вестибулярная поверхность зуба
itil поддержание услуг
держави африки в яких добувають алмази

Применение спектроскопа

Применение спектроскопа

Спектроскоп — один из трех китов, на которых покоится современная диагностическая геммология. Два других — рефрактометр и микроскоп.
Рефрактометр позволяет определить большинство ограненных камней, в то время как микроскоп говорит нам об их происхождении. Но рефрактометр неприменим в случае необработанных камней, а также камней, имеющих высокие показатели преломления. Не в каждом камне можно увидеть под микроскопом его характерные особенности. Да и спектроскоп, разумеется, имеет свои ограничения. Однако именно его следует применять в тех случаях, когда два других прибора оказываются бесполезными; именно он позволяет очень быстро и точно определить ряд драгоценных камней. Спектроскоп может применяться с одинаковым успехом как в случае необработанных, так и в случае полированных камней с высоким показателем преломления, и камней, показатели преломления которых лежат в пределах шкалы рефрактометра. Нередко с помощью спектроскопа удается определить, является камень природным или синтетическим, выявить случаи искусственной окраски (например у жадеита) или облучения (например у алмаза) и т. д.
И все это выполняется очень просто — лишь путем анализа света, прошедшего через камень или отраженного от его поверхности. Мы уже упоминали в гл. 4, что белый свет представляет собой результат смещения лучей всех цветов радуги: красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего и фиолетового. Красный имеет наибольшую длину волны, а фиолетовый — наименьшую. Прежде в качестве единицы измерения длин волн света был принят ангстрем А, но в связи с все более широким внедрением метрической системы и в соответствии с рекомендацией Королевского научного общества от 1973 г. по введению Международной системы единиц (СИ), принятой единицей стал нанометр. Нанометр представляет собой одну миллионную долю миллиметра. К счастью, переход от одной единицы к другой прост: 1 нанометр равен 10 ангстремам. Диапазон видимого света лежит приблизительно в пределах от 700 до 400 нм, или, что то же самое, от 7000 до 4000 А в старых единицах. Длина волны натриевого света теперь соответствует 589,3 нм вместо 5893 А.
За красным краем спектра находятся невидимые так называемые инфракрасные лучи, которые переходят в тепловые волны еще большей длины; фиолетовый край спектра продолжается в область невидимых ультрафиолетовых лучей (от 400 до 200 нм). Рентгеновские лучи имеют такую же волновую природу, как и световые, и отличаются от последних лишь малой длиной волны — порядка 0,1 нм.
Было также решено заменить микрон, широко используемый для обозначения размера частиц алмазного порошка и равный одной тысячной миллиметра, на микрометр. Совершенно очевидно, что это нововведение вызовет недовольство геммологов, воспитанных на старых традициях, которые вполне их устраивают.
[ Принцип, на котором основана способность спектрометра анализировать свет, раскладывая его на составные части, очень прост: лучи различных цветов (длин волн) при прохождении через призму из стекла или другого прозрачного материала преломляются неодинаково^Так, узкий параллельный пучок белого света, пройдя через призму, превращается в полосу радужных цветов — видимый спектр. Последний можно получить и другим путем — пропуская свет через решетку из параллельных линий, расположенных очень близко друг от друга и через равные интервалы. Такая решетка, называемая дифракционной решеткой, используется во многих спектроскопах. Оба типа спектроскопа — как с призмой, так и с решеткой — имеют свои преимущества и недостатки. Призменные спектроскопы дают более яркий спектр, но ширина его цветных зон увеличивается по мере приближения к фиолетовому краю в соответствии с возрастающей дисперсией стекла или другого материала, из которого сделана призма. Прибор с дифракционной решеткой дает равномерное распределение цветовых областей, однако из-за образования ряда спектров глаза достигает значительно меньше света от одного наблюдаемого спектра. Поскольку яркость наблюдаемого спектра очень важна, автор для быстрой диагностики драгоценных камней по их спектру поглощения рекомендует применять призменный спектроскоп. Такой спектроскоп состоит из металлической трубки с регулируемой щелью на одном конце, через которую пропускается анализируемый свет. За щелью расположена линза, которая превращает проходящий через нее пучок света в параллельный. Затем этот пучок проходит через три или пять стеклянных призм, склеенных таким образом, что их вершины поочередно направлены в противоположные стороны. Для изготовления чередующихся призм обычно применяют стекла с различной степенью дисперсии, благодаря чему лучи средней части спектра достигают окуляра спектроскопа, практически не отклоняясь. Так устроен спектроскоп "прямого наблюдения". В идеале суммарная дисперсия должна достигать примерно 10°, тогда можно будет наблюдать всю видимую часть спектра. Линии в различных частях спектра могут быть наведены на фокус путем выдвигания внутренней трубки. Резкость на красном крае спектра достигается выдвижением трубки на расстояние около б мм, на синем и фиолетовом — полным возвратом трубки в исходное положение.
