什么是红宝石的充填处理

　　红宝石的充填处理解释如下：

　红宝石的珍贵很大程度上来自于它产量的稀少，每年产出的红宝石中能有较好品质的更是屈指可数，大多数的红宝石还是或净度一般、或颜色一般、或体积太小的普通红宝石。红宝石的裂隙不但影响美观度，还会对其耐久性产生一定影响。为了使品质一般的红宝石也跻身于高品质之列，充填处理就是一种常见的红宝石处理技术。

　充填处理的原理是：通过铅玻璃、环氧树脂或其他高分子材料充填到红宝石内的裂隙中，从而起到加固和掩盖裂隙的双重作用，这种方法提高的红宝石的耐久度，也增加了红宝石的可观赏价值。

高秀清　陈炳贤　董鹤琴

第一作者简介：高秀清，中宝协第三届人工宝石专业委员会副主任委员，原中国原子能研究院高级工程师。

一、引言

随着科学技术的发展，社会财富的积累，人们对珠宝饰品的需求量越来越大。然而，自然产出的矿产资源是有限的，由于长期大量开采，天然宝石资源日益减少，其中色彩、质地、光泽皆佳的高品位的宝石更加稀缺。为满足市场的需求，人们进行了宝石品位的改善研究，采用各种优化处理工艺对颜色不佳，透明度差等影响外观美的各种有缺陷的宝石进行人工技术处理，使其颜色、透明度和净度等外观特征得到改善，将天然宝石自身的潜在美质充分展现出来，从而提高它的美学价值和商业价值。同时，使宝石的自然资源得到充分利用。

世界上宝石优化处理技术发展很快，许多国家和部门设立了专门的研究机构，并拥有一批专家队伍和先进的技术设备，专门从事天然宝石的优化处理技术研究和商业化生产。而我们国家在这方面还需要大力加强。

二、宝石优化处理技术分类

宝石优化处理技术的采用，要根据宝石的特性和我们欲求的目标而定，如对颜色的改善可采用热处理，也可采用辐照和热处理相结合的多道工艺过程来实现。宝石优化处理技术大致分为五类。

1热处理技术

热处理技术是应用最早的，最古老的，也是应用面最宽的技术。热处理技术需要多种工艺条件相配合，如①温度，由低到高，从 150～2000℃不同温度段的选择；②升降温速率，温度梯度的选择，最高温度及恒温时间等选择；③炉内气氛，氧化或还原气氛，或惰性气体保护等；④真空，真空度控制等，市场上出售的红、蓝宝石，海蓝宝石和蓝色坦桑石等都经过热处理；⑤通气加压。

2辐照－热处理技术

辐照是使高能粒子进入宝石晶体内，通过能量交换，晶体内产生大量的点阵缺陷和离位原子缺陷，形成色心。色心的能量有高有低，形成不同颜色的混合，这使颜色很难看。但低能量色心不稳定，故再进行热处理，可破坏低能量色心，即清除杂色，使漂亮的颜色固定下来，这就是采用辐照着色，热处理固色的技术。此方法不改变宝石自身的物理化学性质，只在外观上使颜色变得鲜艳，透明度有一定的提高。按照我国国家标准，此方法属于优化处理中的“处理”范畴。

目前，国际市场上很多天然宝石是经过人工处理的，并已得到业界的认同和消费者的欢迎。

本着充分利用天然宝石资源和提高宝石价值的宗旨，我们开展了宝石优化处理技术的研究工作，主要是热处理和用辐照处理的方法对宝石晶体进行优化处理。不同品种的宝石，以及不同目标的实现，要采用不同的工艺条件。采用此种技术优化处理效果最好的是托帕石（topaz）、水晶、金绿宝石、金刚石、碧玺等。关于辐照技术及主要设备在后面做重点介绍。

3化学处理技术

通过化学反应，化学扩散和化学沉淀方法，把致色元素渗入到晶体中，或把着色剂沉淀于裂隙或孔道中，使其外观颜色得到改善。

4高温高压法钻石漂白技术

采用高温高压专用设备将淡褐色钻石处理成白色，有的可达到D色美钻。

5钻石高温高压改色技术

将淡褐色钻石处理成**、黄绿、蓝绿、蓝色和粉红色等色泽艳丽的彩钻。

三、人工辐照改色方法与主要设备

宝石辐照的辐射源种类很多，按其射线种类可分为：①γ射线辐照，主要采用60Co辐射源；②高能带电粒子辐照，主要采用加速器，如直线加速器，回旋加速器；③快中子辐照，用核反应堆的专门辐照装置进行辐照处理。

1）γ射线辐照：处理宝石后着色力弱，不能使金刚石着色，对于黄玉处理，只能达到天空蓝色，其优点是不诱发放射活性。

2）高能带电粒子辐照：用加速器产生的高能带电粒子（如高能电子、质子等）对宝石优化处理。一般情况下，带电粒子的能量越高改色效果越好；如果能量能够达到20MeV以上，作为辐射源比较好，其好处是残余放射活性比较低。但由于束流比较窄，因此辐照时间长，辐照费用高。以黄玉为例，经过高能电子辐照处理后，一般能达到浅蓝色。

