宝石鉴定仪器

1、宝石鉴定仪器常规仪器放大镜（10倍）、显微镜、折射仪、分光镜、偏光仪、二色镜、滤色镜、紫外灯、热导仪、反射仪。一、宝石的折射率1、光的折射与折射率当光线从一介质传播到另一介质时，传播方向将发生改变：折射率：n 为第二介质相对第一介质的折射率，空气的折射率视为1。宝石的密度都要高于空气，入射角i>折射角因此折射率 n > 1 基本概念晶体可用空间格子表示，即平行六面体（在三维空间可以划分出的最小重复单位)。矿物的折射率性质与结晶参数具有一致性。由折射率组成的面为一圆球体，称为光率体。在光率体中，垂直光率体的圆切面方位称为光轴方位。均质体与非均质体1）高级晶族（等轴晶系）的折射率结晶特

2、点：a=b=c折射率特点：Na=Nb=Nc即只有一个折射率N等轴晶系光率体各方位的切面均为圆，有多个等同光轴，称为等轴晶高级晶族只有一个折射率N光性上称为均质体均质体包括： 等轴晶系矿物 非晶质物质（玻璃）2）中级晶族（三方、六方、四方）结晶特点：a=bc对应折射率Na=NbNc即有两个折射率：Ne、No光率体为一椭球体，垂直C轴切面是一圆，其余均为椭圆表现为非均质性。中级晶族光率体可切出一个圆，只有一个光轴，称为一轴晶；直立轴代表光轴方向，该方向的折射率值为非常光的折射率，用Ne （extraordinary)表示。一束折射率随人射方向改变。垂直光轴的圆切面各方向的折射率值相等，为常光的折射

3、率，用No （ordinary）表示。一束遵守折射定律,折射率不随人射方向改变。介于两者之间的为NeNo小于Ne时为正光性，No大于Ne时为负光性。双折率等于Ne-No的绝对值。3）低级晶族（斜方、单斜、三斜）结晶特点：abc因此，折射率为NaNbNc写为：Ng、Nm、Np其中Ng>Nm>Np，Ng-Nm大于Nm-Np时为正光性，Ng-Nm小于Nm-Np时为负光性。双折率等于Ng-Np的绝对值。 光率体为三方向不等的椭卵体低级晶族光率体可切出两个圆来，相应有两个光轴，称为二轴晶中级晶族和低级晶族中折射率不同一轴晶：Ne，No二轴晶：Ng、Nm、Np称为非均质体4、光线的传播光线可分

4、为自然光和偏振光。自然光：在垂直传播方向的平面内，具有振幅相同、但在各个方向振动的光。偏振光：在垂直传播方向平面内，只有固定延一个方向振动的光。偏振光的产生：自然光通过一偏振片，只允许一个方向振动的光波通过，即为偏振光正交偏光：利用两个相互振动方向垂直的偏振片组合的偏振光。正常情况下，相互垂直的两偏振片无光线通过。4、光在均质体与非均质体中的传播1）、均质体特点：各向同性。光的传播：1）光速不变，折射率相等2）光传播的振动方式不变，自然光仍然为自然光，偏振光仍为偏振光2）、非均质体特点：各向异性。光的传播：1）自然光分解为两相互垂直的偏振光2）出现两条折射率不同的光波（传播方向不同），称为双折

5、射。如冰洲石、锆石的重影双折射率DR：非均质宝石最大折射率与最小折射率之差一轴晶：DR=NeNo （） DR=NoNe （）二轴晶： DR=NgNp二、折射仪折射仪是用于测量宝石折射率的仪器。2、工作原理全内反射 当光线从光密介质进入光疏介质时，折射线将偏离法线方向，折射角>入射角i，当入射角增加到一定角度时，折射角90°，此时的入射角i 称为临界角所有大于临界角的光线，在两介质的接触面处发生反射，在原介质中遵循反射定律返回，称全内反射。此时，当90°时（临界角），Sin=1当n2为待测宝石的折射率时由 可知：当折射仪的棱镜折射率n1固定时，宝石折射率n2主要由全反射

