由于X射线是外层电子跳到内层时放出能量所形成的射线,其能量小,只能打击原子核的外层电子,改色后的珠宝玉石没有人工放射性,但形成的颜色不稳定,在太阳光照射下会变回原来的颜色,故目前已没有人使用了。
2.γ射线辐照源
国内主要用钴(60)γ射线源辐照珠宝玉石改色。由于钴(60)γ射线源只放出1.17MeV和1.33MeV两种能量,所以,钴(60)γ射线放出的能量不能打进原子核,只能打击原子核外的电子形成色心,故经辐照改色后的珠宝玉石没有人工放射性,取出就能用,但颜色较浅。图5-9是中国原子能科学研究院北京原子高科金辉辐射技术应用有限责任公司(以下简称金辉公司)使用的“游泳池式钴辐照源”。钴辐照源放在6m深的水井中(把水井称作游泳池),通过机械手操作,使用时把钴辐照源提到顶部,即可对样品进行辐照。
3.低能加速器辐照源(10MeV以下)
低能加速器辐照源的能量也只能打击原子核外的电子形成色心,打不到原子核,故改色后的珠宝玉石也没有人工放射性。用此方法辐照改色后的珠宝玉石颜色比γ射线辐照改色后的珠宝玉石颜色深,比反应堆辐照改色后的珠宝玉石颜色浅。如图5-10所示的是北京师范大学低能物理研究所4Me V能量的BF-5电子直线加速器,使用时能直接对样品进行喷水冷却。
图5-11是金辉公司使用的10MeV/20k W大功率电子直线加速器。图5-12是加速器的喇叭状辐照头,射线从喇叭头射出,以左右摆动的方式对样品进行“扫射”,样品在传送带上移动并经受射线辐照(图5-12中传送带上的纸箱正在接受辐照灭菌处理)。传送带有好几十米长,与飞机场提取行李的传送带差不多,是环形循环的,可以到安全窗口对珠宝玉石样品的颜色进行观察,颜色合适了就可以取出来。
图5-9 游泳池式钴辐照源
(康四清 提供)
图5-10 BF-5电子直线加速器
(王瑛 提供)
图5-11 金辉公司的大功率直线加速器
(康四清 提供)
图5-12 金辉公司的大功率直线加速器对样品进行辐照灭菌处理
(康四清 提供)
4.高能加速器辐照源(10MeV以上)
高能加速器辐照源放射出的粒子不仅能打击原子核外的电子形成色心,还可以打击原子核,故会产生人工放射性,被改色的珠宝玉石必须放置一段时间后才能使用。改色后的珠宝玉石颜色比低能加速器辐照改色后的珠宝玉石颜色深,比反应堆辐照改色后的珠宝玉石颜色浅。(www.xing528.com)
5.反应堆中子辐照源
反应堆中的高能量中子(20~50Me V),包括热中子和快中子两种。选择哪种中子对珠宝玉石进行辐照处理,要根据珠宝玉石原料来决定。但无论哪种中子,由于能量很大,又不带电,故不仅能打击珠宝玉石原子核外的电子形成色心改色,还可以打击原子核,产生人工放射性,故被改色后的珠宝玉石必须放置一段时间后才能用。经反应堆中子辐照改色后的珠宝玉石颜色是最深的。
图5-13是游泳池式反应堆堆心的照片,很难见到。反应堆使用的铀棒放在水中(即游泳池中),照片中见到的管子有些是铀棒,有些是供辐照用的样品管。至于辐照用的样品管放在哪个位置、内部怎么样组装等,这些均由工作人员处理。照片是从游泳池底部向上照的,比较清晰。
图5-13 中国原子能科学研究院游泳池式反应堆堆心
(杨笑 提供)
据国内最早做珠宝玉石辐照改色实验的专家高秀清介绍,在反应堆中子辐照珠宝玉石时,必须将待辐照处理的珠宝玉石置于用镉(Cd)或钆(Gd)材料做的特制屏蔽热中子装置中进行辐照处理。这一装置虽然可屏蔽大量的热中子,但仍会有少量的热中子穿过屏蔽层射入珠宝玉石晶体内,产生人工放射性。所以用这种装置进行辐照处理的珠宝玉石仍然要放置冷却一定的时间,待辐照处理的珠宝玉石放射性强度衰变到豁免限值以下时才允许出厂。
由此可知,用不同的放射源辐照处理同种珠宝玉石所得到的颜色是不一样的,对托帕石的辐照样品进行比较就可以看出来(图5-14)。
珠宝玉石矿物经过放射源辐照处理后并不都会产生人工放射性,只有经过能够打击到原子核的高能量射线辐照处理后的珠宝玉石才具有人工放射性。产生了人工放射性的珠宝玉石需要放置一段时间,达到安全豁免限值以下方可使用。
图5-14 不同射线源对托帕石的辐照改色
(左为γ射线辐照;中为加速器辐照;右为反应堆辐照)
(高秀清 赠)
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