Diamanty patří mezi nejcennější a nejkrásnější výtvory přírody. Se vší tou krásou ale přichází i několik vad, kvůli kterým může diamant ztratit svůj lesk. Pro zachování kvality diamantů je důležité porozumět jejich vlastnostem a běžným vadám a také se seznámit s pokročilou technologií používanou k jejich měření.
Nyní si společně na diamanty posvítíme, povíme si, čím je vlastně tvořen, prozkoumáme jejich běžné vady a zaměříme se na detaily těchto vad pomocí dvou různých kontrolních nástrojů – digitálních mikroskopů a laserových konfokálních mikroskopů.
Čím je diamant tvořen?
Diamant je pevná forma uhlíku, jejíž atomy jsou uspořádány v krystalové struktuře zvané diamantová krychle (atomy jsou uspořádány do 3D sítě o čtyřech stěnách). Diamanty vznikají hluboko v zemském plášti, obvykle asi 150–200 km pod povrchem, za vysokého tlaku a teploty.
Díky podmínkám vzniku a charakteristické atomové struktuře mají diamanty nejvyšší tvrdost a tepelnou vodivost ze všech přírodních materiálů. Těchto vlastností se využívá ve významných průmyslových aplikacích, jako jsou řezné a lešticí nástroje. Surové diamanty se těží a přetvářejí na drahokamy několikafázovým procesem známým jako broušení.
Diamanty jsou tuhé, ale křehké. Je možné je rozštěpit jediným úderem. Proto je broušení diamantů tradičně považováno za jemný postup vyžadující dovednosti, znalosti, patřičné nástroje a zkušenosti. Broušení diamantů vyžaduje preciznost a odborné znalosti, aby se maximalizovaly optické vlastnosti diamantu a minimalizoval úbytek hmotnosti při broušení. Konečným cílem je vyrobit fasetovaný šperk, u něhož zvolené úhly mezi fasetami optimalizují lesk diamantu (tj. rozptyl bílého světla).
Diamanty se brousí do různých tvarů, jako jsou kulaté brilianty, hrušky (nebo slzy), markýzy, oválné diamanty a srdce a šípy. Hodnotu diamantu určuje kombinace faktorů známých jako 4 C: brus (Cut), barva (Color), vnitřní čistota (Clarity) a karátová hmotnost (Carat). Kvalitu diamantu osvědčují různé americké certifikační agentury.
Jaké existují typy vad diamantů?
Nedokonalosti diamantů lze rozdělit na vnější a vnitřní vady. Nedokonalosti diamantů posuzují a hodnotí certifikovaní gemologové podle standardizovaných kritérií. Závažnost, velikost, umístění a typ nedokonalostí mohou ovlivnit stupeň čistoty diamantu. Mezi vady diamantů patří:
Vnější vady diamantu
- Vnější kazy: Tyto vady diamantů se vyskytují na povrchu kamene a mohou se vyskytovat přirozeně.
- Škrábance: Jedná se o jemné linie na povrchu diamantu. Mohou se vyskytovat přirozeně, nebo mohou být způsobeny broušením diamantu.
- Nadbytečné fasety: Tyto fasety se obvykle brousí za účelem odstranění vnějších kazů nebo inkluzí. Někdy je také účelem broušení těchto faset zvýšení lesku diamantu.
- Lom: Štěpení diamantu, které není rovnoběžné s rovinou štípání, se označuje jako lom. Lomy mají obvykle nepravidelný tvar, takže diamant vypadá jako odštípnutý.
- Otisky prstů: V diamantech se někdy vyskytují inkluze ve tvaru otisků prstů. Tyto inkluze jsou však u diamantů ve srovnání s jinými kameny, například rubíny, vzácné.
- Důlky: Na povrchu diamantu se mohou nacházet malé jamky. Tyto důlky obvykle nejsou pouhým okem viditelné.
- Vroubky: Diamanty jsou také místy odštípnuté, což způsobuje výskyt vroubků. Vroubky se často opravují přidáním dalších faset.
