В данной статье я собираю несколько серьезных работ от геммологов GIA и SSEF по синтетическим рубинам и в особенности по новому снтетическому материалу, который очень трудно отличить от природного рубина. Так же я даю пояснения к геммологическим терминам, чтобы статья была максимально проста к восприятию.
Синтетический рубин Ramaura
Роберт Кейн, руководитель научных исследований драгоценных камней в Геммологическои Институте Америки GIA, Лос-Анджелес, Калифорния
Разработан новый синтетический рубин, выращенный методом высокотемпературного флюса со спонтанной нуклеацией.
Справка
Метод высокотемпературного флюса - поток вещества при высоких температурах
Спонтанная нуклеация - буквально зародышеобразование. В более ранних методах выращивания синтетических камней в основу закладывалась затравка, кусочек синтетического материала. Спонтанная нуклеация - это процесс роста кристалла без закладывания затравки (зародыша) человеком
Этот новый синтетический рубин в настоящее время продается под торговой маркой Ramaura. Синтетический камень Рамаура обладает некоторыми внутренними характеристиками, резко отличающимися от тех, которые наблюдались ранее у коммерчески доступных синтетических рубинов.
Некоторые синтетические рубины из Рамауры легко идентифицировать, в то время как другие могут представлять серьезную причину для беспокойства на мировых рынках рубинов и требовать крайней осторожности со стороны геммологов при исследовании рубинов.
ПРЕДИСТОРИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ РУБИНОВ
В 1877 году Эдмунд Фреми и Чарльз Фейл сообщили об открытии метода кристаллизации маленьких тонких прозрачных рубинов из флюса. С введением успешного маркетинга синтетических рубинов Вернейля (пламенного синтеза) в начале 1900-х годов, однако, не было особых стимулов для дальнейшей разработки других методов синтеза рубина.
Только в начале 1960-х годов, когда было начато использование синтетических кристаллов рубина для лазерных исследований (Maiman, 1960), изучение роста потока рубина было активно возобновлено в попытке получить кристаллы, обладающие более высокими оптическими качествами, чем находится в произведении Вернейля.
Один из первых современных методов производства синтетического корунда под флюсом был описан JP Remeika в патенте США 3075831, зарегистрированном 29 января 1963 г. Сообщалось о росте и различных потоках (Nassau, 1980). Многие из этих методов были предназначены специально для промышленных применений (например, для лазеров, полупроводников и т. д.), а не для использования в качестве синтетических драгоценных камней.
До недавнего времени было только два крупных производителя синтетических рубинов, выращенных из флюса, которые были коммерчески доступны для использования в качестве драгоценных камней:
Chatham Created Gems, Inc., Сан-Франциско, Калифорния, и Kashan, Inc., Остин, Техас.
Относительно новый синтетический рубин, разработанный профессором П. О. Книшкой из Штиера, Австрия (Knischka) и Gubelin, 1980; Gubelin, 1982) в настоящее время коммерчески доступен в виде необработанных кристаллов (P. 0. Knischka, личное сообщение, 1983).
Kyocera International, Inc., Киото, Япония, также производит и продает ограненные синтетические рубины под торговой маркой Инамори, но метод синтеза еще не подтвержден (не показывает характеристик роста потока). Точно так же синтетические рубины, выращенные методом Вернейля, все еще доступны на рынке.
Рис. 1. Синтетические рубины Рамаура: необработанный образец весом 8,77 карата представляет собой редкий пример крупного кристалла ромбоэдров почти одинакового размера; ограненный камень весит 3,67 карата. Фото "1983 Тино Хаммид.
В начале 1983 года подразделение Overland Gems, Inc. в Рамауре из Лос-Анджелеса, Калифорния, объявило о наличии еще одного выращенного из флюса синтетического рубина, предназначенного специально для использования в качестве синтетического драгоценного материала (рис. 1).
Дистрибьютор сообщает, что этот новый синтетический рубин продается под торговой маркой Ramaura, в основном в виде ограненных камней. Фирма Ramaura также сообщает, что они намерены продавать необработанный материал более низкого качества (в большом количестве) для изготовления бусин и кабошонов, а также монокристаллов и кластеров кристаллов (Peter Flusser, личное сообщение, 1983).
Синтетический рубин Рамаура был разработан химиком из Южной Калифорнии, имеющим большой опыт промышленного выращивания кристаллов. Хотя конкретные детали процесса Рамауры не были раскрыты, мы знаем, что он включает метод высокотемпературного потока со спонтанной нуклеацией.
Цель этой статьи — сначала изучить способ синтеза рубина Рамаура, а затем представить геммологические свойства материала, а также способы отличить этот синтетический рубин от его природного аналога. Автор провел это исследование путем тщательного изучения 160 ограненных синтетических рубинов Рамауры различной формы и огранки, которые варьировались по весу от 0,15 до 7,98 карата и 82 кристалла синтетического рубина Рамаура весом от 0,21 до 86,73 карата.
СИНТЕЗ RAMAURA - СИНТЕТИЧЕСКОГО РУБИНА
Одно важное отличие синтетических рубинов Ramaura от традиционной синтетики
Процесс получения синтетического рубина Рамаура отличается от других коммерчески доступных синтетических рубинов, выращенных методом флюса. Отличие заключается в том, что семена не используются. В частности, процесс Рамауры допускает спонтанное зародышеобразование (также называемое самозарождением) кристаллов при медленном охлаждении расплава.
Например, синтетические рубины Chatham выращивают на затравочных кристаллах или затравочных пластинах (как сообщил Томас Чатем, личное сообщение, 1983 г., и из авторского исследования необработанных материалов), этим затравочным кристаллом может быть как природный, так и синтетический корунд (в настоящее время обычно используется синтетический рубин).
Затравки представляют собой выборочно отобранные кристаллы или порции кристаллов, которые добавляют к расплавленной смеси, либо суспендируют в самой смеси, либо помещают в одно из множества мест внутри тигля.
Зачем нужна затравка при выращивании синтетических рубинов
Использование затравок позволяет лучше контролировать скорость роста, а также совершенство и ориентацию выращенных кристаллов. Скорость роста кристалла прямо пропорциональна площади поверхности затравки. Поскольку отдельный кристалл может иметь любую из нескольких различных пропорций, предрасположенность затравки также может помочь изменить рост кристалла для получения несколько предопределенной формы и размера.
Следовательно, использование затравки дает производителю больший контроль над конечным результатом, то есть возможность производить более крупные, пригодные для резки кристаллы с более высокой скоростью роста и с пропорциями, которые позволяют получать ограненные камни с желаемым процентом удержания веса.
Напротив, спонтанное зародышеобразование часто приводит к образованию кристаллов, которые растут в неконтролируемых направлениях и дают несколько различных габитусов кристаллов (которые будут рассмотрены далее в этой статье).
Справка
Габитус - внешний вид кристалла, причем близкий к идеальным пропорциям. Внешний вид кристалла близкий к характерному виду того или иного типа кристалла называется сингония
Поскольку рост кристаллов путем спонтанного зародышеобразования гораздо менее контролируем, этот процесс часто приводит к образованию слишком тонких кристаллических кластеров или ромбоэдрических кристаллов, которые слишком малы, чтобы их можно было превратить в драгоценные камни. Кроме того, время роста больших режущихся кристаллов со спонтанным зародышеобразованием часто больше, чем если бы использовались затравки.
МОРФОЛОГИЯ КРИСТАЛЛА
В результате необычного процесса выращивания синтетический рубин из Рамауры имеет несколько различных форм. Чтобы облегчить идентификацию синтетического необработанного рубина, выращенного методом Рамауры, здесь приводится обсуждение морфологии кристаллов. Следующие описания морфологии были подготовлены доктором Энтони Р. Кампфом, куратором отдела минералогии Музея естественной истории округа Лос-Анджелес.
