珠宝玉石饰品基础：仪器与使用指南

第四章　珠宝玉石鉴定仪器及使用

为了能准确快速地鉴定宝石，人们设计了许多仪器，运用这些仪器可以无损、简便、快速、准确地鉴定宝石。下面简单介绍这些仪器的结构类型及使用方法。

第一节　镊　子

宝石镊子是一种长16～18cm、尖头、内侧常有凹槽或“井”纹的用来夹持宝石的工具，一般为不锈钢制，常见灰色。高品质的镊子自身质量较轻，以弹性适中为好，以便使用时夹放自如。

一、类型

常见的宝石镊子有带锁和不带锁两种类型，根据尖头大小又可分为大号、中号、小号，各种镊子在使用中的优点如下：

（1）带锁镊子：有利于无经验者观察宝石，不会因松手而滑落宝石；有利于长期固定宝石位置。

（2）不带锁镊子：灵活自如，但由有经验人士使用较为适宜。

（3）大号镊子：有利于夹持大宝石。

（4）中号镊子：有利于夹持0.05～0.5ct钻石。

（5）小号镊子：有利于夹持0.05ct以下的分钻。

（6）带槽镊子：有利于固定宝石，主要用于彩色宝石和大钻石。

（7）“井”纹镊子（不带槽）：主要用于钻石4C分级，避免槽对其净度和切工分级造成影响。

二、使用方法

使用镊子时，先将镊子平放于桌面，然后用拇指、食指及中指持镊子的两侧，三指轻轻用力将宝石夹持于镊尖。夹宝石时应注意用力均匀适度，用力过猛容易使宝石崩出，用力不够会使宝石脱落。

第二节　卡尺和指环量尺

在珠宝首饰行业中，常用的测量器具有卡尺和指环量尺。

一、卡尺

卡尺的类型很多，如图4－1所示。现将在珠宝行业常用的游标卡尺、电子卡尺分别介绍如下。

1.游标卡尺

（1）游标卡尺各部位名称如图4－2所示。

图4－1　卡尺

图4－2　游标卡尺

1）主尺：主尺上标注的数字为厘米数，最小刻度为1mm。

2）游标尺：可沿主尺滑动，上有游标刻度。

3）外卡脚一对：用于测外径。

4）内卡脚一对：用于测内径。

5）测针：用于测内孔深度。

6）固定螺丝。

（2）使用方法。

1）松开游标卡尺上的固定螺丝，使游标卡尺能够在主尺上自由滑动。

2）右手持尺，左手持物，用拇指推动游标，使固定卡脚与游标活动卡脚并拢。

3）测量前，首先检查零点，观察游标卡尺上的零刻度与主尺零刻度能否对齐。

4）读数时，应以毫米为单位，先从主尺上读出整毫米数，再从游标上找到与主尺上刻度线能对齐的刻度线，读出毫米以下位读数，两者相加得被测长度值。

图4－3　电子数显卡尺

5）测量时，卡脚应与被测物轻微接触，不能压得太紧，以防物体变形或损伤卡脚。

6）一般被测物应停留在两卡脚之间，禁止被测物在与两卡脚接触时移动或转动；变换测量位置时应松开卡脚再移动，以保护卡脚的精密接触面。

7）使用完毕，将游标卡尺推回零位。

2.电子数显卡尺

（1）各部位名称。电子数显卡尺各部位名称如图4－3所示。

1）内卡脚一对：用于测内径。

2）液晶显示器。

3）数据输出端口。

4）插板（换电池）。

5）置零按钮（可在测量中的任意位置置零）。

6）公英制换算按钮（可循环转换）。

7）外卡脚一对：用于测外径。

（2）使用方法。

1）将卡尺置于初始位置（使固定卡脚与活动卡脚并拢）。

2）按动“置零按钮”，使液晶显示器为0.00。

3）按动“公英制换算按钮”，选择公制“mm”或英制“in”。

4）根据要求进行测量（测量基本方法参照1.游标卡尺部分），测量结果显示在液晶显示器上，读取数据。

5）测量完毕，使卡尺返回初始状态。

（3）注意事项。

1）严格按照操作规程进行测量，以确保卡尺处于良好的使用状态，保证准确率。

2）卡尺尺身表面应保持清洁，避免水等液态物质渗入尺框内导致电子元件损坏。

二、指环量尺

指环量尺是用于测量戒指圈口的工具。主要有两种：一种是用于成品戒指圈口测量的戒指棒（图4－4）；另一种是通过测量手指确定所需戒指圈口尺寸的标准圈，称为指环（图4－5）。

图4－4　戒指棒

图4－5　指环

1.戒指棒及其使用方法

（1）戒指棒的结构。戒指棒通常用金属或胶木制作，分把手部分和测量部分。其中测量部分由细的一端至粗的一端具有分级刻度和相应的编号，编号亦按从小到大顺序排列。

戒指棒上测量部分的分级代表着戒指圈口尺寸的大小，每一级具有一个编号，编号数字越大，代表戒指圈口的内径尺寸越大。而每一级的划分，通常根据精度要求和实用性来确定，有的按每1毫米（mm）划分一级（例如：12号代表戒指圈口内径为12mm），也有的按每0.5毫米（mm）划分一级（例如：12.5号则代表戒指圈口的内径为12.5mm）。

（2）戒指棒的使用方法。将待测的成品戒指套在戒指棒上，读取棒上相应的数字，即可知道所测量的戒指圈口的尺寸。应注意的是：读取戒指棒上的数字时，须以圈口中心线所在位置相对应的棒上标志数字为准。

