81宝石学宝石测试技术

失”，要仔细观察才能看到。
常规仪器8-紫 外 灯
1.原理 （1）发光性: 物质在外界刺激源的作用下发出可见
光的现象。 （2）发光类型:紫外荧光、阴极发光、热发光、磨
擦发光、化学发光、生物发光等。 （3）荧光：刺激源消失物质的发光也消失的现象。 （4）磷光：刺激源关闭后具有荧光的物质继续发光
（2）全反射公式
Sinα(临界角) =
宝石样品的折射率（光疏介质） 折射仪棱镜的折射率（光密介质）
测出临界角，已知棱镜折射率，可计算出宝石样 品的折射率。折射仪已经把临界角转换为折射 率值，可以直接读出样品的折射率。
3.折射仪的结构
高折射率的棱镜
黄色单色光源 接触油
标尺 反射镜
偏振片
目镜
4.折射仪的附件
3. 放大镜主要用途
（1）观察宝石的表面特征 ①宝石性质的特征：光泽、刻面棱的尖锐程度、 表面平滑程度、原始晶面、蚀象、解理、断口 特征等。 ②宝石加工质量的特征：划痕、破损、抛光、形 状、对称性。
（2）观察宝石内部特征：内含物的形态、数量、 双晶面、生长纹、色带、拼合面等。
常规仪器2-查尔斯滤色镜
（1）观察宝石的内含物，如各中相态的包裹体、生长纹、 色带和裂隙等；
（2）观察宝石表面特征，如原石的生长纹、蚀痕、 双 晶纹等，琢型宝石的抛光质量，小面状态等；
（3）观察宝石的双折射特征，即观察高双折射率宝石的 刻面棱双影线；
常规仪器8-比重液
1.基本原理 （1）阿基米德定律
当物体完全浸入液体中时所受到的上浮力相当 于所排开液体的重量。 （2）常用比重液 宝石鉴定使用的一组重液相的对密度为： 2.65、2.89、3.05和3.32。
（2）研究型仪器的应用 红外光谱仪、拉曼光谱仪、 电子探针、X-衍射仪、X-荧光光谱仪等。 （3）新型仪器的发展 钻石分级的仪器；钻石 鉴定的仪器(Diamond Sure， diamond View); LIBS等专项仪器。
常规仪器1-放大镜
1.放大镜结构
单透镜放大镜 放大倍数越大其 像差也就越明显， 大于3倍的单透镜就开 始有了肉眼可辨的像差。
4.不同类型分光镜的特点
（1）棱镜式
a.波长不等间距排列；
b.蓝紫区的分辨率比红 区高；
c.不同颜色的聚焦距离 略有不同。
（2）光栅式
a.波长基本等间距排列；
b.红区的分辨率比棱镜 式的高；
c.蓝紫区的分辨率比棱 镜式的低。
5.主要致色离子光谱特征
（1）Cr3+：红区有多条吸收线，黄绿区宽吸收带， 蓝区有吸收线，紫区吸收，
5.偏光镜的用途
（1）确定双折射多晶集合体宝石。 （2）区分单折射、双折射宝石。 （3）确定异常双折射。 （4）确定一轴晶、二轴晶宝石。 （5）确定单折射的多晶集合体宝石。
常规仪器5-分光镜
1.基本概念 （1）可见光：
红光：700-630nm 橙光：630-590nm 黄光：590-550nm 绿光：550-490nm 蓝光：490-440nm 紫光：440-400nm （2）选择性吸收
（3）顶光源照明
利用顶光源从上方照亮宝石，多用 于不透明宝石的观察，和宝石表面特征 的观察。
3.显微镜的操作
（1）初步对焦： 低放大倍数下用对焦手轮准焦；
（2）左眼准确对焦 调高放大倍数，用对焦手轮进一步对焦；
（3）右眼准确对焦 在高放大倍数，通过目镜上的调焦手轮对焦。
4.宝石显微镜的主要用途
自然光
偏振光
2. 偏光仪的结构
（1）上偏光片 可以转动，又称检偏镜，检
查透过样品的偏振光的方向
（2）下偏光片 固定不动，又称起偏
镜，使光源的自然光成 为线性偏振光
（3）光源：白色的自然光
3. 正交偏光下的消光现象
（1）宝石一周，始终明亮，多晶质 （隐晶质和显晶质）集合体。
（2）转动宝石一周，四明四暗，非 均质体宝石。
2.宝石在重液中的现象
上浮 小于比重液 的相对密度
悬浮 等于比重液的
相对密度
下沉 大于比重液的
相对密度
3.注意事项
（1）多孔宝石不宜使用重液。 （2）在重液中测试过的宝石要及时用酒精清洗。 （3）实验室通风条件要好，避免过多的重液挥发
气体吸入体内。 （4）重液要在阴暗阴凉处保存,并放入一些铜。 （5）当宝石的折射率和重液相近时，宝石会“消
