珠宝鉴定宝石鉴定仪器1.docx
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珠宝鉴定宝石鉴定仪器1
第二章 珠宝鉴定仪器
珠宝鉴定仪器是宝石鉴定的主要工具,熟练使用宝石鉴定仪器,准确观察、测试是宝石鉴定人员的必备技能。
§1放大镜和宝石显微镜
一、应用
1、放大检查:
观察宝石的表面特征和内部特征
(1)据包裹体鉴别天然石/人工石
(2)查找优化处理迹象
(3)初步确定单折射、双折射并估计双折率
(4)观察断口,解理以便鉴别宝石
(5)观察加工质量、抛光工艺以及外部瑕疵
(6)观察拼合石等
2、钻石净度(用10倍放大)
二、放大镜
1、构造:
由一个透镜或多个透镜组合而成
(1)双凸透镜:
由单个双凸透镜组成,价廉,常小于3倍
(2)双组合镜:
由两个平凸透镜组成
(3)三组合镜:
由一对凸透镜和两个凹凸透镜粘合而成,视域宽,质量好,10倍常用。
2、质量要求
(1)无球面差(消球面差、消像差)即中央准焦后,边部也同时准焦
(2)无色差:
放大镜不能产生色散等的颜色
(3)放大镜前工作距不小于25mm
(4)常用的为10倍
(5)钻石分级用放大镜必须无蓝色镀膜
3、使用方法
放大镜尽量贴近眼睛,宝石距放大镜2.5cm(10×)左右观察。
M=d/F M——放大倍数
D—明视距离(人眼看物体最清楚而不易疲劳的距离,一般为25cm)
F——放大镜的焦距
10×放镜的焦距为
F=d/M=25cm/10=2.5cm
三、宝石显微镜
1、构造:
宝石显微镜主要由以下几个部分组成
(1)光学系统(透镜系统):
目镜、物镜、变焦系统
(2)照明系统:
包括底光源、顶光源、光强调节钮、电源开关等
(3)机械系统:
包括支架、焦距调节旋钮、锁光圈、宝石夹等
放大倍数=目镜倍数×物镜倍数×变倍镜倍数(变倍镜象一个大的透镜,常用的为2×的)
2、调节与使用
打开光源,清洁宝石,置宝石夹上
(1)据双眼宽度调节的目镜间距
(2)调节两眼焦距
正确使用宝石显微镜时准焦步骤如下:
a、对准目的物
b、旋转准焦螺旋,使一无调焦装置的目镜准焦
c、使另一具调焦装置(用准焦螺旋)的目镜准焦。
d、选择照明方法(有的宝石显微镜两个目镜都具调焦装置)
(3)从低放大倍数观察再到高倍放大观察
(4)根据需要采用不同照明方法
(5)从不同方向观察宝石
(6)注意灰尘、油污与内部特征的区别
3、照明方法,见教程P15
4、使用注意事项(自学)
九种基本照明方法:
亮域照明、暗域照明、垂直照明、斜照明、水平照明、偏光照明、散射照明、点光照明、遮挡照明
此外有复合照明法:
亮域+斜照、暗域+斜照等
§2折射仪
一、方法原理:
根据全反射/临界角原理制成
N宝=N棱×sinα
α——宝石临界角
常见的宝石临界角:
钻石24º25′
红蓝宝石33º37′
尖晶石35º36′
黄玉37º50′
水晶40º50‘
二、构造
棱镜、工作台、刻度尺、目镜、偏光片、进光孔
密封盖,浸油,标准光源:
589.5nm(589nm)黄光、钠光源
浸油:
①二碘甲烷1.74
②二碘甲烷+硫1.79
③二碘甲烷+硫+四碘乙烯18% 1.81
三、精度与测量范围
仪器精度为±0.002
观测精度为±0.005(刻)
±0.01(点)
测量范围:
1.350~1.810(视N油的值而定)
四、使用方法与操作步骤
1、刻面测法(近视技术):
适用于具有较大平整、光滑刻画的宝石
