四、珠宝玉石鉴定仪器

北京大学王时麒珠宝玉石总论一、珠宝玉石的基本概念二、结晶学基础知识三、珠宝玉石的基本性质四、珠宝玉石鉴定仪器四、珠宝玉石鉴定仪器一、放大镜二、二色镜三、查尔斯滤色镜四、热导仪五、显微镜六、分光镜七、折射仪八、偏光镜九、荧光灯十、天平及相对密度的测量一、放大镜放大镜的正确使用是宝石工作者的基本技能。放大镜的倍数用数字后加符号“×”表示，例如10×、20×。1．结构与类型(1)单凸透镜，由一个双凸透镜构成，这种放大镜适用于3×以下的放大，如大于3×，随着透镜曲率增加，会产生明显图像畸变和彩色边缘现象。(2)双组合镜，由两个平凸透镜组成。它在很大程度上纠正了因放大倍数增加而产生的畸变效应。(3)三组合镜，由一对“冕”式玻璃做成的凸透镜和两个燧石玻璃制成。它不仅视域较宽，而且消除了图像畸变和彩色边缘现象，最常用的是10×放大镜，而20×、30×的放大镜因其放大倍数过大、视域小、焦距短而难于操作。2．使用方法(3)照明的运用如果使用一盏工作台灯，应调整灯罩，使台灯发出的光不直射观察者眼睛，将宝石置于灯罩正下方进行观察。(1)放大镜的持拿方法宝石用放大镜通常都有一可灵活转动的外套，持拿时可将食指插入套中，同时以拇指配合抓紧外套。(2)镊子、放大镜、眼睛的配合技巧用放大镜观察宝石时，应将放大镜尽可能靠近眼睛，另一只手持镊子夹住宝石置于放大镜前2．5cm左右，若坐在工作台或桌边，胳膊肘可搁于桌面上。3．放大镜在宝石鉴定中的用途放大镜主要用于观察宝石的表面特征和内部特征。要想能够熟练地使用10×放大镜观察宝石的特征并明白这些特征在鉴定中的作用，需要通过大量的实践来积累经验。(1)观察宝石的表面特征(2)观察宝石的内部特征(1)观察宝石的表面特征放大镜可用于宝石的基本性质和切工质量的观察。①宝石基本性质观察主要是用放大镜观察宝石表面光泽、断口光泽、断口形状、棱线尖锐度、表面平滑程度、原始晶面和解理等。从观察到的内容可以得到一些鉴定信息。如宝石冠部和亭部光泽有差异，可能是拼合石；若呈现阶梯状断口，则表明该宝石解理很发育；若宝石棱很尖锐、表面平滑，表示此宝石硬度很高；若宝石刻面有内凹“收缩痕迹”，则表明其可能为熔融宝石。翡翠B货表面放大拼合宝石的接合面、光泽和扁平气泡的层面②宝石切工质量的观察包括切磨质量和抛光质量。前者包括切磨的对称程度、棱线搭接、有否多余刻面等。后者包括表面的光洁度、有无抛光纹、灼伤等。(2)观察宝石的内部特征包括色带、生长纹、后刻面重影、包裹体等。色带弯曲则必为合成品；后刻面重影明显，则为双折射率大的宝石；有单个的气泡或气泡群出现的单晶宝石可能为合成宝石。蓝宝石的色带合成蓝宝石的色带合成金红石的重影玻璃中的气泡有时根据其包裹体特征和组合还可判断其成因和产地。如蓝宝石中的金红石包裹体呈点状线性分布、色带有扩散，说明该宝石可能经过了后期加热处理；祖母绿宝石中含固、液、气三相包裹体则说明它有可能产于热液型矿床的哥伦比亚祖母绿。一些丝状、针状包裹体（如金红石）变成断续的丝状、点状祖母绿中的包裹体二、二色镜1．结构与类型2．使用方法3．二色镜的用途4．使用注意事项1．结构与类型(1)冰洲石二色镜冰洲石二色镜由玻璃棱镜、冰洲石菱面体、入光窗口和目镜四部分组成。窗口呈矩形，由两块方形玻璃组成，具有多色性的宝石可在窗口上看到颜色的变化。(2)偏振光二色镜偏振光二色镜由两片或四片偏振光片粘接而成，具有多色性的宝石在不同的偏振光片上显示不同的颜色。2．使用方法二色镜用于检查宝石是否有二色性，从而作为宝石鉴定的一种依据。具体操作步骤如下：(1)用镊子夹着或左手直接拿着宝石，右手持二色镜，使强的阳光或手电筒光投射于宝石上。(2)眼睛和宝石都要靠近二色镜两端，其间距应在2～5mm之间。(3)边观察边转动二色镜。(4)若二色镜的两个窗口出现颜色差异，将二色镜转动180。，若两窗口颜色互换，则表明宝石有多色性。