珠宝大型仪器的原理及应用

超声波玉石珠子打孔机工作原理超声波玉石珠子打孔机是一种特殊的工艺设备，经过多年的技术研发和实践应用，已经成为了宝石、钻石等领域中不可或缺的工具。

那么这种设备的工作原理到底是什么呢？下面我们就来分步骤进行介绍：1.超声波原理超声波是一种机械波，其频率一般在20 KHz至500 KHz之间。

超声波在传递时，可以通过振动物体产生共振，从而引发物体内部的微小位移，达到各种工艺处理的目的。

2.珠子打孔原理在宝石或者钻石等硬度较高的物体打孔时，常常很难实现。

超声波珠子打孔机就是利用了超声波的原理，在珠子表面加上适当的压力，通过超声波的能量实现珠子表面微小的位移，形成微小的孔洞，最终达到珠子打孔的效果。

3.设备结构超声波玉石珠子打孔机主要由超声波发生器、超声波转换器、珠子夹持装置、变幅器等组成。

超声波发生器是产生超声波信号的核心部分，超声波转换器是将电能转化为超声波的装置，珠子夹持装置是将工件与超声波结合在一起的装置，变幅器则是调节超声波幅度的部分。

4.工作流程超声波玉石珠子打孔机的工作流程一般分为以下几个部分：(1) 将需要打孔的珠子安装到夹持装置中，确保固定牢固。

(2) 调整变幅器，使超声波的振幅逐渐增大。

(3) 开启超声波发生器，产生超声波信号。

(4) 超声波信号通过超声波转换器，传递到珠子表面产生微小的位移。

(5) 确认孔洞大小符合要求后，关闭超声波发生器，完成打孔操作。

总体来说，超声波玉石珠子打孔机通过利用超声波的能量和共振特性，在珠宝领域中发挥着重要作用。

在实际应用中，除了注意安全操作和设备保养等问题，还需要针对不同的珠宝材料进行调试和适当的技术创新，才能不断提高珠子打孔的质量，为行业的发展做出更大的贡献。

第二章珠宝鉴定仪器珠宝鉴定仪器是宝石鉴定的主要工具，熟练使用宝石鉴定仪器，准确观察、测试是宝石鉴定人员的必备技能。

§1 放大镜和宝石显微镜一、应用1、放大检查：观察宝石的表面特征和内部特征(1)据包裹体鉴别天然石/人工石(2)查找优化处理迹象(3)初步确定单折射、双折射并估计双折率(4)观察断口，解理以便鉴别宝石(5)观察加工质量、抛光工艺以及外部瑕疵(6)观察拼合石等2、钻石净度（用10倍放大）二、放大镜1、构造：由一个透镜或多个透镜组合而成(1)双凸透镜：由单个双凸透镜组成，价廉，常小于3倍(2)双组合镜：由两个平凸透镜组成(3)三组合镜：由一对凸透镜和两个凹凸透镜粘合而成，视域宽，质量好，10倍常用。

2、质量要求(1)无球面差（消球面差、消像差）即中央准焦后，边部也同时准焦(2)无色差：放大镜不能产生色散等的颜色(3)放大镜前工作距不小于25mm(4)常用的为10倍(5)钻石分级用放大镜必须无蓝色镀膜3、使用方法放大镜尽量贴近眼睛，宝石距放大镜2.5cm(10×)左右观察。

M=d/F M——放大倍数D—明视距离（人眼看物体最清楚而不易疲劳的距离，一般为25cm）F——放大镜的焦距10×放镜的焦距为F = d/M = 25cm / 10 = 2.5cm三、宝石显微镜1、构造：宝石显微镜主要由以下几个部分组成(1)光学系统（透镜系统）：目镜、物镜、变焦系统(2)照明系统：包括底光源、顶光源、光强调节钮、电源开关等(3)机械系统：包括支架、焦距调节旋钮、锁光圈、宝石夹等放大倍数 = 目镜倍数×物镜倍数×变倍镜倍数(变倍镜象一个大的透镜，常用的为2×的)2、调节与使用打开光源，清洁宝石，置宝石夹上(1)据双眼宽度调节的目镜间距(2)调节两眼焦距正确使用宝石显微镜时准焦步骤如下：a、对准目的物b、旋转准焦螺旋，使一无调焦装置的目镜准焦c、使另一具调焦装置（用准焦螺旋）的目镜准焦。

