宝石鉴定的技术文档资料

宝石仪器鉴定学习目标：掌握各种仪器的工作原理、结构及使用方法，熟悉各种仪器的用途和适用范围。最终能对仪器上出现的现象进行解释。教学内容：包括折射仪、分光镜、二色镜、显微镜、偏光镜、荧光仪、滤色镜，各种相对密度测试等仪器相关的内容进行讲解，列出操作步骤，并对仪器鉴定中出现的相关现象进行解释。练习题：1．名词解释折射全内反射临界角色散自色性他色性多色性一轴晶二轴晶平面偏振光干涉图荧光磷光相对密度2．问答题（1）简述折射仪工作原理及其适用范围。（2）简述分光镜的用途及操作步骤。（3）简述偏光镜的结构及其现象解释。（4）简述二色镜使用中的注意事项。（5）简述荧光仪和滤色镜在宝石鉴定中的作用。（6）简述宝石相对密度测试的两种方法及其操作步骤。第一节折射仪主要用来测定宝石折射率值的一种仪器仪器结构工作原理操作要领现象解释主要用途局限性一、仪器结构折射仪主要由高折射率棱镜（铅玻璃或立方氧化锆）、棱镜反射镜、透镜、标尺（内标尺或外标尺）和目镜等组成。图2-1-2折射仪结构折射仪的工作原理是建立在全内反射的基础上。该仪器是测量宝石的临界角，并将读数直接转换成折射率值。图2-1-3图2-1-4图2-1-4-1图2-1-5不同宝石的临界角产生全反射的条件：1．折射仪的高折射率棱镜必须为光密介质2．待测宝石为光疏介质3．接触液使棱镜与待测宝石之间形成良好的光学接触三、操作要领宝石折射率的测试图2-1-8宝石测试的操作过程1．接通电源、打开仪器2．用酒精清洗宝石和棱镜3．在折射仪棱镜上点一滴接触液（直径约2mm为宜），使用钠光照明，可见油的阴影边界4．宝石最大的台面放入棱镜上，浸油使宝石和棱镜之间形成良好的光学接触5．眼睛靠近目镜可观察阴影区和明亮区并读数，读数保留小数点第三位6．按顺序转动宝石360°，经验丰富者可转动宝石0°、45°、90°进行观察和读数7．测试完毕，将宝石轻推至金属台上，取下宝石8．清洗宝石和棱镜四、现象解释图2-1-13折射仪中的现象图示1．测宝石在折射仪上转动360°时始终只有一条阴影边界（固定不变），说明该宝石为各向同性宝石（单折射宝石）。2．待测宝石在折射仪上转动360°时，出现两条阴影边界，一条阴影边界固定不变，另一条发生移动，说明该宝石为一轴晶宝石。如动值为大值，则为一轴晶正光性宝石；如动值为小值，则为一轴晶负光性宝石。3.待测宝石在折射仪上转动360°时，两条阴影边界都移动，说明该宝石为二轴晶宝石。如高值移动超过中间值，说明β值接近α值为二轴晶正光性；如低值阴影边界移动超过中间值，说明β值接近γ值为二轴晶负光性。4.点测法（远视技术法）：针对弧面型和刻面较小的宝石点测法测试图2-1-141)清洗棱镜和宝石2)在金属台上点一滴接触油3)手持宝石，用弧面或小刻面接触金属台上的接触油，以油滴直径为0.2mm为宜4)将沾有油滴的宝石轻置于棱镜中央5)眼睛距目镜25-45cm，平行目镜前后移动头部6)观察油滴半明半暗交界处，读数并记录，读数保留小数点后两位五、主要用途1．鉴定宝石，可测定RI1.35-1.81之间宝石的折射率值2．可测定宝石的双折射率（DR）3．确定宝石的轴性，如一轴晶、二轴晶和各向同性（等轴晶系、非晶质）4．确定宝石的光性符号，如各向异性宝石的正光性和负光性六、局限性1．所测宝石一定要有抛光面2．宝石的RI1.35或者1.81都无法读数3．不能区分某些人工处理宝石，如天然蓝宝石与热处理蓝宝石4．不能区分某些合成宝石，如天然红宝石与合成红宝石第二节分光镜一、工作原理1．利用色散元件（三棱镜或光栅）便可将白光分解成不同波长的单色光，且构成连续的可见光光谱。图2-2-1-1图2-2-1分光镜的外观图利用棱镜产生单色光2．宝石中所含的各种色素离子（过渡族元素、某些稀士元素、放射性元素），对可见光光谱具有不同程度的选择性吸收。3.宝石的光谱中的吸收带、吸收线都具有固定的吸收位置，这一特点可用来鉴定宝石品种，帮助指出宝石致色的原因。