(5)为了避开宝石的特殊方向(此方向无多色性)，对每个宝石至少应从三个方向去观测，若呈现两种颜色，说明宝石有二色性，若呈现三种颜色，则该宝石有三色性。3．二色镜的用途(1)可用来鉴别某些有色宝石。如当已知两包红色宝石分别为红宝石和石榴石时，可用二色镜进行区别，在二色镜下观察，有二色性的是红宝石，而没有二色性的是石榴石。(2)可以二色性的强弱来鉴别某些宝石，如同是蓝色的电气石和蓝宝石，用二色镜观察可以看到，前者的多色性十分明显，颜色带有较浓的褐色色调，而后者的多色性相对较弱。红宝石二色性明显绿碧玺（二色性）4．使用注意事项(1)应该用白光(太阳光或手电筒光)照射宝石，决不能用单色光来检查宝石的多色性。(2)观察对象应为有色的透明的单晶宝石，不透明宝石和多晶质宝石无法观察到多色性。(3)不能将宝石直接放在光源上，原因是某些宝石受热后多色性可能会发生变化。三、查尔斯滤色镜1．原理与结构查尔斯滤色镜由仅允许红光和黄绿光通过的滤色片组成。通过它观察物体，所有物体只会出现两种颜色，即红色和黄绿色。查尔斯滤色镜轻便、简单、易于携带，在某些情况下对鉴定宝石起着一定的作用。2．使用方法(1)使用时须用强光源照射宝石。(2)将查尔斯滤色镜置于眼睛前方并靠近眼睛，观察宝石表面颜色的特点。3．用途查尔斯滤色镜的主要用途如下：(1)帮助鉴定祖母绿的产地不同产地的祖母绿，在查尔斯滤色镜下有不同的颜色表现，如哥伦比亚、西伯利亚产出的祖母绿在查尔斯滤色镜下呈红至粉红色；而印度、尼日利亚、南非、津巴布韦等地祖母绿在查尔斯滤色镜下呈绿色。(2)鉴定合成蓝色尖晶石、钴玻璃和合成蓝色石英这三种宝石的颜色均由钴元素所致，在查尔斯滤色镜下，钴致色的宝石呈现深浅不一的艳红色，而与之在颜色上相似的蓝尖晶石、蓝宝石、海蓝宝石和蓝黄玉等在查尔斯滤色镜下则不变色。(3)帮助鉴定宝石成因若一个红色宝石在查尔斯滤色镜下呈很亮的红色，它可能为合成红宝石，而天然红宝石应稍暗一些，合成祖母绿在查尔斯滤色镜下也显亮红色。(4)帮助鉴定染色翡翠采用铬盐染色的翡翠在查尔斯滤色镜下会变红，而天然翡翠通常不变，但也有例外。常见宝石在查尔斯滤色镜下的特征4．使用注意事项(1)在查尔斯滤色镜下看到的宝石颜色不是一成不变的，它与宝石透明度有关。(2)因染色剂类型和含量的差异，会使每一宝石呈色不同。(3)它仅为一种辅助仪器，通过它只能提供一些重要信息，但不能作为鉴定宝石的主要手段。四、热导仪1．结构及原理热导仪是根据宝石的导热性设计的。不同的宝石具有不同的导热性，钻石的导热性远远高于其他宝石，因而热导仪是区别钻石及其仿制品的一个行之有效的手段。金属和常见宝玉石的比导热率（以银为10000）热导仪由热探针、电源、放大器和读数表四部分组成，读数表可由信号灯或鸣叫器代替。接通热导仪电源时，经预热，铜针(探针)升至一定温度，当铜针外端与宝石接触时，其热量传递给宝石，铜针外端降温，温度变化通过热电仪测出，再经放大器和读数电表显示结果。2．使用方法(1)在室温下测试，待测宝石必须干净、干燥。(2)打开热导仪开关，预热探针。(3)用探针垂直宝石刻面测试，探头不能接触金属托，否则会发出报警声。(4)施加一定的压力，看读数表显示结果。(5)测试完毕，关掉电源，用镜头纸擦拭探针，装上防护罩。3．注意事项(1)热导仪是区别钻石和仿钻的一种专门仪器。但最新发现的一种合成碳硅石也具有极高的导热性，用热导仪无法将二者区别开。(2)热导仪的探头非常精细，在使用中要加倍小心，使用完毕后应立即盖上保护罩。(3)长时间不使用，应把电池取出，以免造成仪器的腐蚀和损坏。(4)在测试时，探针应尽可能垂直宝石表面。(5)在测试小分钻或戴久的钻石时，可能会出现异常。(6)宝石表面须干净、干燥、常温，并须排除宝石之外的干扰因素。五、显微镜1．结构及用途宝石显微镜一般采用双筒立体变焦显微镜。