Особая природная эстетика - Микросистемы

18 Марта 2017

Драгоценные камни

www_microsystemy_ru_articles _Exclusive_Aesthetics_of_NatureМесто встречи эстетичности минералов и науки находится в ведении геммологов. Микроскопические исследования внешних и внутренних характеристик драгоценных камней в современных геммологических лабораториях позволяют определить уровень качества образца.

Для подробного ознакомления с медицинской и исследовательской техникой основных мировых производителей оптических систем и сопутствующего оборудования посетите наш каталог или свяжитесь с нашими специалистами и получите полную профессиональную консультацию по любым, имеющимся у Вас, вопросам. 

Различные типы включений

Двумя главными задачами геммолога является определение подлинности и качества драгоценного камня. Эксперт исследует неизвестный камень с помощью измерения его оптических и физических параметров и устанавливает подлинность и происхождение камня, а также, возможные методы улучшения его вида. Внутренние характеристики камня отражают химические и физические условия естественной среды (или, в случае синтетического материала, лабораторные условия), в которой он был образован. Такими характеристиками могут быть градация цветов по областям или естественное срастание двух и более кристаллов. В состав камня часто входят сторонние примеси. Данные включения распределены на следующие категории:

  • Фотогенетические включения: Минералы уже присутствовали до оформления включающего (основного) кристалла.
  • Сингенетические (первичные) включения: Данные минералы были сформированы одновременно с включающим кристаллом.
  • Эпигенетические (вторичные) включения: Включения появились уже после формирования включающего кристалла.

www_microsystemy_ru_articles _Exclusive_Aesthetics_of_Nature

Скрытая красота

Мнение о том, что хороший драгоценный камень должен быть на 100% чистым и, что включения являются дефектами, снижающими его качество, часто ошибочно. В случае граненых бриллиантов, так оно и есть, чистота камня является ключевым фактором, определяющимся по стандартизированной номенклатуре. Однако, для остальных драгоценных камней, включения не являются фактором, снижающим ценность, поскольку не влияют на визуальное отображение. Они делают камень уникальным и подчеркивают его необычность. Заметить сторонние включения в камнях возможно только с помощью микроскопа. В отношении скрытой красоты камня, слово дефект имеет скорее положительное, нежели отрицательное значение.

Микроскопическое исследование драгоценного камня требует не только высокой квалификации геммолога, но и высоко качества оборудования. Поскольку, чаще всего исследуются камни, находящиеся в каком-то украшении, возможности наблюдения внутренних характеристик лимитирован. Иногда помогает погружение камня в раствор с тем же коэффициентом отражения света, что и у самого камня. Весомые различия в контрасте с темным фоном, ввиду отражения от граней или металлических включений могут стать сложным препятствием для освещения.

www_microsystemy_ru_articles _Exclusive_Aesthetics_of_Nature

Методы освещения

Для геммологических исследований используются стереомикроскопы со следующими методами освещения:

  • Рассеянное светлое поле: Данный метод позволяет наблюдать низко контрастные структуры, градацию цвета по областям и жидкости.
  • Темное поле: темное поле позволяет увидеть микроструктуры, такие как включения игольчатой формы, неразличимые в светлом поле.
  • Стекловолоконные оптические световоды: Они позволяют применят направленное темнопольное освещение или используются с падающим освещением для исследования поверхности.

www_microsystemy_ru_articles _Exclusive_Aesthetics_of_Nature

Цифровая микрофотография включений

Начало использования микрофотографии для получения внутренних характеристик драгоценных камней относят к 19 веку. Немецкий минеролог Ferdinand Zirkel упоминает об этом в 1873 в своей книге “Die mikroskopische Beschaffenheit der Mineralien und Gesteine“. Автор относится к данному методу с изрядным скептицизмом. Он считал, что микрофотография не предоставляет никаких возможностей для исследования важных частей изображения. Несмотря на это упущение, микрофотография стала неотъемлимым инструментом как в геммологии, так и в других науках. Такие геммологи, как шведский профессор Eduard Gübelin, основатель шведского геммологического сообщества, сыграли важную роль в дальнейшем развитии фотографии включений в черно-белых и цветных пленках. Их техники используются даже в веке цифровых фотографий. Высококачественная оптика, аккуратная работа и терпение являются главными условиями получение хороших микрофотографий.