【X射线】1895年伦琴发现X射线，故X射线又称伦琴射线。

X射线：X射线是由于原子中的电子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流，是波长介于紫外线和γ射线之间的电磁波,其波长约介于0.001-10nm之间。

X射线的散射分为相干散射和非相干散射两种。

相干的光子进行相互干涉并产生一些衍射现象。

X射线管产生的X射线包含两部分：一部分是具有连续波长的连续 X射线，另一部分是由阳极金属材料成分决定的有一定波长的特征X射线。

连续X射线：具有连续波长的X射线。

特征X射线：具有特定波长的X射线。

X光在晶体中的衍射一定要满足布拉格方程（2dsinθ=nλ），此方程中符号的物理意义：① n为衍射级数、②λ为X射线荧光的波长、③ d为晶面间距、④θ为衍射角。

X射线荧光(XRF)光谱产生的原因是由于初始X射线光子的能量足够大，以致可以在样品中产生电子空穴，导致二次辐射（荧光）产生；两种光谱仪一种是波长色散光谱仪(WDX) ；另一种是能量色散光谱仪(EDX) 。

它们与波谱仪(WDS)和能谱仪(EDS)的区别是激发源使用X射线而不使用电子束。

X射线荧光(XRF)光谱仪在宝玉石学中的应用:①鉴定宝石种属(采用XRF测得马达加斯加粉红色绿柱石中含少量Cs、Rb等致色元素，故可确定其为铯绿柱石）；②区分天然与合成宝石（合成蓝色尖晶石中存在Co致色元素，而天然蓝色尖晶石中存在Fe杂质致色元素）；③鉴别优化处理宝石（熔合再造处理翡翠中富含天然翡翠中不存在的Pb杂质元素）。

【电子探针】电子探针基本原理：电子探针(EPMA)又称X射线显微分析仪。

它利用集束后的高能电子束轰击宝石样品表面，并在一个微米级的有限深度和侧向扩展的微区体积内激发，产生特征X射线、二次电子、背散射电子、阴极荧光等。

在扫描电镜中的高能电子束与样品互相作用后，从样品中激发出各种信息。

对于宝石工作者最常用的是3中信息：二次电子、背散射电子、特征X射线。

扫描电镜中做形貌观察主要是用二次电子，扫描电镜若带有能谱（EDS）则可运用特征X射线做成分分析。

珠宝仪器◆放大镜及显微镜◆热导仪◆密度仪◆滤色镜及二色镜◆偏光镜及分光镜◆紫外灯放大镜及显微镜一、宝石放大镜A、种类放大镜是最常用、最简便的宝石鉴定工具，它的正确使用也是宝石工作者的基本技能。

有3、10、20、25、30、50倍等多种，最常用的是10×放大镜。

B、用途⑴表面特征：包括宝石基本性质及加工质量的观察与判别。

前者如光泽、刻面棱的尖锐程度和表面光滑程度、原始晶面、解理、断口等。

后者包括宝石切磨和抛光质量、意外损伤等。

⑵内部特征：包括色带、生长纹、双晶纹、双影、包体等，鉴别二层石、三层石等。

⑶综合评判：主要用于钻石的简易鉴定和净度分级、切工分级等，是评估钻石的经济价值的重要手段。

二、宝石显微镜A、种类及结构种类有单筒显微镜、双筒显微镜、双筒变焦显微镜、双筒立体显微镜、双筒立体变焦显微镜等。

可连续放大10～70倍。

B、照明方式显微镜有两种光源，即底光源和顶光源，但用途不同。

通过调节挡光板，可提供几种不同的照明方式。

域照明法；⑵亮域照明法；⑶顶部照明法C、显微镜的用途宝石显微镜在珠宝鉴定中用于观察样品的内含物和表面特征等肉眼无法观察的现象，是合成品、优化处理品和人造品的鉴定必不可少的宝石鉴定仪器。

