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宝石鉴定仪器
第一章 宝石学常规鉴定仪器

第一节放大镜
放大镜和显微镜都是通过放大观察宝石的内含物和表面特征，是区分天然宝石、合成宝石、优化处理宝石及仿制宝石的重要仪器。
一、放大镜的结构
三合镜：由两片凹凸透镜中央夹一片双凸透镜组成。

优点：消像差和色差
像差：又叫球差，放大视域范围边缘部分图像的畸变。
色差：视域边缘部分出现彩色干涉色的现象。

二、应用
1、观察宝石的表面特征；
2、观察宝石内部特征；
3、综合评价。
三、放大镜的使用方法
1、使用放大镜的姿势
（1）一手持拿放大镜，另一手持拿宝石， 10×放大镜 的工作距离2.5±，放大倍数越大工作距离越小，观察视域越小；
注：放大倍数=清晰影像的最小距离/放大镜的焦距
放大倍数经常用“X”表示，如10倍（10X）。
（2）持镜姿势：“三靠”（为保证长时间稳定观察）；
1）双肘靠于桌面或桌缘
2）两手相靠
3）持镜一手与脸相靠
注意：
① 观察时双目睁开（为减轻长时间观察造成的视觉疲劳）
② 戴眼镜的观察者可将放大镜贴近眼镜
2、照明
放大镜观察需要充分、合适的照明，要让光线只照到样品上，不照射到放大镜上，尤其是不能照到眼睛。观察时，宝石置于灯罩的边缘位置，灯罩下缘不高于双眼，不要让光线直接射到眼睛。

第二节 显微镜

显微镜和放大镜一样都是通过放大观察宝石的内含物和表面特征。只是显微镜的放大倍数更高，分辨能力更强，是区分天然宝石、合成宝石及仿制宝石的重要仪器。
一、显微镜的结构
1、镜身
（1）目镜：双筒，放大倍数一般有10×和20×两种
（2）物镜：放大倍数一般为0－4×，可调
（3）变焦调节圈（旋钮）：连续调节物镜的放大倍数
（4）调焦旋钮：调节物镜与被测宝石之间的工作距离，使被测局部清晰对焦
2、镜柱
3、镜座
（1）顶光源（顶灯）：表面垂直照射光源，一般为日光灯，方向可调
（2）底光源（底灯）：底部照射透射光源，一般为白炽灯，内置，方向不可调，光强可通过滑键调节强弱
（3）锁光圈：控制底光源照射的光量大小
（4）挡板：改变底光源的照明方式（亮域 / 暗域）
（5）宝石镊：夹持宝石用，可上下、左右、前后移动及自身旋转
二、宝石显微镜的类型与照明方式
显微镜有许多种类型，如单筒立体显微镜、双筒显微镜、双筒变焦显微镜、双筒立体显微镜、双筒立体变焦显微镜等。目前多采用立式双筒立体连续变焦显微镜。镜下物像呈现三维立体图像，并可连续放大，通常为10-60倍。
通常宝石显微镜有以下几种常用照明方式：
（1）暗域照明法
光源的光不直接射向宝石，而是经半球状反射器的反射后再射向宝石，直射的光线用档光板遮蔽，此时大多数光线不直接进入物镜，只有宝石中的包裹体产生的漫反射光进入物镜，于是宝石的内、外部特征在暗色背景上十分清晰，这是一种最为常用的照明方法，而且有利于长时间观察。

（2）亮域照明法
光源由宝石的底部直接照射。为避免过强的光线炫眼，要把光圈锁得较小,不让宝石以外的光线进入显微镜，或者把光源调暗。在明亮的环境下有利于观察内含物的细部特征， 也是观察弯曲生长纹等反差小的内部特征的有效方法。

（3）顶部（垂直）照明法
光源在宝石的上方，经宝石表面或者内部反射出的光线进入物镜，这种照明方式适于观察宝石表面及近表面特征。这种方法主要针对不透明或微透明宝石。标准的顶光源是白色的漫反射光，亮度不大 ，需要时也可以采用光纤灯等强光源来照明。

（4）散射照明法
底光源从宝石下方直接照射，在底光源上方放置一张面巾纸或其它半材料，使光线发生散射后成为柔和的光线，并形成一个近白色的背景。主要用以辅助观察宝石的色带、色环及一些特殊的颜色分布，例如观察表面扩散处理蓝宝石表面的蛛网状颜色分布。

（5）点光源照明法
底光源通过锁光圈调节缩小成点状，并直接从宝石下方垂直照射。主要用以观察宝石内部的局部特征及一些特殊结构。

三、宝石显微镜的操作方法及注意事项
1、擦净目镜与待测宝石，并将宝石夹于宝石镊上（宝石体积大时可手持进行观察）；
2、插上电源，打开底光源，选择暗域照明，调节目距（方法：双手分别握住一只目镜移动，直至双眼清晰的看到一个完整的圆形视域）；
3、调节焦距，使宝石清晰成像。先准焦于宝石表面，用顶灯照明法观察外部特征，换暗域或亮域照明法后聚焦于宝石内部观察内部特征。
4、调节变焦调节圈（旋钮），从低倍物镜开始观察，找到目标观察对象时，进行局部高倍放大观察。
5、观察完毕，取下宝石放好，降下或升高镜筒调平显微镜，关闭电源。
四、宝石显微镜的用途
1、放大观察宝玉石的内部和外部特征（主要用途）；
外部特征：表面凹坑、蚀像、生长坵、划痕、抛光痕、缺口、断口、解理及一些特殊结构等。
内部特征：各种相态的包裹体（固相、液相、气相、固－液两相、气－液两相、气－固两相、气－液－固三相）

