天然宝石的人工改善（Nature gemstone enhancement）热处理石英类宝石及鉴定特征：1. 色淡不浓、发暗，指人们运用某种技术方法和工艺处理来改变宝石的颜色，提高宝石的净度、物理和化学稳定性，使天然宝石的外观得到改善，从而提高宝石美学价值和商品价值的过程。
优化处理：指除切磨和抛光以外，用于改善珠宝玉石的外观(颜色、净度或特殊现象)、耐久性或可用性的所有方法。
光的颜色变化表达方法——牛顿光谱、CIE颜色系统 颜色三要素：色相、饱和度（色度）、明度（亮度） 近代科学颜色理论：晶体场理论、分子轨道理论、能带理论、结构缺陷理论
优化：传统的、被人们广泛接受的、使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法。如热处理红宝石、浸无色油祖母绿、玉髓玛瑙的染色处理等
处理：非传统的、尚不被人们接受的优化处理方法。如染色处理翡翠、辐照处理钻石、表面扩散处理蓝宝石等。 热处理：将宝石放置在可控气氛和温度的加热设备中，添加不同的化合物和涂填物、选择不同的温度范围、气氛条件、加热速率及恒温时间对宝石进行热处理，使宝石的颜色、透明度、净度、光学效应等外观特征得到明显改善。经热处理后，宝石的颜色相对稳定，它是一种将宝石的潜在美展示出来并为人们广泛接受的常见优化方法。
热处理技术的原理分为八类：
1. 使宝石中致色元素改变而产生颜色的变化，如珍珠、象牙、珊瑚、琥珀等
2.使宝石原有的色心被破坏而引起颜色的变化 3.使宝石中的杂质扩散或改变存在状态而改变颜色 4.使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化 5.使某些宝石发生结晶构型的变化
6.使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的
7.消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度 8.温度骤变可能引起珠宝玉石内部产生裂纹
热处理刚玉的鉴别特征：1.颜色不均匀，原色带的颜色、清晰度也会发生不同程度的变化。 2.固态包裹体有不同程度变化 3.流体包裹侵入新胀裂的裂隙中
4.表面特征：表面产生一些凸凹不平的麻坑。二次抛光出现双角棱、多面角棱 。
5.吸收光谱和荧光特征：黄色和蓝色蓝宝石在台式分光镜下观察，缺失450nm吸收带，某些热处理的蓝色蓝宝石在短波紫外光下显示弱的淡绿色或淡蓝色荧光。
色调不正；
2. 绝大部分热处理水晶无色带，若有则为平行条纹； 3. 水晶的颜色对光、热较稳定，个别有褪色现象，主要区别是晶体内有无棉絮状物质；
4. 一般由天然水晶（紫晶、烟晶等）改色而成的，因此具有天然水晶的三相包裹体外；因热应力作用在包裹体四周还出现微裂隙光环；
5. 有时紫晶、黄晶中可看到似皂沫状（或波纹状）包裹体。
热处理宝石：刚玉、石英类宝石、绿柱石类宝石、托帕石、锆石、碧玺、翡翠、尖晶石、磷灰石、锂辉石 复习思考题
1. 什么是热处理？简述热处理的原理？ 2. 通过具体的宝石实例叙述热处理的分类？ 3. 热处理为何能够消除某些宝石中的包裹体？ 4. 列举三种常见的热处理宝石及其鉴别特征？
常见的电离辐射有四类：重带电粒子、高能电子、电磁辐射、中子
辐射源：能够产生电离辐射的物质或装置。
①通过核转变产生电离辐射的装置或物质，如核反应堆和放射性元素。
②通过电磁场把带电粒子加速至高能量的电器装置，或可产生电离辐射的装置。 辐照对宝石产生不同的效应，包括：
1. 使宝石形成天然已发现和尚未发现的色心； 2. 使已有的色心强化；
3. 恢复由于加热和光照而退色的色心； 4. 改进与色心无关的色彩等。
辐照使宝石致色最主要的原理是在宝石晶体内产生各种色心：电荷缺陷色心、离子缺陷色心
放射性指放射性原子核由于处于不稳定状态，向另一种核素转变并放出辐射和能量的过程。
影响宝石辐照改色的因素：宝石本身的成分和晶体结构、辐射类型、辐照功率和宝石吸收剂量
辐照技术 ：1. 把宝石放入辐照设备（如反应堆）中心处。