Особые свойства микроскопического исследования включений представляют значительные затруднения. В частности, сильный контраст, лимитированная глубина резкости и незамеченные царапины или пыль на поверхности камня часто создают немало проблем. Поэтому, микроскопический анализ, различные методы освещения и их комбинации являются ключевым фактором получения хороших результатов в фотографии.

www_microsystemy_ru_articles _Exclusive_Aesthetics_of_Nature

Обработка без фальсификации

Цифровая микрофотография, получившая в последние годы должное признание, открыла новые возможности фотографии включений. Используя технологию съемки с широким динамическим диапазоном (HDRI) стало возможным получать изображения объектов, чей динамический диапазон яркости между светлыми и темными областями превосходит лимитированный диапазон яркости сенсора камеры. HDRI фотографии генерируются с помощью ПК.

www_microsystemy_ru_articles _Exclusive_Aesthetics_of_Nature

Основные методы геммологических исследований

Главное правило: Геммологические методы исследования должны быть безопасны.

  • Стандартное оборудование
  • Геммологический стереомикроскоп
  • Рефрактометр
  • Гидростатические весы
  • Спектроскоп
  • Полярископ
  • Дихроскоп
  • УФ лампа

Техники анализа в современной лаборатории

  • Спектрофотометр, UV-VIS, IR
  • XRF. Рентгеновская флуоресценция
  • Спектроскопия Raman
  • Масс-спектрометрия
  • Сканирующая электронная микроскопия
  • Спектроскопия возбуждения лазерным пробоем

www_microsystemy_ru_articles _Exclusive_Aesthetics_of_Nature

Методы исследования и определения драгоценных камней

Можно ли с первого взгляда определить драгоценный камень в ограненном состоянии? Способен ли простой глаз различить многочисленные цветовые нюансы? Вот вопросы, которые постоянно задают любители. Весьма затруднительным является определение бесцветных камней, когда приходится опираться только на такие их свойства, как блеск, светопреломление и двупреломление, но при некотором навыке удается с достаточной уверенностью сделать то или иное заключение. С цветными камнями дело на первый взгляд обстоит проще, поскольку существуют определенные цветовые тона, весьма характерные для того или иного минерала, которые со временем, приобретя нужный опыт, можно научиться распознавать (конечно, при условии особенно хорошо развитого восприятия цвета). Еще 20—25 лет назад, практически все, кто имел дело с драгоценными камнями, полагались на собственный глаз. Но чем больше видишь камней и чем чаще ошибаешься при определении их «на глазок», тем горячее становишься приверженцем точных методов, использующих надлежащие приборы.

Для подробного ознакомления с медицинской и исследовательской техникой основных мировых производителей оптических систем и сопутствующего оборудования посетите наш каталог или свяжитесь с нашими специалистами и получите полную профессиональную консультацию по любым, имеющимся у Вас, вопросам. 

www_microsystemy_ru_articles _Exclusive_Aesthetics_of_Nature

Само собой разумеется, вначале камень осматривают невооруженным глазом и под лупой, но затем предварительное определение подтверждают инструментальными методами, с тем, чтобы придать ему большую достоверность и во избежание риска допустить ошибку. В нашу эпоху все более совершенных синтетических продуктов и имитаций следует предпочесть использование приборов, предоставляемых в наше распоряжение современной геммологией. В задачи геммологии входит исследование всех новинок, сопоставление характерных признаков и разработка широкодоступных методов быстрой и надежной диагностики природных камней, их различия между собой и отличия настоящих камней от их имитаций. При определении прозрачных камней сегодня пользуются несколькими методами.