操作步骤:
(1)用酒精棉球清洁样品和棱镜台面
(2)打开光源,观察视域的清晰程度
(3)滴一小滴浸液(1-2mm为宜)于棱镜中心位置
(4)置宝石于油滴上,转动宝石,以使宝石与棱镜有良好的光学接触
(5)眼睛靠近目镜(1-3cm)观察,在明暗交界处读数
(6)转宝石360º,每转一定角度即观察和读数(也可同时旋转偏光片观察)
(7)若为均质体(或集合体),只有一条阴影边界(一个N值)
(8)若为非均质体,可见到两条阴影边界,取最大值和最小值即可(二者差值为双折率或接近最大的双折率)
2、点测法(远视技术):
适用于弧面型宝石以及很小的刻面宝石
(1)—(4)同上(浸油少些,多会产生暗边)
去掉偏光片,所见影像为圆或椭圆,眼睛距窗口约30cm左右,上下移动观察,当影像一半亮一半暗时读数即折射率值。
1/2法:
影像一半亮一半暗时读数,较精确
明暗法:
取影像急剧地由亮转暗位置的刻度值读数,误差较大,只能参考
均值法:
取影像全暗与全亮时读数的平均值,误差大
3、折射率值的记录
(1)刻面测法:
单折射宝石——记录到小数点后第三位,如R.1=1.718
双折射宝石——记录到小数点后第三位,高值和低值之间用“’”或“/”隔开,不准用连字符。
如1.762,1.770或1.762/1.770均可,不可记作1.762-1.770或1.762~1.770。
(2)点测法:
记录到小数点后两位,后面加“点”字,如1.54(点),必需注明为点测法。
(3)高折射率宝石:
如>1.79(浸油)
五、注意事项
1、折射率的精度和可靠性取决于
(1)样品的抛光质量与平整度
(2)接触液的多少,太多宝石浮起,太少接触不良
(3)样品是否干净
(4)测台棱镜是否干净、平整
(5)光源应为黄光(钠光源)波长为589.5nm(589nm)
2、观测折射率的几种特殊现象
(1)假均质体现象:
转动宝石360º,只有一条阴影边界,但快速转动偏光片,阴影边界好象在上下移动。
原因:
非均质体宝石双折率小,如磷灰石多为0.003,符山石可小到0.001(但可有明显可辨的弱多色性)
(2)假—轴晶现象:
有些二轴晶宝石的Ng与Nm或Nm与Np差值很小,当转动宝石360º时,好象阴影边界有一条不动,另一条动。
如金绿宝石(Nm接近Np)
Ng 1.753-1.758
Vm 1.747-1.749
Np 1.744-1.747
黄玉(托帕石)
Ng 1.616
Nm 1.609
Np 1.609
柱晶石Nm接近Ng
(3)特殊光性方位
一轴晶有时两阴影边界重合,转动宝石可消除此现象。
二轴晶有时可有一条阴影边界不动,与一轴晶相似,换刻面即可解决。
(4)某些具有特殊双折射率的宝石,其中一个折射率位于折射仪的测试范围之内,而另一个折射率超出了测试范围:
如菱锰矿 N0=1.84,Ne=1.58当转动宝石时,只有一条阴影边界,但却不停移动(N0无法观测)
(5)无法读数的原因
a、宝石N>浸液N
b、抛光不良
c、样品不在测台中央
d、粒度太小
e、眼睛距离、方位不对
f、样品测台不洁净
六、折射仪的应用
(1)测折射率
(2)测双折率
(3)区分均质体与非均质体
(4)测轴性
一轴晶:
一条阴影边界不动,另一条阴影边界动
二轴晶:
二条阴影边界都动
(5)测光性正负:
一轴晶正光性(U+):
低值不动,高值动,即Ne>N0
一轴晶负光性(U-):
