بهسازی سنگهای قیمتی

انواع روشهای بهسازی الماس و تشخیص آنها

بهسازی الماس
بهسازی شفافیت یا ترمیم الماس قبل و بعد

الماس های طبیعی دارای کیفیت متفاوتی هستند و بخصوص شفافیت و رنگ آنها میتواند در قیمت آنها بسیار تاثیرگذار باشد. هدف از بهسازی الماس (Diamond Treatment) این است که اگر گوهر مورد نظر اغلب ویژگی ها را داشته باشد اما اندکی عیب و نقص داشته باشد آن را پوشانده و صرفه ی اقتصادی پیدا نماید. انواع بهسازی الماس شامل روش هایی هستند که رنگ و یا ناپاکی های درون آنها را بهبود بخشد.

تاریخ شروع بهسازی الماس به اوایل سال 1900 میلادی بر میگردد و بعد از جنگ جهانی دوم بطور جدی این صنعت فعالیت خود در بازار جواهرات آغاز کرد.‌ با پیشرفت تکنولوژی، نوع بهسازی نیز بهتر و روشهای جدیدی ابداع شد. متاسفانه برخی از این روشها دائم نمیباشد و به مرور زمان اسیب بیشتری به الماس میزند. به طور کلی دو نوع بهسازی داریم یکی بهسازی رنگ و دومی بهسازی پاکی است . برخی از آنها پایدار و برخی دیگر ناپایدار هستند که به همین دلیل هنگام خرید الماس بهسازی شده باید نکات و نحوه نگهداری آنها را نیز بدانید. در این مقاله به بررسی انواع روش های بهسازی در الماس های سفید و رنگی میپردازیم.
توجه: اصطلاح درونگیر، میانباره، اینکلوژن همگی معنی ناخالصی درونی که همراه رشد سنگ در آن گیر افتاده است را میدهد.

روشهای بهسازی پاکی الماس

در الماس های سفید که دارای اینکلوژن ها و میانباره های درون خود هستند و سبب کاهش کیفیت آنها میشوند از بهسازی شفافیت یا پاکی استفاده میشود. این نوع بهسازی به دو روش صورت می پذیرد .

1 – پرکردن ترک ها (Fracture Filling)

بهسازی الماس به روش پرکردن ترک هاوجود ترک های ریز در الماس موجب میشود که شفافیت آن کاهش یابد. در سال 1980 میلادی شخصی به نام زوی یهودا (zvi Yehuda) روشی را ابداع نمود که با ماده ای شیشه ای شکل که ضریب شکستی نزدیک به ضریب شکست الماس داشت ترک های الماس را پر نمود. در این روش این ماده ذوب شده به داخل ترک های الماس تزریق می گردد و حتی ممکن است پاکی یک الماس (I) را به پاکی (VVS) تبدیل نماید.

این نوع بهسازی معمول البته ایرادهایی هم داشت. مثلا بدلیل اختلاف در ضریب شکست الماس و ماده ی مذکور، انعکاس رگه های ارغوانی یا قرمز یا بنفش را در دل سنگ را هنگامی که زیر نور مناسب قرار میدهیم مشاهده میشد. یا اینکه حباب هایی در ترکها به دلیل تزریق این ماده بوجود می آمد. این خصوصیات در زیر میکروسکوپ با زوم 10 برابر پدیدار میشدند. به تازگی روشهایی برای پر کردن الماس وجود دارد که انعکاس رنگ را در ترک ها نمایش نمیدهند ولی با تست اشعه X نمایان میگردند. الماس های بدون بهسازی از این نوع زیر اشعه ایکس کاملا شفاف هستند درصورتی که در نوع بهسازی شده با ماده شیشه ای پرکننده، این مواد در عکس مشخص میگردند.