6、角i决定不同宝石折射率不同，全反射角也不同只要测出全反射角的位置，即可知道宝石的折射率3、仪器结构部件：高折射率半球（高铅玻璃或立方氧化锆）、透镜、标尺、反射镜、目镜附件：1）光源： 标准黄光源，波长589.5nm，可用黄色二极管或单色滤色镜制光源有内置式和外置式两类 2）偏光目镜：用于检测非均质矿物折射率 3）折射油（接触液）：高反射率试剂，保证宝石与高折射率半球充分接触。RI：1.81 二碘甲烷饱和溶解硫四碘乙烯RI：1.79 二碘甲烷饱和溶解硫RI：1.74 二碘甲烷4）测定范围：1.401.81（1.78）3、功能1）测定宝石的折射率（RI）和双折射率（DR）； 2）区别单折射宝石（非

7、晶质和等轴晶系宝石）和双折射宝石（一轴晶和二轴晶宝石）；3）确定宝石的轴性（一轴晶或二轴晶）；4）测定宝石的光性（正光性或负光性）；4、测定方法a、精确测定法： 步骤：1）清洗宝石和折射仪棱镜（高折射率玻璃台面）；2）检查仪器：棱镜好坏，光源是否标准，光标尺清晰度； 标定：水晶：1.544 1.553 合成尖晶石：1.7273）在棱镜中央滴一滴接触液（折射油），观察接触液的折射率值 折射油的折射率：1.79 或 1.814）测定宝石：将宝石一平整刻面放到棱镜上，转动宝石，观察阴影线的条数，变化情况，读数（小数点后三位，0.001） 5）记录结果，包括折射率（RI）、双折射率（DR）、光性、轴性

8、6）取出宝石，并用酒精棉球清洗宝石和棱镜5、现象与解释1）均质性：只有一个折射率值RI，转动宝石折射率不变包括非晶质宝石（玻璃等） 和等轴晶宝石2）非均质性：、一轴晶：有两个折射率值： 常光No、非常光Ne转动宝石： 常光No 折射率不变化 非常光Ne 折射率有变化光性：Ne > No 正光性（） Ne < No 负光性（）转动宝石：高折射率在变动，为正光性（）低折射率在变动，为负光性（）、二轴晶：有三个折射率值：Ng、Nm、Np在同一个面上只能显示两个折射率值，且一般情况下，转动宝石，两个折射率阴影都会产生变化。当 NgNm NpNm 为正光性（） NgNm NpNm 为负光性（

9、）转动宝石：高折射率移动幅度大，为正光性（）高折射率移动幅度小，为负光性（）最大双折射率： 宝石中最大折射率与最小折射率之差 即： DR = RI最大RI最小一轴晶：DR=NeNo二轴晶：DR=NgNp6、注意事项1）注意宝石切面： 为避免特殊光学切面，应变换23个切面测试；2）注意仪器状态： a、光源是否标准 b、接触液折射率高低及相应位置 c、标尺是否正确；3）注意操作技术：a、宝石折射率RI过大，超出折射仪范围，将出现“负度数”； 此时所显示读数为接触液的读数；b、易误认为均质性的宝石:双折射率DR较大，其中一条折射率在测定范围，另一条超出折射仪范围；或两条均超出； 双折射率很小的宝石

10、如：磷灰石 DR 0.003 鱼眼石 DR 0.002此时需利用偏光镜、二色镜来验证；c、接触液勿过多或过少；e、选择面积大，平整，抛光较好宝石刻面进行测定f、观察姿式：视线应垂直目镜平面7、光性测定实例紫晶 1.544 1.553 一轴晶正光性紫色方柱石 1.544 1.550 一轴晶负光性金绿宝石 1.7461.755 二轴晶正光性蓝宝石 1.7621.770 二轴晶负光性b、点测法（远视技术）主要用于测定弧面形宝玉石或刻面过小的宝石的近似折射率是常用测量玉石折射率的方法操作步骤：1）在菱镜中央滴少许折射油；2）将弧面形宝石弧面朝下置于接触液上4）在镜中可以见到一黑色圆形宝石阴影观察者眼睛

