Облучение драгоценных камней — это процесс, при котором драгоценный камень подвергается воздействию искусственного излучения с целью улучшения его оптических свойств . Высокие уровни ионизирующего излучения могут изменить атомную структуру кристаллической решетки драгоценного камня , что, в свою очередь, изменяет его оптические свойства. [1] В результате цвет драгоценного камня может значительно измениться или видимость его включений может уменьшиться.
Процесс, широко практикуемый в ювелирной промышленности , [2] осуществляется либо в ядерном реакторе для нейтронной бомбардировки, либо в ускорителе частиц для электронной бомбардировки, либо в гамма- установке с использованием радиоактивного изотопа кобальта-60 . [1] [3] Обработка облучением позволила создать цвета драгоценных камней, которые не существуют или чрезвычайно редки в природе. [1] Однако этот процесс, особенно когда он осуществляется в ядерном реакторе, может сделать драгоценные камни радиоактивными. Риски для здоровья, связанные с остаточной радиоактивностью в облученных драгоценных камнях, привели к принятию государственных постановлений во многих странах.
Термин «облучение» в широком смысле относится к воздействию на вещество субатомных частиц или электромагнитного излучения по всему спектру, который включает — в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волны — инфракрасное излучение , видимый свет, ультрафиолетовое излучение , рентгеновские лучи и гамма-лучи . [4] Некоторые природные цвета драгоценных камней, такие как сине-зеленые цвета в алмазах [5] или красные цвета в цирконе [6], являются результатами воздействия естественного излучения в земле, которое обычно представляет собой альфа- или бета-частицы . [5] Ограниченная проникающая способность этих частиц приводит к частичному окрашиванию поверхности драгоценного камня. [5] Только высокоэнергетическое излучение, такое как гамма-лучи или нейтроны, может производить полностью насыщенные цвета тела, [5] и источники этих типов излучения редки в природе, что требует искусственной обработки в ювелирной промышленности. Процесс, особенно когда он проводится в ядерном реакторе для нейтронной бомбардировки, может сделать драгоценные камни радиоактивными. [7] [a] Нейтроны легко проникают в драгоценные камни и могут вызвать визуально приятную однородную окраску, но также проникают в атомное ядро и вызывают распад возбужденного ядра , тем самым вызывая радиоактивность. [8] Поэтому обработанные нейтронами драгоценные камни впоследствии откладываются на срок от нескольких месяцев до нескольких лет, чтобы дать возможность любой остаточной радиоактивности распасться, [3] [ 9] пока они не достигнут безопасного уровня менее 1 нанокюри на грамм (37 Бк /г) до 2,7 нанокюри на грамм (100 Бк/г) в зависимости от страны. [b]
Первый задокументированный искусственно облученный драгоценный камень был создан английским химиком Уильямом Круксом в 1905 году путем захоронения бесцветного алмаза в порошкообразном бромиде радия . [10] [11] После хранения в течение 16 месяцев алмаз стал оливково-зеленым. [10] Этот метод создает опасную степень долговременной остаточной радиоактивности и больше не используется. [12] Некоторые из этих обработанных радием алмазов, которые все еще иногда поступают в продажу и могут быть обнаружены детекторами частиц , такими как счетчик Гейгера , [12] сцинтилляционный счетчик , [13] или полупроводниковый детектор [13] , имеют настолько высокое излучение радиации, что они могут затемнить фотопленку за считанные минуты. [14]
Опасения относительно возможных рисков для здоровья, связанных с остаточной радиоактивностью облученных драгоценных камней, привели к принятию государственных постановлений во многих странах. [1] В Соединенных Штатах Комиссия по ядерному регулированию (NRC) установила строгие ограничения на допустимые уровни остаточной радиоактивности, прежде чем облученный драгоценный камень может быть распространен в стране. [3] Все облученные нейтронным или электронным пучком драгоценные камни должны быть проверены лицензиатом NRC перед выпуском в продажу; однако при обработке в установке гамма-излучения кобальта-60 драгоценные камни не становятся радиоактивными и, таким образом, не подпадают под действие NRC. [3] В Индии Совет по радиационным и изотопным технологиям (BRIT), промышленное подразделение Департамента атомной энергии , проводит этот процесс для частного сектора. [15] В Таиланде Управление по атомной энергии для мира (OAP) делало то же самое, облучая 413 килограммов (911 фунтов) драгоценных камней с 1993 по 2003 год, [16] пока в 2006 году не был создан Таиландский институт ядерных технологий и не разместил в нем Центр облучения драгоценных камней для предоставления этой услуги. [17] [18]
