Những viên đá phát sáng – Huỳnh quang mang lại thông tin gì cho chúng ta?

Huỳnh quang kim cương có thể xảy ra với nhiều kiểu và màu sắc khác nhau. Những đặc điểm này giúp ta hiểu về lịch sử phát triển đặc biệt và thời gian kim cương đã nằm dưới lòng đất.

Tại sao huỳnh quang quan trọng

Huỳnh quang xảy ra khi các yếu tố và khuyết tật tinh thể trong viên đá bị “kích thích” bởi tia cực tím và phản ứng lại bằng cách phát sáng với những màu sắc sặc sỡ, như xanh lam, xanh lục, thậm chí là đỏ. Đây giống như một buổi biểu diễn ánh sáng riêng của viên đá!

Nhưng huỳnh quang không chỉ đẹp mắt. Đối với các chuyên gia, nó có thể là một công cụ dễ dàng và mạnh mẽ giúp xác định danh tính viên đá, phân biệt kim cương tự nhiên với kim cương nhân tạo, phát hiện các xử lý như lấp đầy vết nứt hoặc lớp phủ, và thậm chí phát hiện các viên đá lai hiếm.

Các nhà bán lẻ có thể sử dụng cả phương pháp thử nghiệm UV sóng dài và sóng ngắn—đồng thời thực hiện các biện pháp bảo vệ mắt và da—để có được những thông tin quý giá. Mặc dù thiết bị UV trong cửa hàng không tinh vi và chuẩn đoán như các công cụ sử dụng trong các phòng thí nghiệm địa chất chuyên nghiệp, nhưng nó vẫn có thể hữu ích. Khi kết hợp với các công cụ và quan sát khác, thử nghiệm UV có thể giúp phát hiện các viên đá cần được phân tích thêm bởi một phòng thí nghiệm địa chất.

Trong một thị trường nơi tính xác thực và giá trị quan trọng hơn bao giờ hết, khả năng giải mã ánh sáng huỳnh quang của viên đá có thể mang lại lợi thế thực sự cho các nhà bán lẻ—giúp bảo vệ uy tín của họ và đảm bảo khách hàng nhận được đúng những gì họ mong đợi.

Xác định kim cương qua huỳnh quang

Huỳnh quang và Lân quang

Các nhà khoa học có thể sử dụng cả huỳnh quang và lân quang để phân biệt kim cương tự nhiên với kim cương nhân tạo. Kim cương tự nhiên có huỳnh quang (khoảng 30% kim cương tự nhiên) thường phát sáng mạnh hơn so với kim cương nhân tạo dưới tia uv sóng dài so với UV sóng ngắn. Mặt khác, kim cương nhân tạo thường phát sáng mạnh hơn dưới tia uv sóng ngắn so với UV sóng dài.

Lân quang—là ánh sáng mờ dần kéo dài vài giây hoặc thậm chí vài phút sau khi tắt tia UV—hiếm thấy ở kim cương tự nhiên nhưng lại thường xuyên được quan sát ở kim cương nhân tạo, đặc biệt là kim cương sản xuất bằng phương pháp HPHT (áp suất cao, nhiệt độ cao). Vì lân quang hiếm gặp ở đá tự nhiên, bất kỳ viên kim cương nào thể hiện hiện tượng này đều cần được phân tích thêm để xác định nguồn gốc của nó. Mặc dù không kết luận một cách chắc chắn, lân quang là một manh mối quan trọng trong số nhiều manh mối giúp xác định bản chất thật của kim cương.

Mẫu huỳnh quang

Ngoài UV sóng ngắn và sóng dài, các nhà khoa học còn sử dụng huỳnh quang UV sâu để phân biệt kim cương tự nhiên và kim cương nhân tạo. Huỳnh quang UV sâu thường chỉ được thực hiện trong các phòng thí nghiệm, vì bước sóng này có thể gây hại cho mắt và da. Điều này nên được thực hiện với viên kim cương và nguồn huỳnh quang trong một buồng kín và có camera kỹ thuật số hiển thị huỳnh quang đã phát hiện trên máy tính. Những biện pháp bảo vệ này và thiết bị chuyên dụng làm cho phương pháp huỳnh quang UV sâu trở thành một phương pháp phân tích đắt đỏ hơn so với huỳnh quang UV sóng dài và sóng ngắn.