11、的上下移动,宝石阴影将随之出现明暗变化；5）当宝石圆形影像为半明半暗位置时所对应的折射仪刻度即为宝石的折射率值；6）折射率值取小数点后两位如图 RI1.64注意：点测法只能测到一个折射率值不能测出宝石的光性与轴性。二、偏光仪由两个振动方向相互垂直的偏振片组成，最主要的用途是根据宝石在偏光仪下的不同现象，判断宝石材料的光性，用于检测宝石的均质性和非均质性。此外，在偏光仪上加一个透镜，或配置一个玻璃干涉球，可以用来观察各向异性宝石的干涉图，从而确定宝石的轴性。原理：偏振片是二色性很强的薄膜，只允许一个振动方向的光线通过。在测试时，首先使上下偏光镜的振动方向处于正交位置，这样仪器光源发出的自然光经过

12、下偏振片（起偏镜）后形成的线性偏振光就不能通过上偏振片（检偏镜），这时，从检偏镜向下看整个视域是暗的。如果在上下偏光镜之间存在双折射的透明宝石，当偏光镜发出的线性偏振光通过宝石时，如果振动方向与宝石双折射的振动方向不平行，线性偏振光的振动方向就会发生偏转，使得有部分光线可以通过仪器的检偏镜，这样，样品转动就会产生明暗变化的现象，即所谓的消光效应 结构：两偏振片、支架、灯泡、玻璃片、干涉球（凸透镜）载物台1、功能确定单晶体和多晶体；确定单折射与双折射；确定一轴晶或二轴晶；观察宝石多色性（单偏光）2、现象解释正交镜下转动宝石一周：1）多晶质宝石（玉石）：始终明亮，称聚合消光2）均质性宝石：全暗，不

13、变化（全消光）自然光通过下偏光片后，其振动方向与下偏光片方向一致，通过均质体宝石后，其振动方向不变，与上偏光片方向垂直，故不能通过上偏光片非晶质性宝石（玻璃）等轴晶系宝石（钻石、尖晶石、石榴石）3）非均质宝石：有明暗变化（四明四暗）（中级和低级晶族宝石）原理：自然光经过下偏光片后，变为偏振光，其振动方向与下偏光片方向一致，在通过非均质体宝石时，若宝石的主折射率方向与上、下偏光片方向斜交，则偏振光分解成两束互相垂直的偏振光，两束偏振光经分解后，一部分能通过上偏光，故视域亮；若宝石的主折射率方向分别与上、下偏光片平行，通过宝石的偏振光其振动方向仍然与下偏光片一致，与上偏光片垂直，故不能通过上偏光片

14、，视域全暗多晶质、均质与非均质宝石正交偏光性对比4）异常消光：均质性宝石因受应力作用，产生异常双折射，在正交偏光下出现不均匀的消光现象：波状消光斑状消光（格子状消光，如尖晶石）扭曲十字消光，见于一些合成宝石和玻璃 5）、干涉图干涉图正交偏光镜下，均质体和非均质体宝石某些特殊方向所出现的干涉和消光的总和。干涉图是双折射宝石的聚合偏光下的消光现象，偏光镜的聚合偏光通过干涉透镜来实现。 均质体：任何方向都为黑十字消光； 非均质体： 一轴晶：干涉色圈 十字消光影 特殊：水晶：牛眼干涉图 中空十字 干涉色圈 二轴晶：弯曲黑臂 干涉色圈6、特殊光学切面1）非均质宝石垂直光轴切面将显示均质性3、观察方法1）

15、使偏光镜达到完全正交（全黑）；2）刻面宝石注意寻找光轴方向： 正交下转动宝石观察，发现有干涉色出现的方向即为接近光轴的方向；3）在接近光轴的方位在正交下利用干涉球进行观察，即可看到干涉图；4）弧面形宝石可直接在正交偏光镜下观察，转动宝石到一定方位，即可看到干涉图4、干涉图应用三、二色镜（一）多色性概念多色性： 非均质性有色宝石，随着观察方向的不同出现颜色色调或深浅不同变化的现象注意：只有有色的非均质性宝石才具有多色性！（二）仪器结构（三）、二色镜功能1、检测宝石的多色性 均质性宝石：无多色性 非均质性宝石： 一轴晶：可出现二色性 二轴晶：二色性或三色性 2、区分均质性宝石和非均质性宝石 红宝石