Если малый карманный спектроскоп направить щелью на электрическую лампу, то в окуляре будет видна прямоугольная полоска спектральных цветов. Солнце или яркое небо будут давать такую же непрерывную полосу цветов; кроме того, если сделать щель достаточно узкой и правильно отрегулировать выдвижную трубку прибора на фокус, то на фоне яркой цветной полоски можно будет увидеть ряд тонких темных линий. Это линии всегда перпендикулярны длине спектра. Темные линии, параллельные длине спектра, возникают в результате загрязнения щели и обычно исчезают после ее чистки. Темные линии, пересекающие спектр, называются фраунгоферовыми линиями солнечного спектра по имени немецкого физика Фраунгофера, который впервые описал их и определил положение в спектре.
Наиболее интенсивные линии Фраунгофер обозначил буквами А, В, С и т. д., начиная с красного конца. Теперь мы знаем, что это линии поглощения, точно соответствующие по положению (т.е. по длине волны) ярким линиям, испускаемым светящимися парами металлов. Например, две линии в желтой части спектра — так близко расположенные друг к другу, что в карманном спектроскопе они выглядят как одна, — точно соответствуют желтым линиям, испускаемым светящимися парами натрия.
Спектр поглощения Солнца возникает вследствие того, что из яркого непрерывного спектра, испускаемого светящимися твердыми глубинными частями Солнца, атомы металлов, находящиеся в более холодной газообразной атмосфере, окружающей Солнце, поглощают соответствующие им полосы. Каждый вид атомов в газообразном состоянии поглощает волны света той же длины, какой он испускает в нагретом состоянии. В твердых телах способность атомов к поглощению света заметно падает и полосы поглощения ставятся более широкими и размытыми, а их расположение перестает быть столь определенным по сравнению с линиями Фраунгофера.СОднако именно тот факт, что полосы поглощения занимают различные положения в спектрах разных минералов, содержащих обусловливающий окраску элемент, очень важен длягеммолога, поскольку позволяет во многих случаях идентифицировать минерал. :.
Существует небольшая группа металлов, присутствие которых в растворе или твердом материале (стекле или минерале) приводит к поглощению из белого света определенных длин волн и, как следствие, к окрашиванию содержащих их веществ. С этой точки зрения для драгоценных камней наиболее важен хром, который окрашивает в замечательный красный цвет рубин, шпинель и пироп. Ему же обязаны своими насыщенными и яркими зелеными тонами изумруд и жадеит. Железо — самый распространенный природный краситель — дает менее яркие зеленые оттенки, а также красный, желтый и изредка синий цвета. Зеленый сапфир, хризолит, альмандин и синяя шпинель окрашены железом. Медь создает окраску бирюзы, а также поделочных камней — малахита и азурита. Марганец обусловливает особый розовый или оранжевый цвет спессартина и просвечивающих родохрозита и родонита. Никель окрашивает настоящий хризопраз. Общеизвестный в быту синий цвет, который дает кобальт, в природных минералах редок, но он широко распространен в синем стекле и синих синтетических шпинелях.
Синий цвет синтетического сапфира связан, несомненно, с титаном. В природном сапфире на цвет влияет также железо. Роль ванадия, восьмого и последнего из этих переходных элементов-хромофоров, многообразна и не совсем понятна. В берилле он создает очень приятный зеленый цвет, а в большинстве изумрудов ванадий содержится наряду с хромом, который и один может дать мкой богатый и насыщенный зеленый цвет, который считается настоящим "изумрудно-зеленым". Замечательный фиолетовый цвет ювелирного цоизита, найденного недавно (1967 г.) в Танзании, также, как полагают, обусловлен присутствием 0,02% ванадия. Наконец, несомненна роль ванадия в александритовом эффекте синтетического сапфира, имитирующего александрит.
