第七节 其他常用宝石鉴定仪器
一、查尔斯滤色镜
查尔斯滤色镜（Chelsea color filter）是由英国宝石测试实验室的安得逊研制并最先在查尔斯工业学校使用的一种袖珍检测仪器。
1.滤色镜工作原理
查尔斯滤色镜是由两片仅允许深红色和黄绿色光通过的明胶滤色镜片组成（图4-27）。
图4-27 查尔斯滤色镜
当入射光从宝石反射至滤色镜片上，光的波长在560nm范围时，则有少量绿色光可被透过；而光波长在700nm范围时，则有大量近红外光被透过，其它波长范围的光则被滤色镜片吸收滤掉而不能透过。
2.滤色镜的用途
滤色镜主要是对绿色、蓝色宝石以及某些染色宝石有一定的鉴定作用，尤其是对祖母绿、蓝宝石、翡翠、尖晶石和缅甸红宝石的鉴别。
（1）帮助鉴定宝石品种 在透明宝石中，由铬离子致色的多呈鲜艳的红色和绿色。大多数天然产出的祖母绿在滤色镜下，显红色。而人工合成祖母绿在滤色镜下显示出艳红色或亮红色。东陵石、青金石、独山玉、水钙铝榴石、翠榴石在滤色镜下，呈现红色。
（2）帮助区分某些天然与人工处理宝石 绿色翡翠滤色镜下不变红，用铬盐染色的绿色翡翠，在滤色镜下呈现红色。由镍致色的绿玉髓，在滤色镜下不变红，而染色的绿玉髓，在滤色镜下呈现红色。
（3）帮助区分某些天然宝石与合成宝石 天然蓝色尖晶石滤色镜下不变红，合成蓝色尖晶石（Co致色）滤色镜下，呈现红色。
使用查尔斯滤色镜时，可将宝石置于阳光充足或强的反射光下观察，使光线从待测宝石的表面反射出来。光源采用光纤灯或笔式手电观察时，滤色镜应尽量靠近眼睛来观察待测宝石是否发生颜色变化，避免外来光线的干扰。查尔斯滤色镜下常见宝石的颜色特征，见表4-7。
表4-7 查尔斯滤色镜下常见宝石的颜色特征
注：查尔斯滤色镜下所见到的颜色深浅程度变化取决于被测宝石的颗粒大小、透明度以及本身颜色的深浅。
二、紫外荧光灯
紫外线的波长范围在10～400nm之间。紫外荧光灯（Ultraviolet lamp）是通过其中的特殊灯管发出紫外线来激发宝石荧光和磷光的一种仪器。宝石在紫外线照射下，以产生荧光为主，磷光现象则较少见。
1.紫外荧光灯的结构
紫外荧光灯根据其发出的波长能量不同，又可以分长波紫外光（LWUV）和短波紫外光（SWUV）。常用的荧光灯主要由两个紫外线灯管（长波365nm和短波254nm）、铅玻璃窗口和暗箱组成（图4-28）。
图4-28 紫外荧光灯
长波紫外光由高压石英水银蒸汽灯管发射射线，射线经含钴、镍的暗黑色玻璃过滤后，便只有波长为365nm的紫外光射出；短波紫外光是由低压石英水银灯管发射波长为254nm的紫外线。
宝石在紫外线照射下，荧光所呈现的颜色，既可与宝石本身的体色一致，也可完全不同。不同产地的同种宝石、合成和天然的同种宝石，其荧光特征都会有所差异。同种宝石在短波和长波紫外线照射下，其荧光特征也会不同。
有一些宝石对短波紫外线的发光效应比对长波紫外线的效应强；而对另一些宝石则可能正好相反。还有一些宝石，它们经短波紫外线和长波紫外线照射后发出的荧光强度是相等的。常见的重要宝石的荧光特征见表4-8。
表4-8 常见重要宝石的紫外荧光特征
2.紫外荧光灯的使用方法
①清洗宝石样品。若用有机液清洗，必须待清洗液挥发完毕后才能进行测试。
②将宝石样品置于暗箱中的黑背景上，并关闭暗箱门。
③接通电源，按下波段选择开关。
④从玻璃窗口分别观察宝石样品在长波或短波紫外光照射下的发光现象。
⑤若宝石样品不发光，则为惰性；若关闭紫外灯管后，宝石样品仍持续发光，则宝石样品具有磷光。
3.紫外荧光灯的用途
（1）帮助鉴定宝石品种 某些祖母绿-绿玻璃、芙蓉石-月光石、蓝宝石-蓝锥矿等宝石对之间的荧光性存在着极大的差别，通过这种差别可指导鉴定并迅速验证鉴定结果。
（2）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。
钻石的荧光性变化非常大，可从无到强，也可呈现各种各样的颜色。有强蓝色荧光的钻石通常具有黄色磷光。钻石的荧光特征也有助于区分天然钻石和合成钻石。
常见的钻石仿制品立方氧化锆，在长波紫外光照射下，呈惰性或发浅黄色荧光；人造钇铝榴石呈现黄色荧光；人造钆镓榴石则常呈粉红色荧光。因此，紫外灯对于鉴定群镶首饰十分有效。
