Los diamantes forman parte de las creaciones más hermosas y preciosas de la naturaleza. Pero, su encanto no está exento de defectos que podrían alterar su centelleo. Para mantener la calidad de los diamantes, es importante entender sus propiedades y defectos comunes, así como conocer la tecnología avanzada que se emplea para medirlos.
A través de esta publicación, se esclarece de qué están compuestos los diamantes, se exploran los defectos comunes que les afectan, y se ahonda en los detalles de dichos defectos usando dos herramientas de inspección distintas: los microscopios digitales y los microscopios confocales de escaneo láser.
¿De qué se compone un diamante?
Un diamante es una forma sólida del carbono en la que los átomos están dispuestos en una estructura cristalina denominada diamante cúbico (átomos de carbono enlazados tetraedralmente en una red 3D). Los diamantes se forman en la profundidad del manto terrestre (litosfera); por lo general, se hallan entre 150 y 200 kilómetros (93 y 124 millas) por debajo de la superficie, bajo condiciones de alta presión y temperaturas específicas.
Debido a las condiciones de formación y estructuras atómicas distintas, los diamantes presentan la dureza y conductividad térmica más elevadas de cualquier material natural. Estas propiedades son usadas en aplicaciones industriales relevantes, como en las herramientas de corte y pulido. Los diamantes en bruto son extraídos y convertidos en gemas a través de un proceso de varios pasos conocido como corte.
Los diamantes son rígidos pero frágiles. Pueden dividirse con un solo golpe. Por tanto, el corte de diamantes es considerado comúnmente un procedimiento delicado que requiere habilidades, conocimientos, herramientas y experiencia. El corte de diamantes requiere precisión y experiencia para maximizar las propiedades ópticas del diamante y minimizar la pérdida de peso durante esta etapa. Su objetivo final es producir una joya facetada dotada de ángulos específicos entre las facetas que optimizan el brillo del diamante (es decir, la dispersión de la luz blanca).
El corte de diamantes crea una serie de formas, como redonda brillante, pera (o lágrima), marquesa, óvalo, corazón y flecha. El valor de un diamante se determina por una combinación de características conocidas como las 4 C por sus iniciales en inglés: corte, color, claridad y peso en quilates (carat). Existen varias agencias de certificación estadounidenses que certifican la calidad del diamante.
¿Cuáles son los tipos de defectos del diamante?
Los diamantes presentan imperfecciones que pueden clasificarse como defectos externos e internos. Las imperfecciones de los diamantes son evaluadas y clasificadas por gemólogos certificados siguiendo criterios de clasificación estandarizados. La gravedad, el tamaño, la ubicación y el tipo de imperfecciones pueden afectar el grado de claridad de un diamante. Entre los defectos de diamantes, se mencionan principalmente:
Defectos externos del diamante
- Defectos de aspecto: Estos defectos de diamante se presentan en la superficie de la gema y puede generarse naturalmente.
- Rayaduras: Hace referencia a las líneas finas que se presentan en la superficie del diamante. Pueden presentarse de forma natural o generarse durante el corte.
- Facetas adicionales: Por lo general, éstas son cortadas para eliminar los defectos de aspecto o inclusiones. En algunos casos, también se cortan estas diferentes facetas para realzar el brillo del diamante.
- Fracturas/fisuras: Hace referencia a una rotura en los diamantes que no es paralela al plano de clivaje. Las fracturas suelen tener forma irregular, lo que hace que el diamante parezca astillado.
- Huellas dactilares: A veces se encuentran inclusiones como huellas de la naturaleza en forma de huellas dactilares humanas en los diamantes. Sin embargo, estas inclusiones son raras en los diamantes en comparación con otras gemas, como los rubíes.
- Hoyos (o picaduras): Son pequeños agujeros que aparecen en la superficie de un diamante. Estos hoyos normalmente no son visibles a simple vista.