玻璃内的气泡
2、显微照相：目镜上方可安装照相机，对典型的特征进行放大拍照；
3、观察吸收光谱：把目镜换成分光镜，选择底光源透射照光进行观察；
4、加偏光片观察宝石的多色性和光学特征（轴性）：宝石在不同振动方向光波下呈现的颜色不同；
5、测定宝石的近似折射率，在显微镜镜体上装上游标卡尺或能精确测量镜筒移动距离的标尺，就可以测定近似折射率。

第三节 折射仪

一、结构及工作原理
1、结构
折射仪主要由高折射率棱镜（铅玻璃或立方氧化锆）、反射镜、透镜、标尺和目镜等组成。在使用中，还需要接触液、黄色单色光源（钠光源，λ＝589.5）、偏振片等附件。
注：接触液，又称折射油，成分为二碘甲烷，具强腐蚀性和毒性，价格昂贵；加入硫可调至为1.78，若再加入18﹪的四碘乙烯，折射率可调至1.81。因为毒性大，一般不调至1.81，折射仪的测量范围取决与折射油的折射率。

图8-2-31 折射仪的结构
2、工作原理：全内反射
折射仪的棱镜和接触液为光密介质，宝石为光疏介质。当入射角小于临界角时，光线折射进入宝石，逸出折射仪的光路。当入射角大于临界角时，光线发生全反射，返回棱镜并通过折射仪标尺，再经反射镜的反射，改变光线的传播方向，通过目镜出射，进入人眼，形成亮区。折射入宝石的光线不能被人眼所观察到，形成暗区。因而，在临界角的位置，可看到明暗界线，并依此测定临界角的大小。
折射仪的棱镜的折射率(n棱镜)为一固定不变的值，可以用公式：
n宝石＝n棱镜 (a为临界角)
求出被测宝石的折射率。折射率值折射仪标尺上的刻度所表示的数值是临界角换算出的折射率值，可以直接读数。
二、操作方法
1、精确测量法—刻面型宝石：可测出宝石的精确。
（1）清洁宝石及折射仪棱镜；
（2）在棱镜中央滴一小滴接触液；
（3）将宝石刻面向下放置棱镜的接触液上；
（4）转动宝石，观察阴影边界的数值及变化情况，分别记录最大和最小折射率数值（单折射宝石只有一个折射率值），读数至小数点后第三位，例如：1.718。
2、远视法（点测法）—弧面型宝石：测定近似。
（1）在棱镜中央滴一小滴接触液，并将弧面型宝石放置棱镜上；
（2）眼睛距离目镜约30处观察标尺上出现的椭圆形的阴影图案；
（3）上下移动眼睛，观察椭圆形的阴影图案的亮度变化;
（4）当该图案出现半明半暗时，其明暗分界线所对应的刻度值为待测宝石的近似折射率。记录宝石折射率数值，读数至小数点后第二位，例如：1.67（点测）。

三、观察现象及结论
1、待测宝石在折射仪上转动180°，始终只有一条阴影边界，说明该宝石为单折射宝石（图8-2-33）。
2、待测宝石在折射仪上转动180°，出现两条阴影边界，一条阴影边界固定不变，另一条发生移动，说明该宝石为一轴晶宝石。如果变化的折射率值为大值，则为一轴晶正光性宝石；如果变化的折射率值为小值，则为一轴晶负光性宝石（图8-2-34）。
3、待测宝石在折射仪上转动180°，两条阴影边界都移动，说明该宝石为二轴晶宝石（图8-2-35）。如高值移动范围大，说明为二轴晶正光性；如低值移动大，说明为二轴晶负光性。