在钻石分级上也具有极为重要的应用，如观察净度特征、观察和评价钻石的色级。

配合多种光源照射，达到最佳观察效果。

主要用途1.检查宝石表面特征宝石表面划痕、蚀象、破损、拼合面(气泡、光泽差异)、双晶纹、三角形生长标志、生长纹、生长色带等。

2.观察宝石内部特征包括内含物的种类、形态、数量、双晶面、生长纹、颜色色形分布特点等，对含有特殊内含物的宝石具有鉴定意义。

3.观察宝石后刻面棱重影4.吸收光谱的观察以一手持式分光镜代替目镜，并使用透射照明来检测宝石的光谱特征。

5.观察干涉图用两片偏振片，使其正交，用物台下聚光镜提供收敛光，可检查宝石的干涉图，待测宝石须浸没于与其折射率相近的浸液中，并用宝石夹夹住宝石直至出现干涉图。

重点仪器(80%)次重点仪器(15% ±)非重点（5％±）现代宝石测试仪器总复习仪器名称 1 基本概念 2 基本原理 3 仪器的用途 4 优缺点 5 测试方法 6 使用范围7 数据形式1紫外－可见吸收光谱仪2 红外吸收光谱仪3 拉曼光谱仪4X 荧光光谱仪5X 射线粉晶衍射仪6激光诱导离解光谱仪7阴极发光仪8扫描电镜9电子探针10 绪论11剩余仪器1紫外－可见吸收光谱仪1.1 基本概念分子具有的三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能级。

分子光谱：在辐射能作用下，由分子能级间的跃迁产生的光谱。

能级跃迁 : 电子能级间跃迁的同时，总伴随着振动和转动能级间的跃迁。

即电子光谱中中包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。

量子化：选择性吸收，吸收曲线与最大吸收波长入max，用不同波长的单色光照射，测吸收光度。

1.2 基本理论1.2.1 基本原理紫外—可见吸收光谱是在电磁辐射作用下，由宝石中原子、离子、分子的价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁而产生的一种分子吸收光谱。

具不同晶体结构的各种彩色宝石，其内所含的致色杂质离子对不同波长的入射光具有不同程度的选择性吸收，由此构成测试基础。

按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度法和可见分光光度法，合称为紫外一可见分光光度法。

在宝石晶体中，电子是处在不同的状态下，并且分布在不同的能级组中，若晶体中一个杂质离子的基态能级与激发态能级之间的能量差，恰好等于穿过晶体的单色光能量时，晶体便吸收该波长的单色光，使位于基态的一个电子跃迁到激发态能级上，结果在晶体的吸收光谱中产生一个吸收带，便形成紫外可见吸收光谱。

1.2.2 宝石测试中常见三种紫外可见吸收光谱类型：a． d电子跃迁吸收光谱过渡金属离子为d电子在不同 d轨道能级间的跃迁，吸收紫外和可见光能量而形成紫外可见吸收光谱。

这些吸收谱峰受配位场影响较大。

d—d跃迁光谱有一个重要特点，即配位体场的强度对d轨道能级分裂的大小影响很大，从而也就决定了光谱峰的位置。

黄金探测器又称地下金属探测器，金属探测器利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场。

这个磁场能在金属物体内部能感生涡电流。

涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声。

金属探测器的精确性和可靠性取决于电磁发射器频率的稳定性，一般使用从80~800kHz的工作频率。

工作频率越低，对铁的检测性能越好;工作频率越高，对高碳钢的检测性能越好。

检测器的灵敏度随着检测范围的增大而降低，感应信号大小取决于金属粒子尺寸和导电性能。

黄金探测器黄金探测器又称地下金属探测器，金属探测器利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场。

这个磁场能在金属物体内部能感生涡电流。

涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声。

金属探测器的精确性和可靠性取决于电磁发射器频率的稳定性，一般使用从80~800kHz的工作频率。

工作频率越低，对铁的检测性能越好;工作频率越高，对高碳钢的检测性能越好。

检测器的灵敏度随着检测范围的增大而降低，感应信号大小取决于金属粒子尺寸和导电性能。

目前有许多国内品牌非常便宜的黄金探测器，售价不到1000元的，这种不到1000元级别的黄金探测器都是国产的，一些小厂家生产，所以打出来的产品的优势就是指标，把探测器的指标标的很高，价格低来蒙骗消费者，实际真正去探宝用时，就达不到实际的效果，对于目标的识别能力也是挺有限的。

