辐照处理,黄色绿柱石,紫锂辉石,绿色锂辉石,黄水晶,红色碧玺,蓝色托帕石,钻石,Maxixe绿柱石,本节要点,1. 熟悉辐照处理的原理及设备2. 熟悉辐照处理宝石应注意的问题 3. 掌握几种常见辐照处理宝石的鉴别特征第一节 辐射和辐射源,辐射：波动（机械波或电磁波）或大量微观粒子从它们的发射源出发，在空间或煤质中向各方向传播的过程，有时也指波动能或大量微观粒子本身 辐照：辐射对物质体的作用过程，由辐照所引起的物质体的物理和化学反应称为辐照效应辐射通常指电离辐射，因为辐射在与物质作用过程中可直接或间接地通过能量转换而使被辐照物质发生电离效应常见的电离辐射有四类： 重带电粒子 高能电子 电磁辐射 中子,1、重带电粒子 常见的有：质子、氘核、α粒子、裂变碎片等，带有不同数量的正电荷，质量比电子大得多 α粒子—— 24He2、高能电子 包括放射性元素核转变时释放出来的β射线（电子或正电子）及电子加速器产生的能量接近单一的电子束 高能电子在通过物质时主要与电子相碰撞而损失能量，从而引起物质中原子或离子的激发与电离。
速度快、穿透能力强、射程大3、电磁辐射 γ射线与x射线本质上与可见光、电磁波一样都属于电磁辐射，但来源及能量分布不同 x射线包括特征x射线和连续x射线 γ射线是放射性核素衰变过程中产生的波长极短的电磁辐射 电磁辐射既不带电，也没有静止质量，在物质中的穿透能力比电子强4、中子 质量约为一个原子质量单位的不带电粒子主要来源有核辐射源、重核裂变及轻核聚变辐 射 源,辐射源：能够产生电离辐射的物质或装置 ①通过核转变产生电离辐射的装置或物质，如核反应堆和放射性元素 ②通过电磁场把带电粒子加速至高能量的电器装置，或可产生电离辐射的装置1、放射系元素辐射源放射性元素可通过衰变放射出β射线和γ射线宝石辐照处理中主要使用γ射线放射性元素很多，主要用60Co，少量用137CsCo-6辐照装置,特点： 每次衰变可发射出两个能量相近的单一能量的γ射线， γ射线穿透能力强，可以很均匀的辐照宝石 半衰期长，可以稳定的长时间辐照处理宝石； 来源充足，易于获取，成本较低； 辐射源为金属固体，可根据需要制成各种形状，所制造的装置比较简单，操作维修方便。
2、核反应堆 是一种进行可控链式核裂变反应的设备，可发射出强大的中子束和γ射线微型中子反应堆,3、电子加速器 使用电磁场是电子获得高能量的装置主要有电子静电加速器、绝缘瓷芯变压直线加速器、微波电子直线加速器、X射线管2.5MV 静电直线加速器,14MeV强流电子 直线加速器,第二节 辐照处理引起宝石的变化,一、辐照使宝石颜色变化 辐照粒子照射到宝石上，高能粒子会与宝石中的原子或粒子发生相互作用，使宝石的离子电荷或晶体结构发生变化从而使颜色变化辐照对宝石产生不同的效应，包括： 1. 使宝石形成天然已发现和尚未发现的色心； 2. 使已有的色心强化； 3. 恢复由于加热和光照而退色的色心； 4. 改进与色心无关的色彩等水晶理论化学式：SiO2当含少量杂质铝时出现A13+→Si4+，电价不平衡 晶体场理论认为：A1-O间的静电引力弱于Si-O，受辐照后使与Al键合的O价电子会失去一个，从而产生空位色心留下未成对的电子吸收有色光，使水晶产生颜色显示出烟色或茶色来实例：水晶→茶、烟色,辐照引起宝石的主要变化,绿柱石 无色→黄色海蓝宝石 蓝色→绿色、浅蓝色→深蓝色刚玉 无色→黄色（不稳定）钻石 无色、浅色→黄、绿、蓝色或黑、褐、粉红、红色珍珠 →灰、褐、蓝或黑色石英 无色→黄色、黄绿色、绿色、烟色 无色→紫色、深黄色、黄绿色、紫-黄双色锂辉石 →绿色（不稳定）、黄色托帕石 无色→棕色（不稳定）、蓝色 黄色→粉红色、橙红色碧玺 无色、浅色→黄、褐、粉红、红、绿-红、蓝-紫红色锆石 无色→褐色、微红色大理石 白色→黄色、蓝色、丁香紫色,,,,,辐照使宝石致色最主要的原理是在宝石晶体内产生各种色心：电荷缺陷色心、离子缺陷色心。
1、辐照产生的电荷缺陷色心 晶格点阵上的离子仅在带电性质上发生变化而形成的色心，而该晶格位上的离子既不增加也不减少 宝石晶体受到辐照时，辐射粒子与晶格位上离子的外层电子发生相互作用，把辐射能量传给电子，电子在吸收一定能量后克服离子的束缚而逃逸出去，这就是离子的电离或激发，从而形成电荷缺陷色心辐照源可以是带电粒子（αβ）、中子、射线等2、辐照产生的离子缺陷色心 正常晶格位的离子在位置上发生变化，形成诸如正负离子空位、空位聚集、填隙离子等缺陷 辐射源有γ射线、电子束、热中子、原子束、离子束等重粒子使晶格离子发生迁移比轻粒子更有效，但能量太大的重粒子在碰撞中转移给晶格离子的能量太大，从而在晶体中产生严重的凝聚缺陷3、宝石辐照致色的逆转 加热——色心漂白 辐照和热处理综合使用，去掉不稳定色心，达到固色的目的 辐照改色与加热漂白是可逆过程二、辐照处理诱发的放射性 放射性指放射性原子核由于处于不稳定状态，向另一种核素转变并放出辐射和能量的过程 常见的天然放射性元素有236Ra、 238U、 232Th等。
通过高能辐射，可使一些稳定元素发生核反应而产生放射性，这就是辐照诱生的放射性能诱生的放射性的辐照粒子主要是中子束、高能电子束、质子束和α粒子束宝石辐照处理中常用的是中子辐照 由于天然宝石或多或少含有微量杂质元素，其受到中子辐照时，常常被激活，变成放射性核素三、辐照处理对宝石的损坏 辐照能量过大、辐照时间过长，晶体内产生空位聚集区，对形成色心不利，使宝石产生灰色或黑色 辐照首先主要作用于表面，宝石表层的原子或离子吸收足够大的能量时可脱离晶体表面逃逸到空气中，即辐照气化作用使宝石表面遭到破坏 辐照可能会使宝石局部在极短时间内产生高温，使宝石发生碎裂四、影响宝石辐照改色的因素 宝石本身的成分和晶体结构 辐射类型 辐照功率和宝石吸收剂量,宝石经辐照后所产生的残余放射性决定于： 1. 射线照射类型及辐照注入量； 2. 样品中杂质元素的种类及含量； 3. 活化杂质的半衰期等相关线性加速器或核反应堆可能产生残余放射性辐照技术,1. 把宝石放入辐照设备（如反应堆）中心处2. 样品盒由电动机带动不停转动。