- Mellas: Los diamantes también se astillan en algunos lugares, lo que provoca la aparición de mellas. A menudo, las mellas se reparan al agregar más facetas.
Defectos internos del diamante
- Inclusiones de cristal/mineral: Algunos diamantes presentan inclusiones de pequeños cristales, minerales u otros diamantes.
- Inclusiones de punto (o dardo): Estas inclusiones son cristales diminutos, generalmente blancos, que se encuentran dentro del diamante.
- Acículas (o agujas): Los cristales de diamante en un diamante pueden presentarse en forma de acículas largas y delgadas. Puede que estas acículas que no sean visibles a simple vista.
- Nubes: La presencia de tres o más pequeñas inclusiones, muy próximas entre sí, puede crear una zona nebulosa o sombra en el diamante.
- Nudos: Es cuando los cristales de un diamante se encuentran extendidos hasta su superficie. Estos nudos pueden verse bajo condiciones de iluminación apropiadas con una lupa para diamantes.
- Granulado: Hace referencia a las inclusiones cristalinas en los diamantes que se presentan en forma de venas. El granulado no debe confundirse con las líneas de grano naturales de un diamante en bruto.
Cinco formas de detectar los defectos de los diamantes con un microscopio
Para determinar los defectos de un diamante y mejorar su aseguramiento y control de calidad, es posible recurrir a soluciones tecnológicamente avanzadas, como un microscopio digital o un microscopio confocal de escaneo láser.
Microscopio digital DSX1000.
Por ejemplo, nuestro microscopio digital DSX1000 adquiere imágenes sin problemas a través de una amplia variedad de modos de observación, como el campo claro, oblicuo, campo oscuro y contraste de interferencia diferencial (DIC), a fin de mostrar las rayaduras superficiales de un diamante. También, se puede usar el microscopio digital con luz polarizada para explorar otros tipos de defectos internos o externos, como las inclusiones, fracturas y hoyos.
A continuación, se presenta una breve descripción general de estos métodos para detectar defectos en un diamante:
1. Observación de campo claro
El campo claro con luz reflejada es un método de observación común para visualizar defectos en diamantes, ya que es simple y efectivo al iluminar las muestras. La muestra de diamante aparecerá clara contra un fondo oscuro, lo que proporciona un contraste que aumenta la visibilidad de los defectos e inclusiones que se hallan dentro de la gema. Tal contraste facilita mucho más la detección de imperfecciones como las fracturas, inclusiones u otras irregularidades estructurales.
Observación en campo claro de un defecto de diamante usando un objetivo DSX10-SXLOB3X
El campo claro también puede emplearse junto con otras técnicas de digitalización e iluminación para obtener una comprensión más profunda de las características de un diamante. Por ejemplo, combinar la observación de campo claro con luz polarizada, campo oscuro, DIC o iluminación oblicua permite examinar los diferentes aspectos estructurales de una gema, así como identificar una serie de defectos e inclusiones. La imagen a continuación muestra una instantánea de un diamante tanto en campo claro como en campo oscuro.
Observación MIX de un diamante que combina el campo claro y el campo oscuro. La captura se ejecutó con un microscopio digital DSX1000.
2. Observación de campo oscuro
El campo oscuro con luz reflejada es un método de observación valioso en cuanto a visualizar los defectos de diamantes; esto se debe al contraste y sensibilidad intensificados que se aplican a las irregularidades e inclusiones superficiales. La muestra de diamante aparece oscura sobre un fondo brillante debido al ángulo oblicuo de iluminación. Esta técnica de iluminación de alto contraste acentúa las características y las imperfecciones de la superficie, haciendo que incluso los defectos más sutiles sean más visibles.
Por consiguiente, la observación de campo oscuro es particularmente efectiva para detectar rayaduras superficiales, abrasiones, marcas de pulido u otras imperfecciones externas en los diamantes. Tal y como se muestra en la imagen de arriba, la observación de campo oscuro complementa el campo claro al proporcionar una perspectiva diferente de la superficie y la estructura interna de la gema.
