除去粉剛的藍色調：探查低溫熱處理的粉剛

除去粉剛的藍色調：探查低溫熱處理的粉剛

How to get the “Blues” out of the Pink：

Detection of low-temperature heating of pink sapphires

文：瑞士寶石研究所 所長Dr.Krzemnicki 麥可.欽尼斯基博士 譯: Judy TU

粉紅色剛玉總是跟隨著時尚潮流，特別是東非和馬達加斯加發現的新礦床後，不論是寶石的數量或是大小，在珠寶市場中一直佔有一席之地。相較下，鮮艷的粉紅色剛玉比起帶有些許紫色調的能得到更高的評價。對有色寶石施以大約800到1000度的熱處理，應能大幅提昇它們的顏色，事實上這種被稱為〝低溫〞的熱處理，因為減少或去除了組成藍色的成份而留下粉紅色，是由於含有少量的鉻元素存在於晶體構造中。

一般來說，熱處理剛玉的鑑定要以顯微鏡進行小心翼翼的觀察，尤其是當加熱到1000℃以上，我們可以看到許許多多因熱處理而產生的特徵，這些特徵通常發生在大多數藍寶石和紅寶石的身上。像是環礁狀結構的包裹體，它們在加熱的過程中會發生熔融或爆炸，這算是熱處理中最突出的特徵（圖 2）；然而，當涉及到所謂的低溫燒法的粉紅色剛玉，這些特徵會變得微少，有時根本不存在而無法查覺。

圖2.因熱處理而造成的類似環礁狀結構的包裹體具融化的狀態。這種特徵在一千度以上的熱處理才會出現，一千度以下的溫度，顯微鏡下通常就難以找出這些跡象。©M.S.Krzemnicki, SSEF

為了能夠清楚地鑑別出低溫加熱的粉紅色剛玉，我們在不同的溫度下（400，600，800和1000 ° C）做了大量的樣品測試，分析它們加熱前以及加熱後的改變 (圖1)。在研究中顯示，針對產自東非及馬達加斯加的粉紅色剛玉，我們能夠清楚判斷出該寶石是否經過低溫熱處理，鋯石是關鍵，也通常存在於這兩處產地的剛玉寶石中，所以能夠以拉曼光譜技術對鋯石進行偵測。

圖1. 一系列產自馬達加斯加的粉剛，加熱1000度前(上)和加熱後(下)。熱處理對這些寶石造成明顯的效果，去除了藍色的成分而更美麗符合市場需求。©M.S.Krzemnicki, SSEF

在加熱前，由於放射性衰變的鈾痕跡存在鋯石裡，而鋯石包裹體呈蛻晶質狀態（晶格局部損壞）。我們的實驗顯示，這些鋯石包裹體因為施加的溫度而會重拾恢復了結晶度。從拉曼光譜中可發現所引起的光譜寬度和峰譜直徑的差異。此外，在800℃以上的溫度，更看到一個螢光激發光譜發光峰的顯影。具我們所知，SSEF研究所率先也是唯一發現以FWHM標準(圖4)應用在鋯石包裹體檢測，此法能準確鑑別出低溫燒法的粉紅色剛玉。

註: 所謂FWHM- Full Width at Half Maximum為「一半最大能量值之全寬」來定義雷射光束直徑，由觀測半高寬FWHM的大小以衡量此批sample晶格結構是否均一。

圖3. 粉剛裡的鋯石在拉曼光譜中的可見熱處理前(橘色曲線)，和不同溫度的熱處理(藍線、紅線、綠線)，在曲線和峰譜間能視出不同溫度處理的相互關係。©M.S.Krzemnicki, SSEF

圖4.FWHM能計算理想曲線(綠)，投射到實際曲線峰(橘)。