng)為黑色。c.經(jīng)處理的鉆石有短暫的放射性。d.顏色穩(wěn)定，長(zhǎng)久不褪。e.在500～900℃加熱，使綠色→黃色、橙色或褐色。加速電子轟擊鉆石，產(chǎn)生藍(lán)至藍(lán)綠色調(diào)。主要特點(diǎn)：a.電子帶電，處理深度可達(dá)2mm。b.輻照時(shí)產(chǎn)生熱量，但可以控制。c.處理的顏色不褪色，但表面分布不均勻。d.基本沒(méi)有放射性。e.加熱處理→桔黃、粉紅-紅紫和褐色。（3）線性加速器（高能電子）是目前輻照處理鉆石的主要方法。主要特點(diǎn)：a.中子不帶電荷，可以穿透鉆石，因而輻照處理產(chǎn)生的顏色是整體的。b.輻照先產(chǎn)生綠色，進(jìn)一步輻照產(chǎn)生暗綠-黑色。c.綠色不褪色。d.輻照初期有短暫放射性，但成品無(wú)傷害。（4）核反應(yīng)堆處理（高能中子）（5）γ射線處理采用Co-60，可使鉆石變成藍(lán)或藍(lán)綠色。主要特點(diǎn)：a.γ射線穿透能力強(qiáng)，可使整個(gè)鉆石改色。b.Co60能量較低，處理過(guò)程長(zhǎng)，需幾個(gè)月，因而目前幾乎沒(méi)有應(yīng)用。但γ射線對(duì)大多數(shù)寶石是最常用的輻照方法。

γ射線不誘發(fā)放射性，非常安全。

β射線誘發(fā)少量的放射性，因此處理后的寶石必須進(jìn)行放射線測(cè)量。

中子射線誘發(fā)一定量放射性物質(zhì)，須嚴(yán)格檢測(cè)。

輻照處理鉆石的鑒定天然彩鉆，為直線狀或角狀色帶，與晶面平行，人工致色，色帶平行于琢型寶石的小面。處理產(chǎn)生的顏色分布集中，與琢型、轟擊方向有關(guān)。

亭部輻照：圓鉆型底尖成環(huán)狀，形成“傘狀效應(yīng)”；階梯型靠近底面有與其平行的窄色帶。

冠部輻照：冠部刻面輪廓顏色富集；圍繞腰棱的深色環(huán)。

邊部轟擊：無(wú)特征的圖案，靠近轟擊源一側(cè)顏色深。1．顏色分布2．吸收光譜：

黃鉆H4色心引起的吸收線含氮無(wú)色鉆石經(jīng)輻照＋加熱處理→黃色（H3和H4色心），且以H4為主；天然黃鉆沒(méi)有H4或H4色心不明顯。反之不成立。

595nm或H1b和H1c線輻照黃鉆可存在595nm的吸收線，但在加熱處理中，隨溫度上升，595nm吸收線會(huì)消失，同時(shí)在紅外光譜區(qū)將出現(xiàn)H1b和H1c吸收線。3．導(dǎo)電性：天然藍(lán)鉆能導(dǎo)電和透過(guò)短波紫外光，輻照藍(lán)鉆則不導(dǎo)電。2.托帕石的輻照處理及鑒定輻照處理托帕石具有商業(yè)價(jià)值，增強(qiáng)或產(chǎn)生粉紅色、黃色、褐色和藍(lán)色。線性加速器處理后顏色較深，再熱處理去除黃色調(diào)核反應(yīng)堆輻照處理→藍(lán)色，不需再經(jīng)加熱。中至深的灰藍(lán)色，墨水藍(lán)是典型反應(yīng)堆輻照產(chǎn)物，輔助熱處理去除，產(chǎn)生較淺、飽和的顏色。目前綜合處理：

核反應(yīng)堆→線性加速器→加熱處理根據(jù)顏色的強(qiáng)度和深度

大多數(shù)輻照處理的藍(lán)色托帕石的顏色在自然界還從沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，到目前為止，還沒(méi)有任何非破壞性辦法能準(zhǔn)確檢測(cè)藍(lán)色托帕石的顏色是否經(jīng)優(yōu)化處理。黃色和褐色托帕石（天然或人工），光照下均可褪色。

輻照處理的藍(lán)色托帕石天然藍(lán)色托帕石（巴西）輻照彩色鉆石輻照＋熱熱處理各色托帕石3.綠柱石的輻照處理及鑒定綠柱石經(jīng)輻照，由無(wú)色→黃色（2500C以下穩(wěn)定），藍(lán)色→綠色，粉紅色→橙黃色。無(wú)色綠柱石→粉紅色，無(wú)色或綠色→金黃色和藍(lán)綠色Maxixe型無(wú)色、暗藍(lán)色、綠色、黃色、粉色、藍(lán)色綠柱石↓γ射線、短波紫外線深鈷藍(lán)色的綠柱石輻照處理的寶石無(wú)放射性，但產(chǎn)生鈷藍(lán)色不穩(wěn)定，較溫和的加熱或光照，就會(huì)使其褪色。市場(chǎng)上的鈷藍(lán)色綠柱石均為輻照產(chǎn)品。