16、：一轴晶，黄红紫红色多色性 红色尖晶石：等轴晶，无多色性 3、区分某些一轴晶与二轴晶宝石 为有色宝石的加工定向服务 如碧玺的定向，橄榄石的定向等（二）划分等级 可划分：强、中、弱、无 四个等级注意：1、等级划分主要反映宝石颜色的深浅变化；2、多色性的大小与双折射的大小并无等同关系 （三）、注意事项 1、样品要求：单晶，透明半透明有颜色的双折射宝石； 2、采用光源白光。如自然光、白炽灯不能用单色光；3、至少在三个方向观察宝石，既可转动宝石观察，也可转动二色镜观察；注意二轴晶宝石的三色性4、注意区分宝石的不均匀颜色和色带；在同一方向肉眼观察到两种颜色，应是色带特征，而非二色性5、对弱多色性的观察要

17、仔细。四、紫外灯又称荧光灯，是用于观察宝石的荧光效应的仪器。1、原理：利用一定范围的紫外光波照射于宝石上，使之产生不同程度的荧光长波（LWUV）：365 nm短波（SWUV）：253.7 nm2、使用步骤1）保持宝石干净2）将宝石置于暗箱中，盖好盖子3）打开长波或短波荧光4）眼睛贴近荧光灯目镜进行观察5）对比长、短波荧光宝石的发光性6）记录荧光强度、荧光颜色7）关闭荧光灯3、注意事项荧光对人体有伤害，勿直视荧光尽量勿用手拿放宝石注意集合体的局部发光染色、充填处理宝石，注意充填部位的荧光从不同方向检测宝石荧光在宝石表面的反光，易误认为是荧光4、荧光分级强 中 弱 无荧光颜色按所见荧光颜色描述5、

18、宝石荧光特征1）合成宝石荧光一般将强于相应天然宝石 如：红宝石、蓝宝石2）玻璃、有机胶充填物具有荧光 如：翡翠B货显示荧光3）拼合宝石的不同部位，荧光特征可有不同 五、分光镜 利用棱镜或光栅将白光分解为所组成的七彩单色光光谱。可见光谱范围：700400nm 红光：700630 橙光：630590 黄光：590550 绿光：550490 蓝光：490440 紫光：440400分光镜用于观察宝石吸收光谱的仪器（一）、原理物质对光线可产生两种光谱吸收谱发射谱有色宝石中致色元素对光线有一定的吸收，从而在光谱中产生吸收谱线或吸收带。不同宝石的致色元素及结构的不同，使其在光谱中的吸收特征不同，从而使吸收谱

19、成为鉴别宝石的指纹特征（二）、结构类型 按光学器件分： 棱镜式分光镜 光栅式分光镜 按结构分： 台式分光镜 便携式分光镜 光源：使用标准白光源（自然光），如光纤灯、聚光手电筒 （三）、功能 1、观察宝石的吸收谱和发射谱，从而鉴别宝石；694、692、668、659吸收线620540吸收带476、475、468弱吸收线 2、检查某些染色处理的宝石或玉石；3、研究宝石的致色原因4、帮助区分天然宝石与合成宝石。 如：蓝色尖晶石（Fe谱）与合成尖晶石（Co谱）（四）观察方法 1、透射法：主要针对大颗粒宝石，腰棱方向观察比较明显； 2、内部反射法：宝石台面朝下，让光线斜照入宝石内部，并产生反射，利用反射

