Новая методика лазерной обработки алмазов

Недавно в продажу поступили алмазы, обработанные лазером по новой методике: в них как правило, нет отверстия на поверхности после сверления. Для лучшего понимания этого нового метода были проведены наблюдения за несколькими бриллиантами круглой огранки до и после обработки. Алмазы с темными включениями вблизи поверхности предпочтительнее для этого нового метода, суть которого состоит в том, что лазер заставляет небольшие расщепления развиваться или расширяться вокруг включения. Как только расщепление достигает поверхности, оно служит проводником для раствора, который используется для отбеливания темного включения. Нерегулярные червеобразные каналы используются для расширения расщепления, чтобы облегчить поступление отбеливающего раствора.

В феврале 2000 года исследователи из GIA Gem Trade Laboratory впервые столкнулись с тем, что казалось новым лазерным средством для обработки алмазов. До нас доходили слухи о технике лазерной обработки, разработанной в Израиле, которая не показывала типичное отверстие, достигающее поверхности, но мы еще не видели примеров, пока нам для оценки не поступил такой алмаз. При осмотре камня один из оценщиков отметил расщепление или «перо» (для целей данной статьи мы будем использовать эти термины взаимозаменяемо) с некоторыми необычными темными линиями в центре. Тщательное микроскопическое исследование выявило странно сформированные каналы внутри пера, которые явно не имели естественного происхождения (см., например, рисунок 1). По их внешнему виду предполагалось, что для расширения пера использовался лазер. Эти необычные каналы были обнаружены в нескольких других алмазах, представленных в лабораторию вскоре после этого, и мы были убеждены, что эти камни были обработаны новым процессом лазерной обработки. Мы опубликовали два кратких отчета о наших первоначальных наблюдениях (GIA News, 2000; McClure et al., 2000).

Пока мы изучали происхождение этого лечения, редакторы Gems & Gemology получили сообщение от Yoichi Horikawa из Центральной лаборатории драгоценных камней в Токио. Он сообщил о введении нового типа обработки алмазов путем расширения расщепления лазерным лучом и специально приспособлен для удаления «углерода» из них. Он также сообщил, что этот процесс назывался «лечение КМ», причем эта аббревиатура означает Кидуах Мейюхад, что с иврита переводится как «специальное сверление». Недавно сообщалось о другом новом методе лазерного сверления, который формирует канал параллельных отверстий (см. GIA News, 2000; Guptill et al., 2000), но об этом в этой статье речь не пойдет. При традиционном лазерном сверлении алмаз просверливается до темного включения (рис. 2; Crowningshield, 1970). Полученный канал служит полостью для сильной кислоты (например, серной или соляной), чтобы «отбелить» материал или удалить его полностью. Это может повлиять или не повлиять на степень чистоты алмаза, но в любом случае результирующий «белый» внешний вид обычно считается более приемлемым в торговле алмазами, чем темное пятно, которое не дает никакого света (Pagel-Theisen, 1976). С начала 1970-х годов лазерное бурение стало общепринятой торговой практикой и пока секрет этой методики не раскрывается.

Почти во всех 40-50 исследованных нами алмазах, которые, по-видимому, были обработаны этим новым процессом, мы не наблюдали отверстия, оставшегося после лазерного сверления. Мы предположили, что наиболее вероятными кандидатами для этой процедуры были алмазы с мелкими черными или темными включениями (такими как различные сульфиды или графит; см. Koivula, 2000) с некоторым типом расщеплений и трещин. Один или несколько импульсных лазеров, сфокусированных на таком включении, будут генерировать достаточно тепла, чтобы заставить включение расширяться (и, возможно, даже плавиться), и, таким образом, создавать достаточное напряжение для расширения трещины к поверхности. Тогда это дало бы возможность проникновения кислот в алмаз для обесцвечивания или растворения включений. Обратите внимание, что для использования лазера необязательно иметь отверстие на поверхности алмаза. Основное назначение отверстия состоит в том, чтобы обеспечить поступление отбеливающего раствора, хотя оно также позволяет выходить газам, образующимся при испарении алмаза. Благодаря этой новой обработке перо, созданное лазером, позволяет проникать растворам и позволяет газам выходить.

Для дальнейшего исследования мы тщательно отобрали группу из девяти алмазов для обработки этой новой методикой и задокументировали их внешний вид до и после лазерной обработки (таблица 1). Мы также исследовали и сфотографировали приблизительно 25–30 алмазов, обработанных этим методом.

Таблица 1

Цвет и чистота девяти бриллиантов круглой огранки до и после обработки.