图8-2-33 尖晶石在折射仪中的阴影边界

图8-2-34碧玺在折射仪中
的阴影边界

图8-2-35橄榄石在折射仪中
的阴影边界
四、使用折射仪的注意事项与局限性
1、测台棱镜H小，易划伤，操作时应轻拿轻放，避免以宝石底尖接触测台；
2、宝石和测台棱镜使用前后须擦干净
3、折射油不宜滴多，滴多会使宝石浮于其上，导致读数不准确；
4、如果折射油挥发并结晶出硫化物晶体（淡黄色），应使用稍多的折射油使之溶解，然后擦去；
5、旋转宝石测试时，要注意始终保持宝石与棱镜紧密的光学接触；
6、读数时，姿势要正确，视线要垂直标尺读数；
7、长期不使用折射仪时，金属台面应涂上一层凡士林，以防生锈；
8、测试前应先将折射仪校正，明确误差，用合成尖晶石或水晶来进行校正；
9、多孔、结构疏松的宝石，不要放于折射油上测试，以免污染宝石，例如绿松石、有机宝石；
10、任何类似钻石的宝石，切忌放于测台上测试；
11、太大，只能读到一条阴影边界时，注意用其它方法辅助鉴定，是否为各向同性或各向异性；
12、对于宝石不同部分测出不同值，注意观察其是否为拼合处理的；
13、注意某些样品不同部位所测的值可能不同，由于样品为多矿物集合体而造成的，如独山玉：斜长石1.56，黝帘石1.70；
14、所测宝石必须为抛光，无严重擦痕；
15、对于＞1.81（取决于折射油的）的宝石，无法测出具体的值；
16、太小，可能被误认为是单折射宝石，如磷灰石（0.003）；太大，有一值超出测量范围，也可能被误认为是单折射宝石，如菱锰矿（1.58－1.84)；
17、二轴晶的宝石中，α与β或β 与γ之间的变化值很小时，可能被误认为是一轴晶的宝石，如黄玉被误认为是假一轴晶；
18、特殊的光性方向，无法测到具体值或被误判双折射为单折射宝石，需换刻面测试或用偏光仪验证。
19、折射仪无法区分一些优化处理和合成宝石，如红宝石与合成红宝石。
五、折射仪的用途
1、测定宝石的折射率和双折率。
2、判定宝石的晶体光学性质：均质体、非均质体（一轴晶、二轴晶和光性符号）。
3、可辅助区分某些天然宝石与其合成品。例如祖母绿与合成祖母绿。

第四节 紫外荧光仪

紫外荧光仪是一种重要的辅助性鉴定仪器，主要用来观察宝石的发光性（荧光）。一、基本原理和结构
1、基本原理
有些宝石在紫外线的刺激下会发出可见光，这种现象称为荧光。若关闭紫外灯后，具荧光的物质继续发光，这种现象称为磷光。
紫外灯是用来测试宝石是否具荧光和磷光的仪器。
2、结构
（1）紫外灯管（：365，253.7），开关控制盒
（2）暗仓
（3）挡板（布）
（4）观察窗口
二、操作方法
1、清洁待测宝石，放入暗仓，宝石尽量靠近灯源，盖上挡板（布）；
2、打开电源，先选择（红色按钮）照射观察，再换（绿色按钮）照射观察；
3、记录所用紫外光源类型和相对的宝石发光现象，记录格式：发光强度【 （强、中、弱）＋颜色】/无；
4、关闭电源，注意观察宝石是否继续发光（磷光），如果具有磷光，须记录；
5、取出宝石放好。
三、注意事项
1、紫外光对人体有伤害，测试时避免用眼睛直视灯管，放取宝石时应关闭电源，避免紫外线对手部皮肤的伤害；
2、注意区分宝石表面的反射光（紫色)，易误认为是宝石的发光；
3、待测宝石局部发光，有可能是多矿物集合体中某一矿物具发光性，也可能是优化处理后宝石因染剂或充填物具发光性；
四、用途
1、作为具有强荧光的宝石品种的辅助鉴定特征。
例如红宝石有红色荧光。
2、辅助鉴定天然宝石与其合成品。
例如大多数天然蓝宝石无荧光，维尔纳叶法合成蓝宝石在短波紫外光下常有弱荧光。气相沉淀法合成的钻石可具有橙色的紫外荧光。
3、辅助鉴定某些优化处理的宝玉石。
例如具有强蓝白色荧光的翡翠经过充胶或者充蜡处理，较弱荧光的翡翠或者是经过充胶处理，或者是抛光上蜡造成的，而天然翡翠一般没有荧光。有些拼合石的胶层会发出荧光。充油和玻璃充处理的宝石中的油和玻璃有荧光。硝酸银处理黑珍珠无荧光，天然黑珍珠具有荧光。
4、辅助鉴别钻石及仿制品。
钻石荧光的颜色和强度变化较大：颜色丰富、可有可无、可强可弱。而同一种仿钻材料的荧光较为一致。

图8-2-37 钻石在长波紫外光下的荧光

第五节 偏光仪
偏光仪是一种比较简单的仪器，可以方便快捷地测定宝石的光性，主要区别均质体宝石、非均质体宝石和多晶集合体宝石，还可以进一步测定宝石的干涉图（光轴图），确定一轴晶或者二轴晶。
一、偏光仪的仪器结构与工作原理