高值不动,低值动,即Ne (不动的阴影边界为N0值,动的为Ne′,可转动宝石和偏光片,测两组或三组数据,即可确定一轴晶的光性正负)二轴晶光性正负测定略 (6)测色散值 分别用红光(687nm)和紫光(430.8nm)做光源测得的两个折射率值之差即色散值(度) (7)检查浸油的折射率 U Uniaxial 一轴晶 B Biaxial 二轴晶 + 正光性 - 负光性 七、折射率的相对测量法——浸没法 原理: 宝石浸没到透明液体中,明显度取决于二者折射率的差值 浸液 折射率 水 1.33 四氯化碳 1.46 二溴化乙烯 1.54 一碘苯 1.62 二碘甲烷 1.745 浸液避光保存,密封,置铜片于其中 观察测定: 无色宝石N与浸液N相近,则“消失” 有色宝石N与浸液N相近,只是边缘不清 可用贝克浅法观察,判断相对折射率的大小 八、反射型宝石折射仪(反射仪、反射折射仪) 仪器精度: ±0.05 测量范围: 1.300-2.999 方法原理: 据反射率换算成折射率 R==(n-N)2/(n+N)2 R—反射率 I—反射光强度 I0—入射光强度 n—样品折射率 N—周围介质折射率(空气N≈1) 光源: 近红外做光源 应用: 适用于高折射率的宝石,测得抛光良好的样品的平面的反射率值,仪器自动换算成折射率。 操作: 1、先校正仪器,如用CZ等 2、清洁样品 3、将样品抛光面置窗口上,将罩盖上 4、旋转样品一周,读数 5、样品抛光面必须能盖住窗口的小孔,光洁度好,否则影响精度 §3天平及密度测定 一、仪器 密度测定所用仪器为电子天平或其它衡品,感量小于等于1毫克(1mg),精度为千分之一。 二、密度测定 1、密度: 即单位体积物质的质量 2、比重(相对密度): 比重是在4℃及标准大气压下材料的重量与等体积的水的重量之间的比值。 比重是通过把一物体的重量除以等体积的,温度为4℃的蒸馏水的重量得到的。 由于4℃时水的密度为1(g/cm3),因此宝石的比重的数值与其密度值正好相等,只不过比重无单位。 与折射率一样,密度也是鉴定宝石的重要常数之一,尤其对于原料、裸石(琢件)以及>1.81的宝石品种。 如水晶2.66± 海蓝2.72±钻石3.52±(5.80±) 3、测量方法 密度测定常用静水力学法及重液、悬浮法,也可用磁流体法等。 静水力学法(有机液体介质称量法) a、原理: 依据阿基米德定律。 固体在液体中失去的重量等于它所排开的同体积液体的重量。 b、公式: ρ=m/(m-m1)×ρ0 ρ——样品在室温时的密度(g/cm3) m——样品在室温时的质量(g) m1——样品在液体介质中的质量(g) ρ0——一定温度下液体介质的密度(g/cm3) c、操作: (1)调整天平到水平位置 (2)宝石在空气中称量,记录其质量m (3)宝石在液体中称量,记录其质量m1 (4)按ρ=m/(m-m1)×ρ0公式计算即得到宝石的密度 (5)结果表示: 密度单位统一用g/cm3,结果保留小数点后两位,如2.66,3.06等。 有机介质: 蒸馏水密度采用1.00g/cm3即可,四氯化碳需做温度校正。 25º 32º 35º 1.579 1.569 1.559 4、注意事项 (1)清洁宝石 (2)选用液体,四氯化碳需做温度校正 (3)宝石表面粗糙或有穿孔,存在气泡,会影响精度 (4)样品越小,精度越差 (5)多孔样品,串连饰品,镶嵌饰物,不要求测量密度 (6)实验台应该坚固、稳定,避免振动 (7)不要乱动天平 (8)细心操作: 金属丝筐不要接触到烧杯壁 称盘上无灰尘,不要溅上液体 称重时将防护罩门关严 液体称重时先去皮(归零) 准确读数 (9)实验结束时将液体倒回瓶中,盖紧。 