Материалы и методы

Все девять алмазов были круглой бриллиантовой огранки; они варьировались от 0,30 до 0,58 карат. Для проверки нашей гипотезы мы выбрали алмазы, которые имели темные включения вблизи поверхности и глубоко внутри камня (рисунок 3). Хорошо видимые трещины не всегда сопровождались темными включениями. Все эти признаки были задокументированы с помощью микрофотографий, алмазы были оценены по цвету и чистоте и переданы третьей стороне для обработки. По возвращении алмазы были снова сфотографированы и оценены. Наше исследование этих образцов в основном проводилось с помощью бинокулярного микроскопа при различных условиях освещения и с помощью фотографирования посредством микроскопов Nikon SMZ-10.

Результаты

После возвращения алмазов мы тщательно осмотрели их во всех ракурсах, используя темное поле, светлое поле и оптоволоконную подсветку. Мы не видели никаких доказательств обработки в трех из девяти алмазов (№ 3, 7 и 8 на рисунке 3 и в таблице 1). Два из этих трех образцов (№ 3 и 8) содержали черный кристалл без трещин растяжения, который был расположен глубоко внутри камня. Третий алмаз (№ 7) содержал два темных кристалла с небольшими трещинами растяжения, которые располагались вблизи поверхности короны. У пяти из оставшихся камней было одно обработанное включение, а у шестого (№ 6) было два, всего семь обработанных включений. Один из этих камней (№ 4) имел несколько твердых черных включений без трещин растяжения, которые не были обработаны. Чернота была полностью удалена в трех обработанных включениях (№ 1, 4 и 5), и была в основном удалена из оставшихся четырех.

Одной из первых особенностей, которые мы заметили после обработки, было наличие новых перьев (или удлинений ранее существовавших перьев) на обработанных включениях (рис. 4). Во всех шести камнях, на которых были обнаружены признаки обработки, зеркальные или прозрачные перья присутствовали там, где их раньше не было, соединяя первоначальное включение с поверхностью камня. Эти новые перья обычно вытянуты в направлениях, не связанных с какими-либо существовавшими ранее перьями (рисунок 5). В двух случаях несколько новых перьев в разных направлениях расщепления создавали ступенчатое продвижение к поверхности алмаза (рис. 6).

Эти каналы обычно присутствовали по центру перьев (рисунок 7). Они варьировались от довольно прямых одиночных линий до очень запутанных множественных каналов, которые напоминали червоточины (см. Рисунки 1 и 8). Они были намного уже, чем каналы, оставленные традиционной процедурой сверления, и выглядели темными при просмотре в проходящем свете (рис. 9). Это черное появление в проходящем свете часто облегчало их обнаружение, поскольку отражающая природа перьев иногда затрудняла видимость каналов в темном поле (сравните рисунок 9 с рисунком 6).

Четыре из семи обработанных включений в тестируемых алмазах имели отверстия на поверхности, которые возникли после обработки. Эти отверстия были расположены в центре порожденных перьев, где они разрушили поверхность камня. Они были меньше и более неправильной формы, чем традиционные лазерные отверстия, и, по-видимому, были обусловлены образовавшимися каналами, достигающими поверхности.

Внешний вид большинства включений резко изменился при лазерной обработке, так как они больше не были темными или черными (рис. 10), хотя четыре включения не были полностью обесцвечены и все еще имели некоторые незначительные черные области. Один камень (№ 5) имел два черных вкрапления (маленькие кристаллы с трещинами растяжения), прилегающие друг к другу под таблицей коронки. После обработки оказалось, что созданное перо достигло только одного из включений, так что теперь оно стало бесцветным, а рядом с ним было все еще черное (рис. 11).

Один камень (№ 4) имел прямоугольную полость в центре площадки, которой не было до обработки - там, где вышел кусок алмаза (рисунок 12). Сверление простиралось от включения до дна этой полости.

Обсуждение

Мы полагаем, что три алмаза, которые не показали каких-либо признаков улучшения (номера 3, 7 и 8), были сочтены неподходящими для этого процесса из-за отсутствия трещин растяжения или потому, что темное включение было слишком глубоко внутри алмаза (снова см. рисунок 3). Возможно, что один камень (№ 7), который имел два небольших темных кристалла с небольшими трещинами растяжения, не был обработан, потому что эти включения оказали минимальное влияние на общую прозрачность камня. Это подтвердило бы нашу теорию о том, что обработку лучше всего применять для ликвидации темных включениях у поверхности, как это было в случае с остальными шестью алмазами. Продуцирование перьев, достигающих поверхности из глубокого включения, вероятно, приведет к тому, что они будут еще более заметными, чем первоначальное включение.

Одно из включений, обработанных в нашем тестовом образце (№ 6), было расположено глубоко в алмазе, но на поверхность павильона было наведено перо, что позволило отбелить включение.