  1. Структурные свойства изучаются с помощью рентгеновской аппаратуры. Методы этих исследований содержатся в учебниках минералогии. Эти методы приобретают все большее значение, прежде всего для диагностики непрозрачных или просвечивающих драгоценных камней, а также жемчуга (в частности, для отличия естественного жемчуга от имитаций).
  2. Кристаллографические свойства изучаются на природных необработанных кристаллах с помощью прикладных и отражательных гониометров. Путем таких измерений могут быть определены (или из них выведены) различные кристаллографические данные — осевые отношения, углы, элементы симметрии, сингония (кристаллографическая система) и, возможно, даже класс (вид) симметрии. К ограненным и шлифованным камням этот метод неприменим, поскольку естественные кристаллические грани у них не видны.
  3. Химические свойства могут быть определены — если только допустима потеря материала (то есть в случае необработанных камней) — посредством химического анализа, что, однако, иногда занимает несколько недель. Можно прибегнуть также к помощи эмиссионной или рентгенофлуоресцентной спектроскопии. Известные отправные данные при изучении драгоценных камней получаются уже с помощью простого абсорбционного спектроскопа. Особенно подходит для геммологических исследований электронный микрозонд, позволяющий определить и элементы-примеси.
  4. При исследовании драгоценных камней наиболее важны методы определения их физических свойств.

а) Определение твердости производится с помощью набора специальных «карандашей» с заделанными в них остроугольными кусочками эталонных минералов шкалы Мооса. Царапание ограненных камней такими карандашами следует выполнять осторожно, на рундисте.

б) В числе приборов для изучения оптических свойств можно назвать рефрактометр, микроскоп, полярископ, спектроскоп.

www_microsystemy_ru_articles _Exclusive_Aesthetics_of_Nature

С помощью рефрактометра, как правило, удается различить драгоценные камни между собой. Так, легко можно отличить природные шпинели от синтетических. Рефрактометрия устанавливает достаточно большое различие в их светопреломлении — 1,718 для природных и 1,730 для синтетических шпинелей; кроме того, у синтетических шпинелей в полярископе или под поляризационным микроскопом можно наблюдать аномальное двупреломление. Различить же при посредстве рефрактометра природные и синтетические корунды невозможно, так как свето- и двупреломление и у тех, и у других одинаково. Здесь может оказать помощь лишь изучение камней под микроскопом. Природные корунды почти всегда обнаруживают зоны роста, которые имеют прямолинейные ограничения, смыкающиеся между собой в углах, в то время как у синтетических корундов, выращенных по методу Вернейля, зоны всегда искривлены соответственно внешней форме булек. Характерные включения также служат основанием для почти однозначных определений. Если иногда, против ожидания, даже при больших увеличениях зоны роста не обнаруживаются, то камни можно надежно различить на основе и с помощью характерных включений.

Отличить природные и синтетические камни от имитаций тоже не слишком трудно. Стекло, как правило, узнать очень легко, особенно под микроскопом, по присутствующим в нем шлирам и газовым пузырькам. Применение рефрактометра не всегда дает вполне однозначный результат, но все же светопреломление в интервале 1,41—1,77 при отсутствии двупреломления у природных драгоценных камней ограничено очень немногими точно определенными участками (строго ориентированными сечениями кристаллов). Если у камня с таким преломлением не оказывается двупреломления, следует по меньшей мере заподозрить, что это вовсе не камень, а стекло; проверить подобное подозрение можно очень быстро, воспользовавшись микроскопом.

Стекло можно отличить от природных драгоценных камней и по разнице в теплопроводности: охлажденные камни дольше сохраняют низкую температуру, чем охлажденное стекло, которое согревается быстрее.

Дублеты и триплеты очень четко обнаруживают под микроскопом резкую линию или плоскость раздела, по которой располагается масса воздушных пузырьков. При исследовании таких дублетов и триплетов, равно как и любых других камней, требующих обязательного использования микроскопа, следует настаивать на том, чтобы камни извлекались из оправы. Как правило, на лицевой части дублетов помещается фрагмент природного драгоценного камня, дающий на рефрактометре безупречные значения преломления, относящиеся к соответствующему минералу. Если при этом камень заключен в оправу, то она, как правило, препятствует тщательному наблюдению критической зоны.

