随着时代的发展，科技的进步，宝石的优化处理方法也越来越多，目前主要的优化处理方法有热处理、扩散处理、辐照处理、激光处理、染色处理和镀膜处理等。为传播宝石文化，普及珠宝知识，将系列讲解宝石的各种优化处理方法。希望对广大爱好者有所帮助，不足之处请谅解。本文重点讲解宝石的辐照处理方法及鉴别特征。
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蓝宝石辐照处理是指用高能射线辐照宝石，使其颜色发生改变的处理方法。主要应用于钻石、托帕石、锆石、水晶、绿柱石及珍珠等。
01、辐照处理的基本原理
辐照处理就是采用辐照源的带电粒子、中子或Y射线辐照宝石，通过带电粒子、中子或γ射线与宝石中离子、原子或电子的相互作用，最终在宝石中形成电子-空穴心或离子缺陷心，进而产生颜色或改变颜色。主要分为两种方式。
一种是带电粒子与宝石相互作用主要引起核外电子的激发和电离。当带电粒子接近宝石原子时就会与原子核外电子发生静电作用，而使电子获得能量，如果电子获得的能量足够大，则电子可以从原子中跑出来而使原子电离。被电离的电子仍具有足够大的动能，还可以进一步引起另一个原子核外的电子的激发和电离，引起宝石中原子的位移和相应的化学变化。
另外一种是快中子与其原子核发生碰撞、核反应、俘获反应等，会产生新的带电粒子或引起离子位移，这些粒子或离子将引起另外的原子或离子电离或激发，产生被电离的位移原子。这些被电离的位移原子实际上是重的荷电粒子，它可以引起进一步的电离和原子位移。
02、辐照源的种类
辐照源主要有α辐射、β辐射、γ辐射和中子。α辐射是由放射性元素衰变释放出来的高速飞行的氦原子核，也可以依靠氦离子在回旋加速器中获得；β辐射产生于原子核衰变或电子加速器；γ辐射来自于原子核能态的变化，它是一种波长极短的电磁辐射，其速度等于光速的光子束流；中子主要来源有核辐照源、重核裂变、轻核聚变。分为热中子、慢中子、中能中子和快中子。
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宝石03、常见色心类型
色心泛指宝石中能选择性吸收可见光能量并产生颜色的晶格缺陷。属典型的结构呈色类型。色心的种类十分复杂，但最常见的为电子心、空穴心和杂质离子心。
03-1、电子心
电子心(F心)指宝石晶体结构中由于阴离子空位而引起的缺陷。就整个宝石晶体而言，当阴离子缺位时，空位就成为一个带正电的电子陷阱，它能捕获电子。如果一个空位捕获一个电子，将其束缚于该空位，这种电子呈激发态，并选择性吸收了某种波长的能量而呈色。因此，电子心是由一个阴离子空位和一个受此空位电场束缚的电子组成的。为了维持晶体的电中性，阴离子空位必须捕获一个负电子，由此产生的色心称之为电子心(F心)。
若一个阴离子空位捕获两个电子时，称为F心；两个相邻的F心称为F2心；三个相邻的F心称为F3心；两个相邻的阴离子空位只捕获一个电子称为R心。
03-2、空穴心
空穴心(V心)是晶体结构中由于阳离子缺位而引起的色心。从静电作用考虑，缺少一个阳离子，等于附近增加了一个负电荷，则附近一个阴离子必须成为“空穴”才能保持静电平衡。因此，空穴心是由一个阳离子空位捕获一个“空穴”组成的（空穴是指晶格离子中电荷不足；空位是指晶格中离子的缺失）。如烟晶中以类质同象形式替代Si⁴⁺的Al³⁺杂质，在晶格位中形成正电荷不足的位置，为了维持暂时的电中性，Al³⁺离子周围必须有相应的正一价阳离子存在。当水晶受到辐照后，与最近邻的O²⁻将失去一个多余的电子，而残留下一个空位，形成空穴心。
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宝石图片04、常见辐射损伤心类型
辐照处理宝石产生色心的过程较为复杂，往往是多种色心的组合。辐照处理宝石产生的色心。主要有电荷缺陷色心，电荷缺陷色心指宝石晶格点阵上的原子或离子仅在带电性质上发生变化而形成的色心，而该晶格位上的原子或离子既不增加也不减少。一般来说，当宝石晶体受到辐射时，辐射粒子与晶格位上原子或离子的外层电子发生相互作用，把辐射能量传给了电子，电子在吸收一定能量后，就会克服原子或离子的束缚而逃逸出去。从而形成了电荷缺陷色心(空穴心和电子心)。
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蓝宝石其次还有离子缺陷色心，宝石中离子缺陷是指正常晶格位的离子在位置上发生了变化，形成了正负离子空位、空位聚集、填隙离子等缺陷。由此类缺陷所形成的色心称为离子缺陷色心。辐照可以产生离子缺陷色心。例如在辐照Ia型褐黄色钻石的过程中，辐射粒子进入钻石与晶体中的碳原子发生碰撞，在碰撞过程中，彼此间发生能量转移，从而使碰撞粒子的运动状态发生显著的变化，将钻石中的碳原子从其初始位置激离，从而产生GR1色心，形成蓝绿色钻石。钻石晶格位上原子或离子的电离或激发和中子与钻石晶体中原子核的相互作用，可导致钻石晶格位上离子的迁移，钻石晶格位上出现正、负离子空位或空位聚集和滑移线系。事实上，钻石经辐照后产生的往往是复合色心。