2.指环及其使用方法

（1）指环的结构。指环通常用金属制作，由若干个内径大小不同的标准圆环组成，每一圈环上标有一个编号或字母，代表这个圆环的内径为多少毫米。

（2）指环的使用方法。在日常生活中，常常需要根据手指的粗细加工或购买戒指，这就需要测量手指的尺寸。测量时只需将合适的“指环”戴在手指上，读取“指环”上的编号，即可知道手指佩戴戒圈的尺寸，也称为戒指的“手寸”。按照指环的编号加工、购买成品即可得到尺寸合适的戒指。

我国现行的手寸是以号来表示的，普通人的使用范围在8～28号之间，常见指环编号与指环直径的对应关系如表4－1所示。

表4－1　指环编号与指环直径对比表　（单位：mm）

第三节　折射仪

一、结构和原理

折射仪是依据折射和全反射原理，测宝石临界角值，并将它转化为折射率的仪器。

折射仪的外观如图4－6所示。常用的一般主要由棱镜工作台、内置标尺、目镜、偏光片和光源等组成。可测量宝石的折射率、双折射率以及光性。

测试时还需备有接触液，其折射率在1.79～1.81之间。

用于折射仪的光源要求是单色光。宝石学中统一采用波长为589.5nm的黄光。

折射仪的结构及接触液的特点决定了折射仪适用于折射率在1.35～1.78（或1.81）之间的样品。

图4－6　折射仪

二、使用方法

1.大刻面宝石的测试方法

（1）擦净测台（棱镜）。

（2）擦净宝石，选最大、最平整光滑的面置于测台一侧的金属台面上。

（3）打开光源，使光进入折射仪。

（4）在棱镜中央点一滴接触液，液滴多少视样品待测面大小而定，一般液滴直径1～2mm即可。

（5）用手轻推宝石至测台中央。

（6）眼睛靠近目镜观察阴影边界，读数并记录。若阴影边界不清晰，可加偏光片观察，观察时转动偏光片到阴影边界清晰时读数并记录。转动样品360°，每隔15°～25°按上述步骤读数记录，获得样品不同位置上的折射率。分析所获得的折射率，选取其最大值、最小值和稳定不变的值，判断宝石轴性和光性符号。

（7）测试完毕，擦净宝石和测台。

测试过程中折射仪视域中显示的阴影边界一般有以下两种情况：

1）宝石转动360°，只显示一条阴影边界，说明宝石只有一个折射率。此类型的宝石可能是等轴晶系的宝石或非晶质体宝石，如尖晶石、玻璃等。

2）宝石转动360°，显示两条阴影边界，一条动，一条不动或两条都动。说明此宝石具有两个以上的折射率值，如红宝石、祖母绿、水晶等。

当圆形影像点由标尺从上至下移动过程中全为黑点时，说明样品的折射率大于接触液的折射率。用折射仪无法获得样品的折射率，如翠榴石和锆石；若视域全亮或亮暗不均，则可能为接触液过多、过少或干涸，也可能是样品未置于测台中央。

2.小刻面或弧面型宝石的测试方法（点测法）

宝石样品平面过小或无平整面（弧面型宝石），则可以用点测法获得一个近似折射率。

（1）擦净测台及宝石。打开光源，使光进入折射仪。

（2）将接触液滴在金属台面上，手持样品蘸一点点接触液，将蘸有接触液的部位置于棱镜中央。样品延长方向最好与棱镜的长边一致。

（3）取下偏光片。眼睛远离折射仪30～35cm处观察。头部略上下移动，在标尺上寻找圆（椭圆）形影像点。由标尺上方至下方圆形影像点由暗逐渐变亮，找出上半圆暗、下半圆亮的影像点，读出并记录明暗交界处标尺上的读数，即获此宝石近似折射率（图4－7）。

（4）测试完毕，擦净宝石和测台。

三、注意事项

（1）折射率高于1.81的宝石和无良好抛光的宝石无法测定。

（2）每测定一个宝石后都应该用镜头纸或酒精棉球擦净棱镜。若长期不用，最好在金属台面上涂一层凡士林，以免生锈。

（3）测试时用手轻推宝石至测台（棱镜）中央。当怀疑待测样品是钻石时，先不用折射仪测试，因为钻石硬度高，易磨损棱镜。

（4）接触液一般用小瓶装，液体具挥发性，所以每次用完应及时盖好瓶盖，并放置在合适的地方。

图4－7　利用标尺测试宝石折射率

第四节　分光镜

一、结构和原理

分光镜用来测定宝石的吸收光谱（图4－8）。利用色散元件（棱镜或光栅）便可将白光分解成不同波长的单色光，并且构成连续的可见光谱（图4－9）。有色宝石对光选择性吸收，吸收后光谱出现垂直的黑线或黑带，黑线称为吸收线，黑带称为吸收带。根据这些吸收特征可以判断宝石致色元素或宝石种类。

图4－8　台式分光镜

图4－9　利用棱镜产生的连续可见光谱

二、类型

根据分光镜色散元件的不同，可分为棱镜式分光镜和光栅式分光镜。

1.棱镜式分光镜

棱镜式分光镜由一组棱镜组成（图4－10），这些棱镜呈光学接触。棱镜式分光镜的特点是蓝紫区相对扩宽，红光区相对压缩。因此，在光谱上的色区呈不均一分布。但其透光性好，在光谱中可出现一段明亮的光谱，有利于观察蓝紫光区光谱。

