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张佑云
[摘 要]由于天然珠宝数量有限，珠宝市场中逐渐的出现了许多经过处理和优化的商品，以此来满足消费者的购买需求。经过处理的珠宝商品为珠宝鉴定带来了一定的难度，传统利用宝石显微镜放大倍率的方法已经不能够有效的对于珠宝材料表面的微细特征进行鉴定。微分干涉显微镜是一种借助于特质棱镜观察纳米程度的显微镜，将其应用于珠宝鉴定能够有效的弥补传统宝石显微镜的缺点，因此微分干涉显微镜应用于珠宝鉴定是必然的发展趋势。本文主要通过微分干涉显微镜的光学原理展开了探讨，并以此讨论了微分干涉显微镜在珠宝鉴定中的应用。
[关键词]珠宝鉴定；鉴定应用；微分干涉显微镜；表面特征
中图分类号：S503 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0148-03
引言
珠宝鉴定是对于珠宝种类、优化处理等方面的一种检测，珠宝鉴定的开展依托于观察设备，因此显微镜在珠宝鉴定中必不可少。随着新型珠宝的出现，珠宝鉴定难度不断提高，传统的检测设备和鉴定方法已经不能够直接的观察珠宝各方面实际情况。基于此，笔者提出了微分干涉显微镜在珠宝鉴定中的应用，并对其具体应用详细的进行了阐述。
一、珠宝鉴定要素
（一）珠宝鉴定概述
随着经济的不断发展，关于珠宝的探索和鉴赏也越来越受众人所知。目前世界所发现的宝石已经达到两百余种，要想快速的掌握这么多种类矿物的特点具有一定的难度，更别提鉴定珠宝的好坏。虽然宝石种类达到两百余种，但是在珠宝市场中，常见的只有二十五种左右，有效降低了珠宝鉴定难度。珠宝鉴定不仅仅只是传统意义上对于珠宝的种类进行鉴定，其更加注重于鉴定珠宝的合成、人工处理等方面进行鉴定工作。珠宝鉴定是随着我国经济发展，延伸的一种新型工作。由于珠宝市场价值颇高，珠宝造假手法也愈加高明，因此珠宝鉴定难度也在不断的加大。珠宝鉴定同古玩收藏有所不同，珠宝鉴定领域依托于矿物学依据，依据相关的仪器准确地对于珠宝进行鉴定，因此在珠宝鉴定中仪器必不可少。
（二）珠宝鉴定几大要素
1、珠宝的折光率。珠宝折光率是观测珠宝的第二个步骤，该步骤主要是为了估计被测珠宝的折光率之后，从而进一步缩小珠宝的矿物數。鉴定者对于珠宝的折光率可以通过珠宝的光泽来估算，光泽越强的珠宝，其折光率也就越高。具有金刚光泽的珠宝，其折光率则直接超过了折光仪刻度尺最高范围。而具备有玻璃光泽的珠宝，折光率则在1.8到1.5范围之内。在知道折光率之后，更加有助于鉴定者对于位置珠宝依照折光率及其光泽进行大致分类。
2、珠宝的密度。珠宝在密度方面因为材质的不同而呈现出差异。比如琥珀的密度为1.08±，珊瑚的密度是在1.35-2.65之间，软玉的密度是2.95±，翡翠为3.34±，钻石为3.52±。因此，从这点来看，珠宝的密度有高有低。在珠宝的鉴定过程中，需要对各类珠宝的材质、特性等进行了解，才有助于准确地鉴定。
3、珠宝的内部特征。对于珠宝来讲，其内部特征是不同的。比如钻石的包裹体，天然钻石包体基本是有色或无色的天然晶体，合成钻石的则为金属或则小针点；而在生长残留方面，天然钻石的腰梭处可能有三角形凹坑，合成钻石的生长纹理属于斜纹，或者是树枝状等；在生长带方面，天然钻石是平行排列的色带，合成钻石是色带分层等。如果是翡翠，则其内部特征有三点，分别为黑块、黑点、白色絮状物。从这点来看，珠宝的内部特征需要结合珠宝本身来进行鉴定。
