㈠ x光為什麼透視不了鑽石
鑽石是碳元素組成的無色晶體,而碳元素的原子序數是6,非常小,鑽石的衰減系數小,X射線大部分透鑽石而過,所以把鑽石直接放在X光機下是很難檢測到的。
但如果讓人服下X射線對比劑,如口服硫酸鋇,,鋇的原子序數是56,X射線不易透過,在X光下呈黑色。鑽石就無處遁形了。
此外,機場用的X射線安檢儀擁有兩組探測器陣列,能分別探測高能量和低能量射線信號,將兩種信號進行比對,就能夠獲得被檢物品的有效原子序數,從而區分出各種物質。使用這種方法,顯然鑽石也能被發現。
不能因為鑽石的衰減系數小就認為 「真鑽在X線下無法發現」。實際上,很多礦石公司正是運用X光機,在下班時進行檢查,防止員工偷帶鑽石的。
㈡ 常見的鑽石鑒定儀器或工具主要有哪些
DiamondSure是一種快速的天然鑽石篩選儀器,它可以鑒定天然拋光鑽石或對無法確定的樣品建議做進一步分析,DiamondSure可以檢測重量在0.10~10ct范圍內的無色—淺黃色(Cape系列)拋光鑽石,但對優化處理的鑽石,如激光打孔、輻照、裂隙充填和熱處理鑽石則無法分辨。
DiamondSure的設計原理是檢測天然鑽石中由N3引起的415.5nm吸收光譜,98%以上的天然鑽石都具有該吸收線。這種儀器的使用非常簡單,將拋光的待測樣品檯面朝下放在一個探測器上,這時儀器將自動檢測並分析樣品的可見光吸收光譜,幾秒種後顯示屏上將出現測試結果。顯示「Pass」說明樣品為天然鑽石,無需做進一步檢測;顯示「Refer for further tests」,說明樣品需進行進一步測試,大約只有1%的天然鑽石需進行進一步測試,這其中包括了稀少的Ⅱ型鑽石和極少部分Ⅰ型鑽石。對於HTHP處理鑽石、CVD合成鑽石及鑽石的仿製品(例如合成碳硅石)儀器也會准確地進行分辨,提示進行進一步檢測。
DiamondView是DiamondSure的絕好補充,利用DiamondSure無法確定的鑽石樣品,可以藉助DiamondView進行進一步的檢測(見圖1)。另外DiamondView也可以作為檢測儀器單獨使用。DiamondView的原理是根據拋光的鑽石樣品熒光圖樣的不同得出鑒定結果。DiamondView的組成部分包括:電腦及顯示屏, 照相裝置,真空夾持鑷子及其他輔助元件。
㈢ 金屬探測器能探測出鑽石嗎
不能,金屬探測器主要用來探測金屬,鑽石主要由碳構成,常見的金屬探測器靠磁場感應來探測金屬。
㈣ 鑽石鑒定相關儀器
一、熱導儀
物質的熱能可通過三種方式進行傳遞:傳導、對流和輻射。在室溫條件下,主要是傳導。
熱有四種固有的特性,即熱導率、熱擴散率、傳熱系數和比熱容。其中熱導率對於物質而言是一常數,表示每秒鍾通過一定厚度的物質的熱量。熱導率的測量單位為瓦特每米每攝氏度(W/m·℃)。熱導儀是根據寶石的導熱性能設計並製造的,它是一種用途較為專一的鑒定儀器。由於在所有寶石中,鑽石具有極高的導熱性能,因此,熱導儀主要用於鑒別鑽石及其仿製品(見圖2-1-56)。
圖2-1-56 熱導儀外觀
(一)設計原理
對於非均質體晶體而言,因為晶體結構的異向性,不同方向熱導率不同。
通常認為熱量的傳遞是通過自由電子和光子進行的。因此,金屬的熱導率較非金屬大,而非晶質體中由於結構單元的無序性,光子產生更多的散射,因此晶體的熱導率(λ較非晶體大。然而鑽石是一例外,雖為非金屬,但其熱導率卻比金屬還要大(見表2-1-4)。其原因是,鑽石的熱導率與鑽石晶體中碳原子振動或共振頻率有關。在鑽石晶體中,C原子非常輕,而結合的鍵力卻很強。因此,原子的震動或共振頻率非常高,並且C原子振動時消耗的能量非常小,熱量可以非常迅速地傳過鑽石而不會被吸收。
表2-1-4 幾種材料的熱導率
(二)結構