图4－10　棱镜式分光镜

2.光栅式分光镜

光栅式分光镜主要由绕射光栅组成。光栅式分光镜的特点是色区大致相等，红光区分辨率比棱镜式高，但透光性差，须用强的光源。

三、使用方法

1.内反射法

内反射法（图4－11）适用于颜色较浅、宝石颗粒较小的透明宝石。观察方法如下：

（1）宝石台面向下置于黑色背景下。

（2）调节光源角度，使入射光方向与分光镜的夹角大致呈45°。

（3）将分光镜对准宝石，使尽可能多的光通过宝石的内部反射后进入分光镜。

（4）判读分光镜中吸收线的位置。

图4－11　内反射法

2.透射法

透射法适用于半透明至透明的宝石，可保证足够的光透过宝石进入分光镜。观察方法如下：

（1）将宝石置于带小孔的黑板上。

（2）将光源对准宝石。

（3）将分光镜从另一端对准宝石。

（4）判读分光镜中的吸收线位置。

3.表面反射法

表面反射法适用于透明度不好的宝石，调节入射方向与分光镜的夹角，使尽可能多的白光在宝石表面反射后进入分光镜。操作方法同透射法。

四、注意事项

（1）采用白光源（连续光谱），可用白炽灯、手电筒或特制光纤灯。

（2）光谱中吸收线（带）的清晰程度受宝石的大小、颜色深浅、透明度好坏等影响。

（3）尽量让通过宝石的光进入分光镜。

（4）戴眼镜者要确保镜片无吸收。

五、宝石中常见的能产生特征吸收光谱的元素

1.铬

铬元素致色的宝石多呈鲜艳的红色和绿色。它是引起红宝石、合成红宝石、红色尖晶石、粉红色黄玉、变石、祖母绿、翡翠和翠榴石等宝石颜色的主要致色元素。铬在上述宝石中所产生的光谱略有差异。

铬吸收谱线清晰，谱线特征大致为紫光区吸收带、黄绿区宽吸收带、红光区窄的吸收线。

2.铁

铁元素主要形成宝石的红、绿、黄和蓝色，如铁铝榴石、橄榄石、蓝色尖晶石、透辉石、符山石、堇青石等。

吸收光谱特征为吸收带主要分布在绿光区或蓝光区内。谱线清晰度远小于铬。

3.钴

钴是人工宝石常用的致色元素。合成蓝色尖晶石和蓝色玻璃由钴致色，在橙、黄和绿光区有三条明显的吸收强带为其特征性光谱。

4.铀

放射性元素铀，通常能使锆石产生1～40条吸收线，并在各色区中均匀分布。有些产地的锆石能在653.5nm处出现清晰的吸收线，而这条吸收线为锆石的诊断线，但红色锆石通常无吸收线。

5.钒

合成刚玉（仿变石）经常加入微量的钒。含有钒的合成刚玉往往在蓝区475nm处出现一条清晰的吸收线，该线可作为合成刚玉（仿变石）的诊断线。

分光镜是宝石鉴定中不可缺少的仪器，特别是当折射仪对某些宝石的测试无能为力时，分光镜往往最能发挥作用。如折射率大于1.81的锆石、钻石，利用分光镜，大多数能作出诊断性的鉴定。分光镜还可以检测翡翠是否经过了人工染色。宝石中致色元素不同，所显示的光谱特征也不同，根据宝石吸收光谱中吸收线或者吸收带出现的位置，可帮助确定宝石致色元素，从而达到鉴定宝石的目的。

第五节　二色镜

一、结构和类型

1.冰洲石二色镜

这种仪器是用无色的具有强双折射的冰洲石构成，冰洲石可将穿过多色性宝石的两束平面偏振光区分开来，并将两束光线的不同颜色并排在窗口。结构如图4－12所示，由玻璃棱镜、冰洲石菱面体、窗口和目镜组成。

2.偏振光二色镜

以人造偏振片取代二色镜中的冰洲石菱面体。偏振片被切成两片或四片，并拼合起来，具多色性的宝石在不同偏振片上呈不同颜色。但是这种二色镜效果略差于冰洲石二色镜。

图4－12　二色镜结构和观测

A.冰洲石菱面体；B.玻璃棱镜；C.透镜；D.窗口

二、使用方法

二色镜是一种辅助的鉴定仪器，主要用来检查宝石是否有二色性，从而作为鉴定宝石的一种依据。根据多色性显示强度的不同，可分为强、中、弱。

具体使用方法如下：

（1）用镊子夹着或左手直接拿着宝石，右手持二色镜，使手电筒光投射于宝石上。

（2）眼睛和宝石都要靠近二色镜两端，其间距应在2～5mm之间。

（3）边观察边转动二色镜。

（4）若二色镜的两个窗口出现颜色差异，将二色镜转动180°，若两窗口颜色互换，则表明宝石有多色性。

（5）为了避开宝石的特殊方向（此方向无多色性），对每个宝石至少应从三个方向去观测。若呈现两种颜色，说明宝石有二色性；若呈现三种颜色，则该宝石有三色性。

三、注意事项

（1）用白光（太阳光或手电筒光）照射宝石，不能用单色光来检查宝石的多色性。

（2）观察对象应为有色的、透明的单晶宝石，不透明宝石和多晶质宝石无法观察到多色性。

二色镜可用来鉴别某些有色宝石。如当已知两包红色宝石分别为红宝石和石榴石时，可用二色镜进行区别，在二色镜下观察，有二色性的是红宝石，没有二色性的是石榴石。二色镜还可以对琢磨宝石起指导定向作用，以便使宝石最佳颜色通过顶刻面显现出来。

第六节　偏光镜

一、结构

偏光镜是一种比较简单的仪器，对于区别均质体宝石和非均质体宝石非常有用，为辅助鉴定仪器。偏光镜主要由两个偏振片（即上、下偏光镜）构成，此外还有光源、玻璃载物台（图4－13）。