Однако вернемся к предмету данной главы и объясним, каким образом спектроскоп позволяет анализировать цвет драгоценного камня и с помощью этого признака во многих случаях определять его природу. Наиболее удобным объектом для демонстрации полос поглощения в спектре является кусок синего кобальтового стекла, которое легко достать. Если щель спектроскопа направить на яркий источник света, например на лампу накаливания или на солнце, и поместить перед нею кобальтовое стекло, то вместо полного набора спектральных цветов наблюдатель увидит практически только два цвета — синий, что вполне закономерно, и темно-красный, что может вызвать некоторое удивление. Остальная часть спектра закрыта тремя широкими темными полосами, центрированными в оранжевой, желтой и зеленой частях спектра. Это типичный спектр поглощения кобальта, который, как было отмечено выше, наблюдается не только в кобальтовом стекле, но и в синтетической синей шпинели, хотя в последней положение двух полос слегка изменено.
В том случае, когда определяемый образец представляет собой не плоское стекло, а ограненный и зачастую закрепленный в оправе камень, целесообразно дать некоторые советы о приемах рабогы, проверенные на практике, и рассмотреть наиболее подходящие для наших целей спектроскопы и источники света.
Рекомендовавшийся нами ранее призменный спектроскоп фирмы "Бек" больше не производится. Но имеющийся в продаже недорогой призменный спектроскоп японского производства обладает несколько более высокой дисперсией, что является преимуществом для сжатого красного конца спектра. Этот спектроскоп имеет узкую фиксированную щель, защищенную от пыли предохранительным стеклом, и дает удивительно чистый спектр. Однако он более пригоден для наблюдения узких ярких линий спектра испускания, чем полос поглощения драгоценных камней, наблюдение которых часто требует усиленного освещения, чего можно достичь только путем расширения щели. Важным фактором для получения хороших результатов является ширина щели спектроскопа; этот вопрос будет рассмотрен ниже.
Многие современные спектроскопы принадлежат к типу приборов с дифракционной решеткой и представлены целым рядом модификаций — от недорогой модели OPL с фиксированной щелью до моделей с регулируемой шириной щели и выдвижным окуляром. Различные типы приборов поставляют Геммологическая ассоциация и другие фирмы (рис. 10.1). Большинство поставщиков обеспечивают тестирование инструментов, и потенциальным покупателям настоятельно рекомендуется воспользоваться этой благоприятной возможностью.
Для тех, кто желает точно измерять положение отдельных линий, выпускается спектроскоп, практически ничем не отличающийся от описанных выше (за исключением дополнительной трубки), со шкалой длин волн в ангстремах, которая при соответствующем освещении видна в окуляре как бы наложенной на спектр. Подобные спектроскопы выпускаются в Японии, а также фирмами "Цейс", "Крюсс" и др. Э. Гюбелин сконструировал настольный прибор, в который входят спектроскоп со встроенным освещением и освещаемой шкалой (яркость их регулируется), держатель для камня, диафрагма, фильтры и другие приспособления, облегчающие проведение наблюдений.
Хотя эти шкалы упрощают для новичка определение полос или линий, уже описанных и внесенных в справочники, они не позволяют достаточно точно измерить новую или неизвестную линию или полосу, особенно в сжатой красной части спектра. Для такой специальной работы необходим прибор типа обратного спектроскопа Хартриджа, выпускавшегося фирмой "Бек". В этом приборе полосы поглощения, видимые в соприкасающихся обратных изображениях спектра, совмещают путем вращения градуированного барабана.
Рис.10.1. Различные модели спектроскопов. Слева направо показаны: простой спектроскоп с дифракционной решеткой, имеющий фиксированные щель и окуляр; призменный спектроскоп с фиксированной щелью и регулируемым положением окуляра; призменный спектроскоп с регулируемыми щелью и окуляром; призменный спектроскоп с регулируемыми щелью и окуляром и со шкалой длин волн.