این نوع بهسازی پاکی دائمی نمیباشد و براثر حرارت، شتشو با مواد شیمیایی یا تعمیرات در جواهرسازی به راحتی آسیب می‌بیند. بر اثر حرارت موادی که درون سوراخها و شکستگی ها میباشد ذوب شده و به بیرون از الماس نشت میکند. در مواردی امکان پر کردن مجدد میباشد اما اگر سوراخها بر اثر بجای ماندن مواد شیمیایی سیاه شده باشد، دیگر امکان تعمیر وجود ندارد.  با فراگیر شدن روش بهسازی یهودا در طی این بیست سال هشدار های زیادی در مورد عواقب تایید کردن این نوع الماس های پرشده توسط آزمایشگاه ها صادر شده است که CIBJO نیز در این مورد به گوهرشناسان اخطار داده است. به طور کلی امروزه گوهرشناسان الماس های بهسازی شده به روش پرکردن ترک را از نظر شفافیت یا رنگ درجه بندی نمیکنند.

2- لیزر زنی (laser drilling)

الماس ترمیم شده به روش لیزر زنیحفاری با لیزر در الماس به جهت کمتر دیده شدن ناخالصی های درون آن صورت میگیرد. در این روش با ایجاد تونل های بسیار ظریف توسط اشعه لیزر با قطر کمتر از 0.02 میلیمتر، به ناخالصی سیاه یا بد شکل میرسند. لیزرهای دی اکسید کربنی با حرارت آن قسمت نازک از الماس، سبب تبخیر شدن آن اینکلوژن شده و لوله ای تا آن ناخالصی ایجاد میکنند که توسط خود لیزر یا تزریق اسید داغ آن را از بین برده یا بی رنگ می نمایند .

این روش که بیشتر در الماس های کوچک کاربرد دارد سبب افزایش شفافیت و در نهایت قابل فروش کردن آنها میشود. گاهی اوقات از همین تونل ها جهت تزریق ماده پرکننده شیشه ای جهت بهبود شفافیت استفاده میکنند. هرچند این روش برای از بین بردن ناخالصی های پاکی میشود ولی خود یکی از انواع ناپاکی در الماس میباشد.‌ چرا که سوراخهای ایجاد شده میتواند به مرور زمان با موادهای دیگر پر شود و بیشتر دیده شود و در درخشندگی الماس تاثیر گذارد.‌ روش لیزر، روشی دائمی میباشد چون سوراخ ایجاد شده را نمیشوداز بین برد. معمولا برای الماسهایی که هر دو روش پرکردن و لیزر در آنها به کار رفته را درجه بندی لحاظ نمیشود.

3- بهسازی الماس به روش لیزر داخلی (Internal laser treatment)

بهسازی سنگ الماس به روش مته کاری لیزردر این روش که به بهسازی KM مشهور است سوراخ کاری با لیز یا ایجاد کانال های لوله ای شکل صورت نمیگیرد، بلکه لیزر یک نوع خطوط موج دار کرم مانندی را در الماس ایجاد میکند. روش KM که از نام عبری ” Kiduah Meyuhad” به معنی مته کاری مخصوص گرفته شده است بر روی الماس هایی که دارای میانباره های داخلی سیاه همراه با ترک هستند انجام میشود.

در این روش از ترک داخلی موجود یک یا چند باریکه اشعه لیزر روی ناخالصی درون الماس به صورت متمرکز ضربه زده که موجب افزایش حرارت میشود. سپس با جوشیدن الماس در اسید قوی و تحت فشار سبب کمرنگ یا رنگ پریده آن اینکلوژن میشوند. شکل پر مانند ایجاد شده طی این فرآیند بسیار شبیه حالت پر طبیعی (از نقص های طبیعی الماس) است که تمایز آن فقط توسط گوهرشناس ماهر و زیر میکروسکوپ برمی آید.