偏光仪系由一个装灯的铸件和两个偏振片（即上下偏光镜）所构成。在检测宝石时，首先应使上下偏光处于正交位置（视域黑暗），然后再在两偏光片之间转动宝石进行观察。
此外为便于观察干涉图（光轴图）多配有干涉透镜或者干涉球。
二、偏光仪的操作
首先接上电源打开开关，转动上偏振片，直到视域变暗，把样品放在载物台上,一边旋转载物台，一边通过上偏光片观察样品的消光反应。若出现四明四暗的现象，可加干涉球进一步观察宝石的光轴图。
1、清洁宝石，观察宝石是否透明；
2、打开电源，调节上偏光片与下偏光片成正交位置（视域全暗）；
3、将宝石放于载物台上，旋转物台360°，观察宝石的表现，换方向再测，综合分析记录现象，得出结论；
4、如果是双折射宝石，用锥光镜旋转宝石各方位寻找光轴图，确定宝石轴性；
5、取下宝石放好，关闭电源。
三、偏光仪的应用及现象解释
1、均质体
（1）现象：全暗（全消光）
解释：旋转宝石360°，透过宝石的偏光与上偏光方向垂直，无法透过上偏光，因此宝石始终全暗（全消光）。
例如：尖晶石、玻璃等。
（2）异常消光（注意与非均质体四明四暗现象区分）
宝石旋转360°，呈现明暗变化无规律的现象。常呈弯曲黑带、格子状、波状、斑纹状消光，由于均质体结构应力发生畸变导致。

图8-2-28 异常消光的现象
2、非均质体
现象：四明四暗
解释：
（1）当下偏光方向与分解后其中一个方向一致，透过宝石的偏光与上偏光方向垂直，无法透过上偏光，因此宝石在该位置呈现全暗（360°出现4次）；
（2）当下偏光方向与分解后的方向都不一致，下偏光进入宝石后分解成两束相互垂直的偏光，再进入上偏光最大合矢后透过，因此宝石在该位置呈现全亮（360°出现4次）；
（3）其它位置时，总有部分光透过，宝石呈现全暗－全亮的过渡状态。
例如：红宝石、水晶、托帕石等。
可加干涉球进一步区分宝石轴性。
一轴晶：黑十字干涉图；牛眼干涉图（水晶）；螺旋桨干涉图（紫晶由于双晶结构导致，也称扭曲黑十字）

黒十字干涉图牛眼干涉图螺旋桨干涉图
图8-2-29一轴晶宝石的干涉图
二轴晶：单臂干涉图或双臂干涉图

单臂干涉图双臂干涉图
图8-2-30 二轴晶宝石的干涉图
观察干涉图技巧：转动宝石寻找干涉色，在干涉色最浓集的位置上方放置干涉球，寻找干涉图（当宝石为弧面型时可以直接观察）。
3、多晶集合体
（1）非均质集合体
现象：全亮
解释：任何位置上总有部分小晶处于全亮或全亮向全暗过渡状态。
例如：翡翠、软玉、玛瑙等。
（2）均质集合体
现象：宝石呈半亮，与全亮非常类似，是假集合消光，是光线被不透明的颗粒或者粗糙的表面漫射造成的。
例如：半透明的绿色玻璃。
四、注意事项与局限性
1、透明度差的宝玉石不宜采用该测试。
2、瑕疵、裂隙多的宝石要多方向测试、细心观察后得出结论。某些裂隙多的非均质体宝石如祖母绿由于裂隙透光出现全亮的现象。
3、多从几个方向测试，避免某些特殊光学方位影响结论。
4、聚片双晶与多裂隙宝石在偏光测试中的现象为全亮，但注意其并非为多晶质，通过其他观察后在结论中要注明。
例如：月光石
现象：全亮
结论：非均质体（由于聚片双晶导致现象为全亮）
5、注意异常消光与四明四暗现象的区分。
6、具有高、切工好的宝石样品测试时以亭部刻面与物台接触摆放，若台面向下摆放，可能因全内反射而使视域呈现全暗的假象。如钻石、合成立方氧化锆。
五、偏光仪的用途
1、区分均质体与非均质体及多晶质体；
2、区分宝石的轴性（通过观察光轴图）；
3、确定光轴方向；
4、鉴定宝石种：水晶的“牛眼干涉图”
5、观察多色性：
（1）转动上偏光片与下偏光片振动方向一致，即出现亮域；
（2）将宝石放于载物台上转动，如果是具有多色性的宝石则在转动相隔90°时会出现不同的颜色。

第六节 二色镜

宝石的多色性在某些情况下是辅助判定宝石品种的依据，二色镜就是用来观察宝石多色性的一种常规仪器。
一、结构及工作原理
常用的二色镜是冰洲石二色镜，它由玻璃棱镜、冰洲石菱面体、透镜、通光
窗口和目镜等部分组成。冰洲石具有极强的双折射，能把透过非均质宝石的两束偏振化色光再次分解，它的菱面体的长度设计成正好可使小孔的两个图像在目镜里能并排成像，使分解的偏振光的颜色并排出现在窗口的两个影像中。