Не существует таких методов исследования, которые были бы приемлемы для всех без исключения драгоценных камней и не таили бы ошибки. Показания приборов дают частные значения измеряемых величин, с помощью которых производится определение. При этом по возможности следует прибегать к использованию нескольких методов, с тем чтобы повысить надежность определения и уменьшить вероятность ошибок.

Таблица характеристик драгоценных камней

Название
Твердость по Моосу
Показатель.
преломления
Возможные отклонения показателя преломления
Двупреломление
Плотность
Цвет
234
Прозрач-.
5.
ность
Алмаз
10
2,417
   
3,52±0,01
 
П-НП
Альбит Полевой шпат
6-6,5
1,525-1,536
 
0,011
2,605
Бц, Кр, Ж, 3, Б, С
П-ПП
Альмандит Гранат
7,5
1,790
±0,030
 
4,05±0,12
Кр, Ф, К
П-ПП
Андалузит
7-7,5
1,634-1,643
±0,005
от 0,008 до 0,013
3,17±0,04
Кр, Ж, 3, К, Б, С, Ч
П-НП
Андратит Гранат
6,5-7
1,875
±0,020
 
3,84±0,03
Ж, 3, К, Ч
П-НП
Берилл
7,5-8
1,577-1,583
±0,017
от 0,005 до 0,009
+0,12.
-0,05
Бц, П, Кр, , Ж, 3, Г, К, С, Ч
П-НП
Бирюза
5-6
1,610-1,650
   
2,76
з,г
ПП-НП
Гагат
2,5-4
1,660
±0,020
 
1,32±0,02
К,Ч
нп
Гематит
5,5-6,5
2,94-3,22
   
5,20±0,08
С,ч
нп
Гроссулярит Прозрачный
7
1,74
±0,01
 
о ал.
3/0.1 -0*04
,0, Ж, 3, К
п
Гранат Полупрозрачный
7
1,72
от +0,01 до -0,03
 
т +0,03 J/4/ -0,17
Кр, 3, Б
пп-нп
Диопсид
5-6
1,675-1,701
от +0,029 до -0,010
0,026
3,29±0,03
3 Г ч
П-НП
Жадеит Жад
6,5-7
1,660-1,680
±0,008
 
3,34±0,04
П, Кр, О, Ж, 3, Г, Ф, К, Б, С, Ч
пп-нп
Жемчуг
2,5-4,5
1,530-1,686
   
2, /и -0,02
П, Кр, О, Ж, 3, Г, Ф, К, Б, С, Ч
пп-нп
Идокраз
6,5
1,713-1,718
±0,013
0,005
3,40±0,10
Ж, 3, г, к
П-НП
Иолит
7-7,5
1,542-1,551
от +0,045 до -0,011
0,009
2,61±0,05
Г, Ф,К
п
Кальцит
3
1,486-1,658
 
0,172
2,70±0,01
Бц, П, Кр, О, Ж, 3, Г, Ф, К, Б, С, Ч
П-ПП
Кварц
7
1,544-1,553
 
0,009
2,66±0,01
Бц, П, Кр, О, Ж, 3, Г, Ф, К, Б, С, Ч
П-НП
Коралл
3,5-4
1,486-1,658
   
2,65±0,05
Кр,0, , Б, Ч
пп-нп
Корунд
9
1,762-1,770
 
0,008
4,00±0,03
Бц, П, Кр, О, Ж, 3, Г, Ф, К, Б, С, Ч
п-нп
Лабрадорит Полевой шпат
6
1,559-1,568
 