（3）帮助判断宝石是否经过人工处理 某些拼合石的粘胶层、某些油处理宝石和玻璃充填物等会发出荧光。硝酸银（AgNO3）染色的黑珍珠无荧光，而某些天然黑珍珠却可发出荧光。翡翠如有荧光则整体发光，某些酸处理翡翠有胶充填时，充填物胶具有荧光。
（4）帮助判断某些宝石的产地 如斯里兰卡产的无色、黄色蓝宝石在长波紫外光照射下发黄色荧光，而澳大利亚产的无荧光。
4.使用荧光灯的注意事项
由于紫外线是高能量射线，因而检测者应在暗箱的玻璃门外进行观察。紫外线对人的眼睛有一定的伤害作用，操作时应注意操作规程。
三、钻石热导仪
钻石热导仪（钻石检测仪，Diamond beam）是利用钻石具有良好的导热性能的原理而设计制作的一种小巧实用的检测仪器（图4-29、图4-30）。天然宝石中，钻石的热导率最高，室温下Ⅰ型钻石热导率为100W/（m·℃），Ⅱ型钻石的热导率为2600W/（m·℃）；其次为红宝石和蓝宝石热导率为40W/（m·℃）。人工合成碳化硅热导率仅次于钻石，使用钻石热导仪检测，具有相同的反应。钻石导热性能好，故热导率大，散热也快；而钻石仿制品和绝大多数宝石的热导率小，散热也慢。钻石导热仪是利用钻石的散热速率极快（导热性能极好）这一特性来鉴定钻石及除碳化硅以外的钻石仿制品的。具有快速、准确、操作简便等优点。
图4-29 钻石热导仪（一）
图4-30 钻石热导仪（二）
钻石热导仪的主体由集成热敏元器件和控制盒组成，仪器前端装有一个针状热敏金属探针头。
钻石热导仪使用操作方法和注意事项如下。
①打开电源开关，电源指示灯亮，仪器开始预热。此时仪器内对热敏金属探针头加热，10多秒钟后，探头预热测试指示灯亮，仪器进入工作准备状态。
②将被测宝石放入支撑托盘合适的凹孔内，并将宝石的台面朝上。已镶嵌者不必放托盘孔中，而用手持即可。
③根据被测宝石的重量和测试环境温度，调亮若干个发光二极管（热导仪Ⅱ背面有对照表）。
④取下探针护套，用手握住热导仪，手指触及加热驱动开关（热导仪背面三角金属板），将热敏金属探针头垂直地轻轻触压在被测宝石的台面或表面。
⑤仔细观察热导仪的指示器，如果被测样品为钻石或碳化硅，金属探针头温度快速下降，电热传感使发光二极管的红色灯亮起来，并发出蜂鸣声。金属探针头轻轻触压在被测宝石表面，热导仪的反应极小，发光二极管绿色灯及橙色灯亮，红色灯不亮，没有蜂鸣声，则表明被测宝石不是真钻石或碳化硅。
⑥如热敏金属探针头接触到金属物体，会发出连续急促的信号声，这时应立即移开。
⑦热导仪使用温度为5～35℃，空气相对湿度小于80％，否则测试结果会不准确。
思考题
一、名词解释
多色性、选择性吸收、平面偏振光、相对密度、全内反射
二、问答题
1.宝石显微镜有哪些照明方式？尽可能详尽地列出显微镜在宝石学中的应用？
2.利用折射仪测定宝石时要注意哪些事项？折射仪在宝石鉴定中有哪些用途？
3.分光镜在宝石鉴定中有哪些用途？分别绘出几种宝石的典型吸收光谱，并说明宝石的致色元素。
4.说明用二色镜观察红宝石、碧玺、石榴石、黄水晶、紫水晶、蓝晶石、翡翠等的多色性特征。
5.说明用偏光镜观察蓝宝石、托帕石、尖晶石、石榴石、玉髓、琥珀、玻璃等的现象并判断它们的光性特征。
6.详细描述静水称重法测定宝石相对密度的过程，这种方法的优点和缺点有哪些？
7.尽可能详尽地列出下列仪器在宝石鉴定中的用途：10×放大镜、热导仪、滤色镜、紫外荧光灯
8.利用图示简述具抛光平面的橄榄石与碧玺在折射仪上所获得的阴影边界的位置及移动情况。
9.简要说明观测宝石吸收光谱的操作步骤及如何选择照明方式？分光镜在宝石检测中有哪些用途？
三、选择题
1.如果一粒宝石的相对密度是3.18，在下列重液中的表现为：
（A）二碘甲烷中下沉
（B）三溴甲烷中悬浮
（C）二碘甲烷中上浮、三溴甲烷中下沉
（D）二碘甲烷中悬浮
2.一粒宝石经静水称重法测得相对密度值为3.52，它应为：
（A）橄榄石
（B）钻石
（C）水晶
（D）尖晶石
3.在某一种宝石中观察到三色性时，可以帮助确定该宝石为：
（A）一轴晶
（B）非晶质
（C）均质体
（D）二轴晶
4.折射率可以在折射仪上直接读数，哪类宝石在折射以上只有一个折射率值？
（A）一轴晶和二轴晶
（B）二轴晶和非晶质
（C）等轴晶系和非晶质
（D）一轴晶和等轴晶系