系统宝石学 - 仪器

系统宝石学

第二篇 宝石鉴定仪器 第一节 镊子和放大镜

一．宝石镊子

1.一种具有尖头夹持宝石的工具，内侧有凹槽或者“#”纹夹紧和固定宝石。分为大中小三种型号，或者带锁和不带锁两种。特殊种类宝石有专门的镊子（珍珠）。

2.使用时拇指和食指控制镊子开合，用力过松架不住，过紧宝石会蹦出。 3.弹簧宝石夹配备在宝石检测设备上。（宝石显微镜等） 二．放大镜

放大倍数=清晰影像最小距离/放大镜焦距 1. 放大镜的结构

1） 双凸透镜 单个双凸透镜组成，放大倍数小于3倍。 2） 双组合镜 两个平凸透镜组成。

3） 三组合镜 一个无铅玻璃做成的凹透镜和两个铅玻璃制成的凹凸透镜粘合。最常

用，视域宽，消除了图像畸变和彩色边缘现象（色像差），一般十倍放大，高倍数由于观察视野小焦距短而难于操作。

2. 判断三组合镜的质量最好用方格纸。

1）视域中所有线条应平直，若线条弯曲或在视域边缘处线条宽窄不一，则质量不好。

2）视域中线条应清晰干净，若带有色边则质量不好。 3）视域中所有线条应同时保持准焦状态。

3.应用

放大镜主要用于观察宝石表面特征以及内部特征。 1） 外部特征 包括宝石基本性质和加工质量

确定宝石的光泽、刻面棱线的尖锐程度、表面平滑程度、原始晶面、解理、断口和拼合特征等；宝石的切磨质量和抛光质量的观察，各部分比率和修饰度。 2） 内部特征 包括色带、生长纹、后刻面棱线重影和包体等

弧形色带合成，重影表示双折射率大，包体和晶面组合特征可表征成因（天然或合成以及产地）。

3） 综合评价 主要用于钻石的简易鉴定和净度分级、切工分级等 3. 使用方法

使用时，一只手将放大镜尽可能的靠近眼睛，另一只手用镊子夹住宝石置于离放大镜约2.5厘米处的光下。调整宝石与光源角度，反射光下可观察宝石的外部特征；光源从侧面或背面射入，有利于观察内部特征。观察时，要求双眼同时睁开避免用眼疲劳。 4. 保养