Синтетические кристаллы рубина Рамаура растут по трем основным направлениям. В первом обнаружены кристаллы почти одинакового размера, прикрепленные к стенкам тигля. Идеализированный рисунок одного из таких кристаллов показан в двух проекциях на рис. 2. Исключительный пример синтетического кристалла рубина Рамаура, демонстрирующего почти равномерную ромбоэдрическую форму такого типа, показан на рис. 1 на этих кристаллах.
Обычно преобладают ромбоэдрические формы R(0112) и r(10i1), подчиненное значение имеет базисная форма ~ (0 0 0 1f). Кристаллы в этом габитусе удивительно совершенны и лишены включений, за исключением особенностей текстуры роста и цветовой зональности; однако они редко превышают 1 см в максимальном размере.
Во втором случае кристаллы рубина, растущие на поверхности расплава, развиваются в виде скоплений очень тонких пластин. Форма с(ООО1) повсеместно преобладает и ограничена комбинацией форм r(01121, d(1012) и n(22431). Пластинки обычно имеют диаметр от 1 до 3 см и от 0,01 до 0,30 см в диаметре. Поток часто задерживается вдоль краев быстро растущих пластин, что приводит к линиям включений, параллельным ограничивающим граням. Один кластер, состоящий из очень тонких чистых пластин, имеет длину почти 9 см и высоту 2 см. Этот кластер кристаллов также демонстрировал очень изогнутую природу, отражающую кривизну тигля.
Наиболее поддающиеся огранке кристаллы, третья группа, по морфологии сходны с описанными выше пластинками, но достигают значительно большей толщины. Они могут быть до 4 см в поперечнике и обычно имеют толщину от 0,5 до 3,0 см (иногда встречаются и толще). Эти кристаллы рубина прикрепляются к стенкам и дну сосуда и, следовательно, могут иметь слегка изогнутую поверхность прикрепления. Обычно они содержат некоторое количество захваченного флюса, но очень большие участки свободны от включений, за исключением признаков роста и цветовой зональности.
ГЕММОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Новый синтетический рубин Ramaura обладает многими характеристиками, типичными для синтетических рубинов, выращенных из флюса, в дополнение к некоторым характеристикам, которые заметно отличаются от тех, которые до сих пор наблюдались у других коммерчески доступных синтетических рубинов.
В некоторых ситуациях геммолог должен тщательно изучить некоторые геммологические свойства и тщательно изучить часто наблюдаемые тонкие внутренние характеристики, чтобы окончательно идентифицировать этот новый синтетический рубин. Следующее обсуждение подробно рассматривает геммологические характеристики синтетического рубина из Рамауры.
Визуальный внешний вид
При осмотре невооруженным глазом ограненных синтетических рубинов Рамаура можно отметить ряд особенностей, в частности цвет, прозрачность и чистоту.
Что касается цвета, синтетические рубины из Рамауры, исследованные автором, варьировались от почти чистого красного до слегка оранжево-красного, до слегка пурпурно-красного и пурпурно-красного; все варьировались по насыщенности от умеренной до яркой. Также были исследованы ограненные камни, которые демонстрировали насыщенность светло-красных вторичных оттенков от слабой до умеренной (таким образом, придавая отчетливо розовый вид).
На рис. 3 показаны многие оттенки, которые может иметь синтетический рубин Рамаура. Как и в случае с кашанскими синтетическими рубинами, цветовая гамма рубинов, синтезированных Рамаурой, в некоторой степени совпадает с широкой цветовой гаммой их природных аналогов из нескольких различных географических местностей.
Рисунок 3. Синтетический рубин Рамаура производится в нескольких различных оттенках, многие из которых проиллюстрированы здесь (вес камней варьируется от 0,50 до 2,00 карата), фото Майкла Хавстада.
Прозрачность
Во многих ограненных синтетических рубинах Рамауры невооруженным глазом также очень заметна необычная степень прозрачности. Возможно, это отчасти вызвано уникальным процессом роста.
Поскольку рост не является принудительным (как в методах с использованием затравок), захватывается меньше примесных ионов, а значит, меньше дислокаций или дефектов в кристаллической решетке. Процесс роста также сводит к минимуму включения, видимые невооруженным глазом или наблюдаемые под геммологическим микроскопом.
Чистота ограненных синтетических рубинов Рамауры при осмотре невооруженным глазом варьирует от камней, которые кажутся полностью свободными от включений, до тех, которые имеют видимые области.
Особенности роста и цветовая зональность наиболее легко наблюдаются при наклоне ограненного камня под углом.
Ориентация оптической оси
У синтетического рубина Рамаура направление оптической оси можно изменять. Поскольку синтетический процесс выращивания включает самопроизвольное зародышеобразование, в результате которого образуется множество различных внешних кристаллических форм, ограненные камни можно резать с различной ориентацией для получения наибольшего сохранения веса.
В исследованных автором ограненных камнях направление ориентации оптической оси сильно варьировало от камня к камню: у одних оно было параллельно столу, у других перпендикулярно столу, у других под разными углами между ними.
Некоторые ограненные синтетические рубины, такие как многие, полученные методом Вернейля, обычно ориентированы так, что оптическая ось почти параллельна столу. В частности, були Вернейля часто расщепляются по длине, чтобы уменьшить внутреннее напряжение (Barta, 1957), в результате чего получается необработанный материал, обеспечивающий максимальное сохранение веса, когда площадка ограненного камня «ориентирована параллельно длине були».
При такой ориентации оптическая ось обычно находится всего в 30 футах от параллели стола (R.T. Liddicoat, Jr., личное сообщение, 1983).
Сообщалось, что необработанный природный рубин, напротив, часто дает наиболее привлекательный цвет и наибольшее удержание веса, когда оптическая ось ориентирована перпендикулярно столу [Liddicoat, 1977].
Тот факт, что любой природный или синтетический рубин можно превратить в ограненный камень с любой из нескольких возможных ориентаций оптической оси, означает, что направление этой ориентации не следует использовать даже в качестве расплывчатого индикатора природного или синтетического происхождения.
Показатели преломления и двулучепреломление
Показатели преломления определяли с помощью рефрактометра GEM Duplex I1 в сочетании с монохроматическим источником света, эквивалентным парам натрия. Тестирование показало, что большинство синтетических рубинов Рамауры имеют показатели преломления со = 1762 и Е = 1,770, в то время как некоторые из материалов имели значения со = 1,760 и р = 1,768 (такая вариация наблюдается и у природного рубина). Эти значения дают оптический характер одноосного отрицательного и двулучепреломления 0,008.
Плеохроизм
Для изучения этого свойства использовали кальцитовый дихроскоп. В исследованных автором ограненных синтетических рубинах Рамаура дихроичный эффект наблюдался от умеренного до сильного в различных оттенках в зависимости от цвета исследуемого камня.
Обычно наблюдался дихроизм с различной насыщенностью следующих оттенков: красновато-фиолетовый и пурпурно-красный параллельно оси с, и оранжево-розовый (иногда более высокая насыщенность розового делала оттенок оранжево-красным) и розовато-оранжевый перпендикулярно оси с (также наблюдались легкие оттенки коричневого).
Реакция на ультрафиолетовое излучение
Одной интересной особенностью Ramaura является то, что производитель попытался создать характерную флуоресценцию в материале с целью сделать синтетический рубин Ramaura легко идентифицируемым при воздействии ультрафиолетового излучения.