图4－13　偏光镜结构图

二、使用方法

（1）首先应使上、下偏光处于正交位置（视域黑暗）。

（2）将宝石放于载物台上。

（3）再在两偏振片之间转动宝石360°，观察宝石明暗变化。

当转动宝石360°时：

1）如视域始终黑暗，则为均质体宝石，如尖晶石。

2）如视域全亮，无明暗变化，则为非均质多晶质宝石，如翡翠、软玉等。

3）如视域内四明四暗，则为非均质体宝石，如红宝石、水晶等。

4）如视域内出现弯曲黑带、格子状、波状、斑块状消光时，则为异常消光现象（玻璃、塑料制品）。不同宝石产生的异常消光各不相同。

利用偏光镜也可进行多色性的观察，方法是将上、下偏振片转至平行的位置（又称平行偏光），使透射光能够最大限度地通过。当把宝石放在上、下偏振片之间转动时，如果是具有多色性的宝石，则在转动相隔90°时会出现不同颜色。这种观察方法的特点是每转动90°只能显示一种颜色。

三、注意事项

（1）用偏光镜观察宝石，要求样品透明或半透明。

（2）宝石含有大量的裂隙或包裹体，结果须用其他方法补充鉴定。

第七节　10倍放大镜和宝石显微镜

一、放大镜

放大镜是携带和使用最为方便的宝石鉴定工具。放大镜的放大倍数＝明视距离/放大镜焦距，明视距离是指能长时间清晰观看而不易感到疲劳的最短距离。正常眼睛的明视距离为25cm。

1.结构

日常生活中使用的放大镜是由单片凸透镜构成的。放大倍数与凸透镜的曲率有关，放大倍数越大凸透镜曲率越大。由此引起视域范围边部图像畸变（像差）和出现彩色边缘（色差）。

双合镜是由两片平凸透镜构成。优点是很大程度上消除了像差［图4－14（a）］。

图4－14　放大镜结构

三合镜是由两片铅玻璃制成的凹凸透镜中夹一无铅玻璃制成的双凸透镜粘合而成［图4－14（b）］。无像差和色差。

宝石学中一般选择10倍放大镜（用10×表示），它表示如果用它观测一个边长为1cm的正方形，其每边边长放大为10cm，而其面积将放大为100cm2。20×、30×的放大镜虽然放大倍数增加，但视域变小，焦距即工作距离变短，造成使用不便。

2.放大镜质量评判

放大镜质量可以简单地用放大镜观察米格纸上1mm×1mm正方形格子图形来评判。

（1）像差：视域中所有线条应同时聚焦；视域中网格线相互垂直，线条不发生弯曲。

（2）色差：视域中线条清晰且不带有色边。

要特别注意观察视域边缘处。如符合上述情况，则可以认为放大镜的质量好。

3.使用方法和注意事项

（1）清洁放大镜和宝石样品，以免误将灰尘或汗滴视为样品表面特征。

（2）一手持放大镜，另一手用镊子夹住宝石。放大镜靠近眼睛，距离约为2.5cm，镊子夹住宝石置于放大镜前也约2.5cm，为保持工作距离及放大镜和样品的稳定，应将胳膊支撑在桌子上。

（3）用较强的光源照射在样品上，以光不直射观察者眼睛为宜。(www.xing528.com)

（4）观察中必须转动样品，从各个方向上观察样品内、外部特征，并随时调节工作距离，以便始终清晰地观察到各种现象。

（5）观察时座位舒适，两眼睁开，以免眼睛疲劳。

二、宝石显微镜

在宝石学中，显微镜一般可用来放大观察宝石内部和外部特征，是区分天然宝石、合成宝石、优化处理宝石及仿制宝石的重要手段。

1.结构

宝石显微镜一般采用双筒立体变焦显微镜，是由双目镜、可变放大物镜、显微镜支架和底光源四部分组成。放大倍数可从10倍至70倍。与一般显微镜所不同的是这种显微镜有一内置光源可以产生亮域或暗域照明，并配有顶光源照明及特殊的宝石支架，如图4－15所示。

图4－15　宝石显微镜

根据观察宝石的需要，宝石显微镜的照明方式分为暗域法、亮域法和顶部照明法（图4－16）。

（1）暗域法。来自底光源的光不直接射入宝石，而是经半球状反射后再射入宝石，使宝石中内含物在暗色背景下显得更清晰。如合成刚玉中的弯曲生长线用这种照明方法就能很容易地观测到。

（2）亮域法。这是一种由底部的光源对宝石进行直接照明的方法。这种方法一般光圈常锁得很小，可以使宝石中的内含物在明亮的背景下呈现黑色影像，这也是一种观察弯曲条纹的有效方法。

（3）顶部照明法。这种方法，光源是从宝石的上方进行照明，可在反射光中观察宝石表面或近表面特征。这种方法对于检测不透明至微透明宝石很重要。

图4－16　宝石显微镜的照明方法

2.使用方法及注意事项

（1）清洗宝石，防止将表面的灰尘当做内部特征。

（2）使用显微镜前需要调节目镜，使双眼同时准焦。当宝石放在载物台或夹子上后，先用没有可调旋钮的目镜观察宝石，用宝石显微镜支架上的旋钮调整焦距，达到了清楚时，再调整另一目镜的调节旋钮使之准焦。