2. 样品盒由电动机带动不停转动。
3. 有进水、出水冷却样品，水温不超过50℃。 辐照宝石时要解决的技术问题：（1）为保证颜色均匀，须转动宝石实现均匀辐照。
（2）为避免样品在辐照时温度过高炸裂，应采用相应冷却措施。如加入循环冷却水等。
（3）控制放射剂量或反复辐照以得到满意的色度。 辐照剂量未饱和前，颜色深度与辐照剂量、时
间成正比。
辐照剂量饱和后，宝石的颜色便稳定不变。 （4）辐照改善有时颜色不稳定，遇光、热易退色。通常辅助低温去掉不稳定色心，保留稳定色心。 辐照处理的宝石有钻石、托帕石、锆石、石英、绿柱石、长石、方柱石、锂辉石、方解石、 及珍珠等。 钻石辐照处理：
辐照＋热处理→钻石的颜色，为永久性改色 适用于：有色而且颜色不好的钻石，如褐色→天蓝色、涂色宝石的鉴别特征 ：鉴定方法与染色的鉴定相同。 观察宝石的光谱、查尔斯滤色镜下颜色的变化、颜色分布、试剂擦拭等都是鉴定涂色有效的手段。 涂色处理的钻石，在颜色分级时可能会发现很难定色级，这时要注意检察其亭部和腰棱表面的颜色，和用蘸试剂的棉球擦拭。 涂层宝石的鉴别特征 ：（1）宝石亭部涂层用表面反射照明，在20-40X放大下观察可以发现划痕、涂层剥落的斑痕及含气泡的表面晕彩斑。 （2）涂层宝石的折射率很难测出。 绿色： 但此法不能使颜色变浅；不能提高颜色的色级
辐照处理钻石的鉴定： 1． 颜色分布
天然彩钻，为直线状或角状色带，与晶面平行， 人工致色，色带平行于琢型宝石的小面。处理产生的颜色分布集中，与琢型、轰击方向有关。
亭部辐照：圆钻型底尖成环状，形成“伞状效应”；阶梯型靠近底面有与其平行的窄色带。冠部辐照：冠部刻面轮廓颜色富集；围绕腰棱的深色环。
边部轰击：无特征的图案，靠近轰击源一侧颜色深。 2．吸收光谱：黄钻H4色心引起的吸收线
辐照黄钻可存在595nm的吸收线，但在加热处理中，随温度上升，595nm吸收线会消失，同时在红外光谱区将出现H1b和H1c吸收线。
3．导电性：天然蓝钻能导电和透过短波紫外光，辐照蓝钻则不导电。
托帕石的辐照处理及鉴定
核反应堆→线性加速器→加热处理 黄色和褐色托帕石（天然或人工），光照下均可褪色 绿柱石：Maxixe型无色、暗蓝色、绿色、黄色、粉色、蓝色绿柱石（经γ射线、短波紫外线）变成 深钴蓝色的绿柱石
碧玺：主要产生粉红色、红色，得到好的颜色的同时会产生裂纹。不易检测。
石英：几乎所有石英通过辐照都可以形成烟色。后再经减色处理形成所需颜色，不易检测。芙蓉石辐照后颜色加深，无色水晶辐照后成紫晶、黄晶，不易检测。 表面处理 ： 是采用简单的不改变宝玉石基本性质，改善质量的一类物理修饰法。
宝石的表面处理分为：涂层法、镀膜法和贴箔法。 涂色 将颜料或染料涂于宝石表面以改善宝石颜色外观的方法。
涂层 将有色膜或具有强反射的膜涂于宝石表面、亭部刻面或底面以改善它们的颜色或亮度的方法，也称为覆膜。
（3）用钢针刻划在膜上会留下痕迹。 （4）用热针测试，塑料膜会有异味反应。
（5）透镜涂层的钻石会带有明显的灰色调，与比色石比较时，很难定其色级。 贴箔宝石的鉴别特征 ：（1）放大：不平而褶皱的箔片，箔片表面的划痕；有时可见到脱落的箔。(2)观察宝石的颜色和亮度分布特征也可以揭示贴箔处理。 复习思考题
1. 什么是辐照处理？什么是涂层、镀膜和贴箔？ 2. 辐照处理有几种类型？设备有哪些？
3. 辐照处理钻石有哪些工艺方法？有哪些鉴别特征？
4. 列举常见辐照处理的宝石及其鉴别？ 5. 表面处理有哪几种方法？有何异同？
6. 涂层、镀膜和贴箔宝石各有何鉴别特征？
扩散处理就是在高温或超高温条件下，通过某种元素在宝石中以扩散的方式来改变宝石内致色元素的种类、含量和元素间的比例，从而达到改变宝石外观特征（如颜色、透明度）的一种化学处理方法。 扩散处理的原理:
1、渗入元素与宝石中主要成分元素的类质同象置换条件
1）原子或离子的半径 大小相近 2）相同的化学键性 3）电价的总和平衡 2、渗剂及其作用
3、扩散处理的一般过程：
1）渗剂介质中发生各种化学反应 2）宝石界面附近的外扩散作用 3）界面吸附和界面反应