Наиболее часто облучаемым драгоценным камнем является топаз , который обычно становится синим после процесса. [3] Интенсивно-синий топаз не существует в природе и является результатом искусственного облучения. [25] По данным Американской ассоциации торговли драгоценными камнями, ежегодно во всем мире облучается около 30 миллионов карат (6000 кг или 13 000 фунтов) топаза, 40 процентов из которых были сделаны в Соединенных Штатах по состоянию на 1988 год. [26] Темно-синие разновидности топаза, включая American Super Blue и London Blue, являются результатами нейтронной бомбардировки, [24] в то время как более светлые небесно-голубые часто являются результатами электронной бомбардировки. [24] Swiss Blue, немного светлее, чем американская разновидность, является результатом комбинации двух методов. [24]
Алмазы в основном облучают, чтобы они стали сине-зелеными или зелеными, хотя возможны и другие цвета. [27] Когда светло- или средне-желтые алмазы обрабатывают гамма-лучами, они могут стать зелеными; при обработке высокоэнергетическим электронным пучком — синими. [21] Разница в результатах может быть вызвана локальным нагревом камней, который происходит при использовании последнего метода. [21]
Бесцветные бериллы , также называемые гошенитом, при облучении становятся чисто желтыми, которые называются золотистым бериллом или гелиодором. [1] Кристаллы кварца становятся «дымчатыми» или светло-серыми при облучении, если они содержат примесь алюминия , или аметистовыми , если в них присутствуют небольшие количества железа; любой из результатов может быть получен и при естественном облучении. [28]
Жемчуг облучают, чтобы получить серо-голубой или серо-черный цвет. [22] Методы использования гамма-излучения кобальта-60 для затемнения белого жемчуга Акойя были запатентованы в начале 1960-х годов. [29] Но обработка гамма-излучением не изменяет цвет перламутра жемчуга , поэтому она неэффективна, если у жемчуга толстый или непрозрачный перламутр. [29] Большинство черных жемчужин, доступных на рынках до конца 1970-х годов, были либо облучены, либо окрашены. [29]
Драгоценные камни, которые были подвергнуты искусственному облучению, обычно не показывают видимых признаков этого процесса [30] , хотя некоторые алмазы, облученные электронным пучком, могут показывать концентрацию цвета вокруг калетты или вдоль линии киля. [30]
В некоторых случаях новые цвета, вызванные искусственным облучением, могут быстро выцветать под воздействием света или слабого тепла, поэтому некоторые лаборатории подвергают их «тесту на выцветание» для определения стабильности цвета. [31] Иногда бесцветные или розовые бериллы становятся темно-синими при облучении, их называют бериллами типа Maxixe. Однако цвет легко выцветает под воздействием тепла или света, поэтому он не имеет практического применения в ювелирном деле. [1]
а. ^ Вообще говоря, для того, чтобы вызвать радиоактивность в материале, необходима энергия не менее 10 МэВ . [32]
б. ^ По состоянию на 1987 год большинство развитых стран считали 2 нанокюри на грамм (74 Бк/г) безопасным для выброса для населения, в то время как федеральные пределы выброса в США для большинства нуклидов составляли 1 нанокюри на грамм (37 Бк/г) или меньше, а в Соединенном Королевстве — 2,7 нанокюри на грамм (100 Бк/г). [33] По состоянию на 2022 год предел выброса в Европейском союзе составляет 2,7 нанокюри на грамм (100 Бк/г). [9][обновлять][обновлять]
В данной статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, с веб-сайтов или документов правительства Соединенных Штатов .В данной статье использован текст из этого источника, находящегося в общественном достоянии .