О чем говорят полосы в звёздчатом сапфире?

Павел, спасибо, Вы задали весьма многогранный вопрос. Давайте разбираться.

У Вас в сообщении, сказано, что полосы эквидистантные (equal distance = одинаковое расстояние). То есть, по определению эти полосы должны быть одинаковой толщины и располагаться на одинаковом расстоянии друг от друга. Такие полосы говорят о синтетическом происхождении камня. Если эквидистантные полосы изогнуты вдоль хорошо различимых сегментов окружности, то эти кристаллы получены методом Вернейля или Чохральского. Если полосы параллельны друг другу, то эти кристаллы получены или выращиванием из растворов или методом горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК) в лодочке. Как следует из Вашей второй фотографии, полученной на просвет, у Вас в кристалле ростовые полосы РАЗНОЙ ТОЛЩИНЫ, и между полосами РАЗНЫЕ РАССТОЯНИЯ, что говорит о НЕ ЦИКЛИЧЕСКОМ, случайном, природном изменении концентрации примеси Fe в водном растворе при росте монокристалла сапфира с течение тысяч лет. Так что применение Вами термина "эквидистантные полосы", как следует из второй Вашей фотографии, не правомочно. У Вас природный камень.

Любой таец, поглядев на Вашу вторую фотографию, сделанную "на просвет" скажет, что сырье было добыто в районе селения Бо Пхлой, в юго-западной тайской провинции Канчанабури. Камень до термообработки был практически ЧЕРНЫМ, так как содержал слишком много примеси Fe, замещающей матричный Al в узлах кристаллической решетки корунда Al2O3. Материал был некрасив, не прозрачен и вообще малопригоден для какого либо применения, не говоря уже об изготовлении ювелирной вставки. Его нужно было СИЛЬНО осветлить. Иными словами убрать часть центров окраски, связанных с примесью Fe в узлах решетки. После столетних опытов по термообработке темных сапфиров стало ясно, что одним лишь отжигом, пусть и многоступенчатым, осветлить камень НЕ ВОЗМОЖНО. Напротив, после любого высокотемпературного (более 1200 град С) отжига темно-синий сапфир становится еще чернее, так как в узлы решетки приходят дополнительные центры окраски Fe из растворяющихся выделений второй фазы Fe2O3 и других. Что же делать? Удалить центры окраски Fe нельзя, а вот дезактивировать эти центры можно.

Технологический процесс носит название SDT - Surface Diffusion Treatment - "Обработка поверхностной диффузией". Иногда прибавляют еще букву С = STDC "Обработка поверхностной диффузией корундов". В печах осуществляют многодневный отжиг темных сапфиров в присутствии источника малых по размеру атомов Be, Ti или Li (последний диффундирующий компонент в настоящее время наиболее популярен, так как его наличие в драгоценном камне практически невозможно установить). Все три элемента заимствованы из Таблицы Менделеева, как металлы с малым атомным номером. Малые по размеру атомы этих трех металлов диффундируют в достаточно "рыхлой" (кристаллографический термин "не плотно упакованной") решетке корунда гораздо быстрее, чем другие диффундирующие компоненты. Атомы всех трех металлов каким то образом "связывают" атомы Fe в узлах решетки и эти атомы Fe перестают действовать как центры окраски. Механизм такой дезактивации центров окраски совсем не ясен. Не могут его объяснить и "дежурные" объяснители из GIA. То есть, конечно, фантазии, основанные на теории оборванных ненасыщенных электронных связей, появляются в геммологическом журнале G&G и других, однако все теории не могут объяснить одного, почему Be и Li приводят не только к осветлению, но и к образованию центров ЖЕЛТОЙ ОКРАСКИ как в рубинах так и в сапфирах из некоторых месторождений. Так зеленый сапфир из Чантабури становится желтым, черно-синий сапфир из Бо Пхлой становится зеленоватым (это Ваш случай, Павел), а серо-зелено-голубой сапфир из Танзании (месторождение Тундуру Сонгеа) становится оранжево-красным. Вообщем пока GIA-шники с их объяснялками отдыхают тайцы продолжают экспериментировать и продавать весьма успешные результаты своих экспериментов все тем же любителям из США а также из других стран. Более того трудолюбивые тайские триттеры обеспечивают работой многочисленные американские и международные около-геммологические организации типа GIA, Gemworld Int., CIBJO и др., которые сами ничего не добывают, ничего не производят, а только учат жить и работать многомиллионную армию ювелиров, геммологов и огранщиков по всему миру. Хорошо, что камни, в результате их хищнической добычи кончаются настолько быстро после открытия очередного месторождения, что эти организации еще только разрабатывают правила работы с этими камнями, а, глядишь и камни то уже закончились.