二、使用方法
1、用白光透射宝石样品。
2、将二色镜紧靠宝石，保证进入二色镜的光为透射光。
3、眼睛靠近二色镜，边转动二色镜边观察二色镜两个窗口的颜色差异。
4、记录并分析结果。
两种或三种颜色的明显程度（强、明显、弱）/无＋颜色变化
三、观察现象及结论
只有有色透明的非均质宝石具有多色性，无色和均质体宝石不存在多色性，观察到的两个窗口颜色相同。
根据多色性的强弱，通常可分为四级：
强：肉眼即可观察到不同方向的颜色差异。如红柱石、堇青石等。
中：肉眼难以观察到多色性，但二色镜下观察明显，如红宝石等。
弱：二色镜下能观察到多色性，但多色性不明显，如紫晶、橄榄石等。
无：二色镜下不能观察到多色性，如尖晶石，石榴石等均质体宝石和无色或白色的非均质体宝石。
多色性的强弱程度不仅取决于宝石本身的光性特征，同时还受到宝石的大小，颜色的深浅不同等因素的影响。通常单晶宝石的颗粒越大、颜色越深，多色性越明显。
四、宝石鉴定中的应用
1、辅助区分均质体与非均质体宝石，如红宝石与红色尖晶石；
   2、辅助区分一轴晶与二轴晶宝石，如堇青石三色性显著（蓝色、紫蓝色、浅黄色），为二轴晶宝石；
   3、辅助鉴定具有典型多色性的宝石，例如：红宝石：强，玫瑰红/橙红；
   4、辅助加工定向。
（1）确定光轴方向；
（2）具多色性的宝石台面应呈现最好的颜色。
五、注意事项
1、光源应为灯光或太阳光，绝不能使用单色光和偏振光。
2、宝石一定是有色的单晶宝石，颜色越深透明度越好的越容易观察。
3、宝石应尽量靠近二色镜的一端，保证有较多的透射光进入二色镜，并减少刻面的反射光进入二色镜。
4、多转动宝石或二色镜，从不同的方向观察宝石。

第七节 分光镜
分光镜是重要的宝石测试仪器，体积小，便于携带，使用十分方便。分光镜用于观察宝石的选择性吸收形成的特征光谱，确定宝石的品种，推断宝石的致色原因，研究宝石的颜色组成。

一、原理及结构宝石的颜色是宝石对不同波长的可见光选择性吸收造成的。未被吸收的光混合形成宝石的体色。宝石中的致色元素常有特定的吸收光谱。宝石中的致色元素主要为钛（）、 钒（V ）、铬（）、锰（）、铁（）、钴（）、镍（）、铜（）等过渡金属元素。除过渡金属元素外，某些稀土元素（如铷、镨）以及某些放射性元素（如铀、钍），也会使宝石致色。
分光镜能将白光按波长依次分开排列，我们可以分析出哪些波段被吸收，根据吸收特征可以判断出宝石的致色元素或（和）种类。根据色散元件的不同，可制作两种类型的分光镜。
1、棱镜式分光镜
（1）棱镜式分光镜的结构
分光镜主要有狭缝、准直透镜、纠偏的色散棱镜组和出射窗口等部分组成（图8-2-14）。当白光通过狭缝后，经准直透镜成为平行光束照射到棱镜组上，被棱镜色散后经出射窗口进入人的眼睛。

 图8-2-14 棱镜式分光镜结构图
（2）棱镜式分光镜的特点
1） 产生非线性光谱，各色区分布不均，紫区分辨率高；
2）各个色区不同时聚焦；
3） 光谱明亮。
2、光栅式分光镜
（1）光栅式分光镜的结构
与棱镜式不同的之处是采用光栅做色散元件，代替棱镜组（图8-2-15）。平行的白光透过光栅后，产生衍射，形成多级光谱，一般只采用亮度最大的一级光谱。在光栅的前面或者后面放置一个纠偏棱镜，使得光谱能够直射出窗口。

图8-2-15 光栅式分光镜结构图
（2）光栅式分光镜的特点
1） 产生线性光谱，各色区分布均匀，红区相对棱镜式分辨率高；
2） 各个色区同时聚焦；
3）透光性差，需强光源，光谱较暗。
二、使用方法
1、光源选择：无特征吸收的光源，纯净、强度够大，一般用光纤灯（冷光源）。
2、确定照明方式：
1）透射照明法：适用于彩色、透明度较好的宝玉石；

2）内反射照明法：适用于色浅、透明度好的刻面宝石；

3）表面反射法：适用于透明度差的宝玉石，特别是玉石类的。

3、以第二步确定的照明方式进行观察，一手持分光镜。另一手持拿光源（和待测宝石），并记录所观察到的吸收光谱，记录要有绘图＋文字描述。
三、用途
1、鉴定具有特征吸收光谱的宝石种，例如红宝石；
2、帮助确定致色元素，例如：祖母绿与绿色绿柱石（）；
3、帮助鉴别某些天然与合成宝石，例如：合成蓝色尖晶石和天然蓝色尖晶石；
4、帮助鉴别某些优化处理过的宝玉石，例如：翡翠与盐染色翡翠；
5、帮助鉴别某些天然宝石与其仿制品，例如：红宝石和红色玻璃。
四、注意事项与局限性
1、光源：选择纯净的光，检查是否具有选择性吸收，若出现亮线，为荧光线；
2、光照时间不宜过长，因为宝石受热后某些吸收特征会消失；
3、常光－非常光，不同方向的吸收有所差异，具定向光谱，例如：巴西绿柱石；
4、观察时，不应用手持拿小型宝石，手指中的血液具有吸收线（592），会影响观察；
5、保持仪器清洁，灰尘会在分光镜中产生横的“吸收线”；
6、太小的宝石，不宜用分光镜观察，颜色太浅的宝石，应尽量让光通过宝石的路径长一些；
7、拼合石的光谱可能为混合谱线，应先拿放大镜或宝石显微镜检查其是否为拼合石，再进行分光镜测试；
8、并非所有宝石都显示吸收光谱，一般有色宝石常见，无色宝石只有锆石、钻石、、顽火辉石才有吸收光谱，其它无色宝石可不做分光镜测试。
五、特征光谱
1、3+特征光谱
3+离子具有很强的致色作用，其吸收光谱总体上是透过红光，吸收黄绿光，透过蓝光，吸收紫光。最为特征的是，在透光的红光区中有吸收线。如图8-2-16、图8-2-17红宝石和祖母绿的吸收光谱。