二、新兴珠宝了解和鉴定现状
（一）新兴珠宝介绍
珠宝的形成需要上千万年，自然界中美丽且耐久的珠宝少之又少，加上形成时间较长，随着人们物质水平的不断提高，自然界珠宝数量显然已经不能满足当下庞大的市场需要。为了能够满足庞大的市场需要，许多虽有瑕疵，但是透明度较高的宝石被人工进行处理，从而对宝石的瑕疵进行改良，满足市场需要。笔者针对于目前珠宝市场的实际情况，提出了合成钻石和合成彩色宝石。
1、合成钻石
多数人听到合成钻石，便认为其不属于钻石。其实合成钻石同天然钻石相同，无论是在晶体结构还是在化学性质等方面两者皆相同。两者不同的是，天然钻石是经过上亿年时间所生成的天然宝石。而合成钻石则是人们通过研究钻石生成条件及其结构等模仿自然条件形成的钻石。由于合成钻石和天然钻石形成的条件和材料有所不同，导致合成钻石于天然钻石在颜色、光泽等方面存在一定程度的差异。针对于合成钻石的鉴定，其只需利用珠宝鉴定中常规的鉴定方法变可以对其进行区别。[1]
2、合成彩色宝石
红宝石、蓝宝石、祖母绿等等由于其鲜艳的颜色，导致该类宝石十分的受人们喜爱。这类彩色宝石自然界产出及其少，色泽十分好，颗粒较大，因此彩色天然宝石的价格十分昂贵。针对此，为了满足市场需求，合成彩色宝石在很早以前就已出现在珠宝市场中。从外观上对合成宝石进行分辨，难以区别合成宝石同天然彩色宝石之间的差别。合成彩色宝石的成本较为低廉，主要是通过焰熔法、助熔剂法、水热法来模拟出天然的产生条件。因此，在短时间内合成彩色宝石可以批量进行生产。
（二）珠宝鉴定现状
图像法是在珠宝玉石材料无损检测之中最常使用的一种方法。一般来说，目前我国多数珠宝鉴定实验室主要是利用各种类型的放大镜、倍率为四十五倍以下的带暗场、明场照明灯功能的宝石显微镜、偏光显微镜，或者是其他低倍率的显微镜进行鉴定。但是随着珠宝玉石优化处理技术的不断进步，市场上出现了许多新兴珠宝产品。尤其是表面处理和优化技术从原来的过程复合化、局部微区化并用不断的朝着复杂化的方向发展，这更加加大了珠宝鉴定的难度。例如在彩色钻石之中的二氧化硅复合膜、玉石染色处理等等，这都对于珠宝鉴定带来了极大挑战。要想在当下的背景之下，准确的发现珠宝经过处理的微小特征，采用传统的低倍率、低分辨率图像技术已经不能满足如今的鉴定要求，因此我国珠宝鉴定必须不断对于传统的鉴定仪器和鉴定方法进行转变。
三、显微镜光学分辨力及其微分干涉显微镜原理
（一）显微镜光学分辨力
显微镜属于一種检测仪器，相关的专业术语偏多，理解起来具有一定难度。但是在显微镜众多的专业术语之中，其放大倍率相对而言比较好理解。显微镜的放大倍率指的是直线尺寸的放大比。在光学显微镜之中，其放大倍率也是物镜倍数和镜目倍数乘积。光学显微镜的放大比率则指同样品平行方向的放大倍率。
