绿柱石辐照处理的作用及方法

1.使用反应堆快中子和反应堆γ射线辐照处理绿柱石

高秀清等（1997），选取新疆阿尔泰地区产微蓝色（近无色）和无色绿柱石样品20块，分成两组，在反应堆中分别使用快中子和γ射线进行辐照处理。

（1）反应堆快中子辐照处理：将第1组样品放入一个镉板和铅皮特制的、屏蔽热中子的辐照装置中，透过快中子进行辐照，辐照积分通量为1×1018～5×1018n/cm2，辐照温度不高于200℃。会产生人工放射性，需要放置一段时间才能用。

（2）反应堆γ射线辐照处理：将第2组样品放入一个铝筒中，置于γ源辐射区内，辐照总吸收剂量为1×108～5×108Gy，辐照温度为常温。利用这个方法辐照之后还要对样品进行热处理，热处理温度为200～350℃，恒温2h（没有人工放射性）。

实验结束后，样品的颜色有明显的变化，由原来的近无色（微蓝）和无色变成非常漂亮的金黄色和浅黄色。第1组的样品颜色比第2组的深，第1组样品对光和热的稳定性也好些。另外，样品的吸收剂量越大，处理后的颜色越深，但并不成正比关系，而且有一定的饱和度。热处理会使辐照处理后的样品颜色变浅，当升温到450℃时，颜色完全褪掉，但再进行辐照后颜色能恢复。

2.使用低能加速器辐照处理海蓝宝石

北京师范大学低能物理研究所有一台BF-5电子直线加速器（图5-10），该机容量为3～5Me V，平均束流为200μA，扫描宽度为60cm，束流均匀度为±6%。由于该加速器的能量较低，辐照剂量越大，在珠宝玉石晶体上的电子沉积也越大，在这种情况下，易造成放电现象。还需要注意的是辐照产生热效应，当辐照剂量不够使珠宝玉石产生稳定的色心时，热效应会产生相反的作用——珠宝玉石会褪色，或使辐照剂量更高才能达到改色的目的。因此，水冷却是在低能加速器上辐照改色珠宝玉石工艺中非常重要的环节，低能加速器必须配有冷却水装置。笔者将新疆产海蓝宝石（绿柱石的一种）送去低能物理所进行辐照处理，辐照总剂量当量为360～760k Gy，辐照剂量率为100Gy/s，束流200μA，辐照时间为1～2h，得到浅黄色—金黄色效果。海蓝宝石原样品蓝色越深，金黄色效果越显著（图5-19）。图5-19中，左上者为海蓝宝石刻面原石，右上者为热处理后的海蓝宝石，下排3个是经北京师范大学BF-5电子直线加速器辐照处理后的海蓝宝石，由于海蓝宝石辐照处理前的蓝色深度不一样（共30多粒），辐照处理后的黄色或金黄色的颜色也不一样。原样品的蓝色越浅，则辐照处理后的黄色越浅；蓝色越深，则辐照处理后的黄色也越深，甚至可以达到金黄色的效果，如图5-19下排中间的那颗。辐照处理后的样品没有人工放射性，可以随时使用。(www.xing528.com)

3.使用钴（60）γ射线辐照处理海蓝宝石

图5-19　低能加速器辐照海蓝宝石

康雪雅等（1991）用钴（60）γ射线对新疆海蓝宝石进行了辐照处理，辐照剂量为4.7×107rad，辐照时间为50h，实验结束后，淡蓝、浅蓝色海蓝宝石都变成黄绿色。在空气中加热，加热温度在430℃以下时不褪色；加热至430℃并恒温30min，随炉子冷却至室温后取出，则黄绿色的海蓝宝石又变回原来的淡蓝、浅蓝色；加热温度若高达800～1200℃，样品变成白色不透明的陶瓷状物；若将在430℃时变为淡蓝、浅蓝色的海蓝宝石再进行辐照处理，颜色又会变成黄绿色。

综上所述，在一定条件下辐照和加热构成海蓝宝石颜色的可逆性转变。经此法辐照处理的样品没有人工放射性。

【注释】

[1]放射性同位素的书写法应当是K 40，但有些不常用的化学元素符号很难认，要查有关资料才能知道，不方便，故本书用老的表示法钾（40），下同。