Хорошо известно, что на флуоресценцию драгоценного камня может сильно влиять присутствие небольшого количества примесей микроэлементов в драгоценном материале (Nassau, 1980).
Производитель синтетического рубина из Рамауры попытался вызвать сдвиг флуоресценции при добавлении незначительных количеств (несколько частей на миллион) легирующей примеси к исходной смеси флюс-расплав.
Сообщается, что используемая в настоящее время легирующая примесь представляет собой редкоземельный элемент (название которого производитель пока не раскрывает). Легирующая примесь поглощается растущим кристаллом путем замены ионов алюминия (Al), вызывая флуоресценцию на некоторых участках необработанного материала смещается в сторону оранжево-желтого цвета при воздействии на синтетический рубин ультрафиолетового излучения.
В настоящее время важно отметить, что большинство ограненных камней, исследованных автором к настоящему времени, не обнаруживают следов этой примеси в виде характерной оранжево-желтой флуоресценции. Кроме того, электронно-микрозондовый анализ и энергодисперсионная спектрофотометрия-рентгенофлуоресцентный анализ (EDS-XRF) не выявили каких-либо признаков предположительно добавленной легирующей примеси. Если он и присутствует, то в концентрациях ниже пределов обнаружения этих очень чувствительных тестов.
Наблюдаемые флуоресцентные реакции и проблемы, возникающие в процессе легирования, обсуждаются ниже.
ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ: грубый материал
Облучение синтетических кристаллов рубина из Рамауры длинноволновым ультрафиолетовым излучением (3669А) выявило различные флуоресцентные реакции, интенсивность которых варьировалась от умеренной до очень сильной. Общий цвет флуоресценции варьировался от тускло-красного меловидного до оранжево-красного, через слегка красновато-оранжевый (почти чистый оранжевый) до чисто-красного, который по своей природе был похож на флуоресценцию, часто наблюдаемую в синтетических рубинах Вернейля.
Большинство кластеров кристаллов и таблитчатых монокристаллов имеют участки флуоресцентной зональности, интенсивность которых также варьирует от сильной до очень сильной.
Зональность варьировалась по цвету от отчетливого серно-желтого через желтовато-оранжевый до почти чистого оранжевого. Хотя в целом эти зональные участки были довольно маломощными, они также имели тусклый, известковый, полупрозрачный характер.
Наиболее часто флуоресцентная зональность наблюдалась в концентрированных тонких участках, параллельных внешним поверхностям кристаллов (рис. 4). Тусклые меловидные флуоресцентные зоны наблюдались практически на всех поверхностях скоплений кристаллов и таблитчатых кристаллов.
Единственными поверхностями, которые постоянно не демонстрировали эту флуоресцентную зональность, были те, которые приросли к поверхностям тигля.
Рис. 4. Показанная здесь сильная желтая длинноволновая флуоресцентная зональность, параллельная краям этого синтетического кристалла рубина Рамаура весом 56,14 карата (поверхность кристалла на переднем плане фотографии приросла к тиглю, и, таким образом, эта флуоресцентная зональность отсутствует), как сообщается, индуцирована путем добавления следовых количеств редкоземельной примеси. Фото Майкла Хавстада
Флуоресцентные зоны (и их отсутствие на поверхностях, прикрепленных к тиглю) свидетельствовали бы об изменении среды к концу ростового процесса. Если верно предположение о том, что меловидно-желтая и оранжево-желтая флуоресцентная зональность обусловлена добавкой редкоземельного элемента, то, скорее всего, зональность обусловлена преобладающей концентрацией легирующей примеси в растворе-расплаве и высокой скоростью роста кристалла в конце процесса роста.
При воздействии на синтетические кристаллы рубина из Рамауры коротковолновым (2537 А) ультрафиолетовым излучением были обнаружены реакции, сходные с реакциями, наблюдаемыми при длинноволновом ультрафиолетовом излучении, хотя один из исследованных кристаллических кластеров (о котором сообщил изготовитель имел большее количество легирующей примеси, чем материал, выращенный ранее), вел себя иначе.
В этом скоплении преобладала тусклая меловидно-желтая флуоресценция, подавляющая большую часть оранжево-красной флуоресценции, наблюдаемой в длинноволновом ультрафиолетовом излучении. За этим единственным исключением, основное отличие коротковолновой флуоресценции от длинноволновой реакции заключалось в интенсивности, которая у первой колебалась от очень слабой до умеренной.
Рентгеновская флюоресценция
Воздействие рентгеновских лучей на синтетические кристаллы рубина из Рамауры также выявило переменную флюоресцентную реакцию. Некоторые области были инертны, в то время как интенсивность других варьировалась от очень слабой до слабой. Цвет рентгеновской флуоресценции варьировался от пятнистых областей тускло-мелового красного до оранжево-красного с несколькими меньшими областями тусклого, непрозрачного меловидно-белого и желтовато-белого цвета. После воздействия рентгеновских лучей в течение 10 секунд видимой фосфоресценции не наблюдалось.
Реакция на длинноволновое ультрафиолетовое излучение
Воздействие длинноволнового ультрафиолетового излучения (3660 А) на ограненные синтетические рубины Рамауры выявило переменную флуоресценцию, при этом большинство из них имело интенсивность от сильной до чрезвычайно сильной, а некоторые проявляли умеренную интенсивность. Общий цвет флуоресценции в ограненных камнях варьировал от тускло-мелового красного до оранжево-красного.
В некоторых камнях также наблюдалась флуоресценция от оранжево-красной до чисто красной, которая по своей природе была очень похожа на флуоресценцию, часто наблюдаемую в синтетических рубинах Вернейля, в том смысле, что она была очень яркой и прозрачной в отличие от тусклой, меловой (полупрозрачной, почти непрозрачный) характер флуоресценции, наблюдаемый у многих синтетических рубинов, выращенных под флюсом.
Как и следовало ожидать, большая часть тонких желтых флуоресцентных зон была удалена в процессе резки. Некоторые ограненные синтетические рубины Рамауры, тем не менее, имели небольшие области тусклых, меловидно-желтых флуоресцентных зон вблизи внешних краев камня (часто наблюдаемые на краях калетты и рундиста).
Меловидно-желтые флуоресцентные зоны и флуоресценция от красного до оранжево-красного; чаще всего наблюдалось тонкое смешение двух флуоресцентных цветов. Если поспешно исследовать свойство флуоресценции, можно не заметить меловидно-желтые флуоресцентные зоны; однако при тщательном осмотре эти зоны легко видны и дают геммологу хорошее указание на синтетическое происхождение материала.
Люминесценция: ограненные камни
Воздействие коротковолнового ультрафиолетового излучения (2537 А) на ограненные синтетические рубины Рамаура также выявило переменную флуоресценцию. Интенсивность варьировала от слабой до сильной, при этом большинство камней имели умеренную интенсивность.
Зональность и цвет коротковолновой флуоресценции были аналогичны длинноволновой флуоресценции. Ограненные камни имели флуоресценцию от тускло-красного до оранжево-красного цвета.
Из немногих камней, которые демонстрировали чисто красную флуоресценцию, подобную той, которая часто наблюдается у синтетических рубинов Вернейля при воздействии длинноволнового ультрафиолетового излучения, только три продемонстрировали такую же общую реакцию на коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Остальные в этой группе имеют очень хорошо заметные зоны сильной меловой, слегка голубовато-белой зональности, приуроченные либо к столу, либо к участкам вблизи калетты ограненного камня.