Ia型淡粉红色钻石经辐照处理后，可使颜色的饱和度得到加强，并变成红色或紫红色；某些透明度低的Ia灰色钻石经中子辐照处理后，可变成漂亮的深蓝色。
05、辐照宝石的色心转型
热处理是辐照作用的逆行为，它能使辐照作用产生的色心释放出来，从而破坏辐照产生的色心。色心具有不同的陷阱能级。加热可以使处于陷阱能级中的电子，越过陷阱能使色心消失。若被捕获的电子释放后不能返回原位，又被另一种缺陷中心所捕获，这时则可形成新的色心，实现色心转型。例如对辐照处理蓝绿色钻石进行高温退火处理，随温度的升高钻石的颜色从蓝绿色→绿黄色→金黄色→浅黄色→原本色(色心漂白)。这种颜色变化序列可以停止于任何一点，得到任一种颜色。
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辐照钻石无色托帕石经γ射线辐照处理后，易诱生黄色不稳定色心和蓝色稳定色心(组合成褐色、棕褐色)，经中温加热退火处理后，有助于消除黄色不稳定色心，稳固蓝色色心，并转变为蓝色托帕石。辐照处理蓝托帕石进一步加热(560~580°C)，色心漂白至无色托帕石。若采用快中子去处理无色托帕石，可直接诱生稳定的蓝色色心，并形成蓝色托帕石。
热处理的目的是使宝石的颜色稳固化，这主要是通过消除某种不稳定色心，增强另一些色心来改变宝石的颜色。宝石的颜色也随着加热温度的不同而变化。当温度增加到一定程度时，最终会使宝石的色心全部消失。
06、辐照宝石的鉴别特征
06-1、辐照钻石的鉴别特征
06-1-1、颜色
颜色分布集中，与琢型宝石的形状有关，与辐照方向有关，靠近辐照源一侧的颜色要深的多；天然彩钻色带可为直线状或角状并与晶面平行。而部分辐照钻石的颜色不是典型的天然颜色，业内人士可以通过经验识别出辐照处理钻石。
06-1-2、导电性
天然致色的蓝色钻石属于IIb型，并能导电，而辐照而成的蓝色钻石则不具有导电性。
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辐照钻石06-2、辐照蓝宝石的鉴别特征
无色、浅黄色和某些浅蓝色蓝宝石经辐照可产生深黄色或橙黄色蓝宝石，粉红色蓝宝石可产生稀少的橙-粉红色蓝宝石。多数不稳定，在太阳光下几小时或用酒精灯烧一两分钟就会退色。可以用“褪色试验”来确定金色蓝宝石颜色的稳定性。
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摩根石06-3、辐照托帕石的鉴别特征
辐照处理和可增强或产生粉红色、黄色、褐色和蓝色托帕石的颜色。根据颜色的强度和深度，大多数辐照处理的蓝色托帕石的颜色在自然界还从没有发现，但还没有任何非破坏性办法能准确证明蓝色托帕石的颜色是否经优化处理。一些黄色和褐色托帕石，无论是天然或人工致色的，在光的照射下均可能褪色。
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托帕石06-4、辐照碧玺的鉴别特征
辐照处理主要用于产生或加强碧玺的粉红色至红色，但在颜色改变的同时经常会产生大量裂纹。某些碧玺在经过辐照处理后产生黄色、橙色。有时辐照也能产生红和绿双色碧玺。
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碧玺06-5、辐照水晶的鉴别特征
几乎所有水晶均可通过辐照形成烟色。先对无色水晶进行辐照使其变为深棕色，黑色，再经热处理减色，以形成所需的颜色。不易测定。
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水晶07、作者简介
姓 名：王建泉
资 质：珠宝鉴定师、钻石分级师 、NGTC宝石学家。
执业资格：人社部中级贵金属首饰与宝玉石检测员。
社会职务：中国收藏家协会 会员。黑龙江省辽金文化博物馆 研究员。哈尔滨商业大学管理学院 宝石与材料工艺学 客座教授。
研究方向：中国玉文化进程与古玉材质溯源。
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作者：王建泉注：部分文字和图片来源于《辐照技术及其应用》、《宝石的优化与处理》和《系统宝石学》以及网络软文等。欢迎广大玉友提出宝贵意见。如转载需标注来源。
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