透镜玻璃硬度较低，灰尘、宝石镊子及大多数宝石都可以划伤。 1） 使用时应避免透镜与宝石或镊子接触。

2） 当透镜表面有灰尘时，应用镜头纸轻轻擦拭。

3） 随时检查固定透镜体的螺母，以防透镜松动互相摩擦。

4） 使用结束后，将透镜体旋转至经书框架内，放入皮套中防止损伤。

第二节 显微镜

一、结构

1. 光学系统 包括目镜物镜以及变焦系统。

2. 照明系统 包括低光源、顶光源、电源开关和光亮强度调节旋钮等。 3. 机械系统 包括支架、焦距调节旋钮、锁光圈、弹簧宝石夹等。 二、显微镜类型与照明方式

1． 暗域照明法 底光源经半球状反射器反射后再射向宝石，宝石的内部特征在暗色背

景上显现十分清晰，有利于长时间观察。

2． 亮域照明法 撤掉挡光板，底光源直射宝石，有利于色带、生长纹和低突起包体的

观察。

3． 顶部照明法 顶光源照射适用于观察宝石表面及近表面特征。

4． 散射照明 光源上放置半透明材料，光线柔和，用于观察色域和色带，特别是观察

扩散处理的宝石。

5． 点光照明 锁光圈使底光缩小成点状，观察色带和宝石结构。

6． 斜向照明 光线斜向照射宝石，观察固液态包体、解理面等薄膜效应。

7． 水平照明 光从侧面水平照射宝石，从宝石上方观察，点状包体和气泡十分明亮醒

目。

8． 偏光照明 两块偏光镜之间观察，光性特性干涉图和多色性。

9． 遮掩照明 在视域中插入挡光板，增加包体三度空间感，帮助观察生长结构如生长

纹双晶纹。

油浸显微镜适合观察宝石内部特征，还可以提供水平方向旋转180°的各种照明方式。 三、显微镜调节和使用

1. 显微镜的调节

1） 在一张白纸上点一黑点，放置于显微镜视域中央 2） 将镜头调到最低处，打开显微镜照明灯

3） 根据双眼宽度调节两目镜间距，直到视域出现一个完整的圆 4） 转动焦距调节旋钮调节焦距

5） 将物镜放大倍数调至最大，闭上左眼仅用右眼观察并再次调校

6） 固定焦距调节旋钮，闭上右眼转动左侧目镜，仅对左眼再次准焦。此过程中不

可调节焦距调节旋钮

2. 显微镜的使用

1） 清洗宝石，防止将灰尘当做内部特征

2） 首先在低倍下观察宝石的内外部特征；高倍下虽然可以看清细微现象，但是工

作距离短、视域小、亮度不够

3） 将需要观察的内外部特征调至视域中央，增加放大倍数再仔细观察，区分油污

灰尘和包体

4） 可以用油浸帮助观察减少表面反射和漫反射，在油浸槽下放置白色或蓝色半透

明板

5） 观察后刻面棱线重影时，视线应穿过同一刻面，防止因刻面棱的影响产生虚假

重影；不断转动宝石，至少三方向观察以免观察方向平行光轴；目镜上加偏光片可确定是否是重影（转动偏光片，重影会前后跳动）

四、显微镜用途

1. 观察宝石的的内外部特征：表面损伤（擦痕、刮痕、凹坑）刻面工艺质量（对称，

刻面等大、刻面棱是否对齐）刻面抛光质量、拼合石的拼合缝及两侧的光泽差异、解理或断口的特征等；内部特征包括气液固相包体，愈合裂隙、生长纹、色带的分布及其特征，拼合宝石结合面特征及后刻面棱重影等。 2. 测定金丝折射率 需要精确测量精通移动距离的标尺。 3. 显微照相 用于宝石包体照片

4. 观察多色性和干涉图 宝石下方放置偏光片可管哈宝石的多色性。显微镜配上正交

上下偏光片则变成偏光显微镜，加上干涉球或勃氏镜可以观察宝石的干涉图。

五、显微镜的保养

1． 不可对显微镜的机械部位用力过猛。

2． 显微镜要注意防尘防震，不用时应置于箱中或套上镜罩。 3． 不能用手触摸任何镜头，清洁时使用镜头纸或镜头布擦拭。

4． 不用时应将显微镜灯光亮度调至最低，关掉显微镜灯；打开光源时应保证显微镜灯

光亮度调节旋钮处于最低档；更换灯泡是不可直接用手接触灯泡，以延长照明灯泡的使用寿命。

5． 使用完毕，将物镜调至最低点，以延长调焦旋钮的使用寿命。

第三节 折射仪

一、制作原理

根据折射定律和全反射原理制造。 二、结构及工作原理

其设计目的是能无损快速准确地测出待测宝石的折射率值，分为内标尺读数和外标尺读数两种，组成部分如下：

1. 高折率棱镜 具有单折射和高折射率。制作材料有铅玻璃、尖晶石和合成立方氧化

锆；铅玻璃棱镜很软，容易受损，尖晶石色散低硬度大，但是测试范围小（＞1.71），合成立方氧化锆折射率为2.16、硬度为8.5，不易磨损和腐蚀，但读数清晰程度较差。

2. 接触液 不是折射仪的部件，使用过程中不可缺少。使待测宝石与高折射率棱镜产

生良好的光学接触。制作方法：在折射率为1.742的二碘甲烷中饱和溶解硫，折射率升至1.78时再加入18%的四碘乙烯，折射率可至1.81 。折射率大于1.81的接触液都有极强的腐蚀性和毒性。

3. 光源 外部光源和内部光源，理想入射光波长为589.5nm的黄光，光源为纳光灯。

入射光为白光时，读数看准黄绿交界处（测双折射宝石时不方便）。 4. 待测宝石 必须具有抛光的平面或者弧面。

5. 工作原理 宝石为光疏介质，棱镜和接触液为光密介质，光线从接触液进入宝石时

若入射角大于临界角发生全反射，返回棱镜并通过折射仪标尺，再经反光镜反射通过目镜形成亮区；若入射角小于临界角则光线进入宝石不反射形成暗区。光暗交界处的阴影边界即为临界角。