Эта флуоресцентная зона также постепенно сливалась с общими областями от красного до оранжево-красного. Те же камни, которые демонстрировали меловидно-желтые зоны при воздействии длинноволнового ультрафиолетового излучения, показали почти такую же реакцию на коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Основное различие заключалось в интенсивности желтой зональности, которая была сильнее у коротковолнового, чем у длинноволнового.
Воздействие рентгеновских лучей на ограненные синтетические рубины Рамауры выявило чрезвычайно слабую или слабую флуоресценцию, при этом несколько камней демонстрировали флуоресценцию умеренной интенсивности. Цвет рентгеновской флуоресценции варьировался от тускло-красного мелового до оранжево-красного. В части ограненного материала центры камней показали почти инертную реакцию на рентгеновские лучи, и только края коронок флуоресцировали очень слабо.
Это было особенно заметно, когда ограненные камни клали столом вниз. Такая же реакция наблюдается и у многих других синтетических рубинов, а также у природных рубинов. Видимой фосфоресценции в ограненных камнях после рентгеновского возбуждения в течение 10 с не наблюдалось.
Хотя в настоящее время сообщение о добавлении легирующей примеси для получения характерной флуоресценции в синтетическом рубине Рамауры не всегда может считаться решающим при идентификации этого нового синтетического рубина, дистрибьютор сообщает, что производитель продолжает эксперименты в этой области (Питер Флюссер, личное сообщение, 1983 г.).
В настоящее время можно сделать несколько выводов из реакции на ультрафиолетовое излучение ограненного синтетического рубина Рамаура:
- Интенсивность общей флуоресценции неоднозначна, поскольку она перекрывается с флуоресцентными реакциями некоторых природных рубинов, за исключением того, что некоторые природные рубины проявляют инертную реакцию, в то время как все синтетические рубины Рамаура проявляли некоторую степень флуоресценции. .
- Если при длинноволновом и/или коротковолновом ультрафиолетовом излучении наблюдаются меловидно-желтые и меловидные, слегка голубовато-белые флуоресцентные зоны, геммолог имеет очень хороший индикатор синтетического происхождения материала.
- Однако чрезвычайно важно отметить, что если меловидная флуоресцентная зональность отсутствует из-за ее изначального отсутствия в необработанном материале или ее удаления в процессе огранки, то нет никаких окончательных выводов о синтетическом или природном происхождении материала.
Прозрачность для коротковолнового ультрафиолетового излучения
Синтетический рубин в целом лучше пропускает ультрафиолетовое излучение, чем природный рубин. Одним из способов определения степени прозрачности для коротковолнового ультрафиолетового излучения является запись ее на фотобумаге. Этот метод часто называют тестом на прозрачность в коротковолновом ультрафиолетовом диапазоне.
Для этого теста были отобраны семь ограненных синтетических рубинов Рамауры, два из которых, как сообщается, не были легированы, и пять, которые, как сообщается, содержали добавленную легирующую добавку. Последние пять камней были выбраны на основе их широкого спектра оттенков и разной степени чистоты. В целях сравнения также были включены синтетические рубины разного производства и несколько природных рубинов из разных географических местностей.
Испытуемые камни погружали в воду в темной комнате поверх эмульсионной стороны листа контактно-позитивной бумаги для печати. Коротковолновый ультрафиолетовый прибор располагали на высоте 18 дюймов над сосудом и экспонировали бумагу примерно полсекунды. Проявление и закрепление производились обычным образом. Результаты показаны на рис. 5
Рисунок 5. Результаты теста на прозрачность в коротковолновом ультрафиолетовом диапазоне, проведенного на тщательно отобранной группе природных и синтетических рубинов. Верхний ряд, природные рубины (слева направо): 1, 2 и 3 из Юго-Восточной Азии 4, 5 и 6 — из Восточной Африки, 7 — из Бирмы. Средний ряд, синтетические рубины (слева направо): 1 и 2 — Кашан,
3 — Knischka, 4 и 5 — Verneuilprocess (производитель неизвестен), 6 — Inamori и 7 — Chatham. Нижний ряд, синтетические рубины Рамаура (слева направо): по сообщениям, 1 и 2 не легированы, а 3–7 легированы следовыми количествами редкоземельного элемента.
(верхний ряд = натуральные рубины, нижний ряд = синтетические рубины Рамаура, средний ряд = синтетические рубины различных производителей).
На данный момент может показаться, что между некоторыми природными камнями и некоторыми синтетическими камнями нет достаточной разницы в прозрачности, чтобы использовать этот тест в качестве единственной основы для идентификации.
Спектральные исследования
Спектры поглощения видимого света нескольких ограненных синтетических рубинов Ramaura были исследованы с помощью спектроскопа GEM. Наблюдаемые спектры оказались в основном такими же, как спектр поглощения, описанный Лиддикоутом (1977) для природного и синтетического рубина, как показано на рис. 6
Рисунок 6. Рисунок спектра поглощения синтетического рубина Рамаура, наблюдаемый на спектроскопе прямого зрения (в ангстремах) при комнатной температуре.
В ходе детальных исследований ранее упомянутая группа из семи рубинов Рамауры (отобранная специально на основе того, были ли они легированы или нет, а также представленного диапазона оттенков и чистоты) была подвергнута следующим испытаниям: (1) ультрафиолетовое и спектрофотометрия видимого света, (2) инфракрасная спектрофотометрия, (3) флуоресцентная спектрофотометрия и (4) энергодисперсионная спектрофотометрия-рентгенофлуоресцентный (EDS-XRF) анализ.
Спектрофотометрия в ультрафиолетовом и видимом свете
Исследование спектров поглощения ультрафиолетового и видимого света семигранных синтетических рубинов Рамауры было проведено на спектрофотометре Pye Unicam, SP8-100 UV-VIS директором лаборатории Швейцарского фонда исследований драгоценных камней, Цюрих Г. Босхартом. , Швейцария (см. рис. 7).
Рисунок 7. Поляризованные спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях трех ограненных синтетических рубинов Рамаура, записанные при температуре окружающей среды. Вибрация o (обычного луча) перпендикулярна оптической оси (черный), вибрация (необыкновенного луча) параллельно оптической оси (синий). Коэффициент поглощения является приблизительным. Профили на уровне +0,5 А (единица поглощения) выше абсолютного минимума поглощения в ультрафиолете. :(A)Пики приблизительно при 405 нм и 550 nm сильно зашкаливает из-за высокого содержания хрома, что приводит к темно-красному цвету. Сообщается, что этот камень весом 0,84 карата не был легирован. IB) Низкое содержание хрома, приводящее к бледно-фиолетово-красному цвету. (Высота пиков уменьшена из-за влияния рассеянного света, связанного с образцом, за исключением пика e около 548 нм.) Сообщается, что этот камень весом 0,92 карата был легирован, (C) Низкое содержание хрома и железа дотация, придающая слегка фиолетово-красный цвет. Примечание. На максимумы и минимумы поглощения ниже 460 нм влияет только содержание железа. Отсутствие эффектов рассеянного света: правильное соотношение высот пиков для рубина. Также обратите внимание, что поглощение в синей области (480 нм) ниже, чем в ультрафиолетовой области (350 нм), в отличие от камня А. Сообщается, что этот камень весом 0,94 карата был легирован. Спектры и пояснения предоставлены Г. Босхартом.
Процедура была описана Bosshart (1982 г.), которая оценивает поведение дифференциального пропускания в ультрафиолетовой области природных и синтетических рубинов. Этот метод является усовершенствованной версией рассмотренного выше теста на прозрачность в коротковолновом ультрафиолетовом диапазоне (см. рис. 5).