بهسازی رنگ در الماس های رنگی

الماس های بهسازی شده به روش تشعشی
الماس های بهسازی شده به روش تشعشی – قبل و بعد

با وجود اینکه الماس های رنگی بسیار کمیاب هستند و از هر صد تن سنگ معدن معمولا کمتر از ۶ قیراط الماس رنگی بدست می آید، ولی به دلیل افزایش رویکرد افراد به خرید و سرمایه گذاری روی این الماس ها، در تجارت جهانی مورد توجه زیادی است و مطالعات زیادی در باره نحوه درجه بندی رنگ این الماس ها صورت گرفته است و روش های متعددی نیز برای بهسازی آنها وجود دارد که بتوان حداکثر زیبایی را در الماس هایی حتی با کیفیت رنگ کم تر ایجاد کرد. این روش ها شامل:

1- پوشش سطحی (coating)

در این روش کلیه سطوح الماس توسط لایه ای نازک از ماده سیلیکایی یا رنگ مخصوص پوشانده می شود. اغلب اوقات این پوشش سطحی را در کمربند یا سطح زیرین نگین میزنند زیرا راه عبور نور ورودی الماس و انعکاس آن است که این جور تلقی میشود که الماس دارای توزیع یکدست رنگ است. مقدار پایداری پوشش سطحی بستگی به نوع ماده به کار رفته دارد.

البته این روش بسیار قدیمی بوده و امروز کمتر مورد استفاده قرار میگیرد. هرچند که امروزه روش هایی پیشرفته با استفاده از غشای بسیار نازک شیمیایی یا لایه نازک اوپتیکی فرآیند پوشش سطحی را انجام میدهند که نسبت به گذشته مقاوم تر هستند. البته باید بدانید این روش بهسازی دائمی نمیباشد و این متد نیاز به نگهداری ویژه دارد و حرارت، خراش یا سایش، پولیش و .. میتواند این پوشش را از بین ببرند. گوهرشناسان هنگامی که این پوشش آسیب ببیند را میتوانند زیر میکروسکوپ تشخیص دهند.

2 – پرتو دهی (Irradiation)

ترمیم الماس به روش پرتو دهی قبل و بعد
نمایش الماسهای طبیعی و بهسازی شده و تغییر چشمگیر رنگ آنها بعد از بهبود

روش های پرتو دهی در روش های بهسازی جدید دوام رنگ بیشتر است و رنگ یکدست تری در گوهر ایجاد می شود. در این روش الماس مورد بمباران الکترونی و نوترونی و ذراتی با انرژی بسیار بالا قرار میگیرد تا ساختار بلوری (اتم ها در بلور آن) آن را تغییر یا جابه جا شوند و رنگهایی را در مرکز الماس بوجود آورد.

در اویل دهه ۱۹۳۰ پروفسور ارنست لارنس در دانشگاه کالیفرنیا، سیکلوترون را طوری طراحی کرد که بتواند شارژ الکترونی را تسریع کند پس از آن الماس ها در سیکلوترون عمدتا در معرض پرتو آلفا، دوترون (H’) و پروتون قرار گرفتند و رنگهای سبز – آبی، آبی، سبز، زرد و قهوه ای در آنها ایجاد شد. این الماس ها رادیواکتیو شدند ولی نیمه عمر عناصر رادیواکتیو آنها کوتاه بود.

تشخیص الماس بهسازی شده به روش پرتوافکنیعمق رنگ در این الماس ها سطحی بود ولی بیشتر از عمق رنگ در الماس های بهسازی شده به روش برمید رادیوم بود و تجمع رنگ در آنها زیاد دیده می شد. شتاب دهنده های خطی اولیه با بمباران الکترونی رنگ سطحی را در الماس ایجاد می کردند. با استفاده از راکتور های هسته ای که در دهه ی ۱۹۵۰ متداول شدند با پرتو دهی نوترونی رنگ یکدست تری در الماس ایجاد شد و در دهه های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ با استفاده از شتابدهنده های خطی با الکترون های با انرژی بالا الماس هایی با رنگ یکنواخت به بازار عرضه شد.