Dưới tia uv sâu, kim cương tự nhiên thường thể hiện các mẫu phát triển có hình vuông hoặc hình chữ nhật, trong khi kim cương HPHT lại thường có các mẫu hình lập phương—một sự khác biệt rõ rệt.

Ngoài hình dạng, kim cương tự nhiên có cấu trúc phát triển nội bộ phức tạp phản ánh lịch sử địa chất dài và phức tạp của chúng. Qua thời gian, những viên kim cương này trải qua sự thay đổi trong thành phần chất lỏng và sự tiếp xúc với các chất lỏng mạnh có thể hòa tan hoặc hấp thụ một phần tinh thể. Chúng cũng có thể chịu đựng áp suất cực lớn làm biến dạng tinh thể, tạo ra các khuyết tật như các vết nứt và mặt trượt.

Những căng thẳng môi trường này tạo ra một “dấu vân tay” độc đáo trong mỗi viên kim cương tự nhiên mà chỉ có thể nhìn thấy dưới tia uv sâu. Giống như các vòng cây, những mẫu này kể một câu chuyện về sự hình thành, biến đổi và sống sót qua các quá trình biến động của Trái Đất. Ngược lại, kim cương nhân tạo thiếu sự phức tạp này, dẫn đến các mẫu huỳnh quang đơn giản và đồng đều hơn.

Kim cương lai tự nhiên và nhân tạo

Huỳnh quang UV sâu đã trở thành một công cụ vô giá trong việc phát hiện các viên kim cương lai CVD—những viên kim cương kết hợp các thành phần tự nhiên và nhân tạo. Những viên đá này được tạo ra bằng cách phát triển các lớp kim cương CVD (Lắng đọng hơi hóa học) trực tiếp lên các nền kim cương tự nhiên, nhằm tăng trọng lượng tổng thể của viên kim cương hoặc cải thiện màu sắc, như tạo ra màu xanh thông qua lớp phủ CVD loại IIb.

Dưới tia uv sâu, hai phần của viên kim cương lai này sẽ tiết lộ nguồn gốc của chúng: các vùng kim cương tự nhiên thường phát sáng màu xanh, trong khi các lớp kim cương CVD phát sáng màu đỏ. Sự tương phản rõ rệt này giúp các nhà nghiên cứu kim hoàn xác định các viên kim cương lai tinh vi này, điều mà các phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn thường khó phát hiện.

Xác định Ruby bằng Huỳnh quang

Phân biệt Ruby tự nhiên và nhân tạo

Huỳnh quang là một công cụ hữu ích để phân biệt giữa ruby tự nhiên và ruby nhân tạo, cũng như phát hiện các xử lý nhiệt trong một số viên ruby và sapphire. Dưới tia uv sóng dài và sóng ngắn, ruby nhân tạo thường phát sáng mạnh hơn ruby tự nhiên vì chúng thường chứa ít hoặc không có sắt—một yếu tố ngăn chặn huỳnh quang. Tuy nhiên, một số ruby tự nhiên, đặc biệt là những viên từ mỏ đá vôi ít sắt như ở Myanmar, cũng có thể phát sáng mạnh tương tự. Vì vậy, thử nghiệm huỳnh quang cần được sử dụng kết hợp với các phương pháp khác để xác định chính xác nguồn gốc của ruby.

Tia uv sóng ngắn và UV sâu cũng có thể tiết lộ các cấu trúc phát triển trong corundum (gia đình khoáng vật bao gồm ruby và sapphire). Ví dụ, các vệt phát triển cong—được tăng cường dưới tia uv—là dấu hiệu đặc trưng của sapphire tổng hợp bằng phương pháp flame-fusion, trong khi đá tự nhiên có các mẫu phát triển góc cạnh, hình lục giác.

Phát hiện xử lý nhiệt

Huỳnh quang cũng có thể là một manh mối hữu ích khi phát hiện xử lý nhiệt. Nhiều viên sapphire và ruby ít sắt đã qua xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp sẽ phát sáng màu xanh nhạt dưới tia uv sóng ngắn. Tuy nhiên, việc phát hiện điều này không phải lúc nào cũng dễ dàng; một số viên ruby cũng phát ra ánh sáng đỏ có thể che khuất ánh sáng xanh nhạt này. Ngoài ra, một số ruby và sapphire nhân tạo cũng phát ra ánh sáng xanh nhạt. Cuối cùng, nếu viên đá không phát sáng, điều đó không có nghĩa là nó chưa qua xử lý nhiệt. Các vệt huỳnh quang có thể bị xóa bỏ khi nhiệt độ xử lý vượt quá khoảng 1500°C.