3）快中子辐照：反应堆产生的快中子对宝石进行辐照改善时，由于快中子（E≥1MeV）的能量高，穿透力强，它轰击宝石晶体时能造成晶格损伤，产生大量的点缺陷，出现空位和离位原子，形成新的色心，出现颜色的变化，因此，改善的效果比较理想。但是，反应堆中的热中子同时轰击宝石晶体，宝石中的微量杂质元素会产生（n，γ）核反应，从而被“活化”生成不同半衰期的人工放射性核素。用堆中子辐射处理宝石时，其改善效果比较好，但热中子也诱发一定量的残余放射活性。为减少宝石中的杂质元素的活化作用，因此，要采取特殊的热中子屏蔽装置，以尽可能降低辐射后宝石晶体的放射活性。这方法我们已研究成功，并被成功地应用于黄玉的辐照改善，其改色效果非常理想。

四、辐照后的热处理

以黄玉辐照处理为例：辐照后黄玉晶体的颜色并非是单一的，可以观察到多种颜色，如灰蓝、蓝绿、浅棕、深棕、浅褐、深褐等色，偶尔出现过紫红色和橘**。热处理的目的，就是要消除杂色，使所需要的颜色充分地显现出来，并且使其颜色稳定，称为“固色”处理。

黄玉辐照与热处理过程产生的颜色变化如图1。

图1 黄玉经辐照与热处理的颜色变化示意图

热处理的温度和保温时间是十分重要的，热处理条件恰当，处理后的晶体显现出艳丽的色彩，迷人的光泽，晶莹剔透，十分诱人。热处理条件不适宜，蓝色中含有黑灰色，显得浓重而且沉闷。

本工作采用综合处理技术，处理过的黄玉、水晶、绿柱石等都得到明显的改善效果，尤其是黄玉处理后，色彩鲜艳，刻磨后折光效果好，有“天空蓝”、“瑞士蓝”和“伦敦蓝”等多种色调（表1）。

表1 辐照处理宝石的颜色效应

五、中子辐照宝石的放射活性

1放射活性来源

中子辐照宝石时，因热中子的核反应活化作用会产生放射活性，并且要持续相当长的时间，活性强度随着时间的延长而逐渐衰减。

以黄玉为例，基本上是铝和硅的氧化物，除此之外，还含有微量杂质元素。样品经中子活化分析可以知道，多数黄玉中都含有 Ta,Cr,Fe,Mn,Cs,Co等。这些元素经中子辐照之后，被“活化”变成带有人工放射性的核素。这些人工放射性放出不同能量的7射线和β射线，它们的半衰期不同，长的百天以上，短的仅有几分钟。

对于半衰期的核素如28Al,31Si,18O等，在一周内即可衰变完，组成黄玉的基体元素都生成上述短半衰期的人工放射性核素，故对人们的影响很小。黄玉中含有的微量杂质元素被活化后，不仅带有高能量的7射线，而且半衰期较长，故放射活性主要来自黄玉中的杂质元素。

2放射活性强度与持续时间

经中子辐照后的宝石，在一定时间内都带有放射活性，它的活性强度随时间的延长而有规律地衰减，最后衰减到豁免值。

产生的放射性强度和持续时间由辐照处理方法、宝石材料基体元素和杂质元素的种类及浓度所决定。杂质的种类与含量因产地、成矿条件不同而异，而且，差异很大。因此，应当选择基体元素和杂质元素的核特征性适宜的宝石原料进行辐照改色，只有这样，辐照后材料才不会带有长寿命核素。

六、放射活性的测量仪器

对于辐照处理的宝石必须进行残余活性的监测，采用仪表分类筛选，进行严格的管理，以保证安全。

核探测器种类很多，功能各异，可采用 Nal晶体探测器；Ge（Li）探测器（高灵敏度，高分辨率），该仪器与计算机联用可以很快地给出各种核素的比活度数据。除此之外，还可以采用α、β、γ表面沾污仪表进行现场测量和分级筛选，此种仪表不能给出绝对强度，只表示相对强度，作为粗测量筛选用比较合适。在我们的工作中，采用仪表筛选分级和仪器测量相结合，对每批材料进行跟踪测试直到合格为止。

七、豁免值

关于辐照处理过的宝石的残余放射性豁免值，目前国际上尚无统一规定，我国也没有制定出相应的标准。根据上述情况，我们以国际原子能委员会规定的“放射性物质安全运输规程”中的有关条款和我国国家技术监督局发布的中华人民共和国国家标准“对辐射源和实践豁免管理的基本标准”文件中的有关规定为依据，采用74Bq/g（2nCi/g）作为放射性物质的豁免比活度限值。低于74Bq/g的固体物即可作为非放射性物质管理。

豁免值是权衡多方面因素制定的管理规程，不超过豁免值的物质不会对人体造成危害，因为这一数值远低于危险度10-6～10-7Ci/g。而且，辐照宝石的残余活性随着时间的延长而逐渐衰减，只要放置足够长的时间，按照其规程办事，是不会给运输、加工和佩戴者造成危害的。

一、宝石加工的概念及其工艺特点

1宝石加工的概念

宝石加工就是实现宝石设计的实际操作过程。具体讲，是指借助某种手段和设备，将宝石原石恰当地琢磨成精美的具有美学价值和商业价值的工艺品的实际操作过程。

自然界有些宝石晶体外形独特，对称性好，外观漂亮，不需人工琢磨便可直接作装饰用。但是大多数宝石原石都要经过琢磨才能最大限度地展示其内在的美丽。对半透明和不透明的宝石而言，加工可使其表面反射的光线更强，看上去更明亮；而透明宝石漂亮的颜色和闪烁的“火”彩的出现，不仅取决于宝石表面的抛光好坏，而且与内部反射和折射的光线的多少有很大的关系。因此，宝石加工的目的就是采用各种技术手段和工艺措施去改造宝石原材料的形状、大小、面角比例、对称关系及表面质量，以增强宝石的美观。

