鱼眼钻石的黑底效应

黑底效应是由于钻石亭部切割过深，光线进入钻石台面后发生折射，折射光线在钻石内部经几次或多次反射后，没有从台面射出，而是从另一端亭部射出，进入不了观察者眼睛，观察者看到的只是一团黑底。

钻石切割的比例是决定钻石能否产生全内反射和火彩的关键其主要比率在于冠部角和亭角比的大小,只有在合适角度才会使钻石产生全内反射和出现火彩一颗钻石一旦被切割好,其各个比率值都是相互联系的比如台面宽度越大,冠部高度则变小台宽大,亮度强,火彩弱同样的亭深太小则亭角也越小亭深小,光容易从背刻面漏出,无法产生全内反射,火彩也弱而当亭深比太小时,容易产生鱼眼效应所谓"鱼眼"是指从钻石台面观察可以看到，在钻石的台面内有一个白色的圆环,环内则为暗域象鱼的眼睛这是由于亭深过浅使钻石腰围在亭部成像形成一个闭合的白色圆环,白色是粗面腰围的特点当钻石形成这种效应时说明钻石的比率不当切工不好，这样就影响了钻石的火彩和闪亮程度从而影响了钻石的价值

世界各国的颜色科学家和宝石学家及工程师尝试使用过各种颜色测量方法来测量宝石的颜色，包括测量彩色钻石的颜色。在所尝试过的颜色测量方法中，使用积分球的颜色测量方法的测量精度远好于其他的颜色测量方法。在积分球宝石颜色测量方法中，将钻石放在积分球中心来测量无色钻石的D—Z 颜色的测量方法比其他方法较为实用，图5—7为这种积分球颜色测量方法的示意图。

图5-7 利用积分球进行钻石颜色测量方法示意图

A—石钻放在积分球的中心，光由下入射到钻石的台面，积分球再将钻石的出射光积分后送到色度计进行颜色测量；B—钻石放在积分球的下面，漫射光经钻石的亭部入射到钻石，然后经台面出射到分光光度仪进行光谱测量

另外一种积分球颜色测量方法具有双光束，一个光束用于宝石的颜色测量，另外一个光束用作标准参照。从理论上讲，这种双光束积分球方法设计合理，而且广泛用于光谱测量。但对于测量宝石的颜色并不理想。

图5-8 宝石光谱颜色测量实验装置

1－分积球；2—光源；3—分光光谱图像仪；4—A/D转换器

准直光经钻石台面射入，钻石的反射光经钻石台面射入积分球，积分球将反射光积分后传送到分光光谱图像仪进行光谱测量

著者曾在美国宝石学院研究部专门设置一台使用积分球的光谱颜色测量实验装置，如图5—8所示。此光谱颜色测量实验装置由光源、积分球、分光光谱图像仪和A/D 转换器组成。光源所提供的稳定连续光经准直后照射在宝石的台面，反射光经积分球漫反射均匀后入射到分光光谱图像仪。分光光谱图像仪的衍射光栅将入射光分解为可见光谱，并成像在CCD 矩阵元件上。CCD 矩阵所产生的模拟信号经A/D 转换器变为数字信号后传送到计算机。计算机由宝石光谱的数字信号计算出光谱反射率，并计算色度值。著者利用这台光谱颜色测量实验装置进行了许多宝石颜色测量方面的研究，其中包括“塔维涅”钻石的变色研究以及许多彩色钻石、无色钻石和有色宝石的颜色测量。该实验装置可利用改变入射光孔径的方法来测量不同尺寸和形状的宝石。因为该实验装置不能将形状、尺寸、折射率和荧光等因素纳入计算因素，所得到的颜色色度测量值主要用于对宝石颜色的定性研究，不能达到对宝石颜色的定量研究，也无法利用测量所得到的颜色色度值对所测宝石进行直接的颜色评定。

图5-9 测量宝石颜色的双积分球分光光度仪

经多年的潜心研发和不断地改进，著者成功研发了一台采用双积分球和三光谱校正的分光光度仪（图5—9），解决了宝石颜色的仪器测量和评定难题。由于该分光光谱仪还提供宝石的可见光谱，可以用来进行宝石的光谱研究和利用光谱进行宝石的鉴定。图5-10为双积分球分光光度仪的原理示意图。图中的两个积分球具有各自的功能。测量积分球为被测样品提供均匀照明，并通过测量准直镜接受样品的反射光。样品积分球为被测样品提供一个稳定、一致的背景。光源所辐射的可见光经漫射挡光板漫反射到测量积分球的内壁，再经积分球内壁的多次漫反射形成均匀光照射到样品的台面。漫射挡光板除将光源的入射光漫反射到测量积分球内壁外，另一个重要作用是防止光源的入射光直接照射到样品和测量准直镜，以提高颜色测量的精确度。测量准直镜接受经样品反射的可见光，并直接或经光缆传送到分光光度仪。分光光谱仪将样品的反射光分解为光谱，再经光电元件转换为电信号，然后经A/D 转换的数字信号传送到计算机进行颜色的色度计算和颜色的评定。