熱導儀包括熱探針、電源、放大器和讀數表四部分。讀數表可由信號燈或鳴叫器代替,顯示測試結果。電源為熱探針供熱,並為整個儀器供電。整個熱導儀的關鍵元件是熱探針,儀器內部結構如圖2-1-57所示。
圖2-1-57 熱導儀結構示意圖
電熱元件為銅針,銅針兩端連接儀表形成電路,即組成了熱電偶。接通電源,經預熱,銅針升至一定溫度即可測試。當銅針外端與寶石表面接觸時,熱量傳遞給寶石,銅針外端降溫,溫度變化通過熱電偶測出,再經過放大器和讀數表或蜂鳴器顯示結果。
(三)測試
1)待測寶石必須乾燥和干凈,測試應在室溫下進行。
2)打開儀器開關,預熱。手握探測器,以直角對准測試寶石,若探頭接觸了金屬托,許多儀器會自動發出警報聲。
3)施加一定的壓力,儀器顯示出光和聲信號,得到測試結果。
(四)注意事項
1)熱導儀的探頭非常精細,因此在使用過程中,必須小心以免損壞。使用完畢應立即蓋上保護罩。
2)電池電力不足時應及時更換,以免測量結果不準確。
3)長時間不使用,應將電池取出,以免造成儀器的腐蝕與損壞。
4)定期清潔探頭,測試前將探頭在一張軟紙上輕擦即可。
5)測試裸石時,應使用金屬托盤作為底托,熱導儀通常有此附件。測試小粒寶石,如分鑽,光和聲信號可能不會很強。
6)在測試時,銅針應盡可能與測試寶石表面垂直接觸。
7)寶石表面應干凈、乾燥,排除寶石之外的干擾。
8)盡量控制室內空氣的流通,如不要急促呼吸,不要正對空調或窗戶測試。
二、鑽石確認儀(DiamondSureTM)
鑽石確認儀(Diamond SureTM)是一種快速的天然鑽石篩選儀器(見圖2-1-58),可以檢測重量在0.10~10ct范圍內的無色—淺黃色(Cape系列)拋光鑽石,它可以在各種環境下對已切磨鑽石進行鑒定、對有懷疑的樣品建議做進一步檢測分析。但是被「建議做進一步檢測」的樣品,樣品必須經附加檢驗才可確認其准確的產品類別,因為該儀器尚不能識別某些罕見天然鑽石(大約占所有普通鑽石的1%~2%)。鑽石確認儀主要用於檢測無色或基本無色的鑽石。通常來講,棕色天然鑽石或其他彩色天然鑽石鑒別後很容易顯示「請進一步檢測」,但天然黃鑽石例外。該儀器可以鑒別黃色合成鑽石與天然黃色鑽石。鑽石確認儀並不適用於其他寶石或鑽石仿製品的鑒別分類,也不能用於檢測天然鑽石進行了何種人工處理,如裂縫填充、輻照或熱處理等。
圖2-1-58 鑽石確認儀(Diamond SureTM)及其顯示內容
鑽石確認儀操作簡便,既可用來檢測未鑲嵌的鑽石,也可檢測簡單鑲嵌過的鑽石。檢測時,將拋光的待測樣品檯面朝下放在光纖點中心位置、按「檢測」鍵,這時儀器將自動檢測並分析樣品的可見光吸收光譜,幾秒鍾後顯示屏上將出現測試結果。如果樣品處於良好的檢測狀態、操作準確,會有以下幾種結果之一出現在液晶顯示屏上:
1)顯示「通過」說明樣品為天然鑽石,無需做進一步檢測。
2)顯示「通過,請作熱儀檢測」的樣品,如果在熱導儀檢測時顯示為「鑽石」,則該樣品為天然鑽石。合成立方氧化鋯在鑽石確認儀上也顯示這樣的結果,但熱導儀檢測不會顯示為鑽石。
3)顯示「建議作進一步檢測」,如合成鑽石將會顯示這一結果或者是以下兩種結果之一。許多鑽石仿製品也會顯示這一結果,偶爾在檢測天然鑽石時也會出現這種信息,尤其是彩色鑽石,但是通過常規寶石鑒定就可以確認。
4)顯示「請進一步檢測(Ⅰb型成分)」:Ⅰb型成分是黃色合成鑽石的特點。在極少數情況下,天然鑽石也可能顯示此特性(這種極少的天然鑽石則被稱為「金絲雀黃」)。大部分淺黃色合成鑽石經檢測都會顯示此結果。
5)顯示「請進一步檢測(Ⅱ型)」:所有無色天然Ⅱ型鑽石、合成Ⅱ型鑽石以及鑽石仿製品都會顯示如此結果。偶爾也會有Ⅰ型鑽石檢測後顯示此信息。如果需要鑒定類別,該儀器的檢測結果還需要通過紅外吸收光譜分析確認。