2宝石加工工艺特点

宝石加工都是通过琢磨来完成的，所谓“琢”，即切开，就是将宝石原石中不需要的部分切去或将大块原石分割成所需的小块，同时又要为后面的工序留下一定的加工余量。“磨”，即指磨削，包括倒棱、圈形、粗磨、细磨和抛光等。宝石加工的工艺特点如下：

(1)宝石加工的手工艺性：由于宝石原石特性不同，因而很难大批量加工出一模一样的产品。特别是中高档宝石，成品的重量和造型很大程度上由原石的大小、形态和其他物理光学性质所决定，因此手工操作十分重要。

(2)不同宝石种类的加工工艺技术有所不同：由于宝石原石的种类不同，其性质、质量的差异和价值的高低不同，加工方法也有所不同，使用的设备、切磨工具和磨料也有所不同。一般可分为钻石加工工艺(专用于钻石琢磨)、宝石加工工艺、玉雕工艺和珍珠加工工艺等。

(3)造型不同，工艺要求不同：宝石的加工必须准确地反映宝石原石的加工设计方案，最大限度的展示宝石的内在美。同种宝石，采用不同的造型，工艺要求也不相同，如刻面型宝石的加工就必须使用刻面型加工工艺，珠型宝石须采用珠型加工工艺等。

二、首饰加工的概念及加工方法

1首饰加工的概念

首饰最早是指用于头部(佩带在头上)的饰物。现在则是指各种金属材料或宝玉石材料制成的，作为人体装饰或与服装相配套起装饰作用的饰品。

首饰加工就是将用于首饰加工的各种材料按照设计要求制作、转变成首饰成品的过程。

2首饰加工方法

首饰加工的方法概括起来主要有三种，即：手造法、冲压法和铸造法。

(1)手造法：手造法是首饰加工中最原始的方法，也是最基础的加工步骤，无论是冲压法(锻压法)还是铸造法，均要以手造的首饰作为模具。

手造法用材一般是金、银、铜等，根据图纸需要，将这些材料制成片、条和丝，分别称为压片、压条和拔丝。加工中遵循先繁后简的原则，制作出首饰各个部件；然后将它们在橡皮泥上拼合(摆坯)，并焊接成型；最后进行修整(植模)、镶石、抛光、清洗。

手造法制作的首饰做工精巧、款式富于变化，成品一般为独款，能满足个性化的追求；但因手工制作用时长、费用高、制作量有限，不适宜大规模加工。

(2)冲压法(锻压法)：冲压法实际上是一种钢质模具锻造法。其加工过程是首先将制造好的首饰款式制成钢质模具，然后将其固定在冲压机上，再将制作首饰用的金属薄板铺在固定好的模具上冲压，压切下来的金属毛坯放入滚筒式的球磨机中进行抛光处理，接下来对抛光后变形的首饰进行必要的修复。

冲压法属机械锻压技术，冲力强，压力大，适用于硬度较大的合金首饰的大批量加工，但对于金、银等贵重金属则不适合，对于镶嵌珠宝玉石的首饰也不适用。

(3)铸造法(失蜡浇铸法)：失蜡浇铸法是目前世界上流行并通用的贵金属珠宝首饰镶嵌方法，可分为如下几个步骤：

1)起版：利用手造的方法将银、铜等材料制成首饰原形(制版)。

2)压胶：将首饰原形放在生橡胶片中，一起塞入一个预选的铝框内，利用压模机压制成型，然后用手术刀割开橡胶，取出首饰原形，在橡胶中则留下原形的模子，称为胶模。

3)注蜡：用真空注蜡机将熔融状的石蜡注入胶模中，冷却硬化后，从蜡模胶模中小心取出(也可用雕刻法制作蜡模)。

4)失蜡制石膏模：将一批首饰蜡模焊接在一起，构成一个蜡树，放置在钢制的容器中，用石膏浆灌满，使石膏凝固，再经过蒸蜡，形成石膏模。

5)熔金浇铸：通过铸造机(真空铸造机或离心铸造机)将熔融的金属液体浇铸到石膏模中，冷却后就制成了首饰毛坯。

6)后期处理：包括对浇铸后的首饰毛坯进行精细修理(修模)、镶石、抛光和清洗、打字印，以及电镀、喷砂等技术处理，即可完成珠宝首饰加工的全过程。

3首饰加工工艺

首饰的加工工艺一般可分为4 种：花丝工艺、实镶工艺、表面处理工艺以及镶嵌工艺。

(1)花丝工艺：花丝工艺是一种用金属造型的工艺，即用不同型号(粗细)的金或银拔成丝或线(金丝或银丝等)，按设计的花样经过盘、掐、堆、累、填等工艺过程制作成首饰或工艺品的过程。花丝工艺品在历史上有过辉煌，但由于其自身牢固程度不够、光洁度不高、缝隙多、不易清洗等不足，现在国内市场上已不多见。