（3）先用低倍物镜观察宝石的解理、裂隙、生长纹等特征。若看到感兴趣的内、外部特征，将目标移至视域中心，逐渐增加放大倍数，直到看清楚为止。

（4）为了减少宝石表面反射或漫反射，增强观察效果，可将宝石放入浸油中，宝石的折射率与浸油折射率越接近，观察到的现象会越清晰。

三、放大镜和宝石显微镜的用途

1.观察宝石外部特征

（1）观察宝石基本性质。用来观察宝石表面光泽、棱线尖锐度、表面平滑程度、原始晶面和解理等，从而可以得到一些鉴定信息。若宝石腰部有拼合缝，可能是拼合石；若宝石棱线很尖锐，表面平滑，表示此宝石硬度很高。

（2）观察宝石切工质量。观察宝石切磨质量和抛光质量。如钻石切工的评价：对称性好否，同形刻面是否等大，棱线是否交于一点，是否有多余刻面等，表面是否有抛光纹、灼伤痕等。

2.观察宝石内部特征

内部特征包括色带、生长纹、后刻面棱重影、包裹体等。通过观察宝石内部特征，可以鉴别宝石、区分天然与合成、是否经过优化处理等。

橄榄石可以根据其特征的睡莲状包裹体得到验证。红宝石若色带、生长纹弯曲则必为合成品；后刻面重影明显，则为双折射率大的宝石；有单个的气泡或气泡群出现的单晶宝石可能为合成宝石。如蓝宝石中的金红石包裹体呈点状线性分布、色带有扩散，说明该宝石可能经过了后期加热处理。

3.显微照相

在显微镜上配上照相机，可进行宝石显微特征的拍摄。

第八节　天平或重液测量相对密度

一、静水称重法

利用天平测量宝石的相对密度，通常采用静水称重法。

1.原理

利用天平进行静水称重测定宝石的相对密度。假若用m表示宝石在空气中的质量，用m1表示宝石在水中的质量，那么宝石在水中（4℃）排开同体积水的质量等于m－m1，将所测数据代入下列公式计算：

由于水具有较大的表面张力，在测定相对密度时可能有误差，所以通常使用其他液体进行测定。如果宝石相对密度用其他液体进行测定时，则上述公式应为

液体的相对密度值，根据当时所测宝石时的室内环境温度而定。

2.测量方法

以带储存电脑的单盘电动天平为例。使用方法如下：首先调水平，装好支架，将玻璃杯（带2/3杯液体）放在天平上，按操作键得到宝石在空气中的质量m，再将宝石放入玻璃杯浸没液体中，得宝石在液体中的质量m1，可代入公式：

按公式很快计算出宝石的相对密度。

这种电子天平是专门为宝石行业设计的。

静水称重利用天平测量宝石的相对密度，精度高，不受宝石形状限制，快速简便，为一种无损鉴定方法，但对太小的宝石或多孔、裂隙发育的宝石误差较大。

二、重液法

不同宝石相对密度不同，在宝石鉴定中采用重液法可近似地测出宝石相对密度值。

最常用的重液有四种：

三溴甲烷（稀释）　相对密度为2.65

三溴甲烷　　　　　相对密度为2.89

二碘甲烷（稀释）　相对密度为3.05

二碘甲烷　　　　　相对密度为3.32

重液法近似地测量宝石相对密度的操作方法如下：

用镊子轻轻地将宝石放入一套已知的相对密度值不同的重液中（应放在液体中央），观察宝石在液体中的上升、悬浮或下沉状态，来决定宝石的相对密度近似值。

通常宝石在重液中可能表现出以下三种状态：

（1）呈漂浮状态，表明宝石的相对密度小于重液的相对密度。

（2）呈悬浮状态，表明宝石的相对密度与重液的相对密度相等。

（3）呈下沉状态，表明宝石的相对密度大于重液的相对密度（图4－17）。

另外，在宝石测定中通常还用饱和盐水溶液，其相对密度1.13（水中加盐直到不溶为止）；克列里奇液，相对密度4.15。不过后者价格昂贵且属一种非常有害的液体，一般尽量少用。

图4－17　宝石在重液中的状态

第九节　查尔斯滤色镜

一、结构和原理

查尔斯滤色镜由两个滤色片构成，其特点是滤色片仅能通过深红色（约690nm）和黄绿色（约570nm）的光，而其他的光全部吸收。

二、使用方法

将查尔斯滤色镜置于眼睛前方并靠近眼睛，用强光源照射宝石，距离宝石30～40cm处观察宝石表面颜色的特点。

三、注意事项

（1）在查尔斯滤色镜下看到的宝石颜色不是一成不变的，它与宝石透明度有关，与宝石的致色元素有关。

（2）查尔斯滤色镜是一种辅助仪器，通过它只能提供一些重要信息，不能作为鉴定宝石的主要手段。

查尔斯滤色镜最早用来区别天然祖母绿及其仿制宝石。产自哥伦比亚和西伯利亚的祖母绿，在滤色镜下呈红色，而其他绿色的仿制宝石则呈绿色，但印度、南非等地的祖母绿在滤色镜下也呈绿色。

滤色镜的更进一步运用是检测经人工染色处理的宝石和人工合成宝石。如早期铬盐染色翡翠在滤色镜下显红色，而天然翡翠通常不变，但常有例外。合成蓝色尖晶石和蓝玻璃在滤色镜下显红色，而颜色相近的蓝尖晶石、蓝宝石、海蓝宝石等在滤色镜下则不变色。

第十节　紫外荧光灯

一、结构和原理

紫外荧光灯是通过荧光灯中的特殊灯管发出紫外线来激发宝石荧光的一种仪器。一根为长波紫外线灯管，产生365nm紫外线；另一根为短波紫外线灯管，产生253.7nm紫外线。