显微镜的分辨力则指被观察物体之中检测同物体之间两点最小距离的能力，分辨力的大小直接的反映出该显微镜最大程度区分微细结构的能力。分辨力和放大倍率有着本质上的不同，在分辨力之中其包含有两种分辨力。分别为横向分辨力及其纵向分辨力，横向分辨力指的是平行于样品表面方向，纵向分辨力则指垂直于样品表面方向。横向分辨力及其纵向分辨力主要是根据显微镜的类型、显微镜的功能及其使用光源的种类等各项条件所产生异同。一般而言，对于横向分辨力其肉眼分辨力大概在0.2毫米左右。光学显微镜分辨力因为受到可见光限制，因此分辨最小的极限是0.2微米，所以一般的光学显微镜涉及最大光学倍率为1000x。对于光学显微镜纵向分辨力而言，由于受到特殊光学干涉及其位相差装置或照明条件则可以达到，例如微分干涉显微镜及其相差显微镜等等。由于电子射线的波长是可见光的十万分之一，因此电子显微镜分辨力极限为4。[2]
（二）微分干涉显微镜
微分干涉差显微镜是一种特殊形式的干涉显微镜。该显微镜主要是用来观察观察物之中各点的折射率及其光程差。微分干涉显微镜是通过在正交偏光镜之间，放置一个微分干涉棱镜以及滑行器，从而将及其微小的光程差转变为振幅，以此来直观的了解被观察物体内或者是被观察物表面的微细结构。微分干涉棱镜也叫做诺玛斯基棱镜，该棱镜可以将一束光直接的分解为偏振方向不同的两束光，两者形成一个角度成为夹角。在穿过物体相邻的区域以后，由于物体表面高度及其折射率有所不同，将会导致该两束光出现光程差。接着检偏器将两束呈现出垂直的光波组合为具有相同偏振面的两束光，从而促使该两束光互相干涉。最后调节微分干涉滑行器便可以直接的促使样品结构呈现出正或者为负的投影形象，从而打造出三维立体感。
从外形来分析微分干涉显微镜，其同材料学领域之中经常使用的金相显微镜的外形差不多。两者之间可以共同进行使用。因此多数得金相显微镜可以配备微分干涉部件，以此来对于微分干涉展开观察分析。
四、微分干涉显微镜在珠宝鉴定之中的具体应用
微分干涉观察属于一种将样品的高度及其折射率微小差异采取微分干涉对比的方式，将其转换为人为具体的三维立体的显微观察技术。在微分干涉观察下，被观察珠宝不需要进行任何处理，因此将其应用于珠宝能够保证珠宝的完整性。其次，采用微分干涉的方法观察珠宝，可以看到明场之下所看不到的细节，因此能够判别珠宝的结构细节及其存在的曲线，例如常见的裂隙、孔洞等等。[4]微分干涉用于表面光滑珠宝材料的微细结构，尤其是在观察与观察面相垂直方向所存在的微细差异十分的有效。
（一）观察珠宝的内含物及其微观外貌特征
天然晶体和人工晶体的晶体表面有反应其生长条件、生长历史、以及生长之后所经受的各种地质及其人工处理的变化特征。精确的观察和研究反映于晶体的内含物种类、数量，尤其是微细的特征对于鉴定珠宝纯净度具有重要的帮助。例如微分干涉差显微镜观察对区分切磨钻石桌面上的腐蚀管状坑和激光钻孔就十分有效。腐蚀管状坑属于一种深形的腐蚀坑，其呈现出管状或者是线状，其从晶体的表面直接延伸到晶体内部深处，腐蚀管状坑是晶体受到天然外在环境腐蚀导致的。激光钻孔则是为了增加钻石净度等级采用高能的激光束在钻石之中烧出一个黑色矿物包体的细小孔道，黑色矿物包体可以利用激光对其烧除，或是采取酸物质将黑色矿物包体加以漂白，以此减少黑色包体对于钻石外观的影响。腐蚀管状坑同激光钻孔两者均在晶体的表面存有开口，并呈现出管道或是小孔的形式从晶体表面朝着晶体内部延伸。但是在微分干涉显微镜下对于两者进行观察，其在方位、形态等方面均存在较大的差异。一般来说，激光钻孔主要存在于切磨钻石之中，其形态呈现出圆形，有时在圆形孔外侧还可见圆形的晕轮，及其经过激光所灼烧的痕迹和纹路。这种微小的晕轮直接的反应出激光束的形状，灼烧痕迹及其纹路则是由于激光束的能力太大所留下的痕迹。[6]钻孔直径一般来说大于几个微米，宝石显微镜下较为容易观察到，但是晕轮及其桌上痕迹在微分干涉显微镜下观察更加的清楚。