(2)实镶工艺：用锯、锤、锉、钳等手段制作饰品的工艺称为实镶工艺。用实镶工艺生产的饰品整体性好，光亮度高，线条清晰流畅，立体层次丰富，具明显的装饰效果。目前在我国流行的失蜡浇铸工艺中的起版工艺及手造法工艺，都是实镶工艺。

(3)表面处理工艺：在首饰制作完成后，对首饰表面进行处理，使之更漂亮，表面处理的手段目前主要有：

1)电镀工艺：电镀工艺是将饰品放在镀液中，在通电的情况下，将被镀的饰品表面盖上一层要镀的金属，如金、银、铑、钯、镍和铜等。被镀的饰品可以是金属或非金属，镀层金属的颜色也可以是一种或多种，当镀层为几种不同颜色时，我们称此镀层为花镀。

2)包金、鎏金工艺：包金工艺是把黄金打成很薄的金箔，利用高温和一定的压力，将金箔包裹到饰品上的工艺。鎏金又称混汞法，火法涂金或火镀金。鎏金工艺就是利用黄金可溶于水银(汞)的特点，将金或银与水银以一定的比例混合熔化成液体(通称金泥)，涂抹于清洗过的贱金属、陶瓷或其他非金属制品表面，在一定温度下蒸发水银从而使金或银附在制品表面上的工艺。

3)錾花、抢花、车花工艺：錾花工艺是用各种刀口形状的錾刀在小锤的锤击下，在饰品上凿出各式纹样的一种工艺。

抢花工艺是用手推动各种刀口形状的抢刀在饰品上雕刻出阴线纹样的一种工艺。

车花工艺也称铣花工艺，是用车刀在饰品上车出闪亮阴线组成纹样的一种工艺。

4)抛光、丝光、喷砂工艺：抛光工艺是用抛光机将首饰打磨光亮，使饰品特有的光泽、亮度完全表现出来，增加质感的一种工艺。

丝光工艺(又称拉砂工艺)是使用铜丝轮(或镍丝轮)将首饰表面处理得如丝绢之感的方法。

喷砂工艺是在首饰抛光后，使用喷砂机将首饰表面金属局部或全部喷成砂面，处理成磨砂效果的方法。

(4)镶嵌工艺：镶嵌工艺实际上是在一种首饰材料中镶入另一种首饰材料，在此主要是在首饰的金属材料中镶入宝石材料或其仿制品。对于镶宝石的首饰，一切工艺都要围绕突出宝石这一主题。

金属与宝石牢固连接的常用镶造方式主要有爪镶、包边镶、迫镶、起钉镶、混镶等。

爪镶适合于镶嵌颗粒较大的刻面宝石，这种镶嵌方法空心无底、透光明显、用金量小、加工方便。爪镶包括二爪、三爪、四爪和六爪。

包镶适合于镶嵌凸面型宝石或随形石，分全包镶和半包镶，抓石牢固，但包镶要求石形与镶口非常吻合，且难于修改。

迫镶和起钉镶主要用于小宝石的镶嵌，迫镶多用于小方石的群镶嵌，而起钉镶则主要用于小圆石的群镶，包括马眼镶、梅花钉镶等。

将不同镶嵌方式结合在一件首饰上，称为混镶。

一、红(蓝)宝石的优化处理与鉴别

刚玉类红(蓝)宝石是市场上常见的高档宝石，对这类宝石的优化处理历史悠久，种类繁多，且不断的创新，主要有以下几种：

1热处理法

红(蓝)宝石是应用热处理法最多的宝石品种，市场上的红(蓝)宝石绝大部分是这种优化宝石。人们通过各种热处理手段，将天然产出的红(蓝)宝石进行人工处理，以改善颜色和透明度。目前，可以将含铁离子蓝宝石从无色和浅黄绿色改成**或橙色；将含铁和钛离子蓝宝石从无色、浅蓝色或蓝黑色改善成宝石蓝色；将红宝石从牛血红色改善成鸡血红色，即消除红宝石的紫或蓝色调。此外，人们还可以通过热处理消除红(蓝)宝石中的金红石等包裹体，以增加宝石的透明度。或反之，也可以增加宝石中的针状包裹体，使宝石产生星光。这种方法改善颜色或透明度的优化宝石，一般不需要鉴别，在出售是也不必声明，行业里不认为是欺诈。

2扩散处理法

这种方法是通过高温处理在宝石表面扩散一薄层颜色，颜色的厚度从015～042mm不等。一般原料是天然的无色或浅色刚玉，最近也发现有用合成刚玉宝石的。扩散的颜色有蓝色、红色和橙色等，也有在宝石表面扩散星光的。扩散处理宝石在各国珠宝界引起广泛关注，人们不允许将这种宝石作为天然宝石直接出售，在出售时必须声明是经过扩散处理的。

扩散处理宝石的鉴定依据是，原石是无色或浅色的天然刚玉，它的颜色是用高温的方法人工扩散进入晶体的，颜色仅限于宝石的表层，而宝石的核心部分仍为浅或无色的原天然刚玉，宝石的颜色层，可通过切磨或抛光，部分或全部去除。