Phát hiện lấp đầy vết nứt, lớp phủ và nhuộm bằng huỳnh quang

Corundum, ngọc lục bảo, ngọc bích và ngọc trai

Mặc dù huỳnh quang UV thường được liên kết với kim cương, nhưng nó cũng là một công cụ mạnh mẽ để phát hiện các xử lý trong các viên đá màu như corundum (ruby và sapphire), ngọc lục bảo và ngọc bích. Các lớp phủ, thuốc nhuộm và vật liệu lấp đầy vết nứt thường huỳnh quang khác biệt so với viên đá chủ, giúp phát hiện sự hiện diện của chúng. Tia uv sâu cũng có thể cung cấp manh mối về loại chất lấp đầy đã được sử dụng và mức độ nâng cao độ trong suốt. Ví dụ, các chất lấp đầy bằng thủy tinh sử dụng trong các vết nứt bề mặt của ruby có thể phát sáng màu xanh—rõ ràng nổi bật trên nền huỳnh quang đỏ tự nhiên của ruby. Sử dụng bộ lọc tia sáng xanh có thể làm giảm nền ánh sáng đỏ, giúp dễ dàng phát hiện huỳnh quang của chất lấp đầy.

Kỹ thuật tương tự có thể được áp dụng cho những viên ngọc lục bảo đã qua nâng cao độ trong suốt. Các chất nhựa epoxy và dầu được sử dụng làm chất lấp đầy huỳnh quang với các màu sắc đặc trưng, mang lại manh mối về loại vật liệu đã sử dụng.

Trong ngọc bích, vốn thường không huỳnh quang dưới tia UV, thử nghiệm huỳnh quang có thể giúp phát hiện các xử lý như lớp phủ, nhuộm và thẩm thấu. Sáp và nhựa epoxy được sử dụng để thẩm thấu ngọc bích thường phát sáng màu xanh dưới tia UV sóng dài, với nhựa epoxy đôi khi thể hiện các mẫu huỳnh quang dạng mạng nhện—đặc biệt là khi kích thích bằng tia UV sâu. Ngọc bích đã được phủ lớp có thể cũng cho thấy sự khác biệt về màu sắc và cường độ huỳnh quang giữa lớp phủ và ngọc bích tự nhiên.

Huỳnh quang cũng có thể hữu ích khi đánh giá ngọc trai. Ánh sáng huỳnh quang mạnh màu xanh lam dưới tia UV sóng dài có thể gợi ý việc sử dụng chất làm sáng quang học—những xử lý được thiết kế để che giấu những tông màu vàng ít mong muốn bằng cách tăng cường huỳnh quang màu xanh. Tuy nhiên, quan sát này không phải là kết luận cuối cùng và cần phải được đánh giá kết hợp với các thử nghiệm chuẩn đoán khác.

Kết luận

Huỳnh quang và lân quang là những công cụ phân tích mạnh mẽ tiết lộ những thông tin quan trọng về lịch sử của một viên đá—dù nó là tự nhiên, nhân tạo, đã qua xử lý hay thay đổi qua các quá trình sau khi hình thành. Những hiệu ứng huỳnh quang này xuất phát từ các khuyết tật cấu trúc và tạp chất trong lưới tinh thể, có thể phát hiện ngay cả với nồng độ thấp như vài phần tỷ. Nhờ tính đơn giản, chi phí hợp lý và kết quả dễ hiểu, thử nghiệm huỳnh quang là một kỹ thuật không thể thiếu đối với các nhà nghiên cứu và chuyên gia trong ngành.

Nếu bạn có nhu cầu cần tư vấn mua kim cương, hãy liên hệ với chúng tôi tại đây.

Chúng tôi có dịch vụ cầm cố trang sức, kim cương, đá quý. Tham khảo tại đây.

Cảm ơn các bạn đã đọc bài viết.