Maxixe型輻照處理藍(lán)色綠柱石的鑒別特征有：

①鈷藍(lán)色區(qū)別于海藍(lán)寶石的天藍(lán)色；

②

吸收光譜在紅區(qū)（695nm、655nm）有兩個(gè)帶，在橙區(qū)（628nm、615nm）有弱帶、黃、黃綠區(qū)（581nm、550nm）有弱帶，天然海藍(lán)寶石則無(wú)。

③

二色性，藍(lán)色—常光方向，無(wú)色—非常光方向，天然海藍(lán)寶石相反。

④富含稀有金屬Cs、B。

⑤密度2.80g/cm3、折射率1.548-1.592，均﹥綠柱石。

綠柱石的輻照處理一般不易檢測(cè)。其它寶石：碧璽：主要產(chǎn)生粉紅色、紅色，得到好的顏色的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋。不易檢測(cè)。石英：幾乎所有石英通過(guò)輻照都可以形成煙色。后再經(jīng)減色處理形成所需顏色，不易檢測(cè)。芙蓉石輻照后顏色加深，無(wú)色水晶輻照后成紫晶、黃晶，不易檢測(cè)。長(zhǎng)石、方柱石、鋰輝石、方解石、珍珠等。表面處理

表面處理的概念表面處理是采用簡(jiǎn)單的不改變寶玉石基本性質(zhì)，改善質(zhì)量的一類物理修飾法。

寶石的表面處理有很長(zhǎng)的歷史。主要特點(diǎn)是用一些無(wú)色或有色的薄膜狀物質(zhì)均勻附于寶石表面，以達(dá)到改善寶石顏色狀和表面光潔度，增強(qiáng)寶石光澤及掩蓋寶石表面缺陷（坑、裂、擦痕等）的目的。寶石的表面處理分為：涂層法、鍍膜法和貼箔法。涂層法涂色將顏料或染料涂于寶石表面以改善寶石顏色外觀的方法。涂層

將有色膜或具有強(qiáng)反射的膜涂于寶石表面、亭部刻面或底面以改善它們的顏色或亮度的方法，也稱為覆膜。涂色和涂層處理都具有欺騙性，應(yīng)予以公開(kāi)。涂色涂色是一種古老的改色技術(shù)，主要用于無(wú)色、顏色很淺或顏色不佳的寶石成品。如帶黃色調(diào)的鉆石，在其亭部或腰棱處涂上藍(lán)色，因?yàn)樗{(lán)色與黃色互補(bǔ)，使鉆石的黃色調(diào)抵消，看起來(lái)更白。涂色也曾用在色淺的綠色綠柱石上以仿祖母綠。由于涂色效果不持久，現(xiàn)在已經(jīng)很少采用。涂色寶石的鑒別特征

鑒定方法與染色的鑒定相同。觀察寶石的光譜、查爾斯濾色鏡下顏色的變化、顏色分布、試劑擦拭等都是鑒定涂色有效的手段。涂色處理的鉆石，在顏色分級(jí)時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)很難定色級(jí)，這時(shí)要注意檢察其亭部和腰棱表面的顏色，和用蘸試劑的棉球擦拭。涂層

涂層的物質(zhì)稱涂層劑，常見(jiàn)有蠟、油漆、無(wú)色清漆及混合染料的各種樹(shù)脂膠等，目前采用的新材料有金屬及其氧化物等。

透鏡涂層是在寶石表面涂一層氟化鎂，類似照相機(jī)鏡頭表面的防反射膜。淡藍(lán)色氟化鎂膜極薄，粘性強(qiáng)。黃色調(diào)鉆石經(jīng)透鏡涂層處理，可以抵消黃色調(diào)，提高色級(jí)。用堅(jiān)硬的針或丙酮都無(wú)法除去薄層。

水色氣息是1988年出現(xiàn)在水晶、無(wú)色托帕石及其他無(wú)色透明材料表面涂層處理的新方法。利用真空噴涂技術(shù)在晶體或?qū)毷砻嫱恳粚臃浅１《该鞯募兘穑ɑ蜚K、銀）膜，使其表面呈藍(lán)-藍(lán)綠色，伴有似銅的表面暈彩，天然寶石無(wú)此效果。涂層耐久性好，不影響各項(xiàng)寶石學(xué)性質(zhì)。

涂層寶石的鑒別特征

（1）寶石亭部涂層用表面反射照明，在20-40X放大下觀察可以發(fā)現(xiàn)劃痕、涂層剝落的斑痕及含氣泡的表面暈彩斑。（2）涂層寶石的折射率很難測(cè)出。（3）用鋼針刻劃在膜上會(huì)留下痕跡。（4）用熱針測(cè)試，塑料膜會(huì)有異味反應(yīng)。（5）透鏡涂層的鉆石會(huì)帶有明顯的灰色調(diào)，與比色石比較時(shí)，很難定其色級(jí)。

鍍膜法鍍膜法是現(xiàn)代技術(shù)在寶石表面處