重液法: 重液法是利用密度不同的重液与宝石相比较,间接测定宝石密度的一种方法。 简单迅速 精度: 0.002-0.003 密度>4.30的样品无法测试,与重液化学反应者无法测试。 悬浮: 二者密度相当 上(漂)浮: 宝石密度小于重液 下沉: 宝石密度大于重液 常用重液: D N 克列里奇液 4.20g/cm3 二碘甲烷 3.32g/cm3 1.74 三溴甲烷 2.89g/cm3 1.59 一溴甲烷 1.47g/cm3 1.66 甲苯 0.87g/cm3 1.49 饱和盐水 1.13g/cm3 理想重液的要求: 挥发性尽可能小,透明度好,化学性质稳定,粘度适宜,尽可能无毒无臭,可混溶而不产生第三种物质,混溶重液挥发性尽可能一致。 重液配制公式(略) 注意事项: (1)首先使用密度大的重液以节省时间 (2)每次测试后均清洗宝石和镊子(用酒精) (3)用毕紧盖瓶塞 (4)浸液用棕色瓶子,避光保存 宝石密度测定常用重液 3.32 二碘甲烷 3.05 二碘甲烷+三溴甲烷 2.89 三溴甲烷 2.75 三溴甲烷+甲苯 2.65 三溴甲烷+甲苯 2.58 三溴甲烷+甲苯 1.13 蒸馏水+食盐(饱和盐水) 磁流体法: 盛有顺磁性液体的容器置于非均匀磁场的电磁铁间隙,液体的密度将随磁场强度的变化而变化,磁场强度大的部位在下,小的在上,则磁场强度“分层”,顺磁性(即弱磁性)液体的密度也随之分层,形成一个密度递增的重液柱,将宝石投入重液柱中,宝石将定位悬浮在某一密度范围内,借标尺可读出其相对密度值,主要用于大量样品的比重分选,也可用于个别样品的密度测定。 §4二色镜 一、应用: 用于观察有色宝石的多色性,可区分均质体,非均质体,一轴晶,二轴晶宝石,以便鉴别宝石。 二、原理: 当光进入非均质体宝石时,分解形成振动方向互相垂直的两束偏光,由于振动方向不同,选择吸收也不同,致使非均质宝石产生多色性,二色镜中的冰洲石块双折率大,可使多色性显现出来。 三、结构: 二色镜通常是用冰洲石组装的。 由: 进光窗口(二色镜聚焦在窗口) 冰洲石菱面体 目镜 金属固定架 玻璃棱镜 外圆筒等构成 从宝石同一部位透射的光被分解成振动方向互相垂直的两束偏光,当其与二色镜冰洲石的光率体椭圆半径平行一致时,即观察到二色性,二者斜交时,观察到的是混合色。 另一种是用偏光片等偏材料拼装的,质量差,不宜使用。 四、操作 1、连续光谱的白光做光源,如白炽灯光、手电光、日光等 2、用透射光观察 3、眼睛距二色镜、宝石距二色镜2-5mm 4、从宝石的二个以上方向,并且转动二色镜观察 五、注意事项 1、光源不能用单色光、偏光,要用连续光谱的白光 2、宝石应为有色、透明、半透明的宝石 3、不要将二色性的过渡色当做第三种颜色 4、均质体无多色性,一轴晶具二色性,二轴晶具三色性,集合体多色性一般不可测。 5、多色性有强(如董青石、红柱石、蓝碧玺等) 中(如红宝石等) 弱(紫晶、橄榄石等) 无(均质体如尖晶石、石榴石等) 6、一定要从宝石的多个方向观察,并且转动二色镜观察。 7、二色镜用毕放盒中,以免滚到地下摔坏。 §5偏光镜(仪、器) 一、原理: 根据正交偏光下宝石的消光与干涉现象确定宝石的光性特征,也可用平行偏光(相当单偏光条件)观察多色性。 