Используя этот метод для исследования многих природных рубинов из разных географических мест и синтетических рубинов разного производства, Босхарт смог показать множество различий в пропускании ультрафиолета. Распределение «популяции» природных и синтетических рубинов, установленное Босшартом, воспроизведено на рис. 8.
Рис. 8. Распределение «популяции» природных рубинов (вверху справа) и синтетических рубинов (внизу слева), определенное по минимумам поглощения ультрафиолета (колебательная составляющая е > 0) по Г. Босхарту. С помощью этого метода были протестированы семь специально отобранных синтетических рубинов Рамауры: пять предположительно легированных камней попали в районы естественного заселения; оставшиеся два предположительно нелегированных синтетических рубина Рамаура были нанесены очень близко к районам синтетического населения.
Его тестирование семи отобранных синтетических рубинов Рамауры дало интересные результаты. Пять из семи попали в пределы естественной популяции или рядом с ней (в зависимости от ориентации оптической оси); один камень едва упал в пределах синтетической популяции, а другой был рядом с ней. Последние два камня, как сообщается, не были легированы.
Инфракрасная спектрофотометрия
Б. Сухнер из Херизау, Швейцария, использовал конденсор пучка для исследования инфракрасных спектров трех из семи отобранных образцов. Все три камня сильно абсорбировались на глубине ниже 1500 см . Единственное надежное утверждение, которое можно сделать относительно инфракрасного исследования, состоит в том, что синтетические рубины Рамауры, как и другие природные и синтетические корунды, не содержат H 2 O и OH.
Флуоресцентная спектрофотометрия
Спектры флуоресценции записывали на флуоресцентном спектрофотометре Perkin-Elmer 650-10, также B. Suhner. Хотя Сунер зафиксировал крайнюю изменчивость в относительных интенсивностях пиков возбуждения, качественно он нашел их идентичными: спектры показали одинаковое количество пиков в одинаковых положениях длины волны, за исключением полосы на 318 нм в одном из образцов.
Пик возбуждения при 268 нм, наблюдаемый у других синтетических рубинов, а также у многих природных рубинов из Бирмы и Шри-Ланки, но отсутствующий у большинства других природных рубинов (Bosshart, 1982), отсутствовал у синтетических рубинов из Рамауры, которые были осмотрены. Никаких подробностей, связанных с заявленной легирующей примесью редкоземельных элементов, также не наблюдалось. Спектры низкотемпературной флуоресценции могут давать более конкретную информацию.
Рамауры были исследованы с использованием анализа EDS-XRF доктором Х.А. Ханни из Швейцарского фонда исследований драгоценных камней и доктором В.Б. Штерн из Геохимических лабораторий Института минералогии и петрографии, Базель, Швейцария. Анализ показал чрезвычайно разные результаты по семи камням. Содержание и концентрации микроэлементов значительно различались в семи образцах.
В недавней статье (1982 г.) Ханни и Штерн сообщили об исследовании галлия (Ga) в качестве микроэлемента в небольшом количестве природных и синтетических корундов. Весь природный корунд содержал Ga свыше 200 ppm. В синтетических корундах, исследованных в этой работе, Ga обнаружить не удалось.
Их первоначальные исследования семи синтетических рубинов из Рамауры показали присутствие Ga в концентрациях, близких к пределу обнаружения анализа EDS-XRF, в шести из семи камней. В оставшемся камне были обнаружены более высокие концентрации Ga.
Из-за присутствия галлия в семи протестированных синтетических рубинах Рамауры присутствие этого элемента в следовых количествах в настоящее время не следует считать окончательным показателем природного происхождения.
Фактически, из приведенного выше обсуждения становится очевидным, что ни один из этих спектральных методов исследования в настоящее время не предлагает окончательного способа идентификации синтетического рубина Рамауры от его природного аналога.
Удельный вес
Значения удельного веса синтетического рубина Рамаура были определены с помощью гидростатического метода с использованием алмазных весов Воланда, оснащенных необходимыми приспособлениями для измерения удельного веса. Плотность синтетического материала незначительно варьировалась от 3,96 до 4,00.
Включения
За исключением люминесцентных реакций небольшого процента протестированных автором ограненных камней, все обсуждавшиеся ранее геммологические свойства синтетического рубина из Рамауры в некоторой степени совпадают со свойствами его природного аналога. Поэтому в настоящее время важнейшим средством, позволяющим отличить новый синтетический рубин Рамаура от природного рубина, является наличие характерных включений.
Из-за контролируемой среды для роста кристаллов синтетические рубины в целом демонстрируют несколько ограниченное разнообразие включений в отличие от кажущегося безграничным множества включений, встречающихся в природных рубинах. Нынешний процесс выращивания синтетического рубина Ramaura позволяет получить материал с еще более узким разнообразием внутренних характеристик, чем часто наблюдаемый в других коммерчески доступных ограненных синтетических рубинах, выращенных из флюса, таких как продукты Chatham и Kashan.
Несмотря на небольшое количество основных типов включений, обнаруженных в синтетическом рубине Рамаура, большинство внутренних характеристик можно считать диагностическими для опытного геммолога.
К настоящему времени в ограненных изделиях синтетического рубина Рамауры автором обычно отмечаются следующие типы включений:
- различные формы флюса,
- трещины и залеченные трещины,
- многочисленные формы роста и цветовая зональность.
В небольшом числе исследованных камней были обнаружены включения типа «хвост кометы».
Платина не была обнаружена в виде включений ни в одном из 160 исследованных ограненных синтетических рубинов Рамауры. Однако очень близко к поверхности одного из кристаллов Рамауры была замечена одна очень маленькая тонкая металлическая чешуйка, предположительно платиновая. Сообщается, что в процессе роста Рамауры используются платиновые тигли. Однако тип флюса, используемый в настоящее время производителем, обычно не разрушает платиновый тигель (Питер Флюссер, личное сообщение, 1983 г.); таким образом, платина обычно не встречается в виде включений, и в настоящее время ее не следует считается характерным для синтетического рубина Рамаура.
Исследованные ограненные камни варьировались от тех, у которых были заметные и легко идентифицируемые флюсовые включения, цветовая зональность, особенности роста и изломы, до тех, которые казались безупречными.
Камни, кажущиеся безупречными, однако, при тщательном исследовании с помощью геммологического микроскопа обнаруживают характерные тонкие особенности роста.
Флюс
В других синтетических рубинах, выращенных из флюса, обычно наблюдаются различные формы остаточного нерасплавленного флюса, которые обычно варьируются от прозрачных и почти бесцветных до непрозрачных и белых. Многие из новых синтетических рубинов Ramaura также содержат несколько форм флюсовых включений. Эти флюсовые включения отличаются от тех используется в других флюсовых рубинах, поскольку они часто выглядят оранжево-желтыми, хотя они также могут варьироваться от почти бесцветных до белых.
Поток, обычно наблюдаемый в синтетических рубинах Рамауры, варьировался по размеру от мельчайших неописуемых частиц до очень больших, «капающих» глобул и преимущественно заполненных флюсом отрицательных кристаллов. Они могут быть очень угловатыми с прямыми, параллельными ступенями, или они могут быть очень округлыми (см. рис. 9).
Рисунок 9. Отличительный цвет от оранжевого до желтого характеризует многие шарики флюса и пустоты, заполненные флюсом, в синтетических рубинах Рамауры. Видимый здесь «потрескавшийся» вид также весьма типичен для процесса роста Рамауры. Эти флюсовые включения могут варьироваться от очень округлых до очень угловатых с прямыми параллельными ступенями. Темное поле и косое освещение, 35-кратное увеличение
Справка
Темное поле - специальная подложка для микроскопа черного цвета, на фоне которой рассматривается образец камня. Косое освещение - это свет, подаваемые под углом. Если свет подается снизу и проходит через камень в объектив микроскопа, то такой свет называется проходящим. Если свет подается сверху , со стороны объектива, то тако свет называется отраженный. темное поле позволяет увидеть включения, которые не видны ни в проходящем, ни в отраженном свете.
