微分干涉顯微鏡在珠寶鑒定中的應用

　微分干涉顯微鏡是一種特殊形式的干涉顯微鏡。通常被觀察物體內各點的折射率不同,光通過時造成光程差的不同。微分干涉顯微鏡是通過在正交的偏光鏡之間,放置一個微分干涉棱鏡(諾瑪斯基棱鏡)及其滑行器把極微小的光程差轉變為振幅(光強度)的變化,從而可觀察到物體內或表面的微細結構。諾瑪斯基棱鏡可將一束光分解成偏振方向不同的二束光二者成一小夾角,在穿過物體相鄰的區域后,由于物體表面的高度和折射率不同,引起了兩束光發生了光程差。檢偏器將兩束垂直的光波組合成具有相同偏振面的兩束光,從而使二者發生干涉。調節微分干涉滑行器可使樣品的細微結構呈正或負的投影形象,造成人為的三維立體感。
 

　　微分干涉顯微鏡外形上與材料學領域常用的金相顯微鏡類似。大多數金相顯微鏡可配備微分干涉部件來進行微分干涉觀察。
 

　　一、在珠寶鑒定研究中的應用
 

　　微分干涉觀察是一種將樣品高度和折射率的微小差異通過微分干涉對比變成人為的具三維立體感圖像的顯微觀察技術。被觀察樣品無需作任何處理。用微分干涉法觀察樣品,會看到明場下所看不到的許多細節,明場下難于判別的一些結構細節或缺陷,如凹凸、裂隙、孔洞等可通過微分干涉進行反差增強而容易判斷。它對于具光滑表面珠寶材料的微細結構,特別是觀察與觀察面相垂直方向存在的微細差異時很有效。主要應用大致以下幾個方面:
 

　　1.觀察天然和合成珠寶表面生長、溶蝕的微觀形貌特征
 

　　天然和人工晶體的晶體表面有反應其生長條件、生長歷史、以及生長后所經受的各種地質或人工處理變化的特征。高精度地觀察和解讀這些特征,特別是微細特征的差異對于鑒定一些寶石材料中的凈度特征很有幫助。例如微分干涉差顯微鏡觀察對區分切磨鉆石桌面上見到的腐蝕管狀坑和激光鉆孔非常有效。腐蝕管狀坑為種深形腐蝕坑呈管狀或線狀自晶體表面一直延伸至晶體內部深處,它是天然腐蝕作用所致。鉆孔的直徑通常大于幾個微寶石顯微鏡下比較容易觀察到,但暈輪和激光灼傷痕跡和斑紋在微分干涉顯微鏡下更清楚。
 

　　2.找出切磨寶石表面覆膜、染色等處理特征
 

　　近年來珠寶材料表面鍍膜、染色等改色增色技術不斷發展,一些高科技技術局部或選擇性應用到珠寶商品的某些部位。如鉆石的新型含納米粒子二氧化硅復合膜,鍍膜者通過選擇不同種類的來得到想要的顏色。相對多見的鍍膜顏色主要為粉紅色、紫色和藍色,主要覆蓋于切磨鉆石的其他切磨寶石表面或局部區域也見各式各樣的新型覆膜(如坦桑石表面的藍色鍍膜、托帕石、水晶等的高科技鍍膜等)。對于這類鍍膜,有經驗的寶石鑒定人員在特定的照明條件下也能觀察到表面鍍膜的痕跡,但在微分干涉顯微鏡下鑒別有鍍膜存在的特征,諸如劃痕、白點、污點、薄膜脫落區域等能簡單且清晰地被觀察到。
 

　　3.觀察切磨寶石各類表面脈理、人工印記、及其他表面特征
 

　　切磨寶石的表面常觀察到各式各樣的表面脈理。有些表面脈理反應了晶體內部生長或變形特征,如天然鉆石生長的八面體履帶構造和生長后受塑形變形而產生的滑移線等。仔細觀察這些表面脈理特征有利于解讀晶體生長條件和歷史。人工印記是近年來現代高科技技術應用到珠寶商品上的另一種典型例子。超高能源對寶石的表面進行燒蝕、刻蝕產生各式人工印記。其印記的細微特征以及與表面其他微細結構如表面脈理等的關系可通過在微分干涉顯微鏡下的詳細觀察獲得和解讀。切磨過程中在寶石表面留下的各式諸如拋光紋類的微細特征也能夠清晰地觀察到。