Автор, однако, убежден, что необходимость в измерении длин волн полос поглощения для целей диагностики возникает очень редко. Приобретя небольшой опыт и ознакомившись с полосами поглощения, характерными для основных видов драгоценных камней, можно научиться хорошо определять эти камни, просто наблюдая их спектр с помощью малого призменного спектроскопа. В конце концов, мы способны узнать приятеля, встретив его на улице, независимого от того, знаем ли мы точно длину его носа или расстояние между глазами. Спектр, который не узнается с первого взгляда, не очень ценен даже для опытного наблюдателя и тогда, когда известны длины волн полос поглощения.
Источник света должен быть как можно более интенсивным. Вполне пригодна матовая лампа от микроскопа или настольная лампа мощностью 60 — 100 Вт, но лучше применять свет от низковольтной осветительной лампы. Автор предпочитает пользоваться проекционной лампой мощностью 250 — 500 Вт, вмонтированной в корпус, облицованный асбестом, что исключает попадание в глаз постороннего света, кроме того, который прошел через камень.
Удобнее всего концентрировать свет на образце и обеспечить равномерное освещение щели спектроскопа прошедшим через камень светом с помощью микроскопа. Идеальным для этой цели является простой микроскоп с конденсором. Исследуемый камень помещают на предметное стекло на столике микроскопа и вынимают окуляр. Объектив берут небольшого увеличения, например с фокусным расстоянием 1 дюйм (25 мм) или 1,5 дюйма (37 мм). Регулируют положение зеркала и конденсора, и камень устанавливают таким образом, чтобы направить максимально возможное количество прошедшего через него света в центр поля. Затем немного поднимают фокус микроскопа, чтобы поле зрения равномерно заполнилось светом, прошедшим через камень. На место окуляра устанавливают спектроскоп и, если регулировка была сделана правильно, наблюдают равномерно освещенный спектр, свободный от горизонтальных полос. При этом в том или ином месте спектра будут видны вертикальные полосы, характерные для исследуемого камня (рис. 10.2).
Свет от проекционной лампы содержит много тепловых лучей и, концентрируемый линзой, как это было описано выше, может вызвать чрезмерный нагрев образца. Хотя в большинстве случаев это не опасно, тем не менее при использовании такой лампы рекомендуется отсечь тепловые лучи с помощью колбы с водой, помещенной перед лампой (рис. 10.3). Хорошо установленная колба с водой может служить конденсирующей линзой и задерживать тепловые лучи, пропуская почти весь видимый свет. Идеальной для этой цели является круглая плоскодонная колба емкостью 600—750 мл. Кроме колбы с чистой водой стоит иметь под руками аналогичную колбу, наполненную концентрированным раствором медного купороса. Если раствор готовится на водопроводной воде, его необходимо тщательно профильтровать и, если нужно, добавить немного разбавленной серной кислоты, чтобы получить идеально прозрачный раствор. При использовании раствора медного купороса в качестве конденсора и фильтра красный и оранжевый участки спектра полностью им поглощаются. Это позволяет очень четко наблюдать на темном фоне линии флюоресценции в красной части спектра (например испускаемые рубином или красной шпинелью, описанными ниже). Полосы поглощения в синей и фиолетовой частях спектра в этом случае также становятся более отчетливыми. Естественно, что применение колбы с синим раствором ограничено только специальными целями, поскольку для наблюдения полного спектра камня необходим белый свет.
В процессе настройки освещения и регулировки положения образца рекомендуется верхнюю часть тубуса микроскопа накрывать матовым стеклом, чтобы не мешал яркий свет. При этом на нем будет видно слегка увеличенное изображение освещенного камня, которое можно навести на фокус.
Маленький камень, не закрывающий все поле зрения микроскопа, следует класть на металлическую диафрагму несколько меньшего диаметра, чем камень, для того чтобы защитить щель прибора от света, не прошедшего через камень. Если этого не сделать, будет очень трудно наблюдать полосы поглощения. Все вышесказанное относится к незакрепленным камням, однако при небольшом навыке можно проводить подобные определения камней в кольцах с одним или несколькими (до пяти) камнями, исследуя каждый камень в отдельности.
Некоторые специалисты предпочитают обходиться без микроскопа и концентрируют свет от источника с помощью конденсора. Колба с водой и здесь может сослужить хорошую службу; кроме того, она гораздо дешевле конденсора. Для.
Рис. 10.2. Б.В. Андерсон наблюдает спектр с помощью спектроскопа фирмы "Бек", установленного на монокулярный микроскоп.