Самым значительным открытием при исследовании наших образцов алмазов было то, что новый процесс обработки не только расширяет существующие перья (рисунок 13), но также создает совершенно новые. Наличие ступенчатого рисунка на некоторых обработанных перьях говорит о том, что процесс лечения очень контролируем. Вызывая небольшие расщепления в этой ступенчатой схеме, обработчики, по-видимому, могут присоединять включение к поверхности наиболее прямым путем, даже если этот путь не соответствует направлению расщепления алмаза.

Похоже, что червеобразные каналы использовались для расширения индуцированных перьев, их хорошо видно под микроскопом внутри перьев, которые непосредственно окружают каналы (рисунок 14). Это, несомненно, делается для облегчения проникновения кислот, используемых для отбеливания включений. Тем не менее, обработка не всегда была успешной при удалении всего черного материала (рисунок 15). Это может быть связано с тем, что лазерное сверление было некорректным или из-за того, что удаляемые материалы по-разному реагируют на процесс отбеливания. Например, сульфиды легко разрушаются кислотами, а графит - нет. При этом, размер включения не является проблемой, так как мы видели алмазы, в которых крупные кристаллы растворялись при помощи этой методики (рисунок 16).

Обнаружение

Идентификация этого лечения, как и в случае традиционных лазерных процедур, полностью зависит от тщательного микроскопического исследования. Алмаз должен быть исследован как лицом вверх, так и в положении от площадки к калетте, используя различные условия освещения: темное поле, светлое поле и волоконно-оптическое освещение. Ищите наличие одного или нескольких признаков при идентификации. Обработка может выглядеть как зеркальное или прозрачное перо, которое простирается от включения до поверхности камня, обычно под углом, совершенно отличным от направления существовавшего ранее внутреннего скола. Обратите внимание, что эти перья часто прозрачны и могут быть не видны при определенных условиях освещения (рисунок 17). Сами трещины случаются в необработанных алмазах, но такое характерное расположение делает их подозрительными.

Обычно в центре плоскости расщепления имеются один или несколько небольших каналов, которые могут быть относительно прямыми или очень извилистыми и часто напоминающими червоточины. Эти каналы могут выглядеть черными или белыми при осталось тёмном освещении, но обычно они темные при ярком освещении. Часто они не видны, когда свет отражается от поверхности пера алмаза, что указывает на то, что они полностью содержатся внутри пера (рис. 18). Такие каналы не замечены в необработанных алмазах. Однако в некоторых случаях каналы настолько запутаны, что их трудно распознать (см. рис. 8). Обработка также может выглядеть как серия небольших ступенчатых расщеплений, которые расположены близко друг к другу и имеют очень неестественный вид. Как правило, они связаны множеством червеобразных каналов, которые лучше всего видны в проходящем свете (см. рис. 9).

Эту обработку было очень трудно обнаружить в некоторых алмазах, как в наших исследуемых образцах, так и в тех, которые поступали в лабораторию. Обычно это происходило из-за того, что расстояние между включением и поверхностью камня было небольшим, поэтому характерные особенности, создаваемые лазером, были наименьшими и их было трудно различить. Кроме того, если включение находится очень близко к поверхности ограненного алмаза, то количество возможных углов обзора значительно уменьшается, что еще больше осложняет идентификацию такого лечения.

Заключение лаборатории

GIA раскрыла информацию о лазерном бурении в своих отчетах о классификации алмазов с момента первого документирования процесса в 1970 году (Crowningshield, 1970). Чтобы привлечь внимание к его присутствию, «лазерная скважина» указана первой в ключе к символам в отчетах GIA Diamond Grading и Diamond Dossier reports. В тех случаях, когда методы лазерной обработки не приводят к получению отверстий, достигающих поверхности, лаборатория GIA Gem Trade раскрывает обработку в разделе «Комментарии» своих отчетов заявлением: «Внутреннее лазерное сверление присутствует».

Вывод

Эта новая технология лазерной обработки исключает канал бурения, связанный с традиционным лазерным сверлением. Вместо этого обработка лазером открывает и расщепляет трещины натяжения до поверхности алмаза с тем, чтобы обеспечить проникновение отбеливающего раствора. Полученное перо имеет более «естественный» вид, чем традиционный канал лазерного сверления. Идентификация этого нового лазерного лечения требует тщательного микроскопического исследования с различными методами освещения. Такие алмазы можно узнать по наличию прозрачных зеркальных перьев, которые содержат неестественно выглядящие неправильные каналы, соединяющие внутренние включения с поверхностью камня.

Независимо от используемой технологии принципы деловой этики в алмазной промышленности требуют, чтобы такие обработки были должным образом раскрыты на всех этапах: от производителя до конечного потребителя.