图82-16 红宝石（棱镜式） 图8-2-17 祖母绿（棱镜式）
2、2+的特征光谱
2+具有很强的致色作用，但是吸收的波段变化较大，既有导致宝石呈绿色的红光区吸收。又有导致宝石呈红色的蓝光区吸收。出现的特征吸收线（带）的主要位于绿和蓝区，如铁铝榴石（图8-2-18）、橄榄石（图8-2-19）等。
图8-2-18 红色铁铝榴石（棱镜式） 图8-2-19 橄榄石（棱镜式）
3、3+的特征光谱
    3+的致色作用不强，通常是导致黄色，在蓝紫光区有吸收窄带，如黄色蓝宝石（图8-2-20）和金绿宝石（图8-2-21）等。

图8-2-20 黄色蓝宝石棱镜式） 图8-2-21 金绿宝石（棱镜式）
4、2+的特征光谱
2+具有很强的致色作用， 产生鲜艳的蓝色，通常在橙光区、黄绿区、绿区有强吸收带（图8-2-22）。由于地壳中的丰度很低，很少有2+致色的天然宝石，所以，2+的特征光谱又有指示合成或者人造宝石的作用。

图8-2-22 合成蓝色尖晶石（棱镜式）
5、3+的特征光谱
3+的致色作用比较弱，最强的吸收位于紫区并可延伸到紫区外，部分蓝区有吸收，致色宝石主要呈现粉红或橙红，如菱锰矿、蔷薇辉石。例如锰铝榴石的吸收带位于紫区的432（图8-2-23）。

图8-2-23 黄色锰铝榴石（棱镜式）
（6）稀土元素的特征光谱
    稀土元素的吸收光谱常形成特有的细线，如黄色的磷灰石常有位于黄光区的细线（图8-2-24）。铀虽不能导致鲜明的颜色却能产生明显的吸收谱，例如绿色锆石可以出现10多条吸收线均匀地分布在各个色区（图8-2-25）。

图8-2-24 磷灰石（棱镜式） 图8-2-25绿色锆石（棱镜式）

第八节 查尔斯滤色镜

一、结构
查尔斯滤色镜是宝石鉴定中最常用的一种滤色镜，它最初的设计目的是用来快速区分祖母绿与其仿制品，因而又被称为“祖母绿镜”。
查尔斯滤色镜由仅允许深红色光和黄绿色光通过的滤色片组成，通过滤色镜直接观察物体，所有物体只会出现两种颜色，即黄绿色或红色。

二、使用方法
使用滤色镜时，应在白色无反光背景条件下，采用强白光照射宝石，将查尔斯滤色镜紧靠眼睛与宝石保持30至40厘米的距离观察宝石颜色的变化。

三、宝石学用途
1、快速区分大量颜色相近的宝石，主要针对蓝色、绿色宝石，例如：东陵石和翡翠；
2、帮助鉴定某些染色处理的宝石，例如：翡翠
3、帮助鉴定某些合成宝石，例如：蓝色尖晶石与合成蓝色尖晶石；

合成蓝色尖晶石在查尔斯滤色镜下变红
4、帮助鉴定某些仿制品，例如：蓝色玻璃仿蓝宝石。

常见宝石的滤色镜反应总结在表8-1中。          
表8-1 常见宝石的滤色镜反应 
宝石种
灯光下变色反应
日光下变色反应
祖母绿（部分）
浅红－红
橙灰
合成祖母绿（绝大部分）
红
橙
翡翠
黄绿－暗绿
暗绿
染色翡翠（部分）
橙红－红
褐橙
钙铝榴石玉
橙红－红
暗橙
东陵石（含铬云母石英岩）
橙红－红
褐橙
合成蓝色尖晶石
鲜红
暗红
蓝色钴玻璃
鲜红
黑红
海蓝宝石
浅蓝
浅蓝
天蓝色托帕石（改色）
黄绿色
黄灰绿
红宝石（大部分）
浅红－鲜红
红－火红
合成红宝石
鲜红－大红
火红
染色红宝石
红－深红
暗红
红色尖晶石
深红
暗红
红色石榴石
暗红
暗红