20、光进行观察； 3、表面反射法：主要针对不透明宝石，利用宝石表面反射来进行观察。（五）、注意事项 1、光源类型：标准白光源，无反射或吸收光谱，如白炽灯；不能用阳光、日光灯作为光源 2、宝石的颜色、大小、透明度、琢形、手拿方法及观察方向都会对吸收线产生影响，应分别对待；3、光线的强弱：强光源对弱吸收线或深色宝石的吸收线观察有利，但对浅色宝石的观察不利； 4、宝石光照时间过长，产生过热，可能会引起谱线不清晰； 5、利用分光镜鉴定宝石时，应先检测是否是拼合石。六、宝石显微镜宝石显微镜是具有底光源和顶光源的双目体视显微镜。（一）、特征：可利用不同方向光源进行观察放大倍数连续可调（二）、显微镜结构（三）、

21、 照明方法：1、透射照明（明场）光线由底部直接照射针对颜色较暗、包裹体较多的宝石的观察；2、暗场（域）照明常用方法，光线由侧面射入宝石，使观察背景为黑色，只有宝石明亮特点：有利于观察宝石的内部特征、包裹体，并避免了直射光线对眼睛的损害；3、顶部照明（侧光照明）主要用于观察宝石表面特征，以及对不透明半透明宝石的观察（三）功能1、宝石表面特征观察侧光照明原石：生长纹、溶蚀坑、断口、解理、双晶纹宝石琢形：切磨质量、抛光质量拼合宝石：拼合线的观察2、内部特征（用暗场照明）宝石包裹体、色带、生长纹、双晶纹、解理、裂隙；3、结构特征玉石矿物结构、颜色分布、染色特征，矿物组合，欧泊的色斑结构观察表面特征-明

22、场照明观察内部特征-暗场照明 4、观察宝石的双折射利用宝石底面棱重影来判别宝石的双折射现象。如：橄榄石、水晶、锆石、碧玺、透辉石等宝石。 5、宝石照相七、滤色镜滤色镜：有两个特定波长的滤色片组成的宝石鉴定仪器。原理：宝石颜色是宝石吸收了部分白光光波后的剩余混合光波，不同宝石的剩余光波有所不同，利用滤色镜可以对光波起“过滤”作用，使混合光减少，从而达到鉴别宝石目的。种类：1）查尔斯滤色镜：较常用2）红宝石滤色镜：较少使用（用于鉴别红色宝石的滤色镜。它仅让可见光中的绿光透过，对其他色光都强烈吸收。不同的宝石因具有不同的反射光谱，故透过滤色镜常可观察到不同的色调，如红宝石呈亮蓝色，红色石榴石则呈灰棕

23、褐色，红玻璃呈暗紫色等等 ）3）交叉滤色镜：用于观察宝石的发光性1、查尔斯滤色镜只允许深红色和黄绿光通过主要用于检测绿色和蓝色宝石1）区别翡翠与其染色、替代品：天然绿色翡翠绿色铬盐染色翡翠红色无机（NiO）染色翡翠绿色水钙铝榴石红色2）区别天然蓝色宝石与合成蓝色宝石蓝宝石、蓝色尖晶石蓝色Co致色的蓝色玻璃、合成尖晶石红色3）区分不同产地祖母绿哥伦比亚祖母绿红色（Cr致色）云南祖母绿绿色（V致色）2、交叉滤色镜用于验证含Cr宝石在可见光激发下的发光现象功能：1）验证含Cr宝石的发光性，如红宝石、红色尖晶石、祖母绿、变石2）检查染色黑珍珠天然黑珍珠暗红色荧光染色黑珍珠无荧光 （AgNO3）八. 相

24、对密度（SG）测定 一、 定义：相对密度是物质的质量与同体积水的质量的比值。 对任何一个物质，不论采用什么重量单位，其相对密度值是相同的，相对密度值是一个常数。每个宝石物质的相对密度值是固定的，通过静水称重法测定可定量测出每个宝石的相对密度值。如红宝石SG=4，钻石SG=3.52，水晶SG=2.65 二、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。测定宝石的相对密度值就是利用阿基米德定律作为工作原理。三、静水称重法：1手持式弹簧称可称重10-1000g左右样品的相对密度，对大原石和非常大的球型宝石，小的雕件，这种方法快速而方便。2. 高灵敏度天平（双盘或单盘天平

