Обесцвечивание облученных камней.

Александр, по поводу обесцвечивания камней на Форуме написано уже много. Особенно про топазы. Собственно ВСЕ топазы, кроме розовых природных камней с хромофором марганца, обязаны своим цветом радиационным дефектам. То есть, повторяться не будем. Ответим лишь на те Ваши вопросы, которые не нашли отражения в наших предыдущих сообщениях.

ВОПРОС = "Иногда цвет остается, а иногда пропадает со временем. В некоторых случаях сохранить цвет помогает тепловая обработка, в некоторых нет." ОТВЕТ = Все зависит от стабильности созданных облучением центров окраски. Они представляют собой КОМПЛЕКСЫ точечных радиационных дефектов с определенными фоновыми примесями. Радиационные дефекты сразу после облучения обычно являются не стабильными. Например, если нейтроном выбит атом в междоузлие, то атом из междоузлия путем диффузии может "вернуться в ближайшую вакансию". Вакансия - это не занятый узел решетки, образовавшийся в результате того же облучения. Для "структурной аннигиляции вакансии и междоузлия" необходимо придать этим двум дефектам энергию. Энергию два этих дефекта могут получить от фотонов света. При аннигиляции вакансии и междоузлия понижается разноименные упругие искажения решетки - это также является "движущей силой процесса".

Конечно, в реальном облученном кристалле все сложнее. Однако, принцип процессов аналогичен описанному выше.

При нагревании кристалла энергия для диффузии и аннигиляции берется атомами из фононов - колебаний атомов в кристаллической решетке - колебания становятся более интенсивными при высоких температурах. При отжиге часть радиационных точечных дефектов аннигилируют, а часть образует комплексы типа двойных вакансий (дивакансий) или более сложного комплекса, например, вакансия + примесный атом. Электронные переходы таких комплексов могут служить основой для изменения цвета кристалла, то есть, такие комплексы могут быть хромофорами (центрами окраски).

ВОПРОС = "По какому механизму происходит выцветание облученных камней? Почему сохранить цвет удается не всегда?" = ОТВЕТ = Если в результате нагрева все дефекты стали равновесными, то есть, понизили свою суммарную энергию за счет комплексообразования, то энергии фотонов видимого света недостаточно для того, чтобы "разбить" комплексы.

ВОПРОС = "Существуют ли другие методы закрепления цвета, кроме нагрева?" ОТВЕТ = Нет. Не существует. Нагревание есть наиболее эффективный и быстрый метод. Энергия для комплексообразования центров окраски хромофоров берется из фононов, которые "есть по всему кристаллу". И их энергия вполне достаточная для диффузии точечных дефектов друг к другу.

ВСЕ ЗАВИСИТ ОТ КОНКРЕТНЫХ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ И ИХ КОМПЛЕКСОВ, КОТОРЫЕ ЯВЛЯЮТСЯ ХРОМОФОРАМИ. От их эффективного заряда, электронных переходов на внешней оболочке, долей ковалентной и ионной связей в кристалле, от эффективного размера точечных дефектов и возможных путей их диффузии. Проще не смог. =

Спасибо, уважаемый Аметистов. "Проще не смог..." А проще и не надо, образование позволяет разобраться. Успехов.