蓝宝石晶体在珠宝业中的应用

蓝宝石晶体在珠宝业中的应用

此间不准备详述蓝宝石在珠宝业的传统用途[1,2]，让我们只讨论改编晶体色彩的方法。带有迷人色泽的明亮色彩是通过导入一些混合成分到彩色金刚砂晶体生长的起始材料中（附录表 1.8）。然而，所需要的色彩和色调不是总能如愿的。

困难（色彩的增强和改变）的是普遍的程序，因为大部分天然晶体有褪色现象而降·低了它们的价值。许多世纪以前，亚里士多德注意到红宝石在氧化介质中有改善色彩的效·果。“如果把它放在火中或灰槽中，这种宝石的红色会变得更美”[3]。在中世纪，Birunee 描述了一种通过缓慢加热来改进宝石色彩的方法。

现在，大部分天然宝石都经过色彩美化的工序，经过这道工序，它们的价值可以提·升 1‐2 级。通常，宝石的美学改进和装饰质量是在自然条件下由于某些原因未能实现而在色彩中·心形成，以及通过这样的补充加工处理造成的结果。蓝宝石的颜色既可以在整个晶体内也可以只在它的表层改变。从不同沉积得到的晶体是以可变的杂质结合和特殊效·果而著·名的。因此，使用了各种不同影响晶体的方法。

zui广泛使用的改变晶体颜色的手段是以下几种：

� 辐射

� 离子注入法

� 在不同的气体介质中进行热处理。

� 热化学处理

在许多情况下，将以上方法结合使用，可以得到zui好的结果。

用 X‐射线、回旋加速器、反应堆和其它各种辐射方法进行照射，改变杂质的原子价或将现存的颜色中·心加深或形成新的色彩中·心。照射以后，无色的和粉红色的蓝宝石会获得橙色。不采用辐照红宝石的方法，因为，这会使它的色彩纯度变得更加恶化。

用 5 •1016 到 5 • 1017 离子/cm2 剂量的离子注入法和 20 keV 能量注入无色蓝宝石导致出现灰色。然后在空气中加热，颜色变换从绿色(1,070 K, 3 h)变成浅蓝色(1,270 K, 3 h)。钴的 X‐射线和光电子光谱也改变：几乎与纯金属的相一致的非退火样品的光谱。退火样品的光谱有两个极大值相当于 779 eV 和 781.4 eV 光谱带。这个事实表明在着色蓝宝石中，钴存在两种类型的电子构造。

在各种气体介质中进行热处理可以改变杂质的原子价状态从而改变晶体的颜色。例如，Al203:Ni 晶体（黄色蓝宝石或“东方黄玉”）可以根据不同的退火介质反转获得烟色调。红宝石的颜色随着不同原子价的铬转换成三价铬会变得更强烈。太暗的蓝色蓝宝石可以通过加热直到一些钛－铁复合物分解而变得光亮。有斑点宝石的颜色可以通过扩散工艺而变得更均匀。

热化学处理使得晶体表层的色彩发生变化。有报道从越南蕴藏的粉红色蓝宝石和人造无色蓝宝石经过热化学处理的结果 [4]。粉红色蓝宝石(铬含量‐0.01% )在 1,270‐1,470 K.的饱和钴蒸汽的气氛中加热。将所得样品与天然蓝宝石的吸收光谱在可见光的范围内相比较。对铝和氧化钴之间于 1,670 K 的相互作用进行研究[5]。CoAl2O4 化合物尖晶石被披露。其固熔区的宽度几乎与温度无关。将蓝色贵·族与天然蓝宝石的吸收光谱相比较（图 1.1）证实这两种物体的吸收带zui大值是一致的。

贵·族蓝宝石有暗淡的带粉红的色调，典型的斯里兰卡天然蓝宝石，由于在光谱中出现窄共振 R 线。这样的特点是晶体中所固有的，吸收zui大值光密度低于1‐1.5 cm‐1 。由韦纳依法生长的 CoAl2O4 尖晶石的吸收带处于光谱的短波长区，晶体是紫色的。实验表明获得彩色晶体之所以高·贵，是因为能抵抗自然界发生的任·何光、温度、和辐射作用。

                                                                                     高·贵越南蓝宝石(1)，天然蓝宝石(2)，和钴－铝尖晶石(3)的吸收光谱。

不同方法的结合使用意味着铬原子价的变化或它们在刚玉结构中的定位变化，以及随着外来相的溶解，它们的成分扩散分布。例如，不同因素对蓝宝石(0.01‐0.15% 钛和 0.03‐0.6% 铁)正作用的条件已有报道：在真空炉中加热到1,770~1,870 K, 24‐30 小时的等温退火和快速冷却[6]。等外级的样品获得了透明度和蓝色。用剂量为 2 •106 拉德的伽玛射线照射刺激某些样品获得深琥珀色的效·果而且在其它一些实例中则减弱了暗蓝色的亮度。

昆山烁晶光电科技有限公司涉足新材料领域广泛，功能陶瓷和蓝宝石晶体、闪烁晶体、激光晶体制备方法和手段齐全，形成了光学透明陶瓷、蓝宝石光学窗口片、闪烁晶体、激光与非线性晶体为主的四大系列高科技产品。