Vnitřní vady diamantů
- Krystaly / minerální inkluze: Některé diamanty vykazují přítomnost drobných krystalů, minerálů nebo jiných diamantů.
- Bodové inkluze: Tyto inkluze, jak již název napovídá, jsou drobné krystalky, obvykle bílé barvy, které se nacházejí uvnitř diamantu.
- Jehly: V diamantu se mohou vyskytovat krystaly ve formě dlouhých a tenkých jehliček. Tyto jehličky nemusí být viditelné pouhým okem.
- Mrak: Přítomnost tří nebo více bodových inkluzí blízko sebe může v diamantu vytvořit oblast zamlžení, neboli mrak.
- Uzly: Pokud krystaly vystupují na povrch diamantu, označují se jako uzly. Tyto uzly lze za vhodných světelných podmínek prohlédnout pomocí diamantové lupy.
- Zrnitost: Krystalové inkluze v diamantech se vyskytují ve formě čar, které se označují jako zrnitost. Zrnitost by neměla být zaměňována s přirozenými liniemi zrnitosti surového diamantu.
5 způsobů, jak zjistit vady diamantu pomocí mikroskopu
Pro stanovení vad diamantu a zlepšení kontroly kvality se můžeme spolehnout na technologicky vyspělá řešení, jako je digitální mikroskop a laserový konfokální mikroskop.
Digitální mikroskop DSX1000.
Například náš digitální mikroskop DSX1000 bez problémů pořizuje snímky v široké škále režimů pozorování, včetně světlého pole, šikmého pozorování, tmavého pole a diferenciálního interferenčního kontrastu (DIC), které objeví škrábance na povrchu diamantu. Digitální mikroskop můžeme také použít s polarizovaným světlem ke zkoumání dalších druhů vnitřních nebo vnějších vad, jako jsou inkluze, lomy a důlky.
Zde je stručný přehled těchto metod detekce vad na diamantu:
1. Pozorování ve světlém poli
Pozorování ve světlém poli s odraženým světlem je běžně používanou metodou pro prohlížení vad diamantů díky své jednoduchosti a efektivitě osvětlení vzorků. Vzorek diamantu se na tmavém pozadí jeví jako světlý, což poskytuje kontrast, který zvyšuje viditelnost vad a inkluzí v diamantu. Tento kontrast usnadňuje odhalení nedokonalostí, jako jsou lomy, inkluze nebo jiné strukturální nepravidelnosti.
Pozorování vady diamantu ve světlém poli objektivem DSX10-SXLOB3X.
Světlé pole lze také použít ve spojení s dalšími zobrazovacími a osvětlovacími technikami, aby bylo možné získat komplexnější představu o vlastnostech diamantu. Pozorování ve světlém poli můžete například kombinovat s polarizovaným světlem, tmavým polem, DIC nebo šikmým osvětlením, a zkoumat tak různé aspekty struktury kamene a identifikovat širší škálu vad a inkluzí. Na obrázku níže je snímek diamantu ve světlém i tmavém poli.
Pozorování diamantu pomocí technologie MIX s využitím kombinace světlého a tmavého pole. Pořízeno digitálním mikroskopem DSX1000.
2. Pozorování v tmavém poli
Pozorování v tmavém poli s odraženým světlem představuje hodnotnou pozorovací metodu pro prohlížení vad diamantů, protože poskytuje zvýšený kontrast a citlivost na povrchové nerovnosti a inkluze. Vzorek diamantu se díky šikmému úhlu osvětlení jeví tmavý na světlém pozadí. Tato vysoce kontrastní technika osvětlení zvýrazňuje povrchové charakteristiky a nedokonalosti, takže i jemné vady jsou lépe viditelné.
Pozorování v tmavém poli je proto obzvláště účinné při odhalování povrchových škrábanců, oděrek, stop po leštění a dalších vnějších kazů diamantů. Jak ukazuje obrázek výše, pozorování v tmavém poli doplňuje pozorování ve světlém poli tím, že poskytuje jiný pohled na povrch a vnitřní strukturu diamantu.
