Edelsteinbestrahlung - Gemstone irradiation

Die Edelsteinbestrahlung ist ein Verfahren, bei dem ein Edelstein künstlich bestrahlt wird, um seine optischen Eigenschaften zu verbessern . Eine hohe ionisierende Strahlung kann die atomare Struktur des Kristallgitters des Edelsteins verändern, was wiederum die optischen Eigenschaften darin verändert. Infolgedessen kann die Farbe des Edelsteins erheblich verändert oder die Sichtbarkeit seiner Einschlüsse verringert werden. Der Prozess, der in der Schmuckindustrie weit verbreitet ist , wird entweder in einem Kernreaktor für den Neutronenbeschuss , einem Teilchenbeschleuniger für den Elektronenbeschuss oder einer Gammastrahlenanlage unter Verwendung des radioaktiven Isotops Kobalt-60 durchgeführt . Die Bestrahlung hat die Herstellung von Edelsteinfarben ermöglicht, die in der Natur nicht existieren oder extrem selten sind.

Radioaktivität und Vorschriften

Reine Diamanten, vor und nach der Behandlung. Im Uhrzeigersinn von links unten: (1) Anfangs (2 × 2 mm); (2,3,4) Bestrahlt mit unterschiedlichen Dosen von 2 MeV Elektronen; (5,6) Mit unterschiedlichen Dosen bestrahlt und dann bei 800°C geglüht.

Der Begriff der Bestrahlung ist ein sehr weit gefasst, das Bombardement durch Abdeckungen subatomaren Teilchen sowie die Verwendung der vollen Palette von elektromagnetischer Strahlung , einschließlich (in der Reihenfolge zunehmender Frequenz und abnehmende Wellenlänge ) Infrarotstrahlung , sichtbares Licht , UV - Strahlung , X- Strahlen und Gammastrahlen .

Bestimmte natürliche Edelsteinfarben, wie Blau- bis Grüntöne bei Diamanten , sind das Ergebnis der natürlichen Strahlung in der Erde, bei der es sich normalerweise um Alpha- oder Beta-Teilchen handelt . Das begrenzte Penetrationsvermögen dieser Partikel führt zu einer partiellen Färbung der Diamantoberfläche. Nur energiereiche Strahlung wie Gammastrahlen oder Neutronen können vollständig gesättigte Körperfarben erzeugen, und die Quellen dieser Strahlungsarten sind in der Natur selten, was eine künstliche Behandlung in der Schmuckindustrie erforderlich macht.

Bestrahlung, insbesondere in einem Kernreaktor, kann Edelsteine ​​leicht radioaktiv machen, daher werden sie normalerweise für einige Monate beiseite gelegt, damit die restliche Radioaktivität zerfallen kann . Der erste dokumentierte künstlich bestrahlte Edelstein wurde 1905 vom englischen Chemiker Sir William Crookes hergestellt , indem er einen Diamanten in pulverisiertem Radiumbromid vergrub . Nach 16 Monaten Lagerzeit wurde der zuvor farblose Diamant grün. Dieses Verfahren erzeugte eine gefährlich hohe Langzeit-Restradioaktivität und wird nicht mehr verwendet. Gelegentlich findet man jedoch noch vereinzelt radiumbehandelte grüne Diamanten auf den Märkten, die mit einem Geigerzähler oder durch Autoradiographien auf fotografischen Filmen nachgewiesen werden können .

Die Besorgnis über mögliche Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit der Restradioaktivität der Edelsteine ​​führte in vielen Ländern zu staatlichen Vorschriften. In den Vereinigten Staaten hat die Nuclear Regulatory Commission (NRC) strenge Grenzwerte für die zulässige Restradioaktivität festgelegt, bevor ein bestrahlter Edelstein im Land vertrieben werden darf. Alle mit Neutronen- oder Elektronenstrahlen bestrahlten Edelsteine ​​müssen vor der Verkaufsfreigabe von einem NRC-Lizenznehmer geprüft werden. In Indien begann das Bhabha Atomic Research Center Anfang der 1970er Jahre mit der Bestrahlung von Edelsteinen. In Thailand führt das Office of Atoms for Peace (OAP) den Prozess für den privaten Sektor durch und bestrahlte von 1993 bis 2003 413 Kilogramm Edelsteine.

