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                                          今天是2024年6月8日 星期六,歡迎光臨本站 

                                          公司資訊

                                          如何進行輻射改色處理?

                                          文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2023/7/11     瀏覽次數:    
                                            許多天然彩色鉆石的顏色是由于在自然環境下受到輻射而產生色心所致。比較常見的天然輻射色心是綠色天然鉆石的GR1色心。根據天然輻射的致色機理,對鉆石進行人工輻射也可以產生同樣的GR1色心。絕大多數的人工處理綠色鉆石經過了輻射處理。
                                            在自然環境下,鉆石的輻射色心主要是由鉆石與放射性物質直接接觸,由放射性物質所釋放的高能射線造成鉆石的晶格損傷所致。放射性物質在衰變過程中輻射出α、β和γ三種射線。α射線由質子和中子組成,帶有正電荷;β射線為電子,帶有負電;γ射線是高能電磁波,不帶電。在自然界造成鉆石輻射損傷的主要是α粒子。由于a射線由質子和中子組成,質量很大,只能穿透鉆石的表面淺層,厚僅幾微米,很容易被拋光去除。a粒子造成的鉆石晶格損傷不僅能產生空穴,而且可產生較大范圍的晶格破壞,遭破壞的鉆石表面在顯微鏡下呈現棕色,而不是綠色。在切磨時,由α粒子產生的表面色心和晶格損傷多數會被去除,使飽和度降低。顯微鏡下有時在切磨鉆石的腰圍處會觀察到未經去除的棕色表面,一般這是天然顏色的佐證。不過人工輻射也會在鉆石表面產生棕色輻射損傷區域,因此,該區域不能作為天然顏色的結論性證據。
                                            在人工環境下,將切磨的鉆石放入放射性物質中,經一段時間即可產生GR1色心,從而改變鉆石的顏色。常用的放射性物質有鈾、鈽和鈷等的鹽類化合物。當鉆石與放射性物質直接接觸而產生GR1色心時,造成鉆石晶格損傷的也主要是a粒子,一般需要幾個月甚至更長的時間,除此,a粒子還可以使鉆石帶有放射性,需要50年以上的時間才能蛻變到安全范圍,因而a粒子輻射處理不適合于商業用途的鉆石改色處理。
                                            天然輻射的β射線強度較低,遠遠小于α射線,對鉆石的損傷也很小。天然γ射線具有很高的能量,并不帶有電荷,可以貫穿鉆石,在鉆石內部產生空穴。在天然環境,當輻射源與鉆石沒有直接接觸時,γ射線是產生空穴的主要原因。經長時間的輻射,γ射線可以在鉆石內產生較均勻分布的空穴。由GR1色心產生的、具有均勻顏色分布的天然綠色鉆石之顏色應該主要是由天然γ射線造成的輻射損傷空穴而產生。
                                            無論是天然γ輻射還是人工γ輻射都可以貫穿整個鉆石,同時產生GR1色心。由γ輻射產生的GR1色心不僅處于鉆石的淺層,而且基本均勻地分布在鉆石內部。雖然γ輻射的能量很高,但與晶格中的碳原子發生作用的概率并不高,因而形成GR1色心的速度很慢,一般需要幾個月甚至更長。由γ輻射產生的顏色飽和度一般較低,顏色均勻分布,不會因切除鉆石原石表面而消失。
                                            原子反應堆內發生核裂變時產生大量的快中子,鉆石晶格在快中子的轟擊下可以產生晶格損傷。將鉆石放入原子反應堆內一段時間即可產生GR1色心,從而改變鉆石的顏色??熘凶幽芰扛卟⒉粠в须姾?,可以穿過整個鉆石,在整個鉆石產生均勻顏色。中子的質量很大,與碳原子碰撞時不僅可以產生空穴,還可能將局部晶格破壞,結果就是對光產生無選擇性吸收,如同炭黑對光的吸收一樣,但吸收率很低,因為局部破壞的范圍有限而且遭到破壞的晶格的相對密度也很低。
                                            利用加速器所產生的高能粒子轟擊鉆石可以產生晶體空穴來改變鉆石的顏色,例如使用高能電子、中子和a粒子等。在高能粒子轟擊下可以產生很強的GRl色心,再經熱處理可以得到多種其他種類的色心,從而獲得許多顏色。電子加速器容易建造,早用于鉆石改色處理。用于鉆石改色處理的電子加速器的能量一般為2MeV,可以產生很強的GR1色心。由于電子的體積小,高能電子的穿透能力強,2MeV的高能電子可以貫穿大約2mm厚的鉆石晶體。為提高改色的效率并不易被察覺,通常高能電子被聚焦在很小的面積上,刻面鉆石經高能電子處理的部位往往限于亭尖部。
                                            近幾十年來,越來越多地利用加速器產生的高能中子束轟擊鉆石來改變顏色。大型中子加速器所提供的中子源可以用來對鉆石進行轟擊處理實驗,例如使用現代的加速器提供的散裂變中子源(Spallation Neutron Source)對鉆石進行改色處理實驗。由于費用昂貴,大型中子加速器的鉆石改色處理限于實驗,不能作為商業鉆石改色用途。小型中子加速器(Compact Accelerator Neutron Generator)的安裝和使用費用較低,中子束的能量和強度足以進行鉆石的改色處理,一般公司可以購買和安裝,近一二十年來,在鉆石改色方面得到較多的使用。中子不帶電荷,質量是電子質量的1800多倍,高能中子束對鉆石晶格的破壞遠遠大于高能電子對鉆石晶格的破壞。高能中子束不僅可以在鉆石晶格產生大量空穴,還可以造成大范圍的晶格破壞。近些年來,經改色處理的黑色鉆石的顏色都是由高強度中子轟擊所產生的。
                                            小劑量中子轟擊即可在鉆石晶體產生較高濃度的空穴,因而小型中子加速器愈來愈多地受到青睞?,F在已很少使用電子加速器產生的高能電子束對鉆石進行改色處理。高能中子束和高能電子束都是造成晶格空穴而產生GR1色心,它們的主要不同之處在于高能中子束對鉆石晶體的破壞性強,既可以產生晶格空穴,又可以在較大范圍破壞晶格結構,從而產生相對很強的無選擇性吸收。高能中子處理彩色鉆石時輻射劑量的控制非常關鍵:過高可能會產生不需要的無選擇性吸收,過低又不能產生足夠的空穴濃度以獲得較高的飽和度。
                                            鉆石輻射處理的效率與溫度有關,鉆石的溫度越高,輻射處理的效率越高。高溫下鉆石晶體的原子熱振動加劇,在高能粒子束的轟擊下較易產生空穴。人工輻射處理時,鉆石一般處于高溫下,常用溫度為500~800℃;用高能中子束轟擊處理黑色鉆石時,高溫可能超過1000℃。
                                            切磨鉆石的拋光表的輻射損傷是人工輻射處理的直接證據,亭尖部高飽和度的顏色區域也是人工輻射處理的佐證,鑒定彩色鉆石時應加以注意。
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