（二）找出切磨宝石表面覆膜、致色等处理特征
近些年来，随着珠宝加工工艺的不断进步，珠宝表面镀膜、致色等十分常见，高新技术应用于珠宝局部已经成为了当下珠宝市场的主要发展趋势。例如钻石的新型含纳米粒子二氧化硅复合膜。镀膜着可以根据消费者的实际需求，选择不同种类的复合膜，从而得出想要的颜色。目前在珠宝市场中，常见的镀膜颜色主要有粉红色、紫色及其蓝色，其主要覆盖在切磨钻石的亭部。此外，在其他的切磨宝石表面或是局部区域也十分常见各种新型的覆膜。对于这类的镀膜，具有经验的鉴定人员，可以在相关照明条件之下，直接用肉眼观察珠宝表面镀膜痕迹，但是镀膜存在的特征难以进行观察。但是在微分干涉显微镜之下，不仅能够直接观察到珠宝表面镀膜痕迹，还能详细的鉴别镀膜存在的特征，例如镀膜划痕、污点等都清晰可见，因此将其应用于切磨宝石覆膜、致色等人工处理工艺的观察上非常有必要。[5]
（三）观察切磨宝石表面特征
一般来说，在切磨宝石的表面可以观察到各种脉理。有部分切磨宝石的表面脉理和宝石晶体内部结构生长有着密切的关系，因此仔细的观察切磨宝石表面脉理，能够有助于鉴定该宝石的实际价值、探讨天然宝石的生长。人工印记则是近几年来随着珠宝加工工艺发展将技术应用到珠宝商品的典型。超高能束源在对于宝石的表面进行烧灼之后，便会对于珠宝商品表面留下一定的人工印记。关于人工印记的细微特征及其表面纹理之间的关系，可以通过应用微分干涉显微镜观察所了解。此外，在切磨过程之中宝石表面留下的列入抛光纹之类的特征，也可以通过微分干涉显微镜清楚的观察。
（四）协助研究及其判别晶体内部生长特征
大多数矿物晶体在生长过程之中或者是生长之后，因为各种因素从而造成晶格存在缺陷、生长条纹等在晶体表面以及切磨面存在各种形式的露头显示。仔细观察晶面和切磨面结构，可以帮助鉴定者了解晶体的生长结构和人工处理的特征，以此来找到宝石缺陷之间的作用关系，从而帮助鉴定者掌握天然、合成及其处理珠宝材料图形的特征。
结束语
总而言之，微分干涉显微镜是一种利用微分干涉棱镜原理所设计出来的一种特殊形式和功能的干涉显微镜。微分干涉显微镜同一般的显微镜有所不同，其观察样品表面垂直方向的分辨力远远大于普通的显微镜。因此，微分干涉显微镜应用于珠宝鉴定中具有一定的优势，将其应用于珠宝鉴定不仅能够保证珠宝的完整性，还可以帮助鉴定者了解切磨宝石表面脉理，这对于加强研究宝石晶体内部生长等具有重要意义，将其应用于珠宝鉴定更加能够有效提高我国珠宝鉴定水平。
参考文献：
[1]李晗舒.试论科技发展对珠宝鉴定的影响[J].科学与财富，2017（4）.
[2]陈进山.珠宝无损鉴定中检测液的使用及影响[J].化工管理，2017（21）.、
[3]黄小芝，马伟幸.论科技进步对高端珠宝鉴定的影响[J].商品与质量，2017（42）.
[4]杨军，李映华，赵素鹏.扫描电子显微镜X射线能量色散谱仪在宝玉石鉴定中的运用[J].科技创新与应用，2017（23）：146-147.
[5]孔军.对珠宝石检测鉴定技术的论述[J].大科技，2017（28）.
[6]周丹怡，陈华，陆太进，等.广西贺州石英质玉石“荔枝冻”的宝石学特征及颜色成因[C]//中国珠宝首饰学术交流会.2015.