市面上的比较知名的黄金探测器不是很多，但是最主要的有美国bounty hunter 探测器、是美国原装进口的，超大的显示屏，让你探测的时候，一目了然。

黄金探测器的种类目前已经有很多种了，包括普通手持式的，可视的，脉冲的，大范围搜索的，地下成像的等而且性能各有优点。

价格也相差悬殊。

如果要问黄金探测器哪种好？那我的说，最适合自己用的，就是最好的。

很多客户一味追求便宜，以至于买到了不能达到自己要求的地下金属探测器，就等于是浪费钱。

黄金探测器从使用方式上分为两种：手持的地下金属探测和接地线式金属探测器。

第七单元宝石鉴定仪器宝石鉴定中的常用的工具与仪器主要有宝石专用镊子、10X放大镜、宝石显微镜、手持式宝石手电筒，偏光镜、折射仪、二色镜、分光镜、查尔斯滤色镜、紫外荧光仪、热导仪、电子天平，以及部分大型仪器。

要求重点掌握常用工具和仪器的原理、结构、使用方法、观察结果解释。

1、镊子和手电筒镊子最好用不锈钢制造，夹子内侧要有齿槽，避免宝石滑脱。

宝石手电筒是宝玉石鉴定中方便实用的照明工具。

2、放大镜放大镜是宝玉石鉴定中最常用的一种工具，一般要求放大10X，因为一般宝石的净度都以10倍放大镜为标准。

使用方法；放大镜尽量贴近眼睛，然后把宝石向放大镜靠近，直到看清楚。

用10X放大镜观察宝石可以获得以下信息：（1）表面损伤—刻痕、凿痕和表面瑕疵（2）切磨质量—小面的准确性和对称性、弧面形宝石的圆度等。

（3）抛光质量—火痕、表面光洁度等。

（4）内部瑕疵和初始解理。

（5）包裹体类型和组合特征，与宝石结构、构造的关系。

（6）颜色的分布和生长线，以及某些人造宝石和弯曲生长线。

（7）由透过锆石、电气石、橄榄石等宝石的小面边棱重影而确定其较强的双折射率（8）拼合宝石的接合面、光泽的变化和扁平气泡等。

3、宝石显微镜用途：（1）放大。

（2）检查宝石表面，包括原石擦痕、蚀痕、三角座等特征以及双晶现象；琢型宝石的切磨质量，抛光质量；拼合宝石的特征等。

（3）检查宝石的内部，包括包裹体、生长线、颜色分布、全成宝石的气泡、瑕疵、初始解理和双折射率（小面边棱重影）等。

（4）使用上、下偏光片观察双折射率。

（5）使用单偏光观察多色性，每次只能看到一种颜色。

（6）用贝克线法、柏拉图法、实际厚度与真厚度比值法测定宝石的近似折射率值。

（7）用手提式分光镜代替目镜观测宝石的吸收光谱。

（8）上下偏光镜下再加锥光以观测宝石的干涉图。

（9）使用光度盘、分度镜、旋转台等进行宝石测定，包括晶面夹角，小面间夹角等。

（10）配上照像设备可进行显微照像。

4、折射率仪工作原理：折射率仪建立在全内反射原理的基础之上，它是靠测宝石的临界角值，并将它直接换算成宝石折射率值的仪器。

宝石秤的高精度测量原理与技术解析宝石秤作为一种用于测量宝石质量的专用仪器，其高精度的测量功能被广泛应用于珠宝市场和宝石鉴定机构。

本文将对宝石秤的高精度测量原理和相关技术进行解析。

一、宝石秤的工作原理宝石秤利用了物体在地球重力作用下产生的牵引力与重力之间的平衡关系进行测量。

具体而言，它基于质量平衡原理，通过比较分析样品与标准物体在重力作用下所产生的牵引力，推导出样品的质量。

在宝石秤的顶部，有一个悬挂装置，用于放置待测量的宝石样品。

而在宝石秤的底部，则有一个称盘，用于放置标准物体，通常是已知质量的金属块。

当样品放置在宝石秤上时，其受到地球的重力作用，产生下拉力。

为了达到重力与下拉力平衡，调整宝石秤上的调节装置，使得样品悬挂的位置恰好平衡。

此时，可以读取标尺上的数值，即为样品的质量。

二、宝石秤的高精度测量技术1. 硬件技术高精度宝石秤在硬件上采用了一系列的技术手段来提升测量精度。

首先，在秤的悬挂装置上采用了高精度的传感器，如应变片、压电传感器等，能够实时感知样品的重力产生的牵引力。

其次，在整个测量系统中，使用了高质量的材料，减小了仪器的机械损耗，提高了测量的稳定性和精度。

此外，为了减小温度对测量的影响，宝石秤还采用了温度补偿技术，使得在不同温度条件下的测量结果更加准确。

2. 软件算法除了硬件技术的提升，宝石秤在软件算法上也采用了一些措施来增加测量的精度。