三、使用方法和步骤

1. 近视法（刻面宝石）

1） 用酒精清洗宝石和棱镜

2） 打开光源观察视域的清晰程度 3） 选择宝石最大刻面放置于金属台上

4） 在冷静中央点一小滴接触液，直径2MM左右

5） 轻推宝石至棱镜中央，使宝石通过接触液与棱镜产生良好的光学接触 6） 眼睛靠近目镜观察视域内标尺的明暗情况并读数

7） 用手指轻轻转动宝石一圈，转一定角度进行一次观察读数并记录。所转角为30°

或15°为宜，确定宝石是否为双折射以及双折射率。 8） 测试完毕，将宝石轻推至金属台上，取下

9） 清洗宝石和棱镜，注意棉球往一个方向擦洗以防析出硫划伤棱镜 2. 远视法（弧面宝石和小刻面宝石）

1） 清洗棱镜和宝石，摘下偏光片 2） 金属台上滴一滴接触液

3） 手持宝石，沾一滴金属台上的接触液，保证接触液直径在0.2MM左右 4） 放置于棱镜中央，宝石棱镜接触液之间形成良好的光学接触

5） 眼睛距离目镜30~45cm，平行目镜前后移动头部，观察液滴半明半暗时光暗交

界处的读数（表面抛光良好的宝石）；观察液滴在某区间内逐渐变化，取全暗和全亮的两个影像的中间值（表面抛光不好或有凹凸的宝石）

3．闪烁法 适用于有高双折射率且抛光不良的刻面或弧面宝石 1）清洗棱镜和宝石

2）取下折射仪的偏光片和放大镜

3）按点测法放置宝石，观察在折射仪上的液滴影像。将偏光片放置在目镜上方回

来90°转动（不可直接放在目镜上）同时如点测法的观察方法上下移动视线，注意液滴影像明暗或颜色变化。

4）若液滴无变化，转动宝石90°观察，仍无变化则宝石不具有双折射；若液滴影

像闪动，则记录影像在标尺上部开始闪烁的位置和标尺下部停止闪烁的位置的两个数值，二者之差即为双折射率估计值

四、观察现象及结论

1. 转动宝石一圈，视域内出现一条阴影边界，快速转动偏光片，阴影边界无上下跳动

的现象，表明此宝石为均质体。某些多晶质集合体会出现模糊的双阴影边界（葡萄石）

2. 转动宝石一圈，视域内出现两条阴影边界，一条读数不变，另一条阴影边界上下跳

动。说明宝石为一轴晶（三方四方六方晶系）。若不变的阴影边界读数较小则宝石为一轴晶正光性；若不变的阴影边界读数较大则宝石为一轴晶负光性。两个阴影边界数值差距最大时即为该宝石的双折射率。

3. 转动宝石一圈，视域内出现两条阴影边界，随着宝石的转动上下移动，说明宝石为

二轴晶（三斜单斜斜方）。转动宝石过程中，若大折射率阴影边界上下移动幅度比小编折射率边界上下移动幅度大，则说明宝石是二轴晶正光性，反之则是二轴晶负光性。转动过程中可出现两条阴影边界逐渐靠近至重合的特殊现象。

4. 转动宝石一圈视域较暗，仅能观察到这设有所形成的1.78或1.81左右的阴影边界，

表示宝石折射率大于1.78

5. 转动宝石一圈，只有一条阴影边界，快速转动偏光片阴影边界上下跳动，表示宝石

是双折射率很小的非均质体（符山石磷灰石等小于0.010）。

6. 假一轴晶现象 np与nm或nm与np差距很小，转动宝石很像其中一条阴影边界不动。

金绿宝石黄玉晶柱石

7. 特殊光性方向 一轴晶宝石的非常光振动方向（光轴）垂直于折射仪棱镜平面时，

两条阴影边界保持不变且显示足底啊双折射率；二轴晶宝石的测试刻面与光轴方向垂直，则一条阴影不变，换一个测试面此现象消失。

五、注意事项

1. 使用折射仪前，要进行检查和校准 2. 测试前擦拭棱镜

3. 测试是要保护棱镜避免宝石或镊子划伤而影响棱镜使用寿命 4. 测试结束后，及时擦拭棱镜参与的接触液，避免接触液腐蚀棱镜 5. 与偏光镜二色镜配合使用，能得出更准确的结论

6. 类质同象的影响，某些宝石的折射率惠子一定范围内变化 7. 要获得准确的双折射率值，需要测量几个刻面

8. 对于尖晶石和祖母绿来说，确定双折射率可以区分天然和合成

9. 折射率的精确度和可靠性取决于 样品抛光度、接触液的多少、样品是否干净、折射

仪的校准、所用光源类型等因素

第四节 紫外灯

一、原理

灯管可辐射一定波长紫外光，经过滤光片后仅射出365nm和253.7nm的长短波 二、使用

一般由光源、暗香和观察窗口三部分组成，有的还带有眼睛防护镜。宝石在长波下的荧光强度通常大于短波下的荧光强度。 三、用途

1. 紫外灯可以帮助鉴定宝石品种

2. 帮助判断某些天然宝石和合成宝石；天然红宝石祖母绿等

3. 帮助鉴定钻石及其仿制品；钻石荧光强度变化大，合成立方氧化锆在长波下为惰性

或浅黄色荧光，鉴定群镶钻石十分有用，群镶钻石不会具有相同的荧光

4. 帮助判断宝石是否经过人工优化处理；拼合石的胶层会发出荧光，注油的宝石和玻

璃填充物可能有荧光，硝酸银处理黑珍珠无荧光，天然黑珍珠有荧光

5. 帮助判别某些宝石产地；斯里兰卡黄色蓝宝石有黄色荧光，澳大利亚的则没有 四、注意事项

1. 短波紫外线会对皮肤和眼睛造成伤害，严重者可导致失明，避免直视荧光灯管，用

镊子代替手防止紫外线灼伤

2. 宝石的荧光反应仅作为辅助性鉴定特征

3. 判断宝石的荧光时应考虑样品透明度，透明样品与不透明样品的荧光不同 4. 同类宝石不同样品可能存在明显的荧光差异 5. 宝石的荧光颜色可能与宝石本身的颜色不同 6. 黑色背景有利于宝石荧光的观察

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