（3）光源类型： ① 绿色和蓝色的样品采用白炽灯。 ② 红色的样品采用日光灯或者日光。
3. 滤色镜主要用途-绿色宝石
祖母绿(部分)
合成祖母绿(大部分)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ翡翠 染绿色翡翠 钙铝榴石玉 东陵石 绿色锆石
灯光下变色反应 浅红－红 红 黄绿－暗绿 橙红－红 橙红－红 橙红－红 红
日光下变色反应 橙灰 橙 绿暗 褐橙 暗橙 褐橙 暗红
（2）Fe2+：红、黄、蓝、绿四个区均可出现吸收 带。
（3）Mn2+：紫区强吸收带，部分蓝区吸收； （4）Co2+：位于红,黄,绿区的三条强且宽的吸收
带。 （5）稀土：黄区和绿区两组密集的细线。 （6）U2+：红区中央有稳定的吸收线，其他各区可
以有多条吸收线。
绿色翡翠Cr3+
合成蓝色尖晶石Co2+
2.分光镜原理
（1）用棱镜组合或衍射光栅将白光分解成红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫的连续光谱色，
（2）宝石中的致色元素（主要元素或者杂质离子）对 光谱中特定的位置产生吸收，由此形成不同的吸收 谱线或谱带。
（3）观察这些吸收谱线或带的位置和组合，由此提供 鉴定宝石的信息。
红宝石的吸收光谱
3.分光镜结构 棱镜式 光栅式
一轴晶宝石及二轴晶宝石的特殊切面； c. 两条都移动的阴影边界：二轴晶宝石。
7.远视法（点测法）
（1）用途： 测定弧面型宝石的近似折射率。 （2）操作步骤：
①在棱镜中央滴一小滴接触液，并观察接触 液的RI值，并将弧面型宝石放置棱镜上；
②眼睛距离目镜约30cm处观察标尺上出现 的椭圆形的阴影图案；
1.基本概念 （1）反射定律 （2）折射定律 （3）折射率 （4）光疏介质 （5）光密介质
2.折射仪原理
（1）全反射
当光线从光密介质进入 光疏介质时，折射线偏离法 线方向，折射角大于入射角。 当折射角为 90°时的入射 角称为临界角，所有大于临 界角的入射光线不能进入光 疏介质而在光密介质内发生 反射，并遵循反射定律。
1.滤色镜的原理 查尔斯滤色镜是一种仅允许透过深红色和黄绿光的滤色 片，其作用是使宝石的颜色经过滤色镜的滤色后，色调 发生变化，借此识别宝石。
2. 滤色镜操作
（1）姿势：滤色镜紧靠眼睛与样品保持25至30厘米的 距离（即明视距离）。
（2）照明：用反射光，样品要尽量靠近光源，使之有 足够的照明，同时要尽量避免杂散光的干扰。
4. 滤色镜主要用途-蓝色、红色宝石
灯光下变色反应
合成蓝色尖晶石 蓝色钴玻璃 海蓝宝石 蓝色托帕石(处理) 红宝石（大部分） 合成红宝石 染色红宝石
鲜红 鲜红 浅蓝 黄绿色 浅红－鲜红 鲜红－大红 红－深红
红色尖晶石 红色石榴石
深红 暗红
日光下变色反应
暗红 黑红 浅蓝天 黄灰绿 红－火红 火红 暗红
（1）光源： 标准的黄光源，589.5nm
（用黄光二极管或单色滤色镜 可获得标准光源）。
（3）偏振片： 增强阴影边界观察效果。
（2）接触液：宝石与棱镜之间形成光学接触。 RI:1.79，配制方法：二碘甲烷+硫。 RI:1.81，配制方法：二碘甲烷+四碘乙烯+硫。
5.折射仪的操作
（1）清洁宝石及折射仪棱镜。 （2）检查仪器、光源及视域清晰程度。 （3）在棱镜中央滴一小滴接触液。 （4）将宝石刻面向下放置棱镜的接触液上。 （5）转动宝石，观察阴影边界的数量及变化情
况，分别记录最大和最小折射率数值，读数至 小数点后第三位。
折射仪操作要点-- 转动样品
6.折射仪现象及解释
（1）单阴影边界：单折射宝石，等轴晶 系以及非晶质的玻璃、塑料等。
（2）无阴影边界：宝石的折射率数值超 出折射仪，建成负读数。
（2）双阴影边界
a. 两条均不动的阴影边界：一轴晶宝石； b. 一条移动、一条不动的阴影边界：
暗红 暗红
常规仪器3----二色镜
1.基本概念
（1）多色性
有色（非2均）质二宝色石性不同和方三向色出性现的不同 一轴颜晶色有或色同宝一石颜的色o深光浅和不e同光的可现有象不。 同的 颜色，为二色性。二轴晶有色宝石的 α、β和γ可有不同的颜色，为三色性。
