寶石鑒別儀器詳解

2024年2月28日發(作者：魯濱遜漂流記道理)

第七單元 寶石鑒定儀器

寶石鑒定中的常用的工具與儀器主要有寶石專用鑷子、10X放大鏡、寶石顯微鏡、手持式寶石手電筒，偏光鏡、折射儀、二色鏡、分光鏡、查爾斯濾色鏡、紫外熒光儀、熱導儀、電子天平，以及部分大型儀器。要求重點掌握常用工具和儀器的原理、結構、使用方法、觀察結果解釋。

1、鑷子和手電筒

鑷子最好用不銹鋼制造，夾子內側要有齒槽，避免寶石滑脫。

寶石手電筒是寶玉石鑒定中方便實用的照明工具。

2、放大鏡

放大鏡是寶玉石鑒定中最常用的一種工具，一般要求放大10X，因為一般寶石的凈度都以10倍放大鏡為標準。

使用方法；放大鏡盡量貼近眼睛，然后把寶石向放大鏡靠近，直到看清楚。

用10X放大鏡觀察寶石可以獲得以下信息：

（1）表面損傷—刻痕、鑿痕和表面瑕疵

（2）切磨質量—小面的準確性和對稱性、弧面形寶石的圓度等。

（3）拋光質量—火痕、表面光潔度等。

（4）內部瑕疵和初始解理。

（5）包裹體類型和組合特征，與寶石結構、構造的關系。

（6）顏色的分布和生長線，以及某些人造寶石和彎曲生長線。

（7）由透過鋯石、電氣石、橄欖石等寶石的小面邊棱重影而確定其較強的雙折射率

（8）拼合寶石的接合面、光澤的變化和扁平氣泡等。

3、寶石顯微鏡

用途：

（1）放大。

（2）檢查寶石表面，包括原石擦痕、蝕痕、三角座等特征以及雙晶現象；琢型寶石的切磨質量，拋光質量；拼合寶石的特征等。

（3）檢查寶石的內部，包括包裹體、生長線、顏色分布、全成寶石的氣泡、瑕疵、初始解理和雙折射率（小面邊棱重影）等。

（4）使用上、下偏光片觀察雙折射率。

（5）使用單偏光觀察多色性，每次只能看到一種顏色。

（6）用貝克線法、柏拉圖法、實際厚度與真厚度比值法測定寶石的近似折射率值。

（7）用手提式分光鏡代替目鏡觀測寶石的吸收光譜。

（8）上下偏光鏡下再加錐光以觀測寶石的干涉圖。

（9）使用光度盤、分度鏡、旋轉臺等進行寶石測定，包括晶面夾角，小面間夾角等。

（10）

配上照像設備可進行顯微照像。

4、折射率儀

工作原理：折射率儀建立在全內反射原理的基礎之上，它是靠測寶石的臨界角值，并將它直接換算成寶石折射率值的儀器。

結構：主要由高折射率鉛玻璃或立方氧化鋯等材料制成的半球形棱鏡，玻璃透鏡、標尺、目鏡和光源等部件構成。

工作步驟：

（1）調試折射率儀；調節光源（單色光、黃光）

（2）擦凈寶石。

（3）在棱鏡中央滴上接觸液，（光學接觸作用）。

（4）觀察接觸液所產生的陰影位置（約在1.81或1.79）

（5）選好寶石刻面，先放在棱鏡周圍的金屬臺上，然后輕推至棱鏡上。

（6）觀察并記讀數，即目鏡內觀察到的明、暗交界線讀數。

（7）測定后迅速擦凈接觸液，因為它有強腐蝕性。

（8）結果解釋。

主要用途；

（1）測定寶石的折射率和雙折射率。

（2）確定寶石為各向同性或各向異性；

（3）確定寶石的軸性和光性符號；

結果解釋：

（1）

轉動寶石3600僅出現一條陰影邊界，一般來講，該寶石為各向同性寶石。陰影邊界的值就是寶石的折射率值。但要注意例外；

A）多晶質或隱晶質寶石也只出現一條陰影邊界；

B）各向異性的雙折射率太小幾乎合為一條

C）個別雙折射寶石的一個折射率值大于接觸液的折射率值，在折射率儀上只看見一條陰影邊界。

（2）

轉動寶石3600測定出現兩條陰影邊界；

A）

兩條邊界都不動，寶石為一軸晶寶石。兩個不動邊界的值就是寶石的兩個折射率值，兩者間的差值為寶石的雙折射率值。

B）

一條邊界動，一條邊界不動。寶石一般為一軸晶，動的是非常光線的折射率，不動的是常光線的折射率。兩者最大的差值就是寶石的雙折射率。且如果動的是折射率大的邊界，寶石為正光性（U+）；反之如果動的是折射率小的邊界，則寶石為負光性（U-）。