3. Observación de DIC
La observación de contraste de interferencia diferencial (DIC) permite mejorar el contraste de muestras transparentes y semitransparentes, como los diamantes. Al examinar un diamante, la observación DIC pone en manifiesto las características estructurales finas y defectos que se hallan entre la gema gracias a un alto contraste y claridad. A continuación, se muestran algunos ejemplos:
Observación DIC de un defecto en un diamante. La captura se ejecutó con un microscopio digital DSX1000 y un objetivo DSX10-SXLOB3X.
Observación DIC de un defecto en un diamante. La captura se ejecutó con un microscopio digital DSX1000 y un objetivo MPLFLN5XBDP.
Observación DIC de un defecto en un diamante. La captura se ejecutó con un microscopio digital DSX1000 y un objetivo MPLAPON50X.
4. Observación oblicua
La observación oblicua habilita la inclinación de un diamante hacia un ángulo para iluminarlo lateralmente en lugar de que sea iluminado directamente desde arriba. Esta técnica aprovecha las propiedades reflectantes de un diamante para revelar defectos que no son visibles fácilmente bajo condiciones de iluminación normales.
A través de la proyección de sombras y creación de reflejos, la iluminación oblicua acentúa las irregularidades de la superficie, como rayaduras, abrasiones o marcas de pulido, así como defectos internos cercanos a la superficie. La observación oblicua es especialmente efectiva cuando se requiere evaluar el estado general y el acabado de un diamante, ya que proporciona información sobre su historial de desgaste y posibles problemas de durabilidad.
Observación oblicua de un defecto en un diamante. La captura se ejecutó con un microscopio digital DSX1000 y un objetivo DSX10-SXLOB3X.
5. Observación de luz polarizada
La luz polarizada es un método efectivo para detectar defectos en diamantes gracias a la forma en que interactúa con la estructura cristalina de estas gemas. A medida que la luz polarizada pasa a través del diamante, sus propiedades birrefringentes hacen que las ondas de luz se dividan en dos componentes, cada uno vibrará en una dirección diferente y se propagará a diferentes velocidades. Este comportamiento diferencial permite revelar defectos internos, como
fracturas, inclusiones o anomalías en la cristalogénesis, al producir patrones cromáticos contrastantes en el diamante.
Observación y medición de la rugosidad superficial de los diamantes
El microscopio digital DSX1000 ofrece una visión de 1750X, lo que permite ver las deformaciones ampliamente, como una rayadura en la superficie del diamante. Con el fin de hallar la información de rugosidad superficial de dichas áreas en la escala nanométrica, se puede recurrir a la microscopía confocal de escaneo/barrido láser.
Por ejemplo, nuestro microscopio confocal de escaneo láser 3D LEXT™ OLS5100 usa una fuente láser de 405 nm para escanear la muestra empleando la técnica confocal, lo que permite adquirir información precisa con respecto a la altura de la superficie de un diamante. Como ejemplo, vea la imagen confocal y los datos de rugosidad superficial a continuación.
Observación de la rugosidad superficial de un diamante bajo una magnificación de 2500X. La captura se ejecutó con un microscopio confocal de escaneo láser 3D LEXT OLS5100.
A partir del siguiente informe, se puede concluir que el valor de rugosidad (Ra) es 20 nm. El pico máximo (Rp) observado es de 58 nm y el valle máximo (Rv) es de 49 nm.
En resumen, elegir el sistema y el método de observación microscópicos adecuados ayuda a los inspectores a identificar defectos y llevar a cabo mediciones precisas a nivel del control de calidad en la producción de diamantes.
El contenido de esta publicación es una adaptación de la publicación original de la autora Gyanesh Singh, especialista de aplicaciones en IR Technology Services Pvt. Ltd. Consulte el artículo original «Surface Roughness Observation of a Diamond» [Observación de la rugosidad superficial de un diamante].
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