Рис. 10.3. Система освещения для изучения спектров поглощения. Свет от 500-ваттной проекционной лампы конденсируется и охлаждается при прохождении через колбу с водой.
более сильною освещения может дополнительно применяться линза. Образец помещают площадкой вниз на полосу черного бархата и свет, отраженный от внутренней части образца, исследуют с помощью спектроскопа, располагая его так, чтобы щель оказалась в нескольких сантиметрах от камня (рис. 10.4). При этом методе слабые полосы поглощения в бледноокрашенных образцах выглядят резче, а яркие линии флюоресценции (в рубине и шпинели) делаются еще более заметными. Для густо окрашенных камней или для наблюдения полос в синей и фиолетовой частях спектра этот метод менее эффективен, чем изучение света, прямо пропущенного через камень. Применяя призменный спектроскоп со шкалой, можно добиться ее хорошей освещенности, помещая исследуемый каменына стеклянную пластинку.
Рекомендуемые проекционные лампы мощностью 250—500 Вт (которые и по сей день успешно применяются в Лондонской диагностической лаборатории) можно заменить небольшими галогеновыми лампами, дающими интенсивный и концентрированный пучок света. Но она требует охлаждения с помощью вентилятора во избежание перегрева. Эти лампы идеальны для спектроскопии, особенно в сочетании с гибкими световодами.
В настоящее время источники света такого типа с регулируемой интенсивностью освещения имеются в продаже и, несмотря на их дороговизну, при серьезной геммологической работе их стоит приобрести. Световод обеспечивает интенсивное освещение образца, будь то ограненный камень или резное изделие из жадеита; при этом, хотя источник света сильно нагревается, на камень это не распространяется (рис. 10.5).
Спектроскопическая установка "Калтлихт" фирмы "Эйкхорст" в Гамбурге снабжена двумя световодами; один из них располагается ниже, а другой выше исследуемого образца, который помещается на вращающуюся подставку. Призменный спектроскоп можно передвигать по дуге, в центре которой находится образец, и спектр камня может наблюдаться либо в проходящем, либо в отраженном свете. Спектроскоп фирмы "Цейс" представляет собой призменный инструмент высокого качества. Он имеет освещаемую шкалу длин волн, при-
еме. 10.4. Изучение спектров поглощения кристаллов в отраженном свете.
чем красный край спектра располагается слева от наблюдателя. Недостатком его является то, что яркое изображение шкалы накладывается на спектр и мешает наблюдению слабых линий поглощения.
Современные легкие фонарики малого диаметра или незакрепленные светильники с открытой лампой так же могут использоваться при спектроскопии. При этом, если образец прикрепляется (обычно площадкой вниз) к торцу осветителя с использованием пластилина или какого-либо другого средства (например "Блу-Так"), то интенсивности света, обеспечиваемой двумя маленьки-
Рис.10.5. Изучение спектров поглощения драгоценных камней с использованием волоконнооптического источника освещения (световода).
ми батарейками (типа АА), совершенно достаточно для освещения большинства драгоценных камней или их прозрачных участков. Использование маленьких компактных ручных спектроскопов, таких, например, как OPL, позволяет эффективно проводить определения в любой обстановке (рис. 10.6). Осветитель, спектроскоп и средство для закрепления камня могут легко умещаться в кармане или переноситься в ручной сумке (рис. 10.5). В качестве другой возможности можно использовать также специальное устройство — "Скоплайт" Рейнера, в котором имеется серия отверстий разного диаметра, на края которых могут опираться камни различного размера; для освещения к этому устройству подсоединяется фонарик малого диаметра (рис. 10.6).
В отличие от простых методов и оборудования, о которых только что было рассказано, существуют и значительно более сложные. Так, когда это издание готовилось к печати, был выпущен новый спектроскоп, разработанный Американским геммологическим институтом. Новый спектроскоп "Дискан" (от digital scanning — цифровое сканирование) обеспечивает изучение образцов в отраженном (используется волоконно-оптический осветитель) и в проходящем свете, а также имеет окно считывания информации, позволяющее мгновенно проводить измерения (в нанометрах) положения в спектрах линий или полос поглощения или испускания (рис. 10.7). Такая изощренность не бывает дешевой!.
В установке, изобретенной и успешно применяемой в США, используется спектроскоп фирмы "Бек", в котором шкала длин волн начинается с красного края спектра, расположенного в данном