3. Pozorování pomocí technologie DIC
Pozorování pomocí technologie DIC může zvýšit kontrast průhledných a poloprůhledných vzorků, jako jsou diamanty. Při zkoumání diamantů může tento způsob pozorování odhalit jemné strukturální charakteristiky a vady uvnitř kamene díky vysokému kontrastu a jasnosti. Zde je uvedeno několik příkladů:
Pozorování vady diamantu pomocí technologie DIC. Pořízeno digitálním mikroskopem DSX1000 s objektivem DSX10-SXLOB3X.
Pozorování vady diamantu pomocí technologie DIC. Pořízeno digitálním mikroskopem DSX1000 s objektivem MPLFLN5XBDP.
Pozorování vad diamantu pomocí technologie DIC. Pořízeno digitálním mikroskopem DSX1000 s objektivem MPLAPON50X.
4. Šikmé pozorování
Šikmé pozorování spočívá v naklonění diamantu pod úhlem a jeho osvětlení ze strany, nikoli přímo shora. Tato technika využívá reflexních vlastností diamantu k odhalení vad, které nemusí být při běžném osvětlení dobře viditelné.
Šikmé osvětlení vytváří stíny a osvětlené oblasti, a může tak zvýraznit nerovnosti povrchu, jako jsou škrábance, oděrky nebo stopy po leštění, ale i vnitřní vady v blízkosti povrchu. Šikmé pozorování je obzvláště účinné pro posouzení celkového stavu a povrchové úpravy diamantu, což umožňuje nahlédnout do historie jeho opotřebení a potenciálních problémů s trvanlivostí.
Šikmé pozorování vady diamantu. Pořízeno digitálním mikroskopem DSX1000 s objektivem DSX10-SXLOB3X.
5. Pozorování v polarizovaném světle
Polarizované světlo představuje účinnou metodu detekce vad diamantů, protože interaguje s krystalickou strukturou diamantů. Když polarizované světlo prochází diamantem, rozdělí se světelné vlny díky jeho dvojlomným vlastnostem na dvě složky, z nichž každá kmitá jiným směrem a pohybuje se jinou rychlostí. Toto rozdílné
chování může zvýraznit vnitřní vady, jako jsou lomy, inkluze nebo anomálie růstu krystalů, tím, že v diamantu vytvoří kontrastní vzory nebo barvy.
Pozorování a měření drsnosti povrchu diamantů
Digitální mikroskop DSX1000 nabízí 1750násobné zvětšení, které je dostatečné pro detekci deformací, jako je například škrábanec na povrchu diamantu. Abychom zjistili informace o drsnosti těchto povrchů v nanometrovém měřítku, můžeme přejít na konfokální laserovou skenovací mikroskopii.
Například náš 3D konfokální laserový mikroskop LEXT™ OLS5100 využívá laserový zdroj o vlnové délce 405 nm ke snímání vzorku pomocí konfokální techniky, takže zachycuje přesné informace o výšce povrchu diamantu. Jako příklad viz konfokální snímek a údaje o drsnosti povrchu níže.
Pozorování drsnosti povrchu diamantu při 2500násobném zvětšení. Pořízeno 3D konfokálním laserovým mikroskopem LEXT OLS5100.
Ze zprávy níže vyplývá, že hodnota drsnosti (Ra) je 20 nm. Maximální pozorovaný vrchol (Rp) je 58 nm a maximální údolí (Rv) 49 nm.
Závěrem lze říci, že výběr správného mikroskopického systému a metody pozorování může kontrolorům pomoci identifikovat vady a přesně provádět měření při kontrole kvality zpracování diamantů.
Části tohoto obsahu byly převzaty z příspěvku na blogu Gyaneshe Singha, aplikačního specialisty společnosti IR Technology Services Pvt. Ltd. Přečtěte si původní příspěvek Pozorování drsnosti povrchu diamantu.
Související obsah
Zlepšení kvality obrobených povrchů pomocí digitální a laserové mikroskopie
Zářivý jako diamant… nebo jeho napodobenina: Identifikace drahých kamenů pomocí XRF analyzátorů
