宝石鉴定仪器

折射仪：

折射仪是宝石鉴定中获取信息最多，且可定量测定的一种重要的鉴定仪器。

原理

全内反射：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第二种介质而在原介质内发生反射。

遵循反射定律：入射角=反射角

工作原理： 折射仪的工作原理是建立在全内反射的基础上。该仪器是测量宝石的临界角，并将读数直接转换成折射率值。

产生全反射的条件：

1.折射仪的高折射率棱镜必须为光密介质

2.待测宝石为光疏介质

3.接触液使棱镜与待测宝石之间形成良好的光学接触

附件

1) 光源：标准的黄光源，589.5nm(用黄光二极管或黄色滤色镜可获得标准光源)

2) 接触液：宝石与棱镜之间形成光学接触，实验室通常用2种折射率的接触液。(RI1.79和RI1.81) 所测的宝石的折射率小于接触液的折射率

3) 偏光目镜：有效广场阴影边界和判定双射律过小的宝石

操作方法：

1. 用酒精清洗宝石和棱镜

2. 在折射仪棱镜上点一滴接触液(直径约2mm为宜)，使用钠光照明，可见油的阴影边界

3. 将宝石的待侧面放在金属测台上，用食指将宝石推上棱镜，浸油使宝石和棱镜之间形成良好的光 学接触

4. 眼睛靠近目镜可观察阴影区和明亮区并读数，读数保留小数点第三位。测试时按顺序转动宝石 360°进行观察和读数

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

2. 双阴影边界：转动宝石观察

① 两条均不动的阴影边界：一轴晶宝石

② 一条移动，一条不动的阴影边界：一轴晶宝石及二轴晶宝石的特殊切面

③ 2条都移动的阴影边界：二轴晶宝石

3. 负读数：宝石的折射率数值超出折射仪可测范围，光标尺上未见阴影边界

4. 测宝石在折射仪上转动360°时始终只有一条阴影边界(固定不变)，说明该宝石为各向同性宝石(单折射宝石)。

5. 待测宝石在折射仪上转动360°时，出现两条阴影边界，一条阴影边界固定不变，另一条发生移动，说明该宝石为一轴晶宝石。如动值为大值，则为一轴晶正光性宝石;如动值为小值，则为一轴晶负光性宝石。

6. 待测宝石在折射仪上转动360°时，两条阴影边界都移动，说明该宝石为二轴晶宝石。如高值移动超过中间值，说明β值接近α值为二轴晶正光性;如低值阴影边界移动超过中间值，说明β值接近γ值为二轴晶负光性。

光性和轴性的确定：

1. 一轴晶宝石：2个主折射率 Ne和No。当Ne>No(正光性)，Ne

2. 二轴晶宝石：3个折射率Ne,Nm和Np。Ng-Nm>Nm-Np(正光)，Ng-Nm

3. 特殊方向的切面：(一轴晶：光轴垂直于待测刻面时，2条不动的阴影边界)(二轴晶：一条主折 射率的震动方向垂直于待测刻面时出现一条移动，一条不动的阴影边界，换刻面再试)

点测法：

1) 清洗棱镜和宝石

2) 在金属台上点一滴接触油

3) 手持宝石，用弧面或小刻面接触金属台上的接触油，以油滴直径为0.2mm为宜

4) 将沾有油滴的宝石轻置于棱镜中央

5) 眼睛距目镜25-1125px，平行目镜前后移动头部

6) 观察油滴半明半暗交界处，读数并记录，读数保留小数点后两位

点测法(远视技术法)：针对弧面型和刻面较小的宝石(注意光标尺上的出现的椭圆形的阴影图案，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。

主要用途

☆鉴定宝石，可测定RI1.35-1.81之间宝石的折射率值

☆可测定宝石的双折射率(DR)，DR的准确测定对区分折射率值范围重叠的宝石尤为重要 ☆确定宝石的轴性，如一轴晶、二轴晶和各向同性(等轴晶系、非晶质);确定宝石的光性符号， 如各向异性宝石的正光性和负光性 

☆测定宝石的近似折射率值，利用点测法可测得弧面型宝石、雕件、小刻面宝石和抛光不好的宝石的近似折射率值。如特殊光学效应的宝石、多晶质宝石等。

注意事项

1. 双折射率过大的宝石易误为单折射宝石(如菱锰矿RI：1.58-1.84)(菱锌矿RI:1.62-1.85) 2. 某些二轴晶宝石的特殊方向切面，其阴影边界的移动情况于一轴晶宝石相似

3. 二轴晶宝石的假一轴晶现象：当Ng与Nm或Nm与Np差值过小时，其阴影边界的移动现象类似于 一轴晶

4. 双折射率过小的宝石误以为单折射宝石(磷灰石DR:0.003)(鱼眼石DR:0.002)