Теперь еще критика. Еще более резкая. С легкой руки вездесущих специалистов из GIA описанная выше технология обработки камней носит название SDT. Где на первом месте стоит слово Surface (поверхностный). С другой стороны любой таец с пятиклассным образованием знает, что в результате диффузионной обработки осветляются не только ПРИповерхностные слои сапфира, но и ВЕСЬ ЕГО ОБЪЕМ. Господа ученые никогда не смогут объяснить этого феномена на основе лишь поверхностной диффузии. По-видимому, произошло недоразумение, при котором приповерхностную часть кристаллов, в которой удается иногда (в 10%) случаев увидеть в микроскоп с использованием иммерсионной жидкости, неправомерно отождествили со всем ЛИМИТИРОВАННЫМ объемом, в котором и только в котором диффузия состоялась. Налицо путаница: макроскопическую объемную диффузию, в процессе которой существенно изменился приповерхностный состав кристалла и которую можно увидеть в микроскоп, спутали с микроскопической диффузией малых атомов вглубь осветленного ими же кристалла. Наверное забыли, что концентрация центров окраски Fe даже в самом темном сапфире составляет не более 0.001 атомных процента. Так что малые атомы Be, Li и Ti легко дезактивируют центры окраски Fe, оставляя, так называемый фронт макроскопической диффузии этих атомов "далеко позади". Ведь видимый в микроскопе фронт показывает лишь границу изменения МАКРОСКОПИЧЕСКИХ свойств кристалла, а вот присутствие центров окраски на уровне менее 0.001 атомных процента, относится к микроскопическим свойствам камня. Для полного понимания различий просим несогласных нарисовать классическое распределение концентрации атомов вокруг ступенька-образного диффузионного фронта. Идущий впереди фронта "хвост" концентрации диффузанта с концентрацией 0.01 атомных процента остается для скептиков не замеченным. А напрасно. Так что осветлению темных сапфиров мы обязаны именно объемной микроскопической диффузией малых атомов металлов. А никак не поверхностной.

В заключении отметим, что светлые, искрящиеся тонкие полоски, собственно и образующие эффект звездчатости в сапфире, действительно образованы ПУСТЫМИ канальцами от растворившихся в процессе термообработки нитеобразных микро-кристалликов рутила. Главное для изготовителя звездчатого кабошона сориентировать дно кабошона перпендикулярно оси С гексагональной решетки оксида алюминия.

С уважением к автору вопроса и ко всем авторам различных теорий формирования цвета при диффузионной обработке драгоценных камней = Аметистов.

Уважаемый Аметистов! Большое спасибо за подробный ответ! Подскажите, а как подобный камень будет выглядеть под фильтром Челси? Какой микроскоп лучше приобрести для исследования вообще для драгоценных камней (для любителя)?

Павел, любителю вообще не рекомендуем приобретать геммологический микроскоп. Практика показывает, что наибольшую информацию дают геммологические микроскопы с увеличением до х30. Если же у Вас хорошее зрение, и у Вас не дрожат руки, то такой микроскоп вполне можно заменить хорошей лупой Ruby & Son x18. Эффективное разрешение будет примерно одинаковым, так как любой, а тем более китайский микроскоп "теряет часть разрешения" за счет аберраций, пыли, несофокусности линз и т.д. Наш совет: купите хорошие лупы х10, х15 и х20(18). Первая лупа должна быть с полем зрения не менее 2 см. Более сильные лупы с таким полем зрения будут страдать сильными аберрациями и наблюдать в них дефекты удается лишь в области поля зрения, близкой к оси лупы. Так что "края поля зрения" лупы х18 с линзами диаметром 20-25 мм все равно бесполезны и служат лишь примитивным маркетинговым ходом по созданию уникального торгового предложения (УТП). Предупреждаем любителей сэкономить. Все рыночные лупы не годятся, а написанное на них увеличение х10, х6 и т.д. взято с потолка! Пользуйтесь специальными магазинами для ювелиров.

Купите один из томов "Фотографий включений в драгоценных камнях" - Фото-атлас - Gubelin & Kuivola. Купите самый дешевый камень с известным месторождением, включения в котором описаны в купленной книге. (Предварительно ознакомьтесь с содержанием книги). Научитесь пользоваться лупой! И это не шутка. Краткое руководство: Лупа должна оставаться неподвижной и расположена на расстоянии 1-2 см от глаза. Медленно изменяем расстояние от неподвижной лупы до камня двигая другой рукой с пинцетом и с камнем в пинцете. Достаточно непривычные манипуляции. Сначала настройтесь на поверхность камня, разглядите сколы на ребрах и риски на поверхности граней. Далее, изменяя расстояние от объекта до неподвижной лупы, "загляните внутрь камня" и найдите там те же самые включения, которые изображены в книге. Эврика! В 80% случаев достаточно лупы х10. Еще 15% включений удается увидеть и распознать в лупу х15-20.

Тактика понятна. Если не удалось разглядеть включение в "основную" лупу, запомните положение камня и примените лупу с более высоким разрешением.

Другое дело, если Вам нужно что то доказывать и публиковать. Здесь без микроскопа и специальной фото "камеры" - преобразователя для компьютера не обойтись. Хорошее оборудование стоит порядка $2000. Плохое и даже среднее покупать не стоит.

Надеемся, что сэкономили Вам и деньги и время.

Наконец о фильтре Челси. Синие сапфиры выглядят в фильтре Челси серыми с едва заметным синим оттенком. Зеленые - серыми с более выраженным зеленым оттенком. Все это справедливо, если в сапфире нет оптически активных центров окраски примеси V или Cr. В этом случае сапфиры выглядят розовыми, малиновыми или красными. Указанные цвета становятся более выраженными при переходе от дневного света к свету W-лампы накаливания. В случае примеси V мы имеем дело с сапфиром с александритовым эффектом, синтетическим (99,9% бабушкиных "александритов") или натуральным - в основном из Шри Ланки. Redkiekamni.ru

Большое спасибо за развернутый ответ!