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微分干涉顯微鏡在珠寶鑒定中的應(yīng)用
微分干涉顯微鏡是一種特殊形式的干涉顯微鏡。通常被觀察物體內(nèi)各點(diǎn)的折射率不同,光通過時(shí)造成光程差的不同。微分干涉顯微鏡是通過在正交的偏光鏡之間,放置一個(gè)微分干涉棱鏡(諾瑪斯基棱鏡)及其滑行器把極微小的光程差轉(zhuǎn)變?yōu)檎穹?光強(qiáng)度)的變化,從而可觀察到物體內(nèi)或表面的微細(xì)結(jié)構(gòu)。諾瑪斯基棱鏡可將一束光分解成偏振方向不同的二束光二者成一小夾角,在穿過物體相鄰的區(qū)域后,由于物體表面的高度和折射率不同,引起了兩束光發(fā)生了光程差。檢偏器將兩束垂直的光波組合成具有相同偏振面的兩束光,從而使二者發(fā)生干涉。調(diào)節(jié)微分干涉滑行器可使樣品的細(xì)微結(jié)構(gòu)呈正或負(fù)的投影形象,造成人為的三維立體感。
微分干涉顯微鏡外形上與材料學(xué)領(lǐng)域常用的金相顯微鏡類似。大多數(shù)金相顯微鏡可配備微分干涉部件來進(jìn)行微分干涉觀察。
一、在珠寶鑒定研究中的應(yīng)用
微分干涉觀察是一種將樣品高度和折射率的微小差異通過微分干涉對(duì)比變成人為的具三維立體感圖像的顯微觀察技術(shù)。被觀察樣品無需作任何處理。用微分干涉法觀察樣品,會(huì)看到明場(chǎng)下所看不到的許多細(xì)節(jié),明場(chǎng)下難于判別的一些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)或缺陷,如凹凸、裂隙、孔洞等可通過微分干涉進(jìn)行反差增強(qiáng)而容易判斷。它對(duì)于具光滑表面珠寶材料的微細(xì)結(jié)構(gòu),特別是觀察與觀察面相垂直方向存在的微細(xì)差異時(shí)很有效。主要應(yīng)用大致以下幾個(gè)方面:
1.觀察天然和合成珠寶表面生長、溶蝕的微觀形貌特征
天然和人工晶體的晶體表面有反應(yīng)其生長條件、生長歷史、以及生長后所經(jīng)受的各種地質(zhì)或人工處理變化的特征。高精度地觀察和解讀這些特征,特別是微細(xì)特征的差異對(duì)于鑒定一些寶石材料中的凈度特征很有幫助。例如微分干涉差顯微鏡觀察對(duì)區(qū)分切磨鉆石桌面上見到的腐蝕管狀坑和激光鉆孔非常有效。腐蝕管狀坑為種深形腐蝕坑呈管狀或線狀自晶體表面一直延伸至晶體內(nèi)部深處,它是天然腐蝕作用所致。鉆孔的直徑通常大于幾個(gè)微寶石顯微鏡下比較容易觀察到,但暈輪和激光灼傷痕跡和斑紋在微分干涉顯微鏡下更清楚。
2.找出切磨寶石表面覆膜、染色等處理特征
近年來珠寶材料表面鍍膜、染色等改色增色技術(shù)不斷發(fā)展,一些高科技技術(shù)局部或選擇性應(yīng)用到珠寶商品的某些部位。如鉆石的新型含納米粒子二氧化硅復(fù)合膜,鍍膜者通過選擇不同種類的來得到想要的顏色。相對(duì)多見的鍍膜顏色主要為粉紅色、紫色和藍(lán)色,主要覆蓋于切磨鉆石的其他切磨寶石表面或局部區(qū)域也見各式各樣的新型覆膜(如坦桑石表面的藍(lán)色鍍膜、托帕石、水晶等的高科技鍍膜等)。對(duì)于這類鍍膜,有經(jīng)驗(yàn)的寶石鑒定人員在特定的照明條件下也能觀察到表面鍍膜的痕跡,但在微分干涉顯微鏡下鑒別有鍍膜存在的特征,諸如劃痕、白點(diǎn)、污點(diǎn)、薄膜脫落區(qū)域等能簡(jiǎn)單且清晰地被觀察到。
3.觀察切磨寶石各類表面脈理、人工印記、及其他表面特征
切磨寶石的表面常觀察到各式各樣的表面脈理。有些表面脈理反應(yīng)了晶體內(nèi)部生長或變形特征,如天然鉆石生長的八面體履帶構(gòu)造和生長后受塑形變形而產(chǎn)生的滑移線等。仔細(xì)觀察這些表面脈理特征有利于解讀晶體生長條件和歷史。人工印記是近年來現(xiàn)代高科技技術(shù)應(yīng)用到珠寶商品上的另一種典型例子。超高能源對(duì)寶石的表面進(jìn)行燒蝕、刻蝕產(chǎn)生各式人工印記。其印記的細(xì)微特征以及與表面其他微細(xì)結(jié)構(gòu)如表面脈理等的關(guān)系可通過在微分干涉顯微鏡下的詳細(xì)觀察獲得和解讀。切磨過程中在寶石表面留下的各式諸如拋光紋類的微細(xì)特征也能夠清晰地觀察到。