^TOP二、结构及特点根据分光镜所利用的色散元件不同，分为棱镜式和光栅式。1.棱镜式分光镜：工作原理仪器结构适用范围操作要领主要用途及局限性图2-2-2棱镜式分光镜结构图特点：光谱的蓝紫区相对扩宽，红光区相对压缩；透光性好，可产生一段明亮光谱；红光区分辫率要比蓝光区差。2.光栅式分光镜：图2-2-3光栅式分光镜结构图特点：所产生光谱各色区大致相等；红光区分辫率比棱镜式要高；透光性差，需要强光源照明。^TOP三、适用范围1.分光镜主要适用于有色宝石，无色宝石除锆石、钻石、顽火辉石外无明显的吸收光谱。2鉴定中仅适用于具有典型光谱的宝石。3.显典型光谱的宝石，可作为诊断性鉴定特征，需要重点掌握。显铬谱的宝石宝石名称光谱图描述红宝石红区有3条吸收线，黄绿区宽的吸收带，蓝区3条吸收线，紫区吸收图2-2-4（光栅式分光镜观察）红色尖晶石红区有吸收线，黄绿区吸收带，紫区吸收图2-2-5（光栅式分光镜观察）变石红区有吸收线，黄绿区吸收带，蓝区1条吸收线，紫区吸收图2-2-6（光栅式分光镜观察）祖母绿红区有吸收线，橙黄区弱吸收带，蓝区弱吸收线，紫区吸收图2-2-7（光栅式分光镜观察）翡翠红区三条阶梯状吸收（630-690nm处），紫区437nm处有吸收线（绿色鲜艳无杂质时，437nm吸收线可能缺失）图2-2-8（光栅式分光镜观察）显铁谱的宝石宝石名称光谱图描述蓝宝石蓝区450、460、470nm有3条吸收窄带图2-2-9（光栅式分光镜观察）橄榄石蓝区453、473、493nm有3条吸收窄带图2-2-10（光栅式分光镜观察）金绿宝石蓝区444nm处有一强的吸收窄带图2-2-11（光栅式分光镜观察）铁铝榴石黄绿区有三条强吸收窄带（505、527、576nm），蓝区和橙黄区有弱带图2-2-12（光栅式分光镜观察）顽火辉石绿区506nm有一吸收线，此线为诊断线图2-2-13（棱镜式分光镜观察）显钴谱的宝石宝石名称光谱图描述合成蓝色尖晶石绿、黄和橙黄区有三条强的吸收带，绿区吸收带最窄图2-2-14（棱镜式分光镜观察）钴玻璃绿、黄和橙黄区有三条强的吸收带，黄区吸收带最窄图2-2-15（光栅式分光镜观察）其它吸收谱宝石名称光谱图描述钻石（无色）紫区415.5nm有一吸收线图2-2-16（光栅式分光镜观察）锆石（无色）红区653.5nm吸收线为诊断线图2-2-17（光栅式分光镜观察）锆石（有色）红区653.5nm吸收线，1-40条吸收线均匀地分布在各个色区图2-2-17-1（光栅式分光镜观察）锰铝榴石紫区432nm吸收窄带为诊断带图2-2-18（光栅式分光镜观察）磷灰石/显稀土谱黄区和绿区有两组密集的吸收线^TOPi.擦净宝石，将宝石置入冷光源上方，使光透过宝石ii.将分光镜对准透过宝石光源部分进行观察iii.调整分光镜角度（或狭缝）、焦距直至看清光谱为止四、操作方法及步骤1．透射法：适用于透明到半透明的宝石。操作方法及图示2.内反射法：适用于颜色浅、颗粒小的透明宝石。操作方法及图示3.表面反射法：适用于不透明或透明度差的宝石。操作方法及图示图2-2-19透射法观察宝石的吸收光谱i.擦净宝石，将光线从宝石斜上方的某一位置射入，并使之从宝石的另一侧面反射出来ii.将分光镜直接对准反射光iii.调整分光镜角度（狭缝或焦距），直至看清光谱为止图2-2-20内反射法观察宝石的吸收光谱i.擦净宝石，使光线从样品表面反射出来ii.将分光镜对准反射出来的光线iii.调整分光镜角度（狭缝或焦距），直到看清光谱为止图2-2-21表面反射法观察玉石的吸收光谱^TOP五、主要用途及局限性1．可帮助确定具有典型光谱的宝石名称。如：锆石653.5nm典型吸收线具有鉴定意义；钻石415.5nm典型吸收线具有鉴定意义2．帮助区分某些天然宝石与合成宝石。如：天然蓝色尖晶石显复杂的铁谱；合成蓝色尖晶石显典型的钴谱3帮助区分某些天然宝石与人工处理宝石。如：天然绿色翡翠红光区630-690nm处显三条阶梯状吸收谱；染色翡翠（人工处理）红光区显模糊吸收带4帮助区分某些宝石与仿宝石。如：红宝石显铬谱、红玻璃显稀土谱；祖母绿显铬谱、绿色钇铝榴石显稀土谱5帮助确定宝石中的致色离子。如：红宝石显铬谱、橄榄石显铁谱、合成蓝色尖晶石显钴谱、锆石显稀土谱6不能区分某些天然宝石与合成宝石。如：天然红宝石与合成红宝石具有相似的光谱7观察光谱时需要强光照明第三节二色镜二色镜是用来观察宝石多色性的一种仪器多色性工作原理及结构应用主要用途操作步骤及注意事项一、多色性：当光线进入某些各向异性的有色宝石中所显示的二种或三种体色的现象。通常一轴晶宝石可能出现两种颜色，称为二色性；二轴晶宝石出现三种颜色，称为三色性，统称为多色性。^TOP二、结构：图2-3-1二色镜的结构及观察常用的二色镜是由玻璃棱镜、冰洲石、窗口和目镜所组成。冰洲石可将穿过宝石的两束平面偏振光区分开来，并将二束光线的颜色并排进行对比。^TOP三、应用：二色镜是宝石鉴定中的一种辅助鉴定仪器，主要用来测试一些具有双折射的有色透明宝石。根据多色性显示程度不同一般分为：强多色性、明显多色性、弱多色性、无多色性。^TOP四、主要用途：1．帮助鉴定具有强多色性的宝石如：堇青石三色性显著（蓝色、紫蓝色、浅黄色）2．区分各向同性与各向异性宝石如：红宝石与红色尖晶石3．指导加工：了解宝石的多色性对切磨宝石定向很有帮助。如红宝石在加工中顶刻面应垂直光轴方向，以便将宝石的最佳颜色通过顶刻面显示出来。图2-3-6红宝石在加工中的最佳切磨方向红宝石加工时定向切磨，顶刻面与晶体的光轴方向垂直时，可获最佳颜色。五、操作步骤及注意事项1．观察时采用透射光，光源应为白光或自然光，绝不能用单色光或偏振光。2．待测样品一定为有色、透明、具有双折射的宝石。3．待测样品尽量靠近二色镜窗口部位，眼睛紧靠目镜部位进行观察。4．边观察边转动宝石和二色镜，等轴晶系、非晶质宝石、无色各向异性宝石不显多色性，有色各向异性宝石垂直光轴方向不显多色性。5．如二色镜窗口出现两种颜色，则证明所测样品为双折射宝石（各向异性）如出现三色性则表明样品为二轴晶宝石。6．多色性的缺失，不能断定该宝石是各向同性宝石。7．宝石的两个振动方向与冰洲石棱镜的两个振动方向呈45°角时不显多色性。8．多色性的强弱与双折射率大小无关。9．不要将宝石直接放在光源上，某些宝石受热后多色性可能会发生改变。10．对弱多色性现象应持怀疑态度，如不能肯定测试结果，则应忽略本项测试。第四节偏光镜一、工作原理自然光经过反射、折射或通过特制的偏振片以后，改变了光的振动方向，使其成为只在一个固定方向振动的光波，这种光波称为平面偏振光或偏振光。利用偏振片制作的重要仪器为偏光镜。工作原理结构主要用途及局限性操作步骤及结果解释锥光镜及操作步骤注意事项通过偏振片的自然光获取平面偏振光图2-4-1自然光图2-4-2平面偏振光二、结构由一个装灯的铸件和两个偏振片起偏镜（下），检偏镜（上）所构成，在测试宝石时，首先使上下偏光处于正交位置（视域黑暗）再进行观察。图2-4-3图2-4-4偏光镜外观偏光镜结构^TOP三、主要用途及局限性要求所测样品透明或半透明1．可区分各向同性与各向异性宝石。2．可区分多晶质或隐晶质和单晶质宝石。3．利用锥光下出现的干涉图可区分一轴晶和二轴晶宝石。4．不适用不透明宝石和暗色宝石。5．不适用裂隙太多和瑕疵太多，包体太多的宝石。四、操作步骤及结果解释1．清洗宝石，接通电源，打开开关转动上偏光镜，使视域黑暗即处于消光位置。图2-4-5由正交位置偏振片产生全消光2．待测宝石放在偏光片上，旋转宝石并观察，注意将宝石转动几个方向进行观察。3．转动宝石360°视域全暗为均质体宝石（非晶质、等轴晶系）。4．转动宝石360°视域全亮为多晶质宝石（翡翠、软玉等）5．转动宝石360°视域四明四暗为双折射宝石（一轴晶或二轴晶）图2-4-6图2-4-7一轴晶宝石干涉图二轴晶宝石干涉图6．转动宝石360°视域出现弯曲色带，黑十字（无色环）格子状消光。斑块状消光，则为异常，多为玻璃、塑料仿制品。五、锥光镜及操作步骤干涉图是双折