二、使用方法

（1）将清洁后的宝石放入暗箱。

（2）打开荧光灯开关。

（3）通过防紫外线玻璃罩观察宝石。

（4）分别观察不同光波下荧光颜色及强弱。

三、注意事项

（1）荧光灯只是一种辅助性鉴定仪器，不能作为鉴定宝石的主要依据，需其他手段的进一步支持。

（2）眼睛不能直视荧光灯管，应透过防紫外线窗观察，以免紫外线损伤眼睛。

紫外荧光灯是用来检测宝石是否具有荧光或磷光，根据荧光特点有时可揭示某些宝石的特征，从而鉴别宝石。如：

1）鉴定钻石及其仿制品。钻石的荧光性从无到强，颜色多样，而其仿制品大都只有单一的荧光色，因此在鉴定群镶钻石和批量钻石时紫外荧光灯十分有效，若为钻石，其荧光性就不会完全一致，会显示各种颜色、各种强度的荧光，而仿钻则荧光性较均一。

2）帮助鉴定宝石品种，区分宝石的天然与合成。根据不同宝石的荧光性不同，可以帮助区分同种颜色的宝石品种，如红宝石在荧光灯下有红色荧光，而石榴石无荧光。合成红宝石、合成祖母绿通常比天然红宝石、天然祖母绿荧光色鲜艳明亮。

3）判断宝石是否经过人工处理。某些拼合宝石的胶层发出与宝石整体不同的荧光，某些注油、注胶或玻璃充填物会发出荧光。如某些注胶处理翡翠会发出蓝白色荧光。

第十一节　钻石鉴定用仪器

一、钻石热导仪

1.结构和原理

通常物体对热的传导本领称为热导率。热导仪是根据宝石的导热性设计的。

在宝石中热导率最高的为钻石，钻石的热导率远远大于次高的刚玉，钻石热导仪正是利用钻石这一热学性质来鉴定钻石和除合成碳硅石以外的各种钻石仿制品的一种仪器。

典型的钻石热导仪，由热探针、电源、放大器和读数表四部分组成，读数表可由信号灯或蜂鸣器代替。当加热的探针接触钻石表面时，探针温度明显下降，热电仪会检测出并显示结果；而其他宝石由于导热性差，不具有类似的温度下降速度，则无反应。

2.使用方法

（1）清洁宝石并使之干燥。

（2）打开热导仪开关，预热探针。

（3）用探针垂直宝石刻面测试，施加一定的压力，看读数表显示结果。

（4）检测完毕，关掉电源，用镜头纸擦试探针，戴上防护罩。

3.注意事项

（1）热导仪是区别钻石和钻石仿制品的一种专门仪器。但合成碳硅石（钻石仿制品）也具有极高的导热性，用热导仪无法将二者区别开，须借助其他方法，如使用590型无色合成碳硅石/钻石测试仪。

（2）宝石表面必须洁净、干燥。在检测小分钻或戴久的钻石时，可能会出现异常，需借助其他方法验证。

（3）在检测时，探针应尽可能垂直宝石表面。探头不能接触金属托，否则会发出报警声。

（4）热导仪的探头非常精细，在使用中要加倍小心，使用完毕后应立即盖上保护罩。

钻石热导仪能快速、准确地鉴别钻石及其除合成碳硅石外的仿制品，在钻石鉴定中非常方便实用，但仅作为一种辅助鉴定仪器，需要其他方法的验证。

二、钻石确认仪

钻石确认仪（DiamondSureTM）是一种天然钻石快速分辨仪器，可以检测质量在0.1～10ct范围内的无色—浅黄色抛光钻石，能将所有的合成品及仿制品筛选出来，对有怀疑的样品建议做进一步检测分析。

使用方法：

（1）检测时将抛光的待测样品台面朝下放在光纤点中心位置。

（2）按“检测”键，这时仪器将自动检测并分析样品的可见光吸收光谱。

（3）显示屏上出现测试结果。

液晶显示屏一般会有以下几种结果：

1）显示“通过”。说明样品为天然钻石，无须做进一步检测。

2）显示“通过，请作热导仪检测”。如果在热导仪检测时显示为“钻石”，则该样品为天然钻石。

3）显示“建议作进一步检测”，或“请进一步检测”。该样品必须进一步检测分析，可能为钻石仿制品或合成钻石等。但是需要注意的是，天然钻石中大约有1%在钻石确认仪检测会被要求“建议作进一步检测”，尤其是彩色钻石，须通过其他方法鉴定加以确认。

钻石确认仪主要用于检测无色或基本无色的钻石，棕色天然钻石或其他彩色天然钻石鉴别后很容易显示“请进一步检测”，但天然黄钻例外。该仪器可以鉴别黄色合成钻石与天然黄色钻石。钻石确认仪并不适用于其他宝石或钻石仿制品的鉴别分类，也不能用于检测天然钻石进行了何种人工处理，如裂缝填充、辐照或热处理等。

三、钻石观测仪

钻石观测仪（DiamondViewTM）是钻石确认仪的补充。天然钻石与合成钻石在短波紫外光下呈现不同特征的生长结构荧光图谱，钻石观测仪对样品的荧光图谱进行分析，可对被钻石确认仪“建议作进一步检测”的样品作准确鉴定。

钻石观测仪利用强短波紫外灯照射样品，激发样品获取荧光图谱，如HPHT合成钻石的荧光图谱显示特别的几何型生长区结构，从而达到进一步检测的目的。

使用时将钻石样品置于真空样品仓的短波紫外光下，电脑显示屏上会出现样品的紫外荧光图谱，与钻石观测仪连接的电脑中存有各种天然和合成钻石的紫外荧光图样，可直接将待测样品的荧光图样与之对比，从而得出结论。