图5-10 测量钻石颜色的双积分球分光光度仪的原理示意图

钻石放在样品积分球内，漫射光经钻石的台面射入，钻石的反射光被准直镜接受，然后送到分光光度仪进行光谱测量；计算机利用钻石的光谱反射率计算钻石的平均颜色和特征色，以确定钻石的颜色级别

因为宝石的形状、尺寸、折射率和荧光强度都可能有所不同，而且宝石的颜色受背景的影响较其他颜色材料要大得多，提供一个稳定、一致的背景对宝石颜色测量的精度非常重要。许多过去的宝石颜色测量仪器将宝石放在积分球的中心，使入射光和反射光完全混在一起，影响了颜色测量的精度，也使颜色评定不够准确。双积分球光学装置中，样品积分球是完全独立的，为被测样品提供了一个稳定、一致的背景。测量积分球和样品积分球相互独立，使入射光和反射光的相互影响降至最低，因而大大地提高了宝石颜色的测量精度。

图5-11 双积分球分光光度仪的彩色钻石颜色测量评定视窗

所测的彩色钻石的颜色为艳偏绿蓝色（Vivid Greenish Blue）

宝石的颜色受光源的光谱分布影响，在不同的光源下一颗彩色钻石的颜色可能呈现略微不同的颜色。虽然这种颜色的不同是不能用颜色记忆来察觉，但对于彩色钻石的颜色评定可能影响很大，特别是在颜色级别的边界附近。这台双积分球分光光度仪的光源滤色片可根据要求更换，以提供标准D 65日光光源或标准A 白炽光源。

这台双积分球分光光度仪的宝石颜色测量和评定软件包括有色宝石颜色测量和评定软件、彩色钻石颜色评定的插入软件和D—Z 颜色评定软件。图5-11为彩色钻石的颜色测量和评定软件的视窗。被测的是一颗人工改色的艳偏绿蓝色的圆形彩色钻石。这颗彩色钻石的形状为亮圆形，直径为646mm，全深（高）392mm，没有考虑紫外荧光。

视窗中显示这颗钻石的反射光谱。在反射光谱中有两个反射带，一个在400～600nm之间，另外一个在长波范围。由于人眼在大于700nm的波长范围的灵敏度很低，长波范围的反射带对此彩色钻石的颜色贡献很小。这一彩色钻石的颜色主要是由400～600nm 之间的反射带所产生的，其反射峰中心大约在485nm，对应的光谱色调为偏绿蓝色。

颜色测量和评定软件利用所测的反射光谱计算在CIELA B颜色空间的色度值。此软件直接给出色调角、亮度和饱和度值。被测彩色钻石的色调为22814°，亮度值为5375，饱和度值为1972。

这台双积分球分光光度仪所测量的反射光谱来自彩色钻石的整个台面，包括特征色区、透光区、消光区和非镜面反射区，所以反射光谱是一个平均光谱。根据测量所获得的平均光谱可以得到一个平均颜色级别。这颗彩色钻石的颜色级别是“浓偏绿蓝色”。

在前一节中介绍过彩色钻石的颜色是由特征色区的颜色来评定的，不是由平均色来确定。根据彩色钻石的平均颜色、形状、尺寸、折射率和荧光，这台双积分球分光光度仪的软件可以利用人工智能方法“模糊”计算彩色钻石的特征颜色，再由特征色确定的颜色级别。这颗彩色钻石的真正颜色级别是“艳偏绿蓝色”。由这台双积分球分光光度仪进行颜色测量所得到的颜色级别与目视颜色评定所获得的颜色级别完全一致。

另外，由颜色计算所获得的色调“偏绿蓝色”与根据所测量的光谱的反射带分析所获得的色调完全一致。一般来讲，彩色钻石颜色的色调测量比较容易，但对亮度，特别是对饱和度测量非常困难。这台双积分球分光光度仪是目前世界上唯一可以准确测量彩色钻石颜色的亮度和饱和度仪器，能准确无误地评定颜色。