正交偏光下: 全暗: 均质体(包括非晶质、等轴晶系宝石) 非均质体: 沿光轴方向观察时 全亮: 非均质集合体 隐晶质宝石 聚片双晶、裂理、解理裂隙发育的宝石或包体太多而引起 四明四暗: 非均质宝石(光轴方向除外) 异常消光: 斑块状、波状、蛇状消光等 二、结构 上偏光片: 可调节 下偏光片: 固定不动,其上装有可旋转360º的玻璃物台 光源: 有的配有干涉球(相当于勃氏镜),用来观察干涉图。 三、操作 1、打开光源 2、调节上偏光与下偏光正交,此时视域黑暗 3、将宝石置于玻璃平台上 4、转360º观察 5、从宝石的多个方向观察 四、注意事项 1、不透明或微透明的样品不能测试 2、从多个不同方向检测,以避免仅得到光轴方向的观测结果 3、样品的包裹体和裂隙几乎可以导致任意的偏光反应 4、高折射率(N>1.81)的宝石,可能会出现问题 5、某些单折射的宝石,如石榴石、玻璃、欧泊和琥珀可呈现任意的偏光现象 6、对尺寸很小的样品,观察和解释都是很困难的 7、有时受刻面影响,很难观察 五、应用 1、区分均质体、非均质体及多晶非均质集合体 2、解析干涉图,确定轴性及光性 3、检查多色性(用平行偏光——相当于单偏光条件) 4、检查异常消光: 正交偏光镜下,将宝石转至最亮位置(或局部最亮),然后转上偏光片90º,若视域变更亮为异常消光(异常双折射);若不变或变暗为非均质体(双折射宝石) (注意: 最后看多色性,测是否有双折率,看重影等综合判断) §6分光镜(可见光谱仪) 一、原理: 不同宝石致色元素不同,对可见光的吸收线吸收带位置及相对强度不同,因而可利用能形成连续光谱的分光镜观察样品在白光(700-400nm)照射下所产生的黑色谱线或谱带的位置及相对强度来鉴别宝石。 二、构造: 分光镜可分为棱镜式和光栅式两类。 棱镜式分光镜: 狭缝: 控制进光量 观察透明宝石狭缝几乎闭合 半透明宝石开的稍大一些 一般是把狭缝关闭,稍一打开时 谱线(带)最清晰 透镜: 棱镜: 一组棱镜要求不吸收可见光特定波长,色散不太大也不太小,均质体,否则会产生两套光谱。 标尺及目镜 内管(滑管) 外管 光栅式分光镜 狭缝 准直透镜 绕射光栅等 光栅式分光镜光谱分布均匀,但不如棱镜式清晰,只是对透明度好的宝石在红区有吸收线者测试有利。 三、操作 一般使用棱镜式分光镜效果较好 棱镜式分光镜又分台式分光镜和手持式分光镜两种型式,掌握手持式分光镜的使用方法即可。 操作步骤: 1、据样品选择照明方法 (1)透射照明法 透明、半透明宝石适用 (2)内反射法 半透明—微透明宝石适用 (3)反射光法 不透明宝石适用 2、一般采用透射照明法较易掌握 若用反射法需将样品放在黑色背景上 3、调节分光镜镜头高度,狭缝与宝石1cm±即可,若用反射法入射光与反射光呈90º角 4、调节狭缝与滑管焦距 狭缝关闭,稍一打开谱线、谱带最清晰 调节滑管焦距,观察蓝区向上推,红区向下推 5、观察谱线、谱带位置与相对强度并画图 四、注意事项 1、光源应为白光,连续光谱的光源(400-700nm) 光源应较强,最好为冷光源,一般光源会烤热宝石,使谱线模糊甚至消失(日光、日光灯有发射光谱不能做光源、手电、白炽灯、光纤灯可以) 2、勿使通过宝石以外的光进入分光镜 3、样品太小时,光谱弱,不易观察 4、样品透明度好,光谱清晰度好 5、样品颜色深,光谱清楚 6、手的血液会产生592nm的吸收线 7、用毕放盒中
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