High-Tech in der Gemmologie

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1 High-Tech in der Gemmologie Schmucktechnologische Institut Februar 2014

2 Die klassischen gemmologischen Untersuchungsmethoden für Edelsteine sind: Lupe Polariskop Refraktometer Dichroskop Hydrostatische Waage Immersionsmikroskop Spektroskop UV - Licht Abb. Fa. Eickhorst, Hamburg

3 Die klassischen gemmologischen Untersuchungsmethoden für Diamanten sind: Lupe Wärme- und elektrische Leitfähigkeitsprüfung Hydrostatische Waage Spektroskop Masterstones Auflichtmikroskop UV - Licht Abb. Fa. Krüss, Hamburg Abb. SSEF Schweizerisches Gemmologisches Institut Abb. Fa. Eickhorst, Hamburg

4 Technische Untersuchungsmöglichkeiten für Diamanten und Edelsteine sind: Diamond Sure Diamond View Abb. J. Fiedler, DDI Abb. SSEF Schweizerisches Gemmologisches Institut Ultra Violett Visible - Near Infra Red - Spektroskopie (UV-VIS-NIR Spektroskopie) Infrarot Spektroskopie FTIR - Spektroskopie Raman Spektroskopie Elektronen- und Rasterelektronenmikroskop (REM) Energie dispersives System (EDS) Röntgenbeugungsmethode (RBA) Röntgenfluoreszenzanalysen (RFA)

5 Übersicht über das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung

6 Typ I Diese Diamanten enthalten Stickstoff (N) Typ Ia Diamanten haben N-Gruppen sog. Platelets Typ Ib Diamanten haben N-Einzelatome der Stickstoff ist dispers verteilt Typ II Diese Diamanten enthalten extrem wenig Stickstoff 2 Abb. J. Fiedler, DDI Typ IIa Diamanten haben fast keine Spurenelemente, aber sehr häufig sog. Gitterstörungen oder Farbzentren Typ IIb Diamanten enthalten Bor

7 Beispiel für ein Diamond Sure 2 Abb. J. Fiedler, DDI

8 Typ Ib Typ IaAB Typ IaA Typ IIa Typ IaB Typ IIb 7 Abb. SSEF Schweizerisches Gemmologisches Institut

9 Typische farbgebende Spurenelemente bei Diamanten und Edelsteinen Element Titan Vanadium Chrom Mangan Eisen Kobalt Nickel Kupfer Stickstoff Farbe Blau Grün / Farbwechsel Rot - Grün Rosa/Pink Rot Grün Gelb Blau Grün Grün - Blau Gelb

10 Beispiel für ein Diamond View Gerät Alle Abb. SSEF Schweizerisches Gemmologisches Institut Beispiele für nat. Diamanten Beispiele für synth. Diamanten

11 Raman-Laser-Mikroskop mit Kühlvorrichtung Mit diesem Gerät kann z.b. eine HT/HP Behandlung bei Diamanten identifiziert werden SSEF Schweizerisches Gemmologisches Institut

12 Spektren für unbehandelte und farbverbesserte Diamanten SSEF Schweizerisches Gemmologisches Institut

13 FTIR Spektroskopie Die FTIR Spektroskopie kann sehr gut verwendet werden z.b. Zum Identifizieren von Materialien Natürliche Türkise von synthetischen Türkisen nach dem Gilson Verfahren Jadeite von Nephrit Natürliche Smaragde von synthetischen Smaragden Natürliche Amethyste von synthetischen Amethysten Zum Nachweis von Behandlungen Farbbehandelte Diamanten z.b. für Türkise, Jade oder Opale

14 Elektronen- und Rasterelektronenmikroskop (REM) Diese Technik geht nicht in die Tiefe des Steines, sondern beschäftigt sich mit der Oberfläche des zu untersuchenden Materials. Es bietet eine sehr hohe Vergrößerungsmöglichkeit der Oberflächentopographie. Für ein gutes Ergebnis müssen die Proben oft noch mit Gold- oder Silberschichten präpariert werden. Unter Verwendung weiterer Hilfsmittel ist auch eine Bestimmung der an oder in unmittelbarer Nähe der Oberfläche befindlichen Elemente möglich.

15 Das Raster-Elektronenmikroskop gas bubble gas bubble SSEF Schweizerisches Gemmologisches Institut Das Spektrum zeigt die chemische Zusammensetzung der Glasfüllung

16 EDS - Energie dispersives System Röntgenstrahlen finden in vielfacher Hinsicht Anwendung bei der Edelsteinuntersuchung. Sie bestehen aus hochfrequenten elektromagnetischen Strahlen. Es gibt 3 Möglichkeiten Röntgenstrahlen für Untersuchungszwecke einzusetzen Durchlässigkeitsprüfung Lumineszenzerscheinungen Röntgenbeugung Durchlässigkeitsprüfung: Röntgenstrahlen besitzen die Möglichkeit, durch eine Substanz hindurchzugehen, die normalerweise für normales Licht undurchlässig ist. Mit EDXRF wird eine reine Oberflächenanalyse vorgenommen. EDXRF wird verwendet, um die chemische Zusammensetzung der Probenoberfläche zu ermitteln. Dabei wird die Anregung der Probe mit Röntgenstrahlen vorgenommen. Das Spektrometer analysiert Elemente, die ein höheres Atomgewicht als 11 haben. Die leichteren Elemente, d.h. unter Natrium (Ordnungszahl 11) werden nicht erkannt.

17 Lumineszenzerscheinungen: Beobachtet man z.b. Perlen unter Röntgenstrahlen kann man eine Aussage darüber machen, ob die Perlen im Salzwasser oder im Süßwasser entstanden sind, da ausschließlich Süßwasserperlen im Röntgenlicht fluoreszieren. Es ist jedoch nicht möglich damit Natur- von Zuchtperlen zu unterscheiden, da australische Naturperlen ebenfalls unter Röntgenstrahlen fluoreszieren können. Beugungserscheinungen: Sie dienen z.b. der Unterscheidung Natur- und Zuchtperlen, da zwar chemisch gesehen bei beiden CaCO 3 die Perlbildung bedingt. Jedoch ist die Wachstumsstruktur unterschiedlich und daher auch das Röntgenbeugungsbild.

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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