四、590型无色合成碳硅石/钻石测试仪

美国C3公司设计的590型测试仪，用于热导仪测试之后进一步区分钻石和合成碳硅石。

钻石和合成碳硅石在紫外光区的吸收特征不同，钻石不吸收紫外光，而合成碳硅石对紫外光有强烈的吸收。590型测试仪据此原理可有效区分钻石和合成碳硅石。

检测时使宝石台面与仪器光导纤维探头端部保持垂直并接触（镶嵌钻石的金属托不能与探头接触）。如果是钻石，就能激活蜂鸣器和绿色指示灯；如果是合成碳硅石，则绿色指示灯和蜂鸣器就无反应。

590型测试仪应在正常温度、湿度下使用。由于光导纤维探头从测试仪中伸出，所以必须小心操作，以免对其造成损伤。光导纤维探头的端部应保持清洁，不用时必须把防护滑板盖住测试口以保护探头。

第十二节　克拉秤

克拉秤是称量宝石重量的仪器，是珠宝首饰行业，尤其是流通领域常用的计量器具。

一、结构

如图4－18所示，克拉秤包括外盖、秤盘、液晶显示屏、校准砝码、开关键（ON/OFF）、归零键（TARE）、砝码校准键（CALIBRATION）、单位转换键（MODE）、锁定解除键等。

图4－18　克拉秤

二、使用方法

（1）按锁定解除键，打开外盖。

（2）按ON/OFF键（开关键），接通克拉秤电源，显示屏开始闪动。

（3）当“CALIB”闪动着出现时，把校准砝码放在秤盘上，以校准克拉秤（每次务必先校准后使用）。

（4）将待称量物品轻置于秤盘上称量。外盖盖上后读数。

（5）若要除去器皿的重量，则按TARE键（归零键），显示屏上出现“0.00”，再把待测物品放在器皿上，此时只显示待测物品的净重。

（6）若要转换计量单位，按MODE键（单位转换键）。

（7）按ON/OFF键即可切断电源，具自动省电功能的，在克拉秤持续静止状态数分钟（该秤为5min）后会自动切断电源。

（8）在不使用时，关上外盖直至锁上为止。

三、校准方法

（1）按CAL键（校准键）。

（2）显示屏闪现“CALIB”。

（3）将测试砝码置于秤盘上，克拉秤会自动校准。

（4）以下显示将会出现：

CALIB→End→20.0000g→所使用的质量单位

（5）校准结束后，取下测试砝码，即可开始一般性称量。

每次开机后，均需按以上程序进行校准。

四、注意事项

（1）将秤置于平稳坚固的水平台面上使用，避免震动、光照、空气流动，以防影响计量的准确性。

（2）不许称量超过量程的物品，否则会损坏克拉秤。

（3）若温度瞬间变化超过5℃，则最少需要等候30min后再开始使用。

第十三节　硬度测试法

确定宝石的硬度以助于对宝石的鉴定。宝石的硬度用摩氏硬度来表示。

一、摩氏硬度

摩氏硬度是一种表示物质硬度的尺度，其数值间的递增量并不相等而是相对的，如果某宝石的硬度为7，则能刻划硬度为7或更小的另一宝石。

二、使用方法

（1）选择宝石不显眼的部位。

（2）将硬度笔尖垂直放在待测面上。将持硬度笔的手支撑住以期更好地控制它。

（3）小心地在宝石上划一短道（2～4mm）。

（4）将被测表面擦净，用放大镜察看是否被刻划。

（5）若无划痕，则宝石硬度大于该级别，换高一级别的硬度笔测试，直到划动为止。

三、注意事项

（1）因具有损害性，故应严格控制在宝石鉴定中的使用。硬度测试仅适用于宝石矿物原料或半透明到不透明的雕刻装饰石（如鉴别蛇纹石与软玉）；尽量避免使用于半透明至不透明的椭圆型宝石的鉴定，绝对不可用于透明的刻面型宝石的鉴定。

（2）若用力过大，任何硬度的样品都能被刻划。

（3）测试时应遵循先软后硬的顺序。

（4）任一给定的宝石能刻划硬度与之相等的另一宝石。

第十四节　大型仪器在宝石鉴定中应用简介

合成宝石、人造宝石及宝石优化处理技术的日新月异，使宝石鉴定难度日益增加，这就使得宝石学引进越来越多的新型、大型仪器用于宝石鉴定。图4－19为宝石鉴定中发挥越来越重要作用的红外光谱仪。

图4－19　红外光谱仪

目前用于宝石鉴定的大型仪器及用途如表4－2所示。

表4－2　大型仪器在宝石鉴定中的应用

第十五节　宝石鉴定方法

宝石鉴定很难规定一套适合任何宝石品种的测试程序，但基本测试项目和步骤还是有规可循的。一般情况下，宝石鉴定第一步要求总体观察；在总体观察的基础上，确定选择哪些常规测试仪器；最后综合分析观察和仪器测试的结果，定出宝石品种名称。

一、总体观察

用肉眼并借助10×放大镜和显微镜放大观察。观察内容可分为宝石外部特征和内部特征两方面。

1.外部特征

宝石外部特征归纳起来有颜色、透明度、光泽、色散、特殊光学效应、解理、断口、硬度、琢型宝石表面特征及加工质量等方面。

（1）颜色。首先注意光源，要用日光或与之等效的光如白炽灯，光源强度要适中。光源强，颜色显浅；光源弱，颜色显深。例如，观察钻石要来自北面方向的光或不产生黄光的光源。观察时使光照射在样品表面，用反射光观察宝石的颜色；样品最好有白色背景。对颜色的观察和描述有以下三个内容：