Хотя эти флюсовые включения часто имеют оранжево-желтый цвет, непрозрачны и видны с очень высоким рельефом, они также могут иметь части, которые варьируются от почти бесцветных до белых и от полупрозрачных до непрозрачных, наблюдаемые с низким или очень высоким рельефом с сильно отражающими поверхностями. см. рис. 10).
Рис. 10. Заполненные флюсом пустоты, участки которых варьируются от почти бесцветных и сильно отражающих до белых и оранжево-желтых. Освещение темного поля, увеличение 55x
Они имеют несколько форм, которые могут иметь «реброобразную» или «стержнеобразную» форму, а также могут быть угловатыми или округлыми. Они могут наблюдаться поодиночке, беспорядочно перемежающимися друг с другом или в несколько параллельных скоплениях или группах (см. рис. 11).
Рисунок 11. Несколько параллельные группы пустот, заполненные оранжево-желтым флюсом. Некоторые из этих включений имеют двухфазный вид; однако, скорее всего, они имеют твердую природу. Темное поле и косое освещение, 45-кратное увеличение
Многие из преимущественно оранжево-желтых флюсовых включений наблюдаются как частично заполненные флюсовые каналы или пустоты.
Этот тип включений образуется, когда расплавленный флюс задерживается внутри быстро растущего кристалла, а затем кристаллизуется или частично кристаллизуется при охлаждении синтетического кристалла рубина. Это часто приводит к появлению «трещин» (опять же, см. рис. 9 и 11). Эти включения также могут иметь двухфазный вид; однако они, вероятно, по определению не являются двухфазными включениями, а скорее имеют полностью твердую природу (см. рис. 11.)
Также наблюдались, хотя и редко, заполненные флюсом пустоты, которые варьировались от в основном белых до пустот с небольшими участками сильно отражающих, почти бесцветных областей. Они были как округлыми, так и угловатыми по внешнему виду и были вкраплены друг в друга группами или скоплениями.
"Отпечатки пальцев"
Некоторые из синтетических рубинов Рамауры часто обнаруживали остаточный нерасплавленный флюс в виде «отпечатков пальцев», которые варьировались от прозрачных до непрозрачных, от почти бесцветных до белых, с низким или высоким рельефом.
Ни один из отпечатков флюса не был оранжево-желтым. Эти отпечатки пальцев также варьировались от очень плотно расположенных капель или зерен, которые образовывали сетчатые узоры, которые удивительно дублировали внешний вид естественных отпечатков пальцев, до неплотно расположенных, широких, плоских сетчатых или кружевных узоров, которые легко идентифицировать как флюс. Эти формы также наблюдались вместе в одном отпечатке пальца (см. рис. 12).
Рис. 12. «отпечаток пальца», состоящий из комбинации крошечных, близко расположенных капель и более рыхло расположенных сетчатых узоров. Темное поле и косое освещение, 32-кратное увеличение
Оба типа отпечатков флюса наблюдались в диапазоне от плоских до очень изогнутых форм, часто называемых тонкими вуалями, которые иногда пересекались в нескольких плоскостях (см. рис. 13),
Рис. 13. Белая дымчатая вуаль умеренной текстуры указывает на синтетическое происхождение этого синтетического рубина Рамауры. Темное поле и косое освещение, увеличение 40x.
или излучались наружу от центральной точки (см. рис. 14).
Рис. 14. «Отпечатки пальцев» белого флюса, расходящиеся наружу от центральной точки синтетического рубина Ramaura. Темное поле и косое освещение, 25-кратное увеличение
Как и в случае с оранжево-желтыми флюсовыми включениями, которые обсуждались ранее, отдельные зерна или капли, формирующие отпечатки пальцев, могут давать появление мельчайших двухфазных включений, но вполне вероятно, что они тоже полностью твердый. Оранжево-желтые включения флюса и белые следы флюса иногда встречались в связи с одним из них. (см. рис. 15)
Рис. 15. Оранжево-желтые глобулы флюса среди белых тонких «отпечатков пальцев» флюса в синтетическом рубине Рамауры. Темное поле и косое освещение, 20-кратное увеличение
Переломы
Многие синтетические рубины из Рамауры содержали трещины и залеченные трещины, которые часто переливались и отражали свет под определенными углами обзора при исследовании либо в темном поле, либо в косом освещении. Многие из этих трещин и залеченных трещин также были очень похожи по внешнему виду на эпигенетическое окрашивание, наблюдаемое во многих природных минералах.
В настоящее время эти изломы нельзя считать диагностикой синтеза, так как они часто поразительно похожи на те, что наблюдаются в природных рубинах.
Особенности роста и цветовая зональность
Во всех исследованных ограненных синтетических рубинах Рамауры наблюдались различные формы ростовых признаков и цветовая зональность. Термин "признак роста" используется здесь для обозначения других неровностей во внешнем виде материала, которые не являются включениями в узком смысле этого слова. К ним относятся оптически обнаруживаемые неоднородности, такие как двойникование, разделение и структурные дефекты, а также явления роста, такие как «фантомы».
Признаки роста и цветовая зональность по внешнему виду были крайне изменчивы. Они наблюдались в одной или комбинации следующих форм: прямые, параллельные и равномерные; изогнутый; угловой; шестиугольный; очень закрученные и неравномерные, напоминающие зернистость алмазов «фантом» или «скотч и вода»; или пересекающиеся в разных плоскостях (см. рис. 16–26).
Некоторые из этих особенностей роста напоминали те, которые часто наблюдались у многих синтетических рубинов Чатема (Fryeret al., 1981) и Кашана (Kane, 1979; Gubelin, 1983).
Особенности роста и цветовая зональность варьировались от легко видимых невооруженным глазом до трудно определяемых при увеличении даже при использовании нескольких различных методов освещения. Хотя многие ограненные камни (некоторые размером до 5 карат) не содержали включений флюса или были таковы, что флюс можно было легко удалить при повторной огранке, все они содержали те или иные признаки роста или цветовую зональность.
В некоторых камнях признаки роста или цветовая зональность едва уловимы; в других они были легко видны по всему камню, как и в случае с большинством природных или синтетических материалов, природа этих особенностей роста может быть очень неуловимой.
Когда ограненный камень держат определенным образом и рассматривают под определенным углом, особенности роста могут быть очень очевидны. При других положениях и углах обзора они могут полностью исчезнуть из поля зрения (см. рис. 16).
Рис. 16. Эти две микрофотографии синтетического рубина из Рамауры полностью иллюстрируют, насколько резко внешний вид некоторых особенностей роста может измениться при легком движении камня. Слева хорошо видны почти прямые параллельные полосы роста. Справа камень был слегка наклонен, в результате чего почти все особенности роста исчезли из поля зрения. Освещение в темном поле, 20-кратное увеличение
Влияние положения камня в микроскопе
Некоторые особенности роста можно увидеть только через павильон, а не через корону или наоборот; другие могут быть легко видны, когда камень кладут от стола к калетте, но не будут видны вообще, когда его держат поясом к поясу.
Влияние направления света при исследовании камня в микроскопе
Точно так же внешний вид включения можно резко изменить, используя различные типы освещения. Для рутинного осмотра темнопольное освещение обычно является наиболее эффективным способом освещения внутренней части драгоценного камня.