鉴定扩散处理蓝宝石较有效的方法是通过油浸和放大，用肉眼或在显微镜下观察。高温特征是：样品毛坯料表面呈现烧结物；放大观察可见到一个扩散层；在宝石的表面裂纹或周围的孔隙中，常沉积有浓缩的深颜色和扩散用的色料；宝石中的包裹体周围常熔融，或金红石的“丝”熔蚀成点状，或被吸收。由于颜色仅限于宝石表面，在油浸下观察的特征是：刻面接合处和腰围明显地出现较深的颜色线，或高突起；整个宝石看起来颜色不均匀，有的刻面深，有的刻面浅，称斑状刻面，这是由于扩散层的厚度不均匀及扩散后抛光过重等综合作用引起的；在腰围处常常完全无色，整个腰围清晰可见，称为腰围边效应；在二碘甲烷中，刻面接合处清晰可见，整体也出现一个清楚的蓝色轮廓，天然宝石则看不到刻面界线，整体边缘也不清楚。

扩散处理的刚玉，最早出现在市场上的是蓝宝石，后来又有红宝石。进入21世纪以来，又有一种橙红色的扩散处理刚玉上市，具研究，其颜色是经人工渗透铍元素而成。用于仿价格不菲的天然橙红色帕帕拉恰(padparadscha)刚玉宝石。

3其他方法

由于人们对红、蓝宝石的需求长盛不衰，天然优质刚玉类宝石的产量有限，因此几乎对宝石优化处理的一切方法都被用于红、蓝宝石的改善中，如，染色、注油、充填塑料等。

二、托帕石及其改善方法

托帕石(矿物名称黄玉)是常见的宝石之一，为珠宝店必不可少的宝石。黄玉宝石的颜色与其化学成分中F和OH的含量比有关。伟晶岩中的黄玉OH含量很低，F接近理论值，称F型黄玉，常为无色或褐色。其他产状如云英岩中的黄玉OH含量增加到5%～7%，热液成因的脉岩中的黄玉F和OH含量可接近相等，称OH型黄玉，常为**或粉红色。还有一种橙红色黄玉是十分珍贵的品种。

1颜色的变化

黄玉的颜色变化，可以用放射性辐照和热处理来完成。

(1)F型黄玉：无色或褐色品种经辐照后变为深褐色或绿褐色，经200℃左右的热处理可以得到深浅程度不同，漂亮的蓝色黄玉，有些外观酷似海蓝宝石，过分的加热可失去颜色恢复原状。

(2)OH型黄玉：无色或浅**品种经辐照可变为橙红色或橙**加热可使颜色恢复原状。含铬的粉红色或紫色品种经辐照后可变为橙红色和红色，加热可恢复原来颜色。还有一种产在巴西的带青色的黄玉，放射性辐照后呈黑褐色，经有控制的热处理可转变为粉红色，再经适当的辐照可出现金**色彩，但不变蓝。

2辐照技术

一切可以产生放射性的装置，都可以作为辐照黄玉的“源”。最早人们把放射性物质镭装在试管里与宝石混合，摆到铅盒子内对宝石进行辐照。现代人们常用的设备有钴60，高、低能电子加速器，反应堆等，这些设备各有优缺点。

钴-60可产生γ射线不带电，穿透能力强，辐照较均匀。F型黄玉经γ射线辐照后变成深浅不同的褐色，一般辐照剂量为109～1010拉德，经热处理后，可得到浅蓝色黄玉。经γ射线辐照的宝石不带放射性残留，但颜色较淡，应用前景不大。

电子加速器产生的高能电子，能量比γ射线高得多，辐照的时间短，放射性残留少，产生的颜色明快，经热处理后黄玉颜色的深浅程度与海蓝宝石十分相似。加速器是辐照黄玉常用的设备，但由于设备庞大，费用昂贵，使用受到限制。

核反应堆是利用原子核裂变时产生巨大原子能的装置。在反应堆里可产生多种类的中子，有快中子、慢中子、热中子等。其中快中子对宝石作用放射性残留少，因此，在辐照宝石时人们想办法滤掉其他中子，尽力只允许快中子通过。中子辐照黄玉的效率很高，可以很快地得到深色的黄玉，经处理可得到蓝色的成品。由于反应堆的孔道很多、体积很大，一次辐射的样品量可以很多。反应堆中子辐照最大的特点是样品带有部分放射性残留，为确保人身安全，需放置很长时间，待放射性减少到国家允许的标准以下才能上市。

3热处理

热处理是辐照处理的反作用，辐照产生的色心是引起宝石颜色变浅的原因，这些色心有的稳定有的不稳定，热处理的目的就是去掉那些颜色不好的不稳定的色心，留下漂亮颜色的稳定性较好的色心。通过加热到180～300℃的热处理，就能使F型黄玉中那些棕色、褐色色心消除，而让蓝色的色心显露出来。一种综合处理的方法，可以得到理想颜色的蓝色黄玉，通常是经反应堆和加速器辐照后，再经热处理。

4改色黄玉的检测

黄玉的颜色主要是由色心形成的，色心形成颜色的关键是色心的稳定性问题，一般经过热处理仍保留的色心，可认为是稳定色心。如F型蓝黄玉，其辐照品和天然品无论是在外观和颜色形成的机理上都是一致的，都是经过外界辐照而形成的蓝色色心。其差别只在于辐照品是人工大剂量、短时间辐照和加热的产品；天然品是自然界小剂量长时间辐照和光照的结果，要区别开这两种蓝黄玉是很难的。最近有人提出用热发光的方法，天然蓝黄玉在350℃时发光强度突然增高，而人工辐照品在300℃以下发光强度就可以增高了。这种方法在检测时常破坏宝石的颜色，实际意义不大。目前，还没有非破坏性方法能准确的检测出黄玉的颜色是否经过辐照处理。