（渗入元素在宝石界面附近与宝石的某种原子或离子所发生的交换反应为界面反应） 4）内扩散过程
（置换式扩散、空位式扩散） 4、影响扩散处理的主要因素 1）温度因素
（温度越高，产生的活性渗入元素离子就越多； 宝石的扩散系数增大） 2）扩散时间
（渗层厚度的平方与扩散时间成正比，两者呈抛物线关系，渗层厚度总体上随扩散时间延长而增加，但出现明显的递减规律）
3）宝石晶体结构和缺陷
（晶体缺陷如位错、空位是渗入元素的扩散通道； 扩散处理与辐照处理结合使用） 5、扩散处理的方法 1）粉末包渗法
把宝石成品或半成品埋入盛有渗剂粉末的耐高温容器中，加热密封容器。
优点：设备简单，易操作，适用于各种款式宝石。缺点：容器体积小，处理宝石量有限，渗剂对容器有腐蚀性。 2）盐浴法
把宝石浸入到渗剂的熔融体中进行扩散处理。 优点：设备简单易操作，扩散速度快、效率高。缺点：不同部位形成的渗层厚度不均，熔盐腐蚀性强、产生有害气体。 3）熔烧法
把渗剂制成料浆，涂覆于宝石表面，干燥后放在热处理炉中，在惰性气体或真空气氛中以稍高于料浆熔点的温度加热烧结，通过液固相扩散的方式形成渗层。所产生的渗层均匀、扩散速度快。 刚玉宝石扩散处理
扩散处理原理：在晶体中引入一定含量的铁和钛离子，以代替刚玉（AI2O3）分子中的铝 扩散蓝宝石的类型
根据扩散层厚度:Ⅰ型： 0.004~0.1mm , Ⅱ型（“深”扩散处理）达0.4mm 根据致色离子: Cr、Ni：橙黄色扩散层 Co 蓝色扩散层 Fe、Ti：扩散蓝宝石（主要） 扩散处理蓝宝石的鉴定
鉴定依据：人工扩散的颜色仅限于宝石表层，而宝石的核心部分是原天然刚玉宝石，宝石的颜色层可通过切磨或抛光部分或全部去除。
鉴定扩散处理蓝宝石有效的方法：油浸和放大观察。 肉眼或显微镜下观察:
1.Ⅰ型扩散为灰蓝色、蓝色，表面似水淋淋、灰蒙蒙的雾状外观,；
Ⅱ型扩散为清澈的蓝-蓝紫色，似天然优质蓝宝石。 2. 坯料表面呈现出部分反射光和表面烧结物，经抛光可部分或全部去除；
3. 抛光轻时，抛光面常上产生一种双层带状物，放大
镜下观察可见一个扩散层。
4. 表面裂纹或周围孔隙中，常有色料沉积。 5. 宝石中的包裹体周围常有高压碎片，部分包裹体熔融，如金红石的丝状部分熔融成点状，或被吸收。 油浸观察：最实用的鉴定方法，浸入浸液后典型特征： 1. 高凸起，沿刻面接合处和腰围见较深的色线或高凸起
注意色线与宝石色带、包体区别：后者常常不规则。
2. 斑状刻面，颜色深浅不一的现象，使整个宝石颜色不均匀，或处理、抛光不均匀，扩散层厚度不同引起。 3. 腰围边效应，即腰围常完全无色，整个腰围清晰可见。是热处理过程中，边缘过度熔融、烧结，抛光时不得已加重抛光而出现的现象。
4. 蓝色轮廓，扩散处理宝石的边缘都很清楚，显示渗色层的特征。
5 . Co2+扩散的蓝宝石，在查尔斯镜下呈现红色。 其它鉴别特征
1. 荧光特征：短波紫外光下有白垩状蓝色或绿色荧光；长波紫外光下有蓝、绿色甚至橙色荧光。
2. 紫外-可见光光谱特征：天然蓝宝石以565nm为中心吸收而呈现蓝色，Fe2+、Ti4+离子浓度决定色调深浅。
扩散处理红宝石的鉴定特征
1. 颜色：有不同深浅的红色，颜色常呈斑块状不均匀。
2. 放大检查：浸在二碘甲烷中用漫反射光，可见红色多集中在腰围、刻面棱及开放性裂隙中，但不如扩散蓝宝石明显。 3. 荧光：在短波紫外下可见有斑块状的蓝白色磷光。 4. 二色性：具模糊二色性，有时呈特殊的黄-棕黄二色性
5. 折射率：具有异常折射率，最高可达到1.80。 扩散处理星光刚玉宝石的鉴定
1. 颜色：整体为黑灰色调的深蓝色，弧面型的底部、裂隙内有红色斑块物质。
2. 星光特点：完美、均匀，批量样品中过于完美与天然星光不符。
3. 放大检查：星光仅局限于表面。弧表面有极薄层细小点状聚集的絮状物，非针状金红石定向排列。 4. 荧光：长短波紫外光下无反应。部分有红色斑样品发红色荧光。
5. 化学成分：样品表面Cr2O3含量异常。表面铬含量高，油浸中呈轮廓清晰的高突起红色圈。 复习思考题
1. 什么是扩散处理？简述扩散处理的原理？
宝石改善与人工合成