Однако наиболее эффективными для изучения цветовых зон и особенностей роста в синтетических и природных рубинах являются косое, проходящее и рассеянное освещение, а также затенение (часто применяемое в сочетании друг с другом или с темным полем).
Рассеянное освещение создается путем размещения какого-либо типа рассеивателя (например, ткани) над темнопольным освещением или проходящим светом. Подобно проходящему свету, но более мягкому, результаты рассеянного освещения приближаются к результатам, полученным с помощью иммерсионных методов, которые часто гораздо более проблематичны.
Поскольку многие синтетические рубины Рамаура демонстрируют только признаки роста и цветовые зоны, чрезвычайно важно знать эти включения и знать, как их локализовать. Хотя некоторые особенности аналогичны тем, которые наблюдаются у других синтетических рубинов, выращенных из флюса, другие, несомненно, будут новыми для многих геммологов. Среди потенциально наиболее запутанных — однородные, почти прямые параллельные полосы роста (см. рис. 16 и 17),
Рис. 17. Этот синтетический рубин Рамауры демонстрировал необычные особенности роста: под некоторыми углами зрения почти прямые, параллельные полосы роста казались похожими на вид слева на рис. 16; под другими наблюдалась полная радужность; у третьих, как показано здесь, наблюдались обе особенности. С этой точки зрения, очень небольшая разница в углах между гранями приводит к тому, что признаки роста на одной из них становятся радужными, а на других нет. Освещение в темном поле, увеличение 50x.
которые также могут образовывать угол (см. рис. 18).
Рис. 18. При частично закрытом предметном столике микроскопа Gemolite со встроенной диафрагмой (при освещении в темном поле) для создания эффекта затенения синтетического рубина Ramaura становятся очевидными несколько различных форм роста. Особенно примечательна прямая полоса роста, образующая угол в центре этой микрофотографии. 30-кратное увеличение
Эти особенности роста легко отличить от полисинтетических двойных ламелей, которые могут встречаться у натуральных рубинов; следовательно, они являются диагностикой синтеза.
Плоскости двойных ламелей, или слоистых двойников, простираются глубоко внутрь, часто полностью сквозь природный рубин, в отличие от некоторых синтетических полос роста, которые исчезают из поля зрения, когда объектив микроскопа находится в поле зрения подняты или опущены.
В этом отношении почти прямые, параллельные полосы роста очень похожи на знакомые изогнутые полосы, которые типичны для синтетических рубинов Вернейля. Такая же реакция и тип включения часто наблюдается и в кашанских синтетических рубинах (Гюбелин, 1983).
Различные типы угловой зональности роста наблюдаются и в синтетическом рубине Рамаура. Они могут быть похожи по своей природе на те особенности роста, которые обсуждались ранее, или могут проникать глубоко в камень и очень напоминать слоистое двойникование (рис. 19).
Рисунок 19. V-образная или шестиугольная полоса роста в сочетании с изогнутыми характеристиками роста в синтетическом рубине Ramaura. 25x
Такая угловая зональность часто кажется геммологам запутанной; тем не менее, её можно считать диагностическим для Рамауры, если понять отличия от особенностей естественного роста.
Хотя непересекающиеся друг с другом угловатые плоскости зональности (V-образные) довольно обычны в некоторых разновидностях корунда, особенно в голубом сапфире, в природном прозрачном рубине, они автором не наблюдались. Только слоистые плоскости двойникования, пересекающие друг друга под углом, или ромбоэдрическая двойниковая слоистость хотя бы приближаются к этому типу зональности.
Четко выраженная «гексагональная» или угловатая зональность роста, которая не пересекается, до сих пор наблюдалась только у полупрозрачных или непрозрачных природных рубинов; обычно они астерированы.
Угловая или «шестиугольная» зональность в синтетических рубинах может казаться сходящейся в четко очерченных углах или, чаще, в слегка закругленных или размытых стыках, в зависимости от угла обзора и типа используемого освещения. Эта характеристика дает геммологу легко идентифицируемое и диагностическое включение.
В синтетическом рубине Рамаура иногда наблюдаются одиночные прямые плоскости роста, уходящие глубоко внутрь камня. В изолированном виде эти плоскости роста почти неотличимы от слоистого двойникования в природных рубинах. Однако они обычно ассоциируются с искривленными или неправильными формами роста, как показано на рисунке 20, и выдает синтетическое происхождение камня.
Рис. 20. Прямая плоскость роста, уходящая внутрь этого синтетического рубина Рамаура, пересекается «отпечатком пальца» потока и небольшой кривой роста. Освещение в темном поле, 20-кратное увеличение
Многие другие особенности роста и цветовые зоны, которые могут быть изогнутыми, закрученными и неправильными, также характерны для синтетического рубина Рамаура (см. рисунки с 21 по 28). Эффект «тепловой волны», наблюдаемый во многих драгоценных камнях, показан на рисунке 21.
Рисунок 21. Техника затенения подчеркивает закрученные и неравномерные черты роста этого синтетического рубина Ramaura. Увеличение 4 0 x
Его не следует путать с очень характерным цветовым зонированием «патоки», наблюдаемым во многих природных бирманских рубинах.
Рис. 22. Этот синтетический рубин из Рамауры имеет несколько различных форм роста и цветовых зон. Освещение в темном поле и затенение, 20-кратное увеличение
Рис. 23. Заметная цветовая зональность выявляется в этом синтетическом рубине Ramaura при размещении рассеивателя в условиях сверхтемного поля.
Рис. 24. Несколько форм цветового зонирования и особенностей роста проникают глубоко внутрь этого синтетического рубина из Рамауры. Темное поле, косое освещение и затенение. Увеличение 40x.
Рисунок 25. Изогнутые и прямолинейные черты роста связаны с цветовой зональностью синтетического рубина Рамаура. Рассеянное и оптоволоконное освещение, увеличение 30х.
Рис. 26. Рассеянное освещение подчеркивает различные формы цветового зонирования и особенности роста в этом синтетическом рубине Ramaura. Увеличение 15x
«Хвосты кометы»
Также в нескольких исследованных синтетических рубинах из Рамауры были обнаружены тонкие прямые линии и V-образные прожилки, состоящие из мельчайших белых частиц (предположительно нерастворившегося флюса). Эти особенности, часто называемые «хвостами комет», встречаются и в других синтетических рубинах, таких как рубины, произведенные Kashan (Kane, 1979; упоминаемые как «шпильки» и «кометы» у Giibelin, 19831, а также во многих в природных драгоценных камнях и, очень редко, в природных рубинах.В природных драгоценных камнях они почти всегда видны позади включенного кристалла и являются результатом нарушения направленного роста, вызванного включенным кристаллом.
В одном из синтетических рубинов из Рамауры, однако, наблюдались хвосты нескольких комет с отпечатком потока. Из-за их характерного внешнего вида и редкого появления такого типа включений в природных рубинах кометные хвосты служат прекрасным индикатором синтеза рубинов.
Как видно из приведенного выше обсуждения, при отделении синтетических рубинов от их природных аналогов не менее важно изучить другую сторону медали: характеристики природных рубинов. В отличие от несколько ограниченного количества включений, обнаруженных в синтетических рубинах, природные рубины содержат, казалось бы, бесконечное разнообразие включений. Чем больше таких природных включений известно геммологу, тем легче будет идентифицировать материал.
ВЫВОД
Новый синтетический рубин Ramaura имеет многие характеристики, которые полностью соответствуют характеристикам природного рубина.
За исключением люминесцентных реакций небольшого процента протестированных автором ограненных камней и большинства внутренних характеристик, геммологические свойства синтетического рубина из Рамауры, по крайней мере в некоторой степени, перекрываются со свойствами его натуральных аналогов.
