Téměř všechny minerály, mezi které patří i diamanty, reagují na ultrafialové světlo, konkrétně fluoreskují – vyzařují světlo, které není pro člověka viditelné za normálního denního světla, ale stává se patrným v UV záření. Tento efekt se používá k řešení různých problémů, včetně hledání diamantů, analýzy jejich čistoty a složení, stanovení hodnoty kamenů a kontroly jejich pravosti.
Obsah
- Proč diamanty fluoreskují pod UV světlem?
- Fluorescence a luminiscence diamantů
- Kontrola pravosti diamantů
- SW fluorescence
- Ukaž a řekni
- Pozor
- Destruktivní fluorescence
- O safíru
- Tradiční gemologie
- Shrneme-up
Proč diamanty fluoreskují pod UV světlem?
Schopnost diamantů luminiscovat při vystavení ultrafialovému světlu je způsobena dvěma faktory:
- defekty v krystalové mřížce diamantu;
- přítomnost nečistot ve struktuře kamene – chemických látek s neúplnými elektronovými obaly atomů (tzv. luminogenní prvky).
Pokud však odpovíme na otázku, zda diamanty září v ultrafialovém světle, je třeba poznamenat, že nejčistší (nejkvalitnější) diamanty v UV záření nefluorescují, což je způsobeno jednotností jejich složení a nepřítomností defektů na molekulární úrovni.
Fluorescence a luminiscence diamantů
Pokud nebereme v úvahu čisté diamanty, pro které není fluorescence charakteristická, závisí na různých faktorech, například na úrovni průhlednosti minerálu, podmínkách jeho vzniku, přítomnosti inkluzí určitých látek a dalších podmínkách, diamanty mohou fluoreskovat různými způsoby: od nejběžnější bledě modré (průhledné kameny) po zelené a žluté (neprůhledné hnědé diamanty).
Barevná skupina fluorescenčních diamantů je určena primární barvou pozorovanou, když je minerál vystaven UV záření. Ve světové praxi se fluorescence dělí do čtyř kategorií: od nulové po silnou. Některé diamanty navíc mohou vyniknout v samostatné skupině velmi silnou září. Zajímavostí je, že fluorescence diamantů má zcela odlišný vliv na jejich hodnotu na různých trzích po celém světě. Pokud jsou tedy v zemích Severní Ameriky kameny svítící v UV světle dražší, tak v Evropě je vše přesně naopak. Pokud jde o domácí trh, fluorescence nemá prakticky žádný vliv na cenu jak samotných kamenů, tak šperků s nimi.
Druhým zajímavým faktem je, že diamanty nadále září i po vypnutí zdroje ultrafialového světla. Díky tomuto efektu rozeznáte padělek od pravého nebo syntetického kamene.
Kontrola pravosti diamantů
Jak snadno rozeznáte pravý diamant od syntetického nebo kubické zirkonie/skla, můžete vidět na videu níže.
Stručně řečeno, přírodní diamanty i nadále svítí samy o sobě ještě dlouhou dobu ultrafialová baterka vypnut.
Aby bylo vidět záři diamantu v UV záření, je vhodné ultrafialová baterka nebo lampa s vlnovou délkou 365 nanometrů nebo 395 nanometrů, ale vždy s černým filtrem! Druhá možnost funguje lépe, ale je také dražší. Zároveň je při výběru homologní UV svítilny vhodné pamatovat na to, že čím vyšší je výkon UV svítilny, tím vyšší je její účinnost.
Obecně lze ultrafialové světlo využít k hledání drahých kamenů, stejně jako zaměstnanci zastavárny, třídiče diamantů, odhadci, prodejci a další specialisté, jejichž odborná činnost s diamanty souvisí.
Jednou z největších výzev, kterým dnes čelí prodejci drahokamů a gemologové, je určit, zda byl kámen tepelně zpracován. Přestože je 100% spolehlivá odpověď na tuto otázku výsledkem velké laboratoře, existuje jednoduchý a levný nástroj, který nám může pomoci. Co je tedy tento zázračný nástroj? Mluvíme o ultrafialovém světle.
SW fluorescence
Mnoho tepelně upravených rubínů a safírů bude vykazovat krátkovlnnou (SW) fluorescenci. Tato reakce se téměř nikdy nevyskytuje v neupraveném korundu a poprvé ji zaznamenal Robert Crowningshield (1966, 1970). Ve skutečnosti jsou to bezbarvé části kamene, které fluoreskují. Protože bezbarvé oblasti sledují původní vzor růstu krystalu, fluorescence bude sledovat stejný vzor jako barevné zónování drahokamu. Kromě toho mohou další stopové prvky v korundu způsobit fluorescenční reakce, od dobře známé červené záře rubínu až po další reakce, které ještě nejsou zcela pochopeny. Mnohé z nich budou ilustrovány níže, jak známé, tak neznámé.
Obrázek 1. Když je safír vystaven extrémnímu tepelnému zpracování, často se vytvoří světle modrá až modrozelená SW fluorescence. Jak je vidět výše, tato reakce je omezena na určité oblasti v drahokamu. Tyto “chlupaté” fluorescenční zóny sledují krystalografickou strukturu drahokamu.
Obrázek 2: Přehoďte stejný safír z obrázku 1 a uvidíte zřetelný namodralý („křídový“) fluorescenční prsten, který odpovídá bezbarvým částem drahokamu při pohledu ponořeným do vody. Tato silná namodralá SW fluorescence je extrémně silným znamením, že drahokam byl tepelně zpracován.
Obrázek 3. Další příklad SW fluorescence v tepelně zpracovaném safíru.
Obrázek 4. Další modrý safír vykazující fluorescenci konzistentní s bezbarvými částmi drahokamu.
Obrázek 5. Ultrafialová fluorescence může také pomoci určit, zda smaragd zaplnil trhliny. Smaragdy jsou typicky vylepšeny vyplněním jejich trhlin oleji nebo pryskyřicemi. Některé z nich fluoreskují. Na fotografii výše je smaragd vystaven dlouhovlnnému UV záření. Výplň ve fisurách je jasně identifikována namodralou fluorescencí.
Ukaž a řekni
Jak tedy můžete tuto reakci otestovat? Prvním krokem je pořízení kombinované lampy LW/SW. Budete také potřebovat pár bezpečnostních brýlí (světlo SW může popálit oči, pokud je vystaveno po dlouhou dobu). Užitečná je také inspekční skříň. Nakonec budete potřebovat malou čočku pro zvětšení kamene.
Při pozorování fluorescence je myšlenkou držet kámen pomocí pinzety a přiblížit jej co nejblíže k lampě, aby bylo možné ho pozorovat při zvětšení. Kámen je nutné prozkoumat ze všech stran.
Jeden z autorů článku navrhl zahrnout čočku jako nedílnou součást vyšetřovacího kabinetu, ale bohužel výrobci přístrojů zatím takové zařízení neuvolnili.
Obrázek 6. Nastavení detailní studie.
Obrázek 7. Fluorescenční fotografie
Obrázek 8. Jiný pohled
Pozor
Pokud rubín nebo safír vykazuje SW fluorescenci, pravděpodobně byl tepelně zpracován. Musíte se ale ujistit, že kámen je čistý. Mýdlo a další chemikálie mohou také ovlivnit výsledky.
Obrázek 9. Vršek – modrý safír; níže – stejný kámen po několika minutách ultrafialového záření. Tato žlutá barva při vystavení slunečnímu záření vybledne, ale ilustruje, že korundy by neměly být vystaveny UV záření po dlouhou dobu.
Další upozornění se týká bělavě zelené fluorescence SW, která se někdy vyskytuje v přírodních neupravených modrých safírech (zejména z Madagaskaru). Fluorescence bývá slabá a extrémně povrchní. Fluorescenční skvrny mají navíc ostřejší hrany než u vyhřívaných kamenů.