但对辐照黄玉进行放射性检测是必须的，一般用γ仪。国外有的商人常在柜台上放一台小型γ仪，当着顾客面检测宝石的放射性。一般认为在γ仪(微伦计)上读数小于50微伦/小时(背景值为20微伦/小时)是安全的。

此外一种褐**—橙**的黄玉也可以进行“粉红化”处理，通过相当低的温度热处理得到颜色较稳定的粉红色宝石。据报道，经这种热处理过的黄玉，具有较天然粉红色黄玉强的二色性。

三、钻石的优化处理与鉴别

钻石人工致色主要是经辐照后进行热处理来完成，首先，通过放射源对钻石进行辐照，目前大多采用电子加速器将钻石辐照成蓝色、绿色、蓝绿色、褐**等。然后，根据需要进行一定的热处理改成红色、紫色、蓝色等各种颜色。辐照致色钻石的鉴别是珠宝界的一大难题，至今还没有很好的解决。目前，只是在谱学特征上寻找差别，即可见光谱、红外光谱等吸收的不同，但由于影响因素多，准确性尚欠缺。蓝色的钻石有特征的差异，天然蓝钻含硼具有半导体的性质，可导电；辐照蓝钻是电的绝缘体，不导电。

近年来，市场还出现一种经温压人工处理，退除杂色成白色的钻石。业界认为这种方法主要用于由结构缺陷引起黄或褐色的Ⅱa型钻石，目前按行业约定，经过这种方法处理的钻石必须送美国GIA分级，并在其腰棱用激光刻有“Ge pol”的印记。

对某些具有特征缺陷的钻石，人们常采用一些处理技术，这些处理通常不能提高钻石的净度级别，只是改变钻石的外观，使钻石易于出售。业界贸易规则中，明确要求经这类技术处理的钻石必须声明。

“激光钻孔”技术，对具有明显可见暗色包裹体的钻石，采用激光束，烧出一个从钻石表面通向包裹体的微小通道，钻孔径0002～002mm，深度不限。该技术是将钻石固定在一个可以精确旋转的夹具上，借助显微镜来调整激光，让激光束垂直钻石表面直达暗色包裹体，使包裹体蒸发掉，为清洗孔道和漂白包裹体的残留物，常用酸进一步处理，以使包裹体变浅。孔道通常在真空中使用环氧树脂堵塞，这样当钻石台面朝上固定在首饰上时，孔道将很难被看出。但从亭部一侧用10倍放大镜观察，容易看见。

“裂隙填充”技术，1987年起市场上出现了这种处理钻石，采用折射率相近的材料对钻石的开放裂隙进行填充。这与祖母绿“藏破”的原理是一致的。祖母绿中空气填充的裂隙很容易看到，但市场上常用与祖母绿相近折射率的油填充裂隙，肉眼就比较难看出来了。填充只能改善宝石的外观，却不能增加其价值。钻石裂隙填充是在真空中，将高折射率的玻璃状材料注入到钻石开放的裂纹内，注入材料的组成一直未公开。经该法处理的钻石，较大裂隙易于检出，小裂纹的检出较困难。检测主要是显微镜下观察，填充部分随钻石的移动可呈现特殊的橙或蓝紫色的闪光，出现的闪光常是单一颜色，而非光谱系列闪光。有时镜下可见到流动构造或扁平状气泡。

经这些技术处理的钻石在净度分级中有特殊的规定，见第15章第一节。

四、翡翠的处理方法与鉴别

作为优质玉石，翡翠的需求量越来越大，而天然产出品中颜色鲜艳而透明度高的上品十分稀少，供求矛盾促使翡翠的价格迅速上涨。多年来，人们一直试图采用各种人工改善的方法，使翡翠增加颜色和透明度，以提高其商业价值和可利用率。常见的方法有：改色、染色和脱黄注胶等。在珠宝界，人们把翡翠划分为A货、B货和C货。

1热处理翡翠及鉴别

翡翠的热处理称为焗色，一般是通过热处理使翡翠的颜色加深，常是增加红色。红色翡翠也是人们喜欢的一个品种，但自然界的红色品种不多，纯红色的就更少见，多数都带有棕色及褐色，加热的目的是去掉棕色或褐色，得到较好的红色。

热处理的步骤是将清洗干燥好的样品放在炉中，炉内的温度一般不需太高，用烘箱即可，加热在空气中进行，为保证样品受热均匀，要放在透明容器或距离发热体远些，升温速度要缓慢，最好是边升温边观察，当翡翠样品开始慢慢转变颜色，出现猪肝色时，开始缓慢降温，冷却后翡翠会呈现出红色，对不同质地的翡翠要具体调整操作的时间和温度。为获得较鲜艳的红色，在翡翠完全冷却后，再浸泡到漂白粉溶液中数小时，进行氯化，可增加它的艳丽程度。

焗色翡翠与天然翡翠的红色，都是赤铁矿(三价铁离子)呈色，赤铁矿是由褐铁矿失水转化而成的。不同之处，天然品是在自然条件下缓慢失水，而焗色品是在加热条件下迅速失水。实际上很难区别，如果将其加以区别，那只能凭人的感觉来区分，即天然品比较透明，焗色品会稍差些，给人以“发干”的感觉。