25、）要求灵敏而精确，适用于重量小于2或3ct左右的宝 石，这种方法快速而精确。3. 测试方法：在空气中称重宝石W，在水中称重宝石W1，代入公式计算：如：样品：空气中称重1.2g，浸入水中称重0.9g，代入公式：SG=4.00这说明该样品为刚玉（红、蓝宝石） 4. 注意事项：a. 擦净宝石，使宝石没有油脂。b. 消除气泡，用细毛刷，刷除可能附在兜或样品上的任何气泡。c. 多孔隙材料不可测。d. 宝石颗粒小于1ct，误差范围较大四、重液法：测定宝石的近似相对密度值，这种方法快速而方便地区分外观非常相似的宝石材料。1. 重液：实验室最常用的一套重液，主要为二碘甲烷、三溴甲烷。九. 热导仪一、热导仪：是

26、专门为鉴定钻石及其仿制品而设计的一种仪器，宝石中热导率最高的为钻石，在室温下钻石的热导率从型的100W/（m）变化到a型的2600W/（m） 次高的为刚玉，其40W/（m）。近年来出现的合成碳硅石其热导率高，仅次于钻石在该仪器下也有反应。热导仪正是利用钻石这一热学性质来鉴定钻石及其除合成碳硅石以外的钻石的仿制品。操作较方便，结果较直观。典型的钻石热导仪由测头与控制盒组成，测头的金属尖端为电加热，当加热的金属尖端触探钻石表面时，温度明显下降，电热传感会发出蜂鸣声。反射仪 宝石的反射率与折射率之间存在着准线性关系，故测量宝石的反射率有助于宝石鉴定，特别是那些折射率超过标准的高折射率宝石，该方法更为

27、有用，如锆石、钻石和人造钻石仿制品。注意：反射仪既不能得到精确的读数，也不如折射仪获得的信息广（双折射就无法用反射仪测出）大型仪器红外光谱仪、拉曼光谱仪、阴极发光谱仪、电子探针、X射线荧光分析、电子显微镜九、宝石的鉴定证书9.1 鉴定分级证书货真价实是珠宝及饰品购买者的第一追求。要做到这一点，首先要能对珠宝作出准确鉴定；第二是必须学会正确评价珠宝的方法。但正确鉴定和评价珠宝决非易事，需具备有关珠宝的科学知识，熟悉珠宝的鉴定和评价方法，同时要有丰富的实践经验。对普通消费者来说，这是过高的要求。为了使珠宝购买行为能做到称心如意，对一般消费者而言，最基本的要求是能看懂珠宝鉴定分级证书，因为珠宝鉴定分

28、级证书是珠宝真假和质量高低的重要保证。由于珠宝是昂贵的商品或消费品者，为了规范市场，目前国际市场上销售的珠宝较为珍贵的一般都要求提供相对应珠宝鉴定分级证书，特别对优质的钻石、红宝石、蓝定石、祖母绿、猫眼、翡翠等，则要求提供详细的鉴定分级证书。因此，在珠宝店购买珠宝饰品，首先应向经营者索取珠宝鉴定分级证书。若经销商能提供证书，则购买行为可往下进行，反之，则购买行动最好到此为止。 在经销商能提供珠宝鉴定分级证书的前提下，购买者还不能盲目从事。如果认为有珠宝鉴定分级证书，所购买珠宝就能保证货真，那就大错特错了，因为市场上珠宝鉴定分级证书作假也常有发生，因此，购买者还应对珠宝鉴定分级证书作详细研究。主要内容有： 1、出证书的单位和人员珠宝的鉴定和分级是一项技术性极强的工作，从业人员必须经过专门的培训，同时必须具备各类先进的检测设备，并具备良好的环境。目前国内能具备这些条件的单位大致有：（1）有关高等院校：如北京大学、同济大学、华东理工大学、中国地质大学、南京大学、重庆大学等。（2）国家质量技术监督部门和从事宝玉石研究的少数科研单位：如北京国家珠宝质量检测中心，上海技术监督局珠宝质