5. 待测宝石的抛光质量和平整度

偏光仪：

正光偏光：上下2个偏振片允许通过的光波的振动方向

全消光：在正交偏光镜下，转动宝石一周始终黑暗的现象。如各向同性宝石石榴石、尖晶石等或各向异性宝石的光轴方向。

异常消光：在正交偏光镜下，均质体宝石出现的不均匀消光现象。表现形式有波状消光、格子状或蛇皮状消光，“十字”或弯曲的黑臂消光。

集合消光：在正交偏光镜下，转动宝石一周始终明亮的现象。包括多晶质集合体，如石英、翡翠、软玉等;聚片双晶发育的宝石，如刚玉;二层石或三层石;脱玻化玻璃等

主要用途及局限性

要求所测样品透明或半透明

1.可区分各向同性与各向异性宝石。

2.可区分多晶质或隐晶质和单晶质宝石。

3.利用锥光下出现的干涉图可区分一轴晶和二轴晶宝石。

4.不适用不透明宝石和暗色宝石。

5.不适用裂隙太多和瑕疵太多，包体太多的宝石。

正光偏光下现象及解释：

1. 移动宝石一周，始终明亮现象(多晶质的隐晶质和显晶质的集合体)如石英，澳玉，软玉，翡翠，玛瑙。聚片双晶发育的宝石如刚玉

2. 转动宝石一周，四明四暗为双折射宝石(一轴晶或二轴晶)(各向异性)如水晶，碧玺，托帕石，金绿宝石

3. 转动宝石一周，全消光现象(各向同性)如石榴石，尖晶石，玻璃

4. 转动宝石一周，出现异常消光的现象(异常消光：正交偏光镜下均质体宝石出现的不平均的消光现象)

正光偏光下干涉图的观察：

干涉图：正交偏光镜下非均质体宝石在特定的方向出现的干涉色圈和消光影组合图案。 

☆一轴晶干涉图：干涉色色圈与黑“十字”黑臂组合，牛眼状干涉图 

☆二轴晶干涉图：弯曲的黑臂与干涉色圈组合

干涉图的观察方法：1)用锥形偏振光 2)寻找光轴方向并沿着光轴方向看

1.主要适用于单晶透明的双折射宝石。

2.在正交偏光下寻找光轴，使其与光的传播方向一致时，常可见到色圈。

3.推入锥光镜，调整宝石方位，观察图案变化，寻找色圈中心。

4.根据干涉图，判定宝石的轴性。

多色性观察方法： 平行偏振光下，转动宝石，不同的位置出现不同的颜色或颜色深浅不同的差异

注意事项：

1. 至少从3个不同方向观察样品

2. 样品的包裹体和裂隙对观察结果有影响

3. 不透明或透明度较低的宝石不宜用偏光仪

4. 颗粒边小的宝石结论不可靠

二色镜：

基本概念：

1. 多色性：对有色的非均质体宝石沿非光轴方向观察时出现的不同颜色或同一颜色深浅变化的现象(包括二色性和三色性)

2. 具有二色性的宝石一定是双折射宝石

3. 具有三色性的宝石一定是二轴晶宝石

4. 典型的三色性宝石如：变石(玫瑰花，橙色，浅绿色)，堇青石(浅黄色，浅蓝，蓝紫色)，黝帘石(深蓝，紫红，浅绿色)

工作原理：

利用冰洲石菱面体搞双折射率的特点，将来自非均质体宝石的2条平面偏振光进一步分分离开，每一条偏振光各自的吸收特点即代表其多色性。常用的二色镜是由玻璃棱镜、冰洲石、窗口和目镜所组成。冰洲石可将穿过宝石的两束平面偏振光区分开来，并将二束光线的颜色并排进行对比。

操作步骤及注意事项

1) 观察时采用透射光，光源应为白光或自然光，绝不能用单色光或偏振光。

2) 待测样品一定为有色、透明、具有双折射的宝石。

3) 待测样品尽量靠近二色镜窗口部位，眼睛紧靠目镜部位进行观察。

4) 边观察边转动宝石和二色镜，等轴晶系、非晶质宝石、无色各向异性宝石不显多色性，有色各向异性宝石垂直光轴方向不显多色性。

5) 如二色镜窗口出现两种颜色，则证明所测样品为双折射宝石(各向异性)如出现三色性则表明样品为二轴晶宝石。

6) 多色性的缺失，不能断定该宝石是各向同性宝石。

7) 宝石的两个振动方向与冰洲石棱镜的两个振动方向呈45°角时不显多色性。

8) 多色性的强弱与双折射率大小无关。

9) 不要将宝石直接放在光源上，某些宝石受热后多色性可能会发生改变。

宝石显微镜：

通过放大观察宝石的内含物和表面特征。是区分天然宝石、合成宝石及仿制宝石的重要手段。放大倍率：目镜倍数X物镜倍数X变焦系数，宝石显微镜的放大倍率可从10倍到70倍之间变化，并可连续变焦。