它由双目镜、可变放大物镜、显微镜支架和底光源四部分组成，放大倍数通常为10～60倍。显微镜主要用于观察宝石的内、外部特征，观察内容与用放大镜观察的内容相同。2．照明方式宝石显微镜与其他显微镜的区别关键是照明装置，根据观察宝石的需要分暗域照明法、亮域照明法和顶部照明法。(1)暗域照明法来自底光源的光不直接射入宝石，而是经半球状反射后再射人宝石，从而宝石中的包裹体在暗色背景衬托下尤显突出，这是最常用的照明方法。(2)亮域照明法来自底光源的光直接射人宝石，穿过宝石进入物镜，这种方法一般光圈常锁的很小，可使宝石中的内含物在明亮背景下呈现暗色影像。它是观察色带、生长纹的有效方法。(3)顶部照明法来源从宝石的上方进行照明，观察者可在反射光中观察宝石表面或近表面特征。若显微镜无此装置，可用手电筒、台灯代替。3．调节和使用许多人的左右眼视力不一致，因此在使用显微镜前需要对目镜进行调节，使双眼同时准焦。宝石显微镜有两个目镜，一个目镜上带可调焦距的旋钮，当宝石放在载物台或夹子上后，先用没有可调旋钮的目镜观察宝石，用宝石显微镜支架上的旋钮调整焦距，达到了清楚时，再调整另一目镜的调节旋钮使之准焦。(注意此时不能调节支架上的旋钮)显微镜调节好后，观察宝石还应注意以下几点：(1)清洗宝石，防止将表面的灰尘当做内部特征。(2)先用低倍物镜观察宝石，看其解理、裂隙、断口、生长纹等特征。若看到感兴趣的内、外部特征，将目标移至视域中心，逐渐增加放大倍数，直至看清楚为止。此时要注意区分是表面灰尘还是内部特征。(3)为了减少宝石表面反射或漫反射，增强观察效果，可将宝石放入浸油中，宝石的折射率与浸油折射率越接近，观察到的现象会越清晰。六、分光镜1．原理色散元件(棱镜和光栅)可将白光分解成连续的可见光谱，而宝石中的致色元素cr、Ti、Mn、Fe、C0、Ni等过渡元素和稀土元素铷等对可见光可造成吸收、形成吸收线或吸收带，根据这些吸收特征可以判断其致色元素或宝石种类。2．类型根据分光镜的色散元件的不同，可分为棱镜式分光镜和光栅式分光镜。(1)棱镜式分光镜棱镜式分光镜由一组镜系列组成，产生较直的光径，这些棱镜呈光学接触。棱镜式分光镜的特点是蓝紫区相对扩宽，红光区相对压缩。因此，在光谱上的色区呈不均一分布。但其透光性好，在光谱中可出现一段明亮的光谱，有利于观察蓝紫光区光谱。(2)光栅式分光镜光栅式分光镜主要由绕射光栅组成。光栅式分光镜的特点是色区大致相等，红光区分辨率比棱镜式高，但透光性差，须用强的光源。3．使用方法(1)内反射法适用于颜色较浅、宝石颗粒较小的透明宝石。观察方法如下：①宝石台面向下置于黑色背景下；②调节光源角度，使入射光方向与分光镜的夹角大致呈45°；③将分光镜对准宝石，使尽可能多的光通过宝石的内部反射后进人分光镜；④判读分光镜中吸收线的位置。(2)透射法适用于半透明至透明的宝石，可保证足够的光透过宝石进人分光镜。①将宝石置于带小孔的黑板上；②将光源对准宝石；③将分光镜对准宝石；④判读分光镜中的吸收线位置。(3)表面反射法适用于透明度不好的宝石，调节入射光方向与分光镜的夹角，使尽可能多的白光在宝石表面反射后进入分光镜。操作方法同透射光法。4．注意事项(1)采用白光源(连续光谱)可用白炽灯、手电筒或特制光纤灯。(2)光谱中吸收线(带)的清晰程度受宝石的大小、颜色深浅、透明度好坏等影响。(3)尽量让通过宝石的光进入分光镜。(4)戴眼镜者要确保镜片无吸收。5．宝石的吸收光谱举例宝石吸收光谱示例见图。七、折射仪折射率是宝石重要的物理常数，是鉴定宝石品种的主要依据之一。折射仪即是测定宝石折射率的仪器。1．结构和原理宝石折射仪外观如图所示，主要由棱镜工作台、内置刻度尺、目镜、偏光片和进光孔组成，它可测量宝石的折射率、双折率以及光性符号。在测宝石折射率时，在宝石和棱镜之间还需一种接触油，其折射率值在1．79～1．81之间。2．使用方法折射仪采