الماس ها را می توان با پرتو گاما نیز بهسازی کرد این پرتو از طریق مواد رادیو اکتیوی مانند (Co (60 ایجاد می شود. شایان ذکر است این روش بسیار خطرناک می باشد . الماسی که در معرض تابش قرار گرفته هست بسیار حساس میباشد به گرما و تعمیراتی مثل تراش و پولیش مجدد که باعث سرد و گرم شدن الماس میشود. رنگ آن را تغیر میدهد.

بررسی طیف جذبی در روش بهسازی الماس با پرتو دهی

بازه رنگ الماس های صورتی بهسازی شده و طبیعیتغییر رنگ الماس در اثر پرتودهی ناشی از ایجاد نارسائی بلوری در الماس است این فضاهای خالی طیف جذبی را چه در نور مرئی و چه در نور مادون قرمز ایجاد میکند. الماس های پرتو دیده صورتی و قرمز فلورسنس نارنجی قوی به ویژه در LWUV نشان می دهند. الماس های پرتودهی شده شده اغلب طیف جذبی مشخصی را در طول موج های مرئی و مادون قرمز نشان می دهند.

تاثیر دما در فرآیند بهسازی و تغییر رنگ الماسرنگی که در اثر پرتودهی ایجاد می شود عمدتا آبی تا سبز است اگر گوهر بین ۵۰۰ تا ۱۳۱۰ سانتیگراد حرارت داده شود رنگ آبی تا سبز به رنگ قهوه ای، زرد مایل به نارنجی، زرد و به ندرت ارغوانی، صورتی تا قرمز تبدیل می شود.

3- بهسازی فشار بالا، دما بالا با سرد شدن تدریجی (HPHT annealing)

در حال حاضر مهم ترین بهسازی الماس بهسازی HPHT است، از این بهسازی برای ایجاد رنگ های فانتزی مشخص در الماس استفاده می شود. ابداع کننده این روش کمپانی جنرال الکتریک بود کا در سال 1999 این روش را به بازار عرضه نمود. این روش بر اغلب بر روی الماس های نوع IIa که نیتروژن در آن وجود نداشته و معمولا بی رنگ بوده و به دلیل ساختار بلوری خود برخی اوقات قهوه ای رنگ دیده میشوند انجام می گیرد.

الماس مصنوعی CVD-HPHT
تصویر الماس مصنوعی. در روش بهسازی با روش HPHT annealing معمولا مشابه دستگاه های تولید الماس مصنوعی در آزمایشگاه استفاده میشود.

در این روش از حرارت بالای 2000 درجه ی سانتیگراد و فشاری بالا معادل 70000 اتمسفر برای بی رنگ نمودن الماس های رنگ دار بخصوص قهوه ای با از بین بردن این اختلالات درون ساختار بلوری بهره می برند .فشار بالا در این بهسازی برای جلوگیری از تبديل الماس به CO2 یا گرافیت ضروری است. فشار لازم برای این بهسازی بیشتر از 5GPa و دمای لازم بین ۲۵۰۰ تا ۱۸۰۰ سانتیگراد است. یکی از انواع بهسازی HPHT در الماس تغییر مراکز رنگ (Transformation of color center) است.

با بهسازی HPHT می توان رنگ صورتی عمیق تا قرمز را در سه مرحله بهسازی در الماس های la ایجاد کرد. الماس های صورتی تا قرمز یا ارغوانی را که به این روش تولید می شود را Imperial red diamond می نامند. پروسه عمل میتواند برخی از الماسهای قهوی رنگ را به الماس بدون رنگ برگرداند یا اینکه به رنگ جدیدی تبدیل کند مثل زرد، سبز مایل به زرد یا سبز.‌ این فرایند همچنین برای الماسهای صورتی، آبی و زرد نارنجی همراه میباشد.‌ ,قتی این روش به تنهایی استفاده شود، معمولا رنگها بصورت ردیفی تغیر میکنند:
آبی –> سبز –> قهویی –> زرد.
فردی که عمل بهسازی را انجام میده میتواند هر زمان که به رنگ دلخواهش رسید توقف بزند. اگر بعدها گرما داده شود به الماس بر اثر تعمیرات، میتواند رنگ الماس را شدیدا تغییر دهد.‌ روش بهسازی با HPHT روشی دائمی میباشد.‌این الماس ها طی چند مرحله بهسازی ایجاد می شوند شامل:

  • ۱- بهسازی دما بالا فشار بالا (HPHT Annealing)؛ پس از این مرحله گوهر رنگ زرد مایل به سبز پیدا می کند.
  • ۲- بهسازی پرتودهی با الکترون ها، پس از این مرحله گوهر سبز تیره می شود.
  • 3- بهسازی فشار پایین و دمای نسبتا پایین ۱۰۰۰C.
لازم به ذکر است بهسازی با روش HPHT را بوسیله تست فتولومینسانس با استفاده از اسپکتروسکوپ رامان تحت نیتروژن مایع (دمای -196 درجه سانتیگراد) قابل تشخیص است.

4- بهسازی دما بالا فشار پایین (LPHT annealing)

در بهسازی LPHT الماس های سیاه تولید میشود. در نوعی از این بهسازی، الماسهای ساختگی قهوه ای به روش CVD به صورت مایل به قهوه ای تبدیل میشوند.

5 – بهسازی دما بالا – بهسازی گرافیت

الماس سیاه طبیعی
الماس سیاه طبیعی

الماس های بسیار بی کیفیت را تحت حرارت در وکیوم قرار میدهند تا گرافیت همراه ترکهای بسیار ریز باقی بماند که نتیجه آن الماس سیاه است. بیشتر الماس های سیاه در بازار در نتیجه این نوع بهسازی ها تولید میشوند که رنگ آنها با روشهای طیف سنجی قابل سنجش است. الماسی که در معرض تابش قرار گرفته هست بسیار حساس میباشد به گرما و تعمیراتی مثل تراش و پولیش مجدد که باعث سرد و گرم شدن الماس میشود. رنگ آن را تغیر میدهد.

چه کسی میتواند الماس بهسازی شده را تشخیص دهد؟

با پیشرفت تکنولوژی و ورود دستگاههای سوپر پیشرفته در صنعت الماس برای بهسازی، تشخیص و پیدا کردن نوع و بهسازی را بسیار بسیار سخت کرده هست و نیازمند دستگاههای مناسب و پیشرفته ایی میباشد که فقط در آزمایشگاههای معتبر گریدینگ و مراکز تحقیقات فعال میتوان پیدا کرد. با یک لوپ و نور uv نمیتوان تشخیص داد که چه نوع بهسازی بر روی الماس شده هست.‌

با مشاهد فقط فلورسنس الماس که آبی میباشد و تولید رنگ زرد میکند نمیتوانیم تشخیص بهسازی یا رنگ را دهیم.‌ آیا هر نور با هر انرژی که تولید فتوسنتز میکند میتواند نوع بهسازی را نشان دهد؟
آیا نظر و گزارش غلط ما را باید خریدار پرداخت کنند یا آزمایشگاه؟

منابع
Wang. W., Smith.C.P., Hall.M.S., Breeding.C.M., Moses. T.M. (2005) Treated color pink to red diamonds from Lucent diamonds. Gem and Gemology, vol.41, No.1, pp 6-19.Overton.T.W., Shigley.J.E (2008) A History of diamond treatment. Gem and Gemology, vol.144, No.1,pp.32-55.Hainschwang.T., (2016) The natural and artificial color origin of gems. GGTL Labratories, Balzers, Liechtenstein.Moe. K.S., Johansson. U.H., Wamg. w., (2015) LPHT- Annealed pink CVD synthetic diamonds. Gem and Gemology, vol 51, No.2.مرضیه شاهروان؛ دکتر بیژن اعتمادیبا تشکر از آقای شفیعی از ترجمه مقالات GIA در این موضوع
برچسب ها

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن