Вечные ценности: имитации иподделки
- Оптические особенности самоцветов Показатель преломления — одна из главных оптических черт драгоценных камней. Для его измерения у ограненных камней употребляется рефрактометр — прибор, основанный на явлении полного внутреннего отражения света от границы двух сред.
- Призма изготовлена из оптического стекла с высоким показателем преломления, а для оптического контакта между большой гранью и призмой (площадкой) камня применяют жидкость (йодистый метилен) с показателем преломления около 1,8. Для измерения более высоких показателей преломления необходимы другие устройства
Дихроизм — это изменение окраски анизотропных веществ (кристаллов) в зависимости от его распространения поляризации и направления света.
- В приборе установлен двулучепреломляющий кристалл (к примеру, исландского шпата), разлагающий простой свет на два перпендикулярно поляризованных луча. Вращая изучаемый камень около оси, перпендикулярной оси прибора, и замечая за комбинациями цветов, возможно получить информацию об анизотропии изучаемого примера
Разработкой способов, благодаря которым возможно отличить настоящие камни от поддельных, занимается наука о самоцветах, драгоценных и поделочных камнях — геммология. В действительности термин «подделки» в применении к драгоценным камням не совсем корректен — это смогут быть как имитации, каковые только на первый взгляд напоминают оригинал, так и весьма родные по всем особенностям синтетические камни, каковые от оригинала возможно отличить лишь посредством сложного современного лабораторного оборудования. О некоторых секретах геммологии «Популярной механике» поведал основной специалист Геммологического центра МГУ Александр Столяревич.
Имитации
Это самый несложный вариант подделок. Они только по внешнему виду напоминают настоящие драгоценные камни. К примеру, несложная имитация бриллиантов — это стразы из оптического стекла, второй узнаваемый вариант — фианит (кубический оксид циркония).
Но по своим физическим и химическим особенностям имитации отличаются от оригинала. «Сравнительно не так давно нам на экспертизу привозили розовый камень, предположительно «неповторимый алмаз массой около 90 карат», — говорит Александр. — Но практически сходу стало ясно, что это не алмаз, а фианит. Но все равно было нужно всю экспертизу проводить на глазах у обладателя, с подробными пояснениями. К счастью, отличить их достаточно легко — кроме того по плотности: фианит существенно тяжелее».
Составные камни
Это также имитации, но пара другого рода. Их склеивают из нескольких частей, любая из которых возможно сделана из стекла, натурального либо синтетического камня. Тут уже идет обращение не только о внешнем виде, но и о твердости, показателе преломления и других чертях.
Этим методом приобретают камни броских, интенсивных цветов, склеивая верхний слой из натурального розового корунда и нижний — из ярко-красного синтетического; распространены комбинации граната с окрашенным стеклом, слабо окрашенного берилла с синтетическим изумрудом. Такая конструкция из двух частей именуется дублет. Отличить дублет от натурального камня возможно по клеевому «шву» на рундисте (пояске ограненного камня) под лупой либо микроскопом.
Время от времени камень склеивается из трех частей — это триплет. Довольно часто такая конструкция употребляется совсем «официально» — для защиты камня от негативных внешних факторов. К примеру, узкую пластинку хрупкого и чувствительного к влажности добропорядочного опала наклеивают на прочную базу, а сверху закрывают «крышкой» из стекла либо кварца.
Но, очевидно, в таких случаях постоянно оговаривается, что это как раз опаловый триплет, а не просто опал.
Облагороженные камни
Но для чего склеивать, в случае если природных камней полным-полно? Действительно, вид у многих из них «не весьма», но это возможно и исправить — посредством процесса облагораживания, другими словами улучшения потребительских особенностей камня (внешнего вида, долговечности), не считая фактически полировки и огранки. Ко мне относятся окрашивание, отбеливание, нанесение покрытий, пропитка, термообработка, обработка давлением, диффузионная обработка, облучение (гамма-, бета- либо нейтронное) и другие процессы.
Для некоторых камней подобная обработка употребляется с древних времен (к примеру, пропитка изумрудов маслом либо термообработка аквамаринов для получения чистого голубого оттенка) и официально узаконена правилами разных геммологических ассоциаций. Но все равно такие камни должны быть обозначены соответствующим образом. К примеру, в соответствии с правилам Интернациональной ассоциации по цветным камням (ICA, International Colored Gemstone Association) природные камни обозначаются буквой N (Natural), облагороженные посредством классических, исторически сложившихся способов, список которых имеется в соответствующих справочниках, — буквой E (Enhanced), а остальные именуют обработанными и обозначают буквой T (Treated) с расшифровкой всех использованных процессов.
Для трансформации цвета либо чистоты многих камней употребляется термообработка (такие камни ювелиры именуют «гретыми») и облучение либо их комбинация. Частенько используется диффузионное окрашивание — так «улучшают» слабо окрашенные сапфиры в растворах солей кобальта. В этом случае окрашивается только узкий слой, исходя из этого, в случае если положить камень на белый лист бумаги, делается виден броский «скелет» на ребрах граней.
Сейчас показались процессы диффузионного окрашивания на громадную глубину с применением соединений бериллия. Так приобретают дорогие разновидности сапфиров — броские розово-оранжевые («падпараджа»). Отличить таковой камень от природного возможно лишь посредством особого лабораторного оборудования, которое разрешает найти следы бериллия.
Для этого с поверхности камня испаряют микроскопическое количество материала посредством лазера (абляция), а полученный «пар» изучают посредством спектрофотометрии либо весов-спектрометрии.
Рукотворные камни
Неестественные драгоценные камни, аналогичные природным и по своим физическим особенностям, и по составу, до конца XIX века взять не получалось, но на рубеже столетий французский химик Огюст Вернейль создал промышленный процесс производства синтетических рубинов. Подавая шихту — порошок глинозема (оксида алюминия) с примесью солей хрома — в пламя горелки, он выращивал так именуемые були — вытянутые кристаллы округлой формы.
По свойствам и своему составу они были фактически неотличимы от натуральных камней (а также более «идеальны»), и ювелиры забили тревогу. Но скоро оказалось, что синтетические рубины возможно легко отличить от натуральных. Процесс Вернейля не есть аналогом того, как растет кристалл рубина в природе, исходя из этого в камне возможно замечать характерные включения (внутренние изюминки) — изогнутые линии роста за счет вращения були, пузырьки газа от горелки.
Косвенным показателем может кроме этого помогать чистота камня — в природе совсем чистые камни видятся редко.
Рубины, полученные по способу Вернейля, стали обширно употребляться в индустрии (к примеру, часовой), а во второй половине XX века стали базой лазеров. Но и ювелиры ими не брезговали. «В начале XX века синтетический корунд был в моде, поскольку он считался последним достижением технического прогресса, — поясняет Александр. — Исходя из этого кроме того в ветхих ювелирных изделиях Фаберже время от времени видятся сапфиры и синтетические рубины — не говоря уже о более поздних ювелирных изделиях производства СССР, где синтетика употреблялась в массовом порядке».
Процесс Вернейля — не единственный способ получения синтетических драгоценных камней. Кроме того для тех же корундов существует еще пара способов, к примеру раствор-расплавный, либо флюсовый, — выращивание кристаллов из раствора шихты (оксида алюминия) во флюсе (расплавах молибдата лития либо фтористого свинца), наряду с этим кристалл растет на затравке в свободном состоянии. Отличить таковой камень от природного возможно по характерным включениям, но обычно решить проблему вероятно лишь с применением рамановской спектрометрии, благодаря которой определяется состав флюса.
Способы выращивания некоторых камней имитируют процессы, происходящие в природе. Скажем, изумруд (берилл насыщенного зеленого цвета), полученный гидротермальным способом, возможно отличить от природного по скорости роста — синтетика растет намного стремительнее, и это оставляет собственный отпечаток на структуре камня. И само собой разумеется, серьёзный показатель — включения, они очень свойственны для различных месторождений, так что специалисты смогут кроме того указать отчизну камня.
Время от времени одним из перечисленных способов на природный слабоокрашенный берилл наращивают интенсивно окрашенный синтетический изумруд, но таковой способ также оставляет характерный след — сеточку из микротрещин на границе природного и синтетического камня. По словам Александра Столяревича, чтобы отличить синтетику от камня, геммолог обязан знать обе стороны вопроса: и природные процессы, и способы синтеза — а они для каждого камня собственные.
Царь камней
Конечно же, нельзя обойти вниманием камни, стоящие на верхней ступени ювелирной иерархии, — бриллианты. Значительно чаще их имитируют посредством синтетического фианита (кубический оксид циркония). Сейчас для имитации довольно часто применяют синтетический муассанит (карбид кремния), что по оптическим особенностям (дисперсии и коэффициенту преломления) не только не уступает, но и превосходит бриллиант.
Муассанит только мало уступает бриллианту по твердости и близок по теплопроводности, так что тепловые тестеры (Diamond Tester) также не разрешают сделать однозначные выводы. В итоге его отличают от бриллианта по характерным включениям, оптическим особенностям (муассанит оптически анизотропен) и по электропроводности.
Значительно сложнее распознать облагораживание либо другую обработку камня. Коричневые бриллианты, цвет в которых обусловлен не примесями, а недостатками кристаллической решетки, под действием больших давлений и температур становятся бесцветными. Диагностировать такую обработку возможно лишь достаточно сложными способами типа ИК-спектроскопии и рамановской спектрометрии, каковые разрешают обнаруживать узкие трансформации в дефектных центрах кристаллической решетки.
Отдельный разговор — о синтетических бриллиантах. В то время, когда в 1950-х годах эксперты шведской компании ASEA и американской GE взяли первые кристаллы синтетического бриллианта, цена их существенно превосходила природные аналоги. С того времени синтетические бриллианты неювелирного качества обучились выращивать в промышленных количествах, а в последние пара лет были достигнуты большие удачи и в области выращивания больших алмазов ювелирного качества.
Главный способ синтеза на сегодня — это так называемый HPHT (high pressure, high temperature), другими словами кристаллизация из раствора углерода в железном расплаве на базе никеля и железа при давлении и высоких температурах. Производством таких алмазов занимается пара компаний. Самая большая из них — американская Gemesis — пара лет назад собиралась насытить рынок недорогими синтетическими бриллиантами.
Один из наибольших поставщиков алмазов на всемирный рынок, корпорация «Де Бирс», была очень озабочена данной угрозой и отреагировала, создав соответствующие устройства для диагностики, основанные на УФ-флюоресценции. Да и сами камни были не такими уж и недорогими (всего в несколько раз дешевле природных), исходя из этого производители на данный момент в основном ориентируются на промышленное использование в электронике и оптике — синтезировать камни возможно с заблаговременно заданными особенностями, что для природных алмазов нереально. Для другого способа получения синтетических алмазов — газофазного процесса CVD (chemical vapor deposition) — тесты еще лишь разрабатываются, но и сами камни в коммерческих количествах на рынке до тех пор пока отсутствуют.
Но, обычно изобретательность мошенников компенсирует применение недорогих имитаций. Александр Столяревич поведал «Популярной механике» случай из собственной практики, в то время, когда за алмазное сырье были выданы топазы, шепетильно ограненные в виде природных кристаллов бриллианта (по плотности они близки, и на первый взгляд распознать отличия сложно). На грани «кристаллов бриллианта» кроме того был нанесен посредством резца характерный рисунок
Тяжелая артиллерия
В сложных случаях для идентификации требуется особое лабораторное оборудование. Это спектрометры видимого диапазона с возможностью ближнего УФ- и ИК-диапазонов, рамановские спектрометры, разрешающие разбирать состав включений и разные примесные центры и структурные особенности. Как раз так конкретно выявят синтетические камни, полученные разными способами.
А рамановская спектрометрия незаменима для обнаружения облагороженных способом HPHT бриллиантов — по характерным изюминкам недостатков кристаллической решетки.