6)顯示「請進一步測試(碳硅石檢測)」:碳硅石一般都能被鑽石確認儀辨識,大部分都會顯示本條信息。進行一些簡單的寶石鑒定測試就可區別碳硅石和鑽石。
實驗性檢測表明天然鑽石中大約只有1%的天然鑽石在鑽石確認儀檢測會被要求「建議作進一步檢測」,這其中包括了稀少的Ⅱ型鑽石和極少部分Ⅰb型鑽石,這並不能肯定它們就是合成鑽石或鑽石仿製品,這種情況下常規的寶石學方法鑒定是不可缺少的。
總之,鑽石確認儀是一種天然鑽石快速分辨儀器,易於操作,能將所有的合成品及仿製品篩選出去,能識別Ⅱ型鑽石和合成碳硅石。DTC對60萬粒天然鑽石樣品進行過測試,98%的天然鑽石樣品「通過」鑽石確認儀檢測,不需要其他檢測;僅不到2%的樣品需要做其他的檢測,以判斷其是否為天然鑽石。
三、鑽石觀測儀(Diamond ViewTM)
Diamond ViewTM是Diamond SureTM的絕好補充,運用鑽石觀測儀對樣品的熒光圖譜進行分析,可對被鑽石確認儀「建議作進一步檢測」的樣品做准確鑒定。 當然,Diamond ViewTM也可以作為檢測或研究儀器單獨使用。Diamond ViewTM的原理是依據天然鑽石與合成鑽石的熒光圖譜顯示不同的生長結構,合成鑽石在短波紫外光下呈現特徵的生長區結構熒光圖譜,從而可與天然鑽石相區分。Diamond ViewTM的組成部分包括:電腦及顯示屏,照相裝置,真空夾持鑷子及其他輔助元件(見圖2-1-59)。
圖2-1-59 鑽石觀測儀(Diamond ViewTM)
使用時將已拋光的鑽石樣品置於真空樣品倉的短波紫外光下,電腦顯示屏上會出現樣品的紫外熒光圖譜,操作者可方便地對焦於樣品表明並選擇適當的放大率。按「UV」(即紫外光)鍵,可見光關閉,紫外光打開,當顯示屏上出現合適的圖譜時,按「Capture」(即抓圖)鍵,圖像會保留在顯示屏上。紫外燈熄滅後,顯示屏會自動出現磷光圖譜,以作檢查。通常情況下近無色的天然鑽石磷光很弱,而HTHP合成鑽石磷光都很強、持續時間也長。磷光圖譜會顯示在屏幕的右下角。
與Diamond ViewTM連接的電腦中存有各種天然和合成鑽石的紫外熒光圖樣,可直接將待測樣品的熒光圖樣與之對比,從而得出結論。
總之,對鑽石確認儀「建議作進一步檢測」的樣品,可藉助鑽石觀測儀作熒光圖譜分析。鑽石觀測儀可利用強短波紫外燈照射樣品,激發樣品獲取熒光圖譜,如HPHT合成鑽石的熒光圖譜顯示特別的幾何型生長區結構,從而達到進一步檢測的目的。
四、590型無色合成碳硅石/鑽石測試儀
用熱導儀測試鑽石和合成碳硅石時,兩種材料均顯示為鑽石,二者無法區分。為此美國C3公司設計了590型測試儀,用於熱導儀測試之後進一步區分鑽石和合成碳硅石。590型測試儀體積小,攜帶方便,用途專一,操作簡便(見圖2-1-60)。
圖2-1-60 590型無色合成碳硅石/鑽石測試儀
590測試儀的設計原理是在導熱性測試後,檢測寶石對紫外光的吸收。鑽石不吸收紫外光,紫外光可以穿透鑽石,而合成碳硅石對紫外光有強烈的吸收。
測試時使寶石檯面與儀器光導纖維探頭端部保持垂直並接觸(鑲嵌鑽石的金屬托不能與探頭接觸)。如果是鑽石,就能激活蜂鳴器和綠色指示燈;如果是合成碳硅石,只要寶石的檯面與探頭保持接觸且未翻轉,則綠色指示燈和蜂鳴器就應處於關閉狀態。
590型測試儀為精密光導纖維電子儀器,必須在正常溫度、濕度下使用,不得儲存在有化學品的地方。光導纖維探頭的端部應保持清潔。清潔探頭時,應使用蘸過酒精的棉簽輕輕擦拭其端部,然後用柔軟的棉布擦乾。由於光導纖維探頭從測試儀中伸出,所以必須小心操作,以免對其造成損傷。590型測試儀在不用時,必須把防護滑板蓋住測試口以保護探頭。不得用手指直接觸摸從590型測試儀的窗口可以看見的鹵燈,因為鹵燈在點亮後溫度很高,皮膚上的鹽分和油分對其有損壞。應用清潔的塑料或布擦拭鹵燈,如果鹵燈被手指觸摸到,必須在使用前用酒精棉簽擦拭乾凈。