Таким образом, в настоящее время наиболее важным средством отличия нового синтетического рубина Рамаура от природного рубина являются присутствующие включения.
На сегодняшний день в синтетическом рубине из Рамауры обычно наблюдаются следующие типы включений:
- различные формы флюса,
- особенно характерные оранжево-желтые и белые «отпечатки пальцев» флюса;
- при некоторых камнях, переломах и заживших переломах;
- многочисленные формы признаков роста и цветовой зональности.
В нескольких камнях были обнаружены включения «кометного хвоста». Трещины и залеченные трещины не следует считать диагностическими, в то время как поток, особенности роста, цветовые зоны и кометные хвосты во многих случаях могут предоставить геммологу окончательное доказательство синтеза.
Хотя некоторые из синтетических рубинов Рамауры легко идентифицировать, другие может быть особенно трудно отличить от их природных аналогов. Если, однако, профессиональный геммолог со скромным снаряжением постарается досконально ознакомиться с включениями, характерными как для этого нового синтетического рубина, так и с включениями, типичными для природных рубинов, и предпримет тщательное изучение даже самых тонких внутренних характеристик, он или она должны быть в состоянии идентифицировать этот новый материал.
Возможно, не менее важной является способность распознавать проблемные камни (чистый сомнительный материал) и в таких ситуациях получать второе мнение, будь то мнение другого опытного геммолога или квалифицированной независимой геммологической лаборатории.
В случае, если в торговле встречается совершенно безупречный материал, сложные методы, такие как нейтронно-активационный анализ (Fesq et al., 1973; DV Manson и JE Shigley, личное сообщение) и энергодисперсионная спектрофотометрия-рентгеновская флуоресценция (EDS XRF) анализ (Hanniand Stern, 1982; Stern and Hanni, 1982) может потребоваться. Эти и другие методы могут выявить тонкие различия в содержании микроэлементов в материале, что может помочь определить конкретную среду роста.
Спектрофотометрический анализ с высоким разрешением ультрафиолетовой (Bosshart, 1982), видимой части спектра и инфракрасной части спектра, в дополнение к спектрам флуоресценции [Schwarz, 19771], также в настоящее время исследуется для определения тонких различий между природными и синтетическими драгоценными камнями. Материалы могут быть использованы в качестве диагностических критериев для идентификации.
Хотя эти и другие тесты до сих пор дали неоднозначные результаты в некоторых областях, исследования продолжаются в поисках средств идентификации абсолютно безупречного материала и разработки методов тестирования, которые ювелиры/геммологи могут использовать для окончательной идентификации этого синтетического материала.
Источник: https://www.gia.edu/doc/The-Ramaura-Synthetic-Ruby.pdf
Дальше я представляю Вам еще один пример диагностики рубина Ramaura, теперь уже в другой авторитетной швейцарской лаборатории SSEF
Рисунок 1: 6,02 карата рубина в кольце. Фото: В. Ланцафаме, SSEF
Недавно SSEF получил рубин 6,02 карата, установленный в кольце для тестирования (рисунок 1), сопровождаемый документами, утверждающими, что он является ненагретым рубином естественного образования, но неизвестного географического происхождения!!!
Рисунок 2: Оранжевая начинка (остаток потока) в целебных трещинах вуали. Фото: М. С. Кшемницкий, SSEF
Почему изначально камень приняли за природный
Химический анализ (ED-XRF) выявил довольно «нормальную» схему микроэлементов с равным количеством хрома и железа и следами галлия, как можно было бы ожидать, например, рубинов из Монтепуэса (Мозамбик) или Винсы (Танзания).
К нашему большому удивлению, подробное микроскопическое исследование показало особенности, очень похожие на то, что можно ожидать от синтетических рубинов с плавкой потока.
Помимо отсутствия какого-либо естественного твердого или жидкого включения в этотм рубине, мы обнаружили заметное параллельное зонирование и многочисленные очень тонкие заживляемые трещины вуали, наполненные гранулированным оранжевым материалом (рисунок 2). Такие гранулированные наполнители наиболее характерны и специфичны для синтетических рубинов с флюсом и расплавом.
Рисунок 3: Большая поверхностно-проходная полость, заполненная гранулированным оранжевым веществом, которое было проанализировано с помощью LA-ICP-MS. Фото: М. С. Кшемницкий, SSEF
Чтобы полностью понять эту ситуацию, мы сделали полную аналитическую характеристику этого рубина LA-ICP-MS (Лазерная плазменная масс-спектрометрия), FTIR и рамановская, а также сравнили результаты с флюс-синтетическими ссылками на рубин из нашей коллекции SSEF (и H.A. Коллекция драгоценных камней Hänni).
Большая полость, охватившая поверхность, заполненная гранулированным оранжевым веществом (рисунок 3), дала подсказки не только для идентификации материала как синтетического, но и для идентификации того, что этот камень был произведен американской компанией J.O. Кристалл, которые продают свой продукт как синтетические рубины RamauraTM (http://www.ramaura.com) уже более двадцати лет.
По внешнему виду этот оранжевый посторонний материал также может быть неправильно истолкован как природный гидроксид железа.
Однако анализ микроэлементов LA-ICP-MS оранжевого материала в полости показал, что он сильно обогащен экзотическими элементами, такими как бор, свинец, висмут и лантан, характерными и фактически обязательными компонентами потока, в котором растут синтетические рубины Ramaura (Kane 1983, Schmetzer 1986, Muhlmeister et al. 1998).
Сравнение наших данных с синтетическими рубинами Ramaura из коллекции SSEF показало, что они очень соответствуют не только концентрации микроэлементов, но и по характеристикам включения и рамановскому спектру гранулированного остатка потока оранжевого цвета.
Что сделало этот синтетический рубин интригующим случаем, так это его довольно «естественный» химический состав, обнаруженный ED-XRF, с равным количеством хрома и железа и следами галлия.
Однако отсутствие титана и ванадия в исследуемом рубине (и в синтетической ссылке Ramaura, как подтверждено LA-ICP-MS), должно сделать геммолога осторожным, так как эти два элемента обычно присутствуют в любом естественном рубинена уровне следа по геохимическим причинам.
Хотя включения вполне характерны для его синтетического образования для опытного геммолога, они могут быть неправильно истолкованы (и, очевидно, были так до того, как SSEF протестировал образец) как природные остатки гидрооксида железа из-за того, что лаборатории драгоценных камней (и торговля) в настоящее время редко подвергаются воздействию таких сложных синтетических образцов.
Источник: https://www.ssef.ch/the-challenge-identification-of-a-ramaura-synthetic-ruby/
Уважаемый читатель, если Вы дочитали эту статью до конца, и Вам открылось общее представление о природе синтетических рубинов и методах их диагностики, то я снимаю перед Вами шляпу!
Следующая статья будет о природных рубинах. Я опишу географию рубинов, затрону большую чать их диагностических свойств и особенностей, и конечно же проведу сравнительный анализ природных и синтетических рубинов. Думаю, что этот материал сможет стать настольной книгой для любого человека, который по той или иной причине ставит перед собой задачу отличить природный рубин от синтетического.
Эта статья является демонстрационной и, возможно, у Вас есть потребность в геммологических материалах подобного качества и погружения в тему. В таком случае предлагаю Вам оформить ежемесячную подписку стоимостью 500 руб. на мои статьи, публикации и видеоматериалы, чтобы с регулярностью от 2 публикаций в месяц получать такую геммологическую информацию.
Спасибо за уделенное Вами значительное время и усилия при изучении этой статьи.
С уважением, геммолог, Ольга Меликян