Obrázek 10. Fluorescence bývá slabá a extrémně povrchní.
Obrázek 11. Další povrchová fluorescenční skvrna v neošetřeném safíru z Madagaskaru.
Destruktivní fluorescence
Ve svém nejzákladnějším smyslu je fluorescence emise viditelné energie delší vlnové délky, když je bombardována energií kratší vlnové délky. Stimulační energií může být rentgenové záření, ultrafialové světlo (UV fluorescence) nebo dokonce denní světlo. Ruby je dokonalým příkladem toho druhého.
Když je rubín vystaven dennímu světlu, některé elektrony se pohybují na vyšší dráhy. Ale místo toho, aby se vrátily zpět do základního stavu, elektrony se pohybují v krocích. Ve většině případů se uvolnění energie z každého z těchto kroků děje ve formě fononů do krystalové mřížky a je pro lidské oko neviditelné. Ale v případě rubínu některá záření spadají do červené barvy. To je to, co dělá rubín tak výjimečným; má nejen červenou barvu, ale také červenou fluorescenci. To je důvod, proč staří lidé věřili, že uvnitř rubínu hoří oheň.
Obrázek 13. Jedna ze zbývajících záhad korundu je příčinou „meruňkové“-oranžové fluorescence, kterou lze pozorovat u mnoha modrých a žlutých safírů, zejména u vzorků ze Srí Lanky a Madagaskaru.
Obrázek 14. “Meruňková”-oranžová fluorescence v neošetřeném madagaskarském modrém safíru.
O safíru
Safír zpravidla na denním světle nefluoreskuje. To se ale změní, pokud jej vystavíme krátkovlnnému ultrafialovému světlu.
Tato modrá fluorescence v syntetickém safíru byla pozorována minimálně od roku 1948. Ačkoli to bylo obecně ignorováno v gemologické literatuře, bylo to předmětem mnoha vědeckých prací.
Ale co přírodní, neošetřené safíry? Proč nefluorescují modře nebo modrobíle? Důvod souvisí s teplotou a časem růstu.
Když se modré safíry vyskytují v přírodě, obvykle obsahují rozpuštěný rutil. V těchto mikrokrystalech rutilu je koncentrován titan. Při tepelném zpracování kamene se rutil difúzí rozpouští v korundu.
Obrázek 15. Světle modré oblasti jsou jasným důkazem vysokoteplotního tepelného zpracování.
Obrázek 16. Světle modré oblasti jsou známkou zpracování při vysoké teplotě, ale jsou maskovány červenou fluorescencí, a proto jsou obtížně viditelné.
Obrázek 17. Nad drahokamem zobrazeným na obrázku 16 je zelený filtr. Odstraňuje červenou fluorescenci, čímž vytváří podmínky příznivé pro sledování modrých oblastí.
Tradiční gemologie
V gemologii je fluorescence typicky pozorována pouze vizuálně pomocí LW nebo SW ultrafialového světla, přičemž výsledky se zaznamenávají ve smyslu jasu, barvy a přítomnosti nebo nepřítomnosti fosforescence.
Při studiu iontů v krystalech jsou naměřené parametry rozsáhlejší. Typicky se měří spektrální rozložení fluorescence, stejně jako spektrální rozložení světla, které může tuto fluorescenci způsobit.
Shrneme-up
S ultrafialovou fluorescencí máme nyní v gemologii něco vzácného: levný test, který je stejně citlivý jako drahé špičkové analytické vybavení.
Co to znamená pro prodejce drahokamů? K rychlému testování potenciálních nákupů lze použít malou UV lampu. Všechny kameny, které vykazují SW fluorescenci, jsou s největší pravděpodobností tepelně zpracovány. Celkové náklady na vybavení? Samotná lampa stojí méně než 300 dolarů.