3. 有进水、出水冷却样品，水温不超过50℃辐照宝石时要解决的技术问题？,（1）为保证颜色均匀，须转动宝石实现均匀辐照2）为避免样品在辐照时温度过高炸裂，应采用相应冷却措施如加入循环冷却水等3）控制放射剂量或反复辐照以得到满意的色度 辐照剂量未饱和前，颜色深度与辐照剂量、时间成正比 辐照剂量饱和后，宝石的颜色便稳定不变4）辐照改善有时颜色不稳定，遇光、热易退色通常辅助低温去掉不稳定色心，保留稳定色心辐照处理方法争论最大： 1. 使宝石颜色得到改善，鉴别难； 2. 处理后的颜色对低温、光线不稳定； 3. 放射性残余被归为处理一类，在市场上要求公开辐照处理的宝石有钻石、托帕石、锆石、石英、绿柱石及珍珠等第三节 辐照处理的宝石及鉴定,天然彩钻稀少，昂贵鉴别彩钻是天然还是人工辐照处理是宝石鉴定师面临最大的挑战 辐照＋热处理→钻石的颜色，为永久性改色 适用于：有色而且颜色不好的钻石， 如褐色→天蓝色、绿色： 但此法不能使颜色变浅；不能提高颜色的色级1. 钻石,钻石的辐照处理有：镭盐处理、回旋加速器处理、中子辐照和电子辐照等方法。
将钻石埋于镭盐中→绿色， 通过α粒子→表面有20μm厚的绿色 主要特点：a. α粒子为带电粒子，颜色仅在表层；b. 绿色是永久的，不褪色；c．被处理样较长时间有放射性，会造成伤害1） 镭盐处理（α粒子）,（2） 回旋加速器处理（质子、氘核、α粒子） 轰击金刚石着色；运用回旋加速器对质子、氘核或α粒子进行加速，使高速运行的带电粒子轰击钻石，产生暗绿至黑色主要特点：a. 带电粒子不能穿入钻石深部，颜色仅在表面b. 辐照产生暗绿色，处理时间长为黑色c. 经处理的钻石有短暂的放射性d. 颜色稳定，长久不褪e. 在500～900℃加热，使绿色→黄色、橙色或褐色加速电子轰击钻石，产生蓝至蓝绿色调主要特点： a. 电子带电，处理深度可达2mm b. 辐照时产生热量，但可以控制 c. 处理的颜色不褪色，但表面分布不均匀 d. 基本没有放射性 e. 加热处理→桔黄、粉红-红紫和褐色3） 线性加速器（高能电子）,是目前辐照处理钻石的主要方法主要特点：a. 中子不带电荷，可以穿透钻石，因而辐照处理产生的颜色是整体的b. 辐照先产生绿色，进一步辐照产生暗绿-黑色。
c. 绿色不褪色d. 辐照初期有短暂放射性，但成品无伤害4） 核反应堆处理（高能中子）,（5） γ射线处理采用Co-60，可使钻石变成蓝或蓝绿色主要特点：a. γ射线穿透能力强，可使整个钻石改色b. Co60能量较低，处理过程长，需几个月，因而目前几乎没有应用但γ射线对大多数宝石是最常用的辐照方法 γ射线不诱发放射性，非常安全 β射线诱发少量的放射性，因此处理后的宝石必须进行放射线测量 中子射线诱发一定量放射性物质，须严格检测辐照处理钻石的鉴定,天然彩钻，为直线状或角状色带， 与晶面平行， 人工致色，色带平行于琢型宝石的小面 处理产生的颜色分布集中，与琢型、轰击方向有关 亭部辐照：圆钻型底尖成环状，形成“伞状效应”； 阶梯型靠近底面有与其平行的窄色带 冠部辐照：冠部刻面轮廓颜色富集； 围绕腰棱的深色环 边部轰击：无特征的图案，靠近轰击源一侧颜色深1．颜色分布,2．吸收光谱： 黄钻H4色心引起的吸收线 含氮无色钻石经辐照＋加热处理→黄色（H3和H4色心），且以H4为主；天然黄钻没有H4或H4色心不明显。
反之不成立 595nm或H1b和H1c线 辐照黄钻可存在595nm的吸收线，但在加热处理中，随温度上升，595nm吸收线会消失，同时在红外光谱区将出现H1b和H1c吸收线3．导电性：天然蓝钻能导电和透过短波紫外光， 辐照蓝钻则不导电2. 托帕石的辐照处理及鉴定,。