0,009
2,70±0,05
, О, Ж, 3, Г, С, Ч
п-нп
Малахит
3,5-4
1,660-1,910
 
0,250
о QC
+
015 -о,70
3
нп
Микроклин Полевой шпат
6-6,5
1,522-1,530
 
0,008
2,56±0,01
З,г
пп-нп
Молдавит
5,5
1,50
±0,01
 
2,40±0,04
Ж, 3
П-ПП
Нефрит Жад
6-6,5
1,606-1,632
   
2,95±0,05
Кр, , 3, Г, Ф, К, Б, С, Ч
пп-нп
Обсидиан
5-5,5
1,50
±0,020
 
2,45±0,10
Бц, Кр, Ж, 3, К, С, Ч
п-нп
Олигоклаз Полевой шпат
6-6,5
1,539-1,547
 
0,008
2,64
Кр, О, К, Г, С
пп-п
Опал
5-6,5
1,450
от +0,020 до -0,080
 
1
с +0,07 2,15 -0,90
Бц, П, Кр, О, Ж, 3, Г, Ф, К, Б, С, Ч
п-нп
Ортоклаз Полевой шпат
6-6,5
1,518-1,526
 
0,008
2,56±0,01
О, , 3, К, Б,
п-пп
Перидот
6,5-7
1,654-1,690
±0,020
0,036
о од
+
0,14 3,34 -0,03
Ж, 3, К
п
Пироп Гранат
7-7,5
1,746
от +0,010 до -0,026
 
О 7Q
+
0.09 3,/о -0,16
Кр
п
Раковины
3,5
1,530-1,686
   
2,86±0,10
П, Кр, О, Ж, 3, Г, Ф, К, Б, С, Ч
пп-нп
РОДОЛИТ Гранат
7-7,5
1,760
±0,010
 
3,84±0,10
П, Кр, Ф, К
п
Родонит
5,5-6,5
1,73-1,74
±0,01
0,01
3,50±0,20
Кр
п-нп
Родохризит
3,5-4,5
1,597-1,817
±0,003
0,220
3,70
Кр
п-нп
Серпентин
2-4
1,560-1,570
-0,07
 
2,57±0,06
Ж, 3, К, ч
пп-нп
Слоновая кость
2,5
1,540
   
1,85±0,15
Ж, К, Б
пп-нп
Содалит
5-6
1,483
±0,003
 
2,24±0,05
Г,Ф
п-нп
Спессарин Гранат
7-7,5
1,810
±0,010
 
4,15±0,03
Кр, О, ж, к
п
Сподумен
6-7
1,660-1,676
±0,005
0,016
3,18±0,03
П, Кр, Ж, 3, г, с
п
Танзанит
6
1,691-1,704
±0,003
0,013
3,30±0,10
Г,п
п-нп
Топаз
8
1,619-1,627
±0,010
0,008
3,53±0,04^0,05
Бц, П, Кр, О, Ж, 3, Г, К
п
Турмалин
7-7,5
1,624-1,644
±0,006
0,020
л га
+
0»08.
3,06 -0,45
П, Кр, , Ж, 3, Ф, к, ч
п-нп
Халцедон
6,5-7
1,535-1,539
от +0,008 до -0,003
 
2,60±0,05
Кр, О, Ж, 3, Г, Ф, К, Б, С, Ч
п-нп
Хризоберилл
8,5
1,746-1,755
±0,005
0,009
3,73±0,02
П, Кр, Ж, 3, г, к
п-пп
Циркон Верхнее начение
7,5
1,925-1,984
±0,040
0,059
4,70±0,03
Бц, П, Кр, О, Ж, Г, К
п
Среднее значение
7,5
1,875-1,905
±0,030
от 0,006 до 0,050
4,32±0,25
Бц, Кр, Ж, 3, Г, К
п
Нижнее значение
6,5
1,810-1,815
±0,030
от 0,002 до 0,005
4,00±0,07
0,3
п
Цоизит (Танзанит)
6-7
1,691-1,704
±0,003
0,013
3,30±0,10
Кр, 3, г, п
п-нп
Шпинель
8
1,718
от +0,044 до -0,006
 
т +0,30.
3,ьи -0,03
: , п, Кр, о, ;, з, г, ф, , ч
п-нп
Янтарь
2-2,5
1,540
   
1,08±0,02
Кр, О, Ж, 3, к
п-пп

Возврат к списку