四、注意事项
现在，很多合成祖母绿在滤色镜下变红，很多染绿色的翡翠不再变红色。利用滤
色镜观察宝石仅可作为补充的测试手段，不能以此作为宝石鉴定的主要依据。

第九节 比重测试
宝石的质量（重量）与密度是鉴定及评价宝石的一个重要依据。不同的宝石具有特定的密度值，宝石的密度具有重要的鉴定意义。尤其是对大块的宝石原料，其他参数难以获得，相对密度值的测试显得尤其重要。测定宝石相对密度值的方法有静水称重法和重液法。
1、相对密度
宝石的密度常用单位是3，表示体积为13的宝石的质量。密度的测定十分复杂，因相对密度与密度十分接近，二者的换算系数仅1.0001，在宝石学中，通常把测定的相对密度值作为密度的近似值。
宝石的相对密度是指在4℃及1个标准大气压（1101325）的条件下，单位体积的宝石质量与同体积水的质量的比值，没有单位。
2、 测试方法
测试宝石的相对密度由两种方法，静水秤重法和比重液法。
    (1)静水秤重法
      1）阿基米德定律:当物体完全浸入液体中时所受到的上浮力相当于所排开液体的重量。
相对密度（d）= 宝石在空气的质量/（宝石在空气的质量-宝石在水中的质量）
2）电子天平测试相对密度的方法  

图8-2-38 电子天平静水秤重装置
先在空气中秤出样品的重量，然后把宝石放在细铜丝做成的吊篮中泡到水中再秤出宝石在水中的重量，再用上面的公式计算。
3）影响测试精度的因素
    ①天平的精确度：电子秤的灵敏度应达到0。精度不大的手持式弹簧称可用于宝石的原石和很大的宝石雕件；
    ②宝石的大小：宝石不小于0.5克拉；
    ③附着的气泡：将水烧开可减少附着于铜丝或宝石的气泡；
     ④水的表面张力：加入点清洁剂可减少表面张力，也可以用四氯化碳液体代替水。但四氯化碳的密度值与水不一样，计算公式为：
相对密度（d）= 宝石在空气的质量/（宝石在空气的质量-宝石在液体中的质量）*四氯化碳相对密度
注：四氯化碳的密度值随温度而有所改变，具体密度可由四氯化碳密度与温度变化曲线获得。在室温下，取相对密度值1.58即可。
（2）重液法
    宝石鉴定中常利用宝石在重液（浸油）中的运动状态来估测宝石的相对密度范围，这种测定方法快速简单。当已知重液密度时，根据宝石在其中的运动状态(下沉、悬浮或上浮)即可判断出宝石的密度值范围。这种方法的优点是可以测试很小的宝石。重液还也可以用来测定宝石的近似折射率。
    1） 重液
    重液（浸油）是油质液体，利用其密度，来测定宝石的相对密度时常称为重液；利用其折射率比较观察宝石时常称为浸油和浸液。理想的重液（浸油），要求挥发性尽可能小，透明度好，化学性质稳定，粘度适宜，尽可能无毒无臭，因此宝石学中常用的重液种类并不多。
宝石鉴定常用相对密度为2.65、2.89、3.05、3.32的一组重液，由二碘甲烷、三溴甲烷和α-溴代萘配制而成：
                               表8-2 宝石中常用重液的性质
试剂组成
折射率
相对密度
密度指示物
α-溴代萘+三溴甲烷
/
2.65
水晶
三溴甲烷
1.59
2.89
绿柱石
三溴甲烷+二碘甲烷
/
3.05
粉红色碧玺
二碘甲烷
1.74
3.32
/
2）宝石在重液中的现象
    用镊子夹住宝石并浸入重液（浸油）中部，轻轻松开镊子，观察宝石在重液中呈漂浮、悬浮和下沉等状态判断宝石的相对密度：
    在重液中漂浮：宝石的相对密度＜重液S；
    在重液中悬浮：宝石的相对密度=重液；
    在重液中下沉：宝石的相对密度＞重液。
注：如果上浮或下沉的速度缓慢则表示宝石与重液（浸油）两者密度值相差不大；若下沉速度快，则表明宝石与重液（浸油）两者密度值相差大。
3） 注意事项
    ①多孔宝石不宜使用重液；
    ②在重液中测试过的宝石及使用的镊子要及时用酒精清洗，以免污染重液（浸油），影响测试结果；
   ③实验室通风条件要好；
   ④重液要在阴暗阴凉处保存,并放入一些铜丝；   ⑤当宝石的折射率和重液的折射率相近时，宝石会“消失”，要仔细观察才能看到；
⑥每次测试时，只打开重液（浸油）瓶并只测定一个样品，将重液（浸油）瓶瓶盖朝上放置，以免污染，测试完毕后，迅速盖紧重液（浸油）瓶瓶塞；
⑦重液（浸油）应用棕色瓶盛装，避免阳光照射，以免重液（浸油）遇光发生分解；
⑧由于重液（浸油）有很强的腐蚀性，因此在使用时，注意不能溅出重液（浸油），以免粘在皮肤、衣物上；
⑨环境温度可影响重液（浸油）的密度，即温度越高，重液（浸油）的相对密度约小，且由于重液（浸油）的组成溶液的挥发性不同，所以重液（浸油）的相对密度会随时间产生变化，再次使用时必须重新校准。
4）利用重液（浸油）测定宝石近似折射率
重液（浸油）测定宝石的折射率只能是粗略地估计，不能确定具体的数值。当宝石浸入重液（浸油）时，宝石的折射率与重液（浸油）越接近，宝石的轮廓越不明显；相反，宝石的折射率与重液（浸油）折射率相差越大，宝石的轮廓越清晰。