C）

兩條邊界都動，寶石為二軸晶。兩條邊界最大的差值為寶石的雙折射率值。二軸晶寶石有最大、中間、和最小三個值。如果轉動寶石3600，當出現最大折射率陰影邊界超過半程點時，寶石為二軸晶（B+）；若最小折射率值的陰影邊界超過半程點時，寶石為二軸晶負光性（B-）。

弧面型寶石用點測法。

折射率儀使用注意事項：

1、鉛玻璃臺面防治劃傷。

2、折射率油的腐蝕性、揮發性。

3、根據寶石的大小決定接觸液的量。

5、偏光鏡

結構：由安裝合適的圓形一下兩片偏振片以及由放置在儀器底座內的低功率燈泡提供的照明光源等組成。

用途：

1）區分各向同性寶石和各向異性寶石；

2）區分各向異性單晶體寶石與多晶質寶石；

3）單偏光鏡下加錐光器觀察寶石的干涉圖，并由此判斷軸性。

結果解釋：

1）正交鏡下轉動寶石3600，如果始終是黑暗，寶石為各向同性。

2）正交鏡下轉動寶石3600，如果出現四次明暗變化，寶石為各向異性；

3）正交鏡下轉動寶石3600，如果寶石始終是明亮，寶石為多晶質或隱晶質；

4）正交鏡下轉動寶石360，如果出現十字形消光，寶石具異常雙折射。如：鐵鋁榴子石、合成尖晶石、玻璃、膠狀歐泊、琥珀、金剛石等。

5）單偏光下加錐光器，若見單環式干涉圖，則寶石為一軸晶，若見雙環式干涉圖，則為二軸晶。

6、二色鏡：

原理：

結構：由冰洲石菱面體，玻璃棱鏡，透鏡和小孔四部分組成。

用途：

0

1）區分各向同性和各向異性寶石。即各向同性寶石無二色性，各向異性寶石有二色性。

2）區分寶石是一軸晶還是二軸晶。一軸晶寶石具二色性，二軸晶寶石具三色性。

3）確定寶石顏色的最佳方向，以便于加工時選擇和確定刻面方向。

4）某些寶石多色性有特征的顏色，可作為鑒別寶石的重要標志，如堇青石的特征三色性，紅柱石的特征三色性等。。

條件：

1）寶石須透明有色。

2）光源最好是日光。

3）多角度觀察。

4）并非所有的各向異性寶石都具有明顯的多色性。

結果解釋：

1）將寶石放在二色鏡的小孔前，轉動二色鏡或寶石方向，如果二色鏡中二小孔顏色相同，則寶石無多色性；

2）將寶石放在二色鏡的小孔前，轉動二色鏡或寶石方向，如果二色鏡中二小孔顏色各不相同，寶石具多色性，寶石為各向異性。

3）多次轉動寶石，若僅見兩種不同顏色，則寶石僅具二色性，寶石為一軸晶。若見到三種不同的顏色，寶石具三色性，寶石為二軸晶寶石（一個方向不能同時顯示三種顏色）

3、

分光鏡

原理；根據光的折射和衍射原理而設計的一種光學儀器。有衍射光柵式和棱鏡

式兩種。不同致色元素包括常見的八種元素（Fe、Mn、Ti、Cu、V、CoNi）及某些放射性元素、稀土元素（U、Th）等，它們對部分光譜具有不同選擇性吸收，因而在連續的光譜中出現垂直的黑帶或線，即光譜間斷。利用分光鏡可把白光分解成單色光，因而用分光鏡也就可以把致色元素對白光的不連續吸收展示出來。

結構：衍射光柵式，由準直透鏡、棱鏡、繞射光柵和狹縫等組成。光區等距，紅區分辨率高，但透光性差。棱鏡式，由棱鏡列、狹縫目鏡、狹縫聚焦調節、狹縫寬度控制旋扭、狹縫板等組成。光區不等距，紅區小，藍區大，紅區分辨率小，藍區大。但透光性好。

用途：1）確定寶石的致色原因；

2）作為鑒定寶石的輔助性工具。

4、

查爾斯濾色鏡（輔助測試工具）

又名祖母綠鏡。用一種深灰綠色的光學玻璃制成。它的光學性質是允許透過深紅色光和少量黃綠色光。使用時必須采用強光源照明，可用鎢絲白熾燈，并將查爾斯濾色鏡盡量貼近眼睛，寶石盡量靠近燈源。

祖母綠因含Cr元素，在濾色鏡下呈紅色，其他如綠色電氣石、綠玉髓則為綠色。

另有一些染色或合成的藍、綠色寶石，因為染色劑中含有鈷和鉻元素，在濾色鏡下都會變紅。因些，借助特征可把天然的藍、綠色寶石區分開。

5、

紫外熒光燈

紫外熒光燈利用高壓和低壓水銀蒸氣燈作光源，通過一種濾色鏡，產生紫外光，并用紫外光照射寶石，使有些寶石發出熒光。不同寶石產生的熒光不一樣，因而可以鑒定寶石，但不是所有的寶石都能發熒光。