Диффузионно окрашенные посредством соединений бериллия сапфиры светло синий и красновато-оранжевого цвета выявят испарением маленького количества материала (лазерной абляции) и предстоящего анализа посредством спектрофотометрии либо весов-спектрометрии (на предмет присутствия бериллия).
Микрозондовый анализ (рентгеноспектральный анализ под действием электронного пучка) разрешает делать выводы о химическом составе вещества. К примеру, данный метод используется для идентификации гранатов, оранжевого топаза «определения» и империал примесей, придающих цвет (хромофоров) в изумрудах и бериллах.
Для некоторых камней употребляется просвечивание рентгеновскими лучами и рентгеноструктурный анализ. Последним способом определяют, к примеру, бирюзу.
Не столько для красоты
Синтетические камни, такие как рубины либо гранаты, приобретают на данный момент сотнями тысячь киллограм в год. Но производятся они вовсе не для ювелирных целей.
Главное назначение таковой продукции — промышленность. Корунды традиционно употребляются в правильной и часовой индустрии в качестве износостойких упорных элементов (подпятников).
Рубиновые стержни послужили базой лазеров, для данной же цели подходит и иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ). Бесцветный сапфир употребляется для производства особых оптических подробностей, синтетический кварц — для электронной и оптической индустрии.
Синтетические бриллианты активно используются в режущих инструментах (резцы, буровые коронки и т. п.) и как абразивы, на них возлагают громадные надежды не столько ювелиры, сколько эксперты в области электроники и оптики: данный материал в возможности разрешит изготавливать оптические и электронные элементы, трудящиеся в экстремально твёрдых условиях. Популярная имитация алмазов — кубический оксид циркония (в Российской Федерации его именуют фианитом, потому, что он был в первый раз выращен в ФИАНе, Физическом университете им.
Лебедева Академии наук СССР) — также была синтезирована для применения в оптической индустрии. Да и наилучшая на сегодня имитация бриллиантов — муассанит (гексагональный карбид кремния) — была создана для электронной индустрии.
Но, существует последовательность синтетических драгоценных поделочных камней, каковые создают практически только в ювелирных целях. Это синтетические бирюза, добропорядочный опал, звездчатые корунды.
Однако, не смотря на то, что ювелиры недолюбливают синтетику, она занимает собственную рыночную нишу. «В случае если клиенту необходимо украшение с весьма большим камнем высокой чистоты, имеется два пути — или искать природный камень, что возможно затруднительно и к тому же обойдется очень недешево, или применять синтетический аналог, — растолковывает собственную точку зрения основной специалист Геммологического центра МГУ Александр Столяревич, — Ювелирная синтетика в полной мере в праве на судьбу. Легко необходимо честно растолковывать это клиентам».
Бриллиант либо нет?
Чтобы эксперт имел возможность отличить настоящий бриллиант от имитации, выпускаются особые тестеры, основанные на высокой теплопроводности этого камня. Достаточно прикоснуться иглой тестера к камню — и через пара секунд, измерив скорость ее остывания, прибор выдаст собственный вердикт.
Действительно, бытовые устройства для того чтобы типа достаточно капризны: для надежной диагностики требуется соблюсти последовательность рутинных мер — обезжирить поверхность камня, проверить, не окислилась ли игла, откалибровать прибор и т. п. К тому же лишь по теплопроводности нереально отличить бриллиант от таковой имитации, как муассанит (для этого выпускаются устройства, разрешающие определять электрическую проводимость). Еще один ветхий способ основан на смачиваемости бриллианта жирами.
След от особого жирового фломастера на грани алмаза выглядит целым, а на вторых камнях он стягивается в ряд точек. Еще один экспресс-тест, вероятный без особого оборудования, — это проверка на полное внутреннее отражение. В случае если камень огранен с соблюдением пропорций бриллиантовой огранки (это возможно проконтролировать, измерив его), возможно положить его на нарисованную предварительно на бумаге точку площадкой вниз.
В случае если это вправду бриллиант, то точка «провалится сквозь землю» (не будет видна).
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№80, июнь 2009).
<
h4>