组成：由双目目镜、可变放大物镜、显微镜支架和底光源四个部分组成。

照明方式

1.暗域照明法：以无反射的黑暗为背景，用侧光照明。宝石中的有些内含物，在暗色背景下，显得更加清晰，如维尔纳叶法合成刚玉中的弯曲生长纹，用该方法很容易观察到。

2. 亮域照明法：光源由宝石的底部直接照射。这种方法一般光圈锁得较小，可使宝石中的有些内含物在明亮的背景下，呈现黑色影像。这也是观察弯曲生长纹或其它低突起宝石的有效方法。

3.垂直照明法：光源从宝石的上方进行照明，这种方法主要针对不透明或微透明宝石，也常用来观察宝石的表面特征。

主要用途

1.检查宝石表明特征：宝石表明划痕、蚀象、破损、拼合面(气泡、光泽差异)等。

2.观察宝石内部特征：内含物的种类、形态、数量、双晶面、生长纹、颜色色形分布特点等，对含有特殊内含物的宝石具有鉴定意义。

3.观察宝石后刻面棱重影：双折射率大的宝石，例如锆石0.059、橄榄石0.036、碧玺0.018等宝石的刻面棱重影现象，可作为宝石的主要鉴别特征。

4.近似折射率的测定：如宝石为晶体碎块，无光滑平面供折射仪测试时，可在显微镜下用一种浸液，测得宝石的近似折射率，主要方法有贝克线法、柏拉图法和真视厚度法。

5.吸收光谱的观察:以一手持式分光镜代替目镜，使用透射照明来检测宝石的光谱特征。

6.干涉图：用两片偏振片，使其正交，用舞台下聚光镜提供收敛光，可检查宝石的干涉图，待测宝石须浸没在与其折射率相近的浸液中，并用宝石夹夹住宝石，直至干涩图出现为止。

7.显微照相：在目镜上装一照相机，可直接拍下宝石中所观测到的现象，以提供一永久性照相记录。

紫外灯：

发光：物质在外界能源的作用下发出可见光的现象

荧光：某些宝石材料在受到高能辐射，如紫外线、X-射线等，会发出可见光，这种现象称为荧光

磷光：当关闭高能辐射源，具有荧光的宝石材料继续发光的现象则称之为磷光。

紫外灯波长范围：10nm到400nm之间，宝石学中常用200nm到400nm之间的紫外线，为使用方便又将200nm至400nm之间的紫外线划分为三个部分。

1. 短波范围：200nm-280nm 主波长为253.7nm

2. 中波范围：280nm-315nm

3. 长波范围：315nm-400nm 主波长为365nm

4. 200nm以下的紫外光被空气吸收

紫外灯管经过特制滤光片后，仅射出主波长365nm和253.7nm

的紫外光。

操作要领：

1. 将待测宝石置于紫外灯下。

2. 打开光源，选择长波(LW)或短波(SW)，观察宝石的发光性。

3. 若有荧光，宝石则整体发光。

4. 根据荧光强弱常分为强、中、弱、无。

5. 如局部发光可能为内含物，后期充填物所致。如青金石中的方解石，酸处理翡翠中的胶，都有可能使宝石局部发光。

6. 关掉紫外灯后，宝石仍继续发光，说明该宝石具有磷光。

7. 注意事项：紫外光对眼睛有危害，切记不可直视紫外灯。勿手拿标本观察。样品的透明度，颜色及包裹体对荧光有影响。紫外光可能影响某些宝石颜色，如锆石。

主要用途：

1. 帮助鉴定群镶钻石及某些钻石仿制品

2. 部分钻石在长波紫外光下具有不同颜色(蓝色，黄色)和不同程度的荧光

3. 强蓝色荧光与持久的黄色磷光的组合为部分钻石特有的发光特征

4. 仿钻荧光单一，如GGG:粉红色，YAG：黄色，CZ：黄色

5. 帮助鉴定宝石品种：某些强荧光的宝石具有鉴定意义，如红宝石有红色荧光。

6. 帮助区别某些天然宝石与合成宝石：如大多数天然蓝宝石无荧光，维尔纳叶法合成蓝宝石有荧光。

7. 有助于区分某些天然宝石与人工处理宝石：如翡翠有荧光则整体发光。某些酸处理翡翠有胶充填时，充填物胶有荧光。

8. 帮助鉴别钻石及仿制品：钻石荧光的颜色和强度变化较大，可呈现不同的颜色，蓝、绿、黄、粉红;强度可呈强、中、弱、无，这一现象对群镶钻石鉴别具有意义。而仿钻材料如群镶时则发出均一性的荧光。钻石的荧光特征也有助于区分天然钻石和合成钻石。