分析寶石有兩種熒光燈，一種是315—400nm的長波紫外燈，另上種是200—280nm的短波紫外燈。

檢測時，把寶石放在紫外燈管之下，或放入裝有紫外燈的暗箱中。開亮燈管，紫外線照射寶石后，如果基本是黑的，表明該寶石無熒光。若寶石發出某種顏色的光，這就是熒光。

6、

熱導儀

由于不同寶石的導熱性不同，通過測定寶石熱導率可以幫助鑒定寶石。

鉆石的導熱性是已知世界上所有物質中最好的，熱導儀就是利用鉆石導熱性的特點而設計的一種儀器。

使用時，打開電源，加熱針尖，用熱會觸及寶石表面，根據熱導儀發出的信號可以確定被測樣品是鉆石還是其他仿制品。

7、

測定比重的電子天平

第一種：靜水稱重法

原理、公式（略）

步驟：

1）擦凈寶石，稱出寶石在空氣中的重量W；

2）取一只燒杯，加入2/3杯蒸餾水或涼開水，加入幾滴清潔劑以降低表

面張力；

3）將架子橫跨在左吊盤上，兩者之間要有一定距離，以防稱重時相碰；

4）將燒杯放在架子上；

5）將寶石兜掛在左吊盤上，并使寶石兜浸入水中，注意消除氣泡；

6）在右吊盤上放一段金屬絲，使之與浸入水中的兜平衡，或稱重兜在水

中的重量；

7）稱重寶石在水中的重量W1

8）按公式計算寶石的比重。

第二種：重液法

是利用不同的重液與寶石的比重相比較、間接測定比重的方法。它需要配制一套不同比重的液體，方法是用幾種已知比重的基本重液，再加入相應的稀釋溶液。常見比重液：

三溴甲烷（稀釋） 2.65

三溴甲烷 2.89

二碘甲烷（稀釋） 3.05

二碘甲烷 3.33

方法：將待測寶石依次放入四種重液中，直至找出一種使寶石能緩慢地下沉、

緩慢上升或保持自由懸浮的重液為止。最好先將寶石能放入比重為3.33的重液中，如果下沉，那就無需再試驗其他三種。如果它浮起來，則應將其放入2.65的重液中，如果浮起，則須用其它手段。

自制比重液要有標準比重的寶石來校正，可用比重相對穩定的寶石來校正。如水晶2.65，粉紅色電氣石3.06。

寶石鑒定中的大型儀器應用

儀器 原理

當物質的分子受到輻射，紅外線的能量與物質分子的振動或轉動能量的數量級相當時，分子即吸收輻射能由低能態躍遷到高能態，發生能級躍遷，從而造成某些特定波長的紅外輻射被分子吸收，將透過物質（或從物質表面反射）的紅外輻射用單色器予以色散，再按波長或波數依次排列，并測出各波長或波數處的輻射強度，即得到了紅外光譜。

2 X射線熒光分析儀

X射線是波長很短的電磁輻射。X射1、鑒定寶石種屬。

線熒光實際指的是原子受激后所釋放出的特征X射線。根據X射線所接收到的熒光波長可定性地鑒別組成元素。

2、區分合成、天然寶石，淡水、海水珍珠

3、幫助判斷寶石的產地。

3 電子探針 利用高能電子束轟擊樣品，激發并產生特征X射線信號。這種特征X1、快速、無損地測定寶石所含元素特別是3、優化處理的鑒定。

1、鑒定寶石品種

2、天然寶石與合成寶石的鑒定。

用途

分透射法和反射法兩種。

1 紅外光譜儀

射線所具有的波長與元素的種類有關，強度與元素濃度相關。電子探針主要有三種基本功能：即點分析、線分析和面分析。

微量元素。

2、快速、無損地測試寶石中的包裹體成分。

3、測試寶石不同部分、不同方向元素含量的變化。

4 拉曼光譜 是根據拉曼效應對分子的結構進行對比研究的一種方法。是非破壞性分析結構的重要方法之一。拉曼光譜與紅外光譜一樣，都能提供分子振動頻率的信息。

1、

寶石中包裹體的研究。

2、

優化處理寶石的研究。

3、

鑒定寶石

5 陰極發光儀 礦物表面在電子束的轟擊下發光的現象稱為礦物的陰極發光。不同種類的寶石礦物或相同種類、不同成因的寶石礦物在電子束的轟擊下會發出不同顏色或不同強度的光，同時一些與晶體生長環境有關的晶體結構或生長紋也可得到顯示。

區分天然和合成鉆石，還可用以鑒別天然與合成祖母綠、翡翠A貨和B貨，以及合成紅、藍寶石等。