首先，通过定期对宝石秤进行校准，减小了测量误差。

其次，利用数字信号处理技术对测量数据进行滤波处理，降低了测量的噪声干扰。

另外，针对不同的宝石材质和形状特点，宝石秤的软件还提供了多种自动化计算方法，能够根据输入的参数，精确计算宝石的质量。

3. 人工智能技术近年来，随着人工智能技术的飞速发展，宝石秤的测量精度也得到了进一步提升。

利用人工智能中的机器学习算法，宝石秤可以通过对大量的宝石样本数据进行学习和训练，提取出更加精确的特征参数，从而实现更高精度的测量。

中国宝玉石168期页2021年11月Nov. 2021CHINA GEMS & JADES大型仪器在彩色钻石颜色成因研究中的应用刘富康中国地质大学（北京）珠宝学院，北京 100083摘要：彩色钻石通常含有杂质或结构上的缺陷，每种杂质和缺陷选择性吸收不同波长的光，从而产生不同的肉眼可见的颜色。

目前，对彩色钻石的颜色成因进行探测的大型仪器主要包括傅里叶变换红外光谱仪、紫外—可见分光光度计、紫外荧光灯和光纤光谱仪等。

红外光谱可以检测到A 型氮、B 型氮、孤立氮、硼以及氢；紫外—可见分光光度计可以测量到N3中心、N2中心、H3中心以及与氮空位或者氢相关的吸收；钻石的荧光颜色为白垩蓝色、绿色，极少数是红色或橘红色；使用GEM 3000型光纤光谱仪在近液氮温度下可测试N3中心、H4中心、H3中心、NV 0中心、NV -中心、GR1中心以及H2中心等处的PL 峰。

大型仪器的测试结果可以为探究钻石颜色成因提供理论依据。

关键词：彩色钻石；红外光谱仪；紫外—可见分光光度计；紫外荧光灯；光纤光谱仪中图分类号: P578.968 文献标识码: A 文章编号: 1002-1442(2021)S0-0054-08The Application of Large Instruments on the ColorOrigin Study of Colored DiamondsLIU FukangSchool of Gemmology, China University of Geosciences, Beijing 100083ABSTRACT: Colored diamonds usually contain impurities or structural defects, each of which selectively absorbs different wavelengths of light to produce distinct eye-visible colors. At present, large-scale instruments for detecting the cause of diamonds’ color primarily include Fourier-transform infrared spectrometer, ultraviolet-visible spectrophotometer, ultraviolet fluorescent lamp and fiber optic spectrometer. Each large-scale instrument has its own advantages and characteristics. Infrared spectrometer can detect type A nitrogen, type B nitrogen, isolated nitrogen, boron and hydrogen; ultraviolet-visible spectrophotometer can detect N3 center, N2 center, H3 center and absorption related to nitrogen vacancies or hydrogen; the fluorescent color of diamond can be chalky blue, green, and a few收稿日期：2021-09-12，接受日期：2021-10-03作者简介：刘富康(1995-)，女，博士研究生，宝石学，Email:*******************.cn 。