9. 帮助检测拼合宝石，如石榴石与玻璃拼合石，玻璃常具有蓝绿色或黄绿色荧光，而石榴石无荧光，拼合层面的胶可能具有荧光

10. 帮助检查某些处理宝石，如注油，注胶处理的宝石可能具有荧光。

分光镜：

用棱镜组合或衍射光栅将白光分解成红，橙，黄，绿，青，蓝，紫的边续光谱色，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。检测某些人工处理的宝石，尤其是对具有典型光谱的宝石种类，可以用来确定宝石的名称。

利用分光镜观察宝石的残余色时，某些致色元素吸收了特定波长的光而产生的光谱间断，在可见光谱中出现的垂直黑带(吸收带)或垂直黑线(吸收线)，根据吸收带或吸收线的位置和宽度，可以帮助确定宝石的致色元素，有助于区分宝石和了解宝石的致色成因。

工作原理：

1.利用色散元件(三棱镜或光栅)便可将白光分解成不同波长的单色光，且构成连续的可见光谱。

2.宝石中所含的各种色素离子(过渡族元素、某些稀士元素、放射性元素)，对可见光光谱具有不同程度的选择性吸收。

3. 宝石的光谱中的吸收带、吸收线都具有固定的吸收位置，这一特点可用来鉴定宝石品种，帮助指出宝石致色的原因。

分光镜类型，结构，特点

可见光光谱：400nm-700nm 

红光：700-630nm 

橙光：630-590nm 

黄光：590-550nm 

绿光：550-490nm 

蓝光：490-440nm 

紫光：440-400nm

根据分光镜所利用的色散元件不同，分为棱镜式和光栅式。

1. 棱镜式分光镜：

特点：光谱的蓝紫区相对扩宽，红光区相对压缩;透光性好，可产生一段明亮光谱;红光区分辫率要比蓝光区差。

2. 光栅式分光镜：

特点：所产生光谱各色区大致相等;红光区分辫率比棱镜式要高;透光性差，需要强光源照明。

注意事项

① 光源的类型及光源的强度

② 样品的大小，形状和琢形

③ 样品的透明度及颜色的浓度

④ 宝石过热谱线变现不清晰

⑤ 注意宝石是否拼合石

适用范围

① 分光镜主要适用于有色宝石，无色宝石除锆石、钻石、顽火辉石外无明显的吸收光谱。

② 鉴定中仅适用于具有典型光谱的宝石。

③ 显典型光谱的宝石，可作为诊断性鉴定特征

操作方法及步骤

1.透射法：适用于透明到半透明的宝石。

a.擦净宝石，将宝石置入冷光源上方，使光透过宝石

b.将分光镜对准透过宝石光源部分进行观察

c.调整分光镜角度(或狭缝)、焦距直至看清光谱为止

2. 内反射法：适用于颜色浅、颗粒小的透明宝石。

a.擦净宝石，将光线从宝石斜上方的某一位置射入，并使之从宝石的另一侧面反射出来

b. 将分光镜直接对准反射光

c.调整分光镜角度(狭缝或焦距)，直至看清光谱为止

3. 表面反射法：适用于不透明或透明度差的宝石。

a.擦净宝石，使光线从样品表面反射出来

b.将分光镜对准反射出来的光线

c.调整分光镜角度(狭缝或焦距)，直到看清光谱为止

主要用途及局限性

1.可帮助确定具有典型光谱的宝石名称。如：锆石 653.5nm典型吸收线具有鉴定意义;钻石415.5nm典型吸收线具有鉴定意义

2.帮助区分某些天然宝石与合成宝石。如：天然蓝色尖晶石显复杂的铁谱;合成蓝色尖晶石显典型的钴谱

3 帮助区分某些天然宝石与人工处理宝石。如：天然绿色翡翠红光区630-690nm处显三条阶梯状吸收谱;染色翡翠(人工处理)红光区显模糊吸收带

4 帮助区分某些宝石与仿宝石。如：红宝石显铬谱、红玻璃显稀土谱;祖母绿显铬谱、绿色钇铝榴石显稀土谱

5 帮助确定宝石中的致色离子。如：红宝石显铬谱、橄榄石显铁谱、合成蓝色尖晶石显钴谱、锆石显稀土谱

6 不能区分某些天然宝石与合成宝石。如：天然红宝石与合成红宝石具有相似的光谱

7 观察光谱时需要强光照明