色彩：用日光组成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫和黑、灰、白等色描述，一般还借用矿物学中的二名法来描述宝石的颜色，二名法是用两种色彩来描述宝石的颜色。例如黄绿色，其中绿是主色，黄是叠加在绿之上的次要色彩。

色调：用深、浅或暗、淡来描述色彩。

色形：颜色的形状。例如孔雀石中绿色呈条带状分布；碧的颜色环带；染色石英岩中颜色沿粒间呈网状分布等。

（2）透明度。宝石透明度一般分透明、半透明和不透明三个等级描述。

（3）光泽。观察宝石光泽，需选择光滑平面，光泽种类很多，宝石以玻璃光泽为主，其中最强的是金刚光泽。

（4）色散。具强色散（色散大于0.030）的宝石，按正确比例琢磨会显示五颜六色的火彩。浅色宝石火彩明显；深色宝石火彩往往被体色掩盖。可显示强火彩的宝石有合成金红石（色散0.30）、钻石（0.044）、锆石（0.039）、合成立方氧化锆（0.060）等。

（5）特殊光学效应。具特殊光学效应的宝石，其特殊光学效应的特征可以作为宝石鉴定依据。例如，红宝石、蓝宝石、石榴石和辉石都可具星光，红宝石和蓝宝石一般为六射星光，而石榴石、辉石为四射星光；天然宝石中的特殊光学效应往往不如合成宝石的明显。

（6）解理。出现在宝石单晶体中的一个特性。发育有解理的宝石有钻石、托帕石、长石和辉石。如月光石中的“蜈蚣”、钻石中的“胡须”等。

（7）硬度。硬度测试是有损鉴定的，一般不采用。

（8）琢型宝石其他表面特征。它包括宝石生长纹（如珍珠表面“等高线”纹）、色带、残留的晶面或蚀象（如钻石腰棱上出现的），拼合石的拼合面与表面的交线，覆膜处理宝石的涂层、镀膜、贴箔特征，玻璃、塑料等人造宝石的模制印痕和冷却凹面等，对鉴别宝石都有一定意义。

（9）琢型宝石加工质量。一般说贵重的宝石加工质量应该是上乘的，即宝石总体轮廓对称、规则；刻面对称、平整；刻面上的抛光痕少或无；刻面棱平直，三条棱交于一点。

2.内部特征

观察宝石内部特征除在外部特征中提到的生长纹、双晶纹、色带、解理等以外，主要是指宝石内部含的包裹体。

包裹体由固体、液体、气体物质组成。它们在宝石中可以是：

（1）单相的。固、液、气各自独立存在。

（2）二相的。一般是液体中含气泡。

（3）三相的。液体中含固体和气泡。

从包裹体与宝石形成时间的相对早晚看，包裹体又可分为：

（1）原生的。包裹体比宝石形成早，这类包裹体一定是固相的。

（2）同生的。包裹体与宝石同时形成。单相的、二相的、三相的都有。

（3）后生的。宝石形成后产生的。如充填于欧泊或玛瑙裂隙中的铁锰氧化物，常呈树枝状，它们往往是含铁、锰的地下水渗入到欧泊或玛瑙的细裂隙中沉淀形成的。

原生和同生的包裹体对鉴别宝石品种，特别是鉴别天然与合成宝石有重要意义。包裹体还可以指示宝石产地。

二、仪器测试

1.测宝石折射率和双折射率

折射仪是非常重要的仪器。在总体观察基础上，估计样品折射率小于1.78时，首先使用折射仪获取样品的折射率和双折射率。

某些具高双折率的宝石借助10×放大镜或显微镜观察“双影”现象，可了解宝石为各向异性和估计双折率的大小，如锆石（0.059）、橄榄石（0.035～0.038）、透辉石（0.024～0.030）等。“双影”明显程度与双折射率大小和样品大小都有关系。

2.测宝石光性

宝石光性多数情况可根据折射仪阴影边界移动特点确定，然后用偏光镜或二色镜加以证实。折射仪有局限性，某些宝石需要由偏光镜和二色镜来测定光性。

3.用分光镜观察光谱

分光镜测定宝石的吸收光谱，判断宝石的致色元素，对鉴别宝石、诊断宝石是否经过染色很有意义。

4.测相对密度

若备有电子天平则用静水称重法，可获相对密度的具体数值，相对密度值对鉴别宝石品种很有意义。而用重液法测试宝石相对密度则较方便快捷。

5.其他测试

包括用查尔斯滤色镜、紫外荧光灯、热导仪以及用某些化学试剂等。

三、定名

首先根据总体观察特征、鉴定表上记录的折射率（及双折率）、相对密度等数据，判断相应的宝石种名；然后再参照偏光镜、二色镜、分光镜等测试结果，从几种宝石中筛选出待检样品的名称。

定名时必须注意：

（1）一定要有3～4个依据互相验证支持，如仅有折射率和相对密度往往是不够的。

（2）所获测试结果有矛盾者，或与某些特征有出入时，必须查明原因，或再重新测试验证。

一般情况下经总体观察和各项仪器测试，鉴别宝石、定出宝石名并不困难。目前鉴定难点在于天然与合成宝石的鉴别（尤其是熔剂法、水热法合成的红宝石、祖母绿、合成钻石等与天然的十分相似）、某些优化处理的宝石（如漂白充填处理的翡翠）的判定。当常规测试不能解决时，可选择大型仪器测试。