五、反射儀
在寶石鑒定中,反射儀主要用於測試折射率超過標准折射儀極限的高折射率寶石的近似折射率,如人造釔鋁榴石、釓鎵榴石、鈦酸鍶、合成立方氧化鋯、鑽石等。
(一)原理
反射率是指單位時間內從界面單位面積上反射光的強度與入射光的強度之比。寶石對光線的反射程度取決於該寶石的分子結構和成分,還取決於寶石表面的拋光程度。
反射儀是根據寶石的反射率性質設計的一種儀器,它可以測量從寶石表面返回的光量。寶石的反射率與折射率之間存在准線性關系,即:
反射率=反射光線的強度/入射光線的強度=(n1-n2)2/(n1+n2)2
式中:n1——寶石的折射率;
n2——周圍介質的折射率,空氣的折射率為1。
根據各種寶石的折射率,可以依上式計算出各種寶石的反射率。由於寶石的折射率有一定的變化范圍,因此寶石的反射率也存在一定變化范圍(見表2-1-5)。
表2-1-5 常見寶石的折射率與反射率(R)
(二)反射儀的結構和使用
LC特朗姆帕(Trumper)於1959年設計出了世界上第一台測定寶石反射率的儀器。目前採用電子反射儀,利用遠紅外線發光二極體作為入射光源,用袖珍的光電管檢測從寶石表面反射的光量,從而達到鑒定寶石品種的作用。
反射儀的右上角(或下半部)有一個圓形測光孔,孔內構造如圖2-1-61所示。內部有一個發光二極體和一個光電接收器。測試時,將寶石拋光良好的檯面對准測光孔,蓋好遮光罩,打開開關。儀器通電後二極體發出一束波長930nm的紅外光,以大致7°~10°的入射角射到寶石檯面上,經檯面反射後,射入光電管的接收器。接收器的光電管產生光電流,所產生的電流大小與從寶石檯面反射回的光的強度成正比。光電流傳到反射儀的儀表顯示器中,通過指針偏轉所指的刻度,即可知道所測寶石的品種。
圖2-1-61 反射儀原理圖
反射儀顯示器上的刻度,分為高、低兩檔。低檔反射率范圍是2.78%~8%;高檔反射率范圍是8%以上。兩檔在測定時可由按鈕變換。只有寶石的折射率大於1.80,即反射率高於8%時,才適用於反射儀。
(三)使用反射儀的注意事項
目前,大多型號的反射儀已把反射率轉換成了折射率,但其測量精度不如常規折射儀,只能達到±0.05。使用反射儀應注意以下事項:
1)對於折射率低於1.80的寶石,不宜使用反射儀,盡量用折射儀來測定。
2)所測樣品必須具有拋光良好的平面且大於測試孔,否則接收不到儀器信號或導致讀數過低。
3)樣品內部的包體的反光可導致讀數出現偏差。
4)每個樣品從多個方向測量,以保證結論的准確性。
5)樣品表面要求潔凈無污物,否則影響光的反射,導致結論錯誤。
6)可以將熱導儀和反射儀結合使用。
另外,應特別注意合成碳硅石在空氣或氧氣中經高溫處理後,表面可形成一層的二氧化硅薄膜,降低了合成碳硅石的反射率,使其在反射儀上的讀數與鑽石相似。
㈤ 鑽石為什麼在X射線下無法被發現
日前,有報道稱,遊客秦某在曼谷珠寶展上吞下一顆價值200萬元人民幣的鑽石,而其他人卻措手不及,隨後她被逮捕,並被迅速趕往日本。後來,警方檢查她的護照時發現,這名女子其實是中國人,並用X光片在大腸內找到鑽石,經腸鏡取出。同時,珠寶商因高價出售假鑽石被捕,因為在X光下找不到真鑽石。
此外,機場使用的X射線安檢儀有兩套探測器陣列,分別能檢測到高能和低能射線信號。通過比較這兩種信號,可以得到被檢物的有效原子序數,從而區分各種物質。用這種方法,很明顯也可以找到鑽石。因此,由於金剛石的衰減系數很小,一般不能說「X射線下找不到真正的金剛石」。事實上,許多礦石公司在下班時使用X光機檢查,以防止員工攜帶鑽石。