第十节 热导仪
由于在所有宝石中，钻石具有级高的导热性能，因此，热导仪主要用于鉴别钻石及其仿制品。但热导仪不能区分钻石及合成碳化硅。此外，各种宝石的热导率也有差别，在某些特定的情况下，热导仪也能发挥重要的最作用。

一、基本概念：
1、导热性：物体传递热量的能力。
2、热导率：以穿过给定厚度的材料，使材料升高一定温度所需的能量来度量的，单位*℃，例如：钻石100－2600 *℃。
二、热导仪的用途
主要用于区分钻石与其仿制品，除合成碳化硅（莫依桑石）。
三、结构与工作原理
热导仪包括热探针、电源、放大器和读数表四部分。读书表可由信号灯或鸣叫器代替，显示测试结果。

表式热导仪 鸣叫式热导仪
打开电源加热探头，将探头放于宝石上，宝石受热向周围散热到钻石的导热温度范围，指示灯亮，蜂鸣器鸣叫（或表式表盘中指示针偏转至“钻石”区域）。
四、测试方法
1、清洁待测宝石表面，手握金属托或放于金属垫板上（裸钻）；
2、打开仪器电源，预热。按宝石大小、室温情况调节热导仪（一般指示灯亮3－4小格），手握探测器，以直角对准待测宝石（注意不要接触到金属托架），用力适中；
3、仪器显示出光和声信号，得到测试结果。
五、注意事项
1、测试前不要预热，不要用手接触宝石；
2、金属探针头对已镶钻石测试时，注意不要触及金属架部分；
3、金属探针头注意和台面保持垂直，用力适中；
4、＜0.5的未镶钻石，应放在金属垫板上散热测试；
5、注意钻石是否经过涂层处理，结果可能不准确；
6、待测宝石的湿度和环境温度会影响测试结果；
7、合成碳化硅导热性也很好，能使热导仪产生与钻石相同的反应。
8、探针尖端十分灵敏，操作时要小心，用力适中，当仪器不用时，要盖上盖子以保护探针；
9、当仪器长时间不使用时，应将电池取出来，避免电池报废后腐蚀和损坏仪器。

第十一节 具破坏性的规测试方法
以下方法对宝石具有一定的损害，对一些不透明、测不到折射率、体积较大、多孔易被充填和染色的宝石材料的鉴定很有效，但必须慎重使用。
一、硬度测试
硬度测试的目的是确定宝石的摩氏硬度级别。摩氏硬度是用矿物之间的刻划能力来确定，常用的硬度笔由刚玉（9）、托帕石（8）、水晶（7）、长石（6）、磷灰石（5）组成，用他们刻划被测的样品，确定宝石的莫氏硬度。
在使用时要注意：
1、要选择样品不显眼的位置。
2、硬度笔的尖端尽量垂直样品的表面，小心地划一小道。
3、用棉花把刻划的表面擦干净，用放大镜观察是否被刻划上了。
二、热针测试
热针是针尖温度可以加热到200℃以上的一种仪器，通常是一段折叠的电炉丝，用电池供电。测试时，把加热到暗红色的针尖靠近样品的表面，或者短暂地接触样品，检测样品烧焦的气味和“出汗”现象。
1、气味检测
热针短暂地接触样品的不显眼位置后，把样品放到鼻子下闻样品发出的气味：
龟甲、角质珊瑚等天然有机宝石发出烧焦头发的气味；煤精发出焦油的气味；琥珀发出香料味；而塑料仿制品则发出辛辣的气味。
3、“出汗”现象
在显微镜下，把热针靠近样品一不显眼的表面，观察样品的表面是否由“汗珠”冒出。充填了油和蜡的多孔宝石，如绿松石、祖母绿，会出现这种现象。
三、化学反应测试
化学反应用来鉴定碳酸盐宝石、染色宝石、染色黑珍珠等。
1、检测碳酸盐宝石
用一小滴稀盐酸滴在宝石不显眼的位置，用放大镜观察是否出现冒泡现象，并立即将盐酸擦掉。也可以刮一点样品的粉末进行测试。方解石、珊瑚、珍珠、贝壳、菱镁矿、青金石等会发生冒泡反应。
2、染色宝石测试
用棉签沾上丙酮或者其他有机试剂，擦拭样品不显眼的位置，然后检查棉签是否染上颜色，如果染上颜色，说明宝石的颜色是染色的。测试完要及时把丙酮擦净。
3、黑色珍珠的检测
用棉签沾上稀硝酸溶液，擦拭黑珍珠样品不显眼的位置