2.二色镜的原理
（1）利用冰洲石高双折射率或者 互相垂直的两偏振片将来自
③上下移动眼睛，观察椭圆形的阴影图案的 亮度变化。
④当该图案出现半明半暗时，其明暗分界线 所对应的刻度值为待测宝石的近似折射率。
8.折射仪的用途
（1）测定宝石的折射率和双折率。 （2）判定宝石的晶体光学性质：
一轴晶、二轴晶和光性符号。 （3）测定弧面型宝石的近似折射率。 （4）判定双折射率很小的宝石。 （5）通过折射率识别助溶剂合成祖母绿。
绿色锆石U2+ 铁铝榴石Fe2+
蓝色钴玻璃Co2+ 橄榄石Fe2+
6.分光镜的用途
（1）识别宝石的致色剂。 （2）识别宝石的特征光谱，鉴定宝石种。 （3）区别部分合成宝石，例如合成黄色、绿色
蓝宝石。 （4）鉴别部分染色处理，例如染绿色翡翠、染
色红宝石等。 （5）鉴别部分改色处理的钻石。
常规仪器6-折射仪
（3）转动宝石一周，全暗，均质体 宝石，如石榴石、尖晶石、玻璃等。
（4）转动宝石一周，出现黑带、干 涉色，异常消光，单折射宝石。
4.干涉图 正交偏光镜下非均质体宝石在光轴方向 出现的干涉色圈和消光影的组合图案。
一轴晶干涉图 色圈与黑十字黑臂组合； 牛眼状干涉图，螺旋桨状干涉图。
黑十字
牛眼
螺旋桨
二轴晶干涉图：弯 曲黑臂与色圈组合
（2）非把均质这体两宝条石光的线两并条排平面偏振光 在一分起离观开察。，每可一以条偏识振别光各自的 （3）当来自出宝石微吸的小收两的特条颜点偏色即振差代光异表的其。多色性。
振动方向与冰洲石主折射率的 振动方向一致时，多色性最强； 二者呈45°角相交时，无多色性。
3.二色镜结构
（1）冰洲石式
（2）偏振片式
4.二色镜使用方法
（1）用白色自然光光源透射样品。 （2）转动宝石至少从多个不同方向观察； （3）转动二色镜； （4）勿将样品的色带或不均匀颜色与多色性相
混淆； （5）微弱的颜色差别，应视为不肯定的结论。 （6）记录样品的多色性颜色和明显程度。
5.二色镜的用途
（1）观察宝石的多色性； （2）区分单折射和双折射宝石，如红宝石与红色
宝石测试技术
第八章第一、二节
主讲教师 袁心强
概述
1.宝石测试技术的特点和要求 （1）准确：测试结果准确，并能够导致正确的结
论。 （2）快捷：能够迅速地完成所需的测试。 （3）无损：测试方法不会对宝石产生任何的损害。 （4）方便：宝石的测试仪器要便于携带和使用。
2.宝石学仪器的种类
（1）测定宝石晶体光学性质的仪器：偏光镜、 折射仪、二色镜。
玻璃、尖晶石、石榴石等； （3）通过三色性确定样品为二轴晶宝石； （4）确定晶体最佳的颜色方向。 （5）某些宝石优化处理的鉴定。
常规仪器4-偏光仪
1. 基本概念
（1）均质体与非均质体
光性各向同性的单折射物质为均质体，双折射 的物质为非均质体。
（2）自然光和偏振光
自然光：随机的振动方向
偏振光：一致的振动方向
常规仪器7-宝石显微镜
1.显微镜结构 （1）双光路体视 （2）对焦手轮 （3）显微镜底座 （4）光源系统 （5）宝石镊子 （6）附件
2.宝石显微镜照明方式
（1）亮域照明 (透射光照明)： 适宜于深色宝石 及包裹体过多的 宝石。
亮域照明
暗域照明
（2）暗域照明
宝石显微镜常用的照 明方式，用挡光板挡 住底部直接透射宝石 的光线，利用周围弧 形或碗状的反射器将 光线从四周射向宝石。
（2）测定宝石与颜色有关的性质的仪器：分光 镜和滤色镜。
（3）放大观察的仪器：放大镜和宝石显微镜。
（4）测定宝石发光性的仪器：紫外灯、X-荧光、 阴极发光、超短波紫外荧光仪等。
（5）测定宝石其他性质的仪器。
3.宝石测试技术的发展
（1）常规测试仪器的形成： 宝石学诞生的初期，延续到20世纪的40年代。
组合透镜放大镜 为了消除像差，要采用双
组合镜或者三组合镜。 组合透镜可以较好
地消除像差和色差， 大多数宝石用的10倍 放大镜都采用三组合镜
2.放大镜操作
（1）姿势：双肘 支撑在桌面上左手
与右手互相倚靠
手靠在脸颊上放大 镜靠近眼睛
（2）照明：充分合适的照明， 宝石置于灯罩的边缘，灯罩下缘 不高于双眼，光线只照到宝石上， 不能照射到放大镜和眼睛。