Materialien und Ergebnisse

Auswirkungen der Bestrahlung auf
verschiedene Edelsteinmaterialien
Material Startfarbe Endfarbe
Beryll Farblos Gelb
Blau Grün
Farblos
(Maxixe-Typ) 		Blau
Diamant Farblos oder
gelb bis braun		 Grün zu Blau
Fluorit Farblos Verschiedene
Perle Helle Farben Grau bis Schwarz
oder Graublau
Quarz Farblos bis gelb
oder blassgrün		 Braun, Amethyst ,
"rauchig", Rose
Topas Gelb bis Orange Farben intensivieren
Farblos bis blassblau Braun, Blau, Grün
Turmalin Farblose bis
blasse Farben 		Gelb, Braun,
Pink, Rot,
Grün-Rot (bicolor)
Blau Lila
Zirkon Farblos Braun bis Rot
Quelle: Ashbaugh III 1988 , p. 201

Der am häufigsten bestrahlte Edelstein ist Topas , der nach dem Prozess blau wird. Blautopas ist in der Natur sehr selten und fast immer das Ergebnis einer künstlichen Bestrahlung. Nach Angaben der American Gem Trade Association werden jedes Jahr weltweit etwa 30 Millionen Karat (6.000 kg (13.000 lb)) Topas bestrahlt, davon 40 Prozent in den Vereinigten Staaten ab 1988. Ab 2011 ist kein Topas Neutronen in den USA bestrahlt; Hauptbehandlungsgebiete sind Deutschland und Polen. In Bangkok werden viele lineare beschleunigte Behandlungen durchgeführt.

Diamanten werden normalerweise so bestrahlt, dass sie gelb, blaugrün oder grün werden, obwohl auch andere Farben möglich sind.

Quarz kann bestrahlt werden, um Amethyst und andere Farben zu erzeugen .

Farblose Berylle , auch Goshenit genannt, werden bei Bestrahlung rein gelb, die als goldener Beryll oder Heliodor bezeichnet werden.

Perlen werden bestrahlt, um graublaue oder graue bis schwarze Farben zu erzeugen. Verfahren zur Verwendung einer Kobalt-60-Gammastrahlenanlage zum Verdunkeln weißer Akoya-Perlen wurden in den frühen 1960er Jahren patentiert. Aber die Gammastrahlenbehandlung ändert nicht die Farbe der Perle Perlmutter daher nicht wirksam, wenn die Perle eine dicke oder nicht transparent Perlmutter hat. Die meisten schwarzen Perlen, die vor den späten 1970er Jahren auf den Märkten erhältlich waren, waren entweder bestrahlt oder gefärbt.

Gleichmäßigkeit der Färbung

Edelsteine, die einer künstlichen Bestrahlung ausgesetzt wurden, zeigen im Allgemeinen keine sichtbaren Anzeichen für den Prozess, obwohl einige Diamanten, die mit einem Elektronenstrahl bestrahlt werden , Farbkonzentrationen um die Kalette oder entlang der Kiellinie aufweisen können.

In Topas können einige Strahlungsquellen Mischungen aus blauen und gelben bis braunen Farben erzeugen, daher ist ein Erhitzen als zusätzliches Verfahren erforderlich, um die gelbliche Farbe zu entfernen.

Farbstabilität

In einigen Fällen können die durch künstliche Bestrahlung induzierten neuen Farben schnell verblassen, wenn sie Licht oder sanfter Hitze ausgesetzt werden. Daher unterziehen einige Labore sie einem "Fade-Test", um die Farbstabilität zu bestimmen. Manchmal werden farblose oder rosa Berylle bei Bestrahlung tiefblau, die als Maxixe-Beryll bezeichnet werden. Die Farbe verblasst jedoch leicht, wenn sie Hitze oder Licht ausgesetzt wird, sodass sie keine praktische Schmuckanwendung hat.

Anmerkungen

Verweise