2C货的制作和鉴别

颜色是决定翡翠价值的主要因素，绿色越纯正，价值越高。但大多数翡翠很少有绿色或颜色很淡，为此，人们采用了染色和着色，最常被增加的颜色是绿色和紫色。

加色的步骤是，首先，选择具有一定孔隙的翡翠(密度较大结构致密的翠很难加上颜色)，进行清洗烘干。然后，放入染料(如氨基染料)或颜料(如铬酸盐)的溶液中，温度在100℃以下，浸泡2周左右，时间以颜色渗入的深浅，翠件的大小，孔隙多少而定。最后，再将部分上色的翠件烘干，表面浸蜡，使颜色分布更柔和。不管是染色还是着色的绿色翡翠都作为C货出售。紫色翠件的加色方法类同，只是染料或颜料换成紫色而已。

外观相同的翠件，A货和C货的价值相差十分悬殊，因此对C货的鉴别十分重要。一般采用滤色镜、吸收光谱仪和放大观察，如果在滤色镜下呈现暗棕红色到棕粉红色；在吸收光谱的红色段650nm左右出现一条粗黑的吸收线；放大镜或显微镜下放大观察，在微晶狭缝中可见到绿色网纹。以上三种现象出现一种，即可确定为C货。但是没有这些现象的翡翠，如在滤色镜下不变色，也不能肯定它不是C货，因为现在人们染色技术十分高明，可能是采用了新的染色方法，需依靠多种手段进一步确定。目前最适用的方法是红外光谱测试，C货会出现明显的色料吸收峰。

3B货的制作和鉴别

由于翡翠为多晶集合体，在微小晶体之间不可避免地会存在着少量的金属离子如铁、锰等，这些离子的氧化物多为深色氧化物，这样就大大地影响了翡翠的颜色和鲜艳程度。特别是在翠的底上出现黑褐色、灰色等斑点和瑕疵，使翡翠看起来很脏，价值明显降低。为解决这个问题人们采用了化学漂洗的方法，去掉污迹，这就出现了B货。

B货的制作主要有两个步骤，一是脱黄，也称清洗或“冲凉”。作法是将选择好的样品用强酸(如盐酸和稀硫酸等)进行清洗、浸泡，不断更换新的酸液，一般要泡2～3周，观察样品到**基本脱完为止，脱黄后的翡翠颜色比较鲜艳，绿色突出，底色明显变白，但透明度不好，水头差，呈现干裂外观。二是注胶，将脱黄处理的翡翠，中和烘干后，注胶加固。翡翠经酸洗脱黄，尽管整体外型未改变，但细微结构遭到严重破坏，强度明显降低，需进行加固处理。即将加热后的样品放入胶中，在烘干箱中温度保持200℃以下，使胶均匀渗入翠的裂隙。常用的胶有塑料、无色环氧树脂等。最后抛光，去掉肉眼可见的表面胶。

B货的鉴别难度很大，需经多种观察和仪器测试，综合分析。

(1)仔细观察宝石的颜色、光泽和结构。B货的颜色较鲜艳，但不太自然，有时脱黄不好时基底有**调；与天然A货的玻璃光泽不同，B货常出现树脂光泽，反光量减少，光泽变弱；B货经清洗注胶，结构变化较大，多显得松散，用侧光观察，白色部分出现较为粗糙的白丝状组织，宝石表面出现明显的凹凸结构。

(2)测定密度、寻找差别。翡翠的密度是330～336g/cm3。从理论上讲经清洗注胶的B货密度应低于原件，但由于注胶的量有限，再加上作为矿物集合体，翡翠的密度不是一个固定值，B货的密度变化常超不出翡翠的变化范围。因此，密度变化，只是一个参考值。

(3)紫外线长波测试，出现荧光。一些B货在长波紫外线下，出现蓝白色荧光，是注入有机胶的反应，若注入无荧光胶则无此反应，但目前的B货有荧光者居多。

(4)红外光谱测试，比较谱图差别。用无损红外光谱分析可以很好的检测出B 货，这是目前最行之有效的方法。每一种矿物都有特定的红外光谱，B货由于注胶，产生了与天然翡翠明显不同的红外吸收线，不同的胶有不同的吸收谱线，但都是A货所没有的。把被测的样品与标准翡翠的红外图谱加以比较，出现多余的吸收峰者即为B货。

在实践中人们还常采用一些特殊的方法鉴定B货，如用火烧，B货可变成黑色焦状等，但都有不足之处。翡翠的改善除了以上的三种方法之外，还有镀膜、贴面、假皮等各种方法，花样很多，而且常常翻新，但很不受欢迎。

思考题

一、是非判断题

1按国标规定，所有染色宝玉石均须在鉴定报告中注明属“处理”。

2高温下使蓝宝石色斑或色带扩散的改色手段称为“扩散热处理”。

3红外光谱仪只能分清一部分A货或B货翡翠。

4按国标规定，出售任何品种的浸蜡玉雕件均可在宝玉石名称后不注明(处理)。

5任何染色宝玉石的鉴定证书上，按国标规定：必须在名称后加上(处理)。

6染色玛瑙效果稳定，上市时无需标明为处理的。

7辐射改色的托帕石上市时须声明为“处理”的。

8再造绿松石属于处理宝石。

9托帕石经辐照改色并加热固色后即可上市。

10扩散处理蓝宝石中固态包裹体的变化特征与热处理蓝宝石中的相似。

二、选择题

1优质仿制珍珠是在圆核上面涂上多层的：( )

a鱼鳞漆

b银粉

c白瓷漆后制成的

2目前对辐照处理黄玉(Topaz)的放射性残留允许量(出厂—上市)为：( )

a70～15贝克

b70～15伦琴

c70～15γ

3区分翡翠与无机玻璃充填的B货翡翠应选用：( )

a滤色镜

b显微镜

c红外光谱仪

4用气相沉淀法改善的镀膜钻石，翻面的外观特征是：( )

a无纹平滑

b有平行线纹

c有云雾状纹

5为查明红宝石中有无玻璃充填，宜选用：( )

a亮域照明和斜照明

b暗域照明

c反射照明

6判别钻石与激光穿孔钻石或充填处理的钻石时，最好选用：( )

a亮域照明

b暗域照明和斜照明

c反射照明

7判别扩散蓝宝石与蓝色蓝宝石时，要侧重观察：( )

a生长线或固态包裹体有无变化

b对比棱、尖与面之间颜色的差异

c棱线有无毛茬

8红宝石与染色红宝石的判别宜使用：( )

a滤色镜

b显微镜

c分光镜

9在合法贸易中，下列哪种优化祖母绿无须声明：( )

a注无色油的

b注有色油的

c注塑料的

10区分翡翠和C货翡翠时必须用的仪器是：( )

a放大镜或显微镜

b查尔斯滤色镜

c比重天平

11目前我国对辐照处理黄玉的携带放射性残留，参照日用工业品的辐射防护规定，放射性允许标准为( )

a70贝克

b30贝克

c50γ

12鉴别天然与辐射改色的蓝色钻石，可用( )

a热导仪

b电导仪

c折射仪

13翡翠的B货在紫外灯下：( )

a一定有荧光

b无荧光

c都没有荧光

14热处理后弧形色带已不清晰的蓝宝石，在鉴定证书名称一栏写为( )

a合成蓝宝石

b合成蓝宝石(处理)

c热处理的合成蓝宝石

15利用色心呈色原理，使无色托帕石改变成蓝色托帕石的优化处理方法是( )

a辐照热处理

b扩散热处理

c染色

d镀膜

16用红外光谱判别充胶翡翠与不充胶翡翠是检测( )

a结构是否被破坏

b翡翠的矿物成分

c翡翠中的阳离子

d有机阴离子团

17绿色锆石热处理改为蓝色时，须控制的气氛是：( )

a中性

b氧化

c还原

18阴极发光仪所用辐照源发射出的是：( )

a电子束

bX射线

cγ射线

三、多项选择题

1翡翠(处理)是指：( )

a用强酸碱处理后加高分子胶，加入颜色

b只要用强酸碱处理过

c加热后加色

d洗过的

e、在裂缝中有充填胶或色料

2按“国标”，应在宝石名称后必须加“处理”二字的下列宝石有：( )

a热扩散处理的蓝宝石

b加热处理的红宝石

c热处理去除杂色产生粉红色的绿柱石

d染色处理的玛瑙

e浸蜡加深颜色的绿松石

四、填空题

1改善的宝石要达到( )、( )、( )3个标准。

2翡翠B货制作的两个主要步骤是( )、( )。

3改色蓝黄玉(Topaz)是通过( )处理以及随后的( )处理而获得的。

4未经人工染色的天然玉石中与翡翠易混淆的有( )、( )、( )、( )、( )。

5市场上常出现经过人工处理的翡翠有：( )、( )、( )和( )。

6优化处理珠宝玉石可分为( )和( )两大类，而其中( )可用原珠宝玉石名称，而对( )的珠宝玉石在原珠宝玉石名称后加括号并在其中注明( )二字。

7钻石优化处理的方法有：①( )②( )③( )④( )等4种处理方法。

8红宝石优化处理方法有：①( )②( )③( )④( )。

9蓝宝石优化处理的方法中( )和( )两项在鉴定与销售中必须注明( )。

10人工宝石中代号YAG是( )，CZ是( )。

11在市场上常遇到的一种翡翠品种八三玉(爬山玉)成品，其主要特点为( )、( )、( )。

12改善红宝石常用的人工处理方法有( )、( )等。

13一颗无色、火彩非常好的标准切工圆钻形宝石，直径为58mm，重115ct，它可能为一颗( )宝石。

14翡翠B货在反射光照明下，主要鉴定特征有：( )、( )、( )。

15目前对刚玉类宝石的优化处理方法有( )、( )、( )和( )。

16评价宝石改善(优化或处理)的效果时，至少要考虑( )、( )和( )等3个方面。

17常用于改善珍珠颜色的方法有( )、( )和( )。

18高温扩散处理蓝宝石的鉴定特征是在二碘甲烷浸液中可能呈( )、( )、( )。

19翡翠(处理)的充填物质可为( )或( )或( )或( )。

20天然翡翠经强酸或强碱处理后、再充填了( )或( )固结的称为B货翡翠，主要特征是( )遭到了破坏和加入了一些其他物质。

21蓝宝石的主要处理方法有( )处理法，( )处理法。

22制作B货翡翠用强酸或强碱浸泡主要目的是去除( )和( )等。

23如果无色水晶晶格中含少量的( )，经辐照处理后能产生紫色。

24腰棱上刻上GE POL标记的钻石是消除了( )色的一种无色钻石。

25红宝石的热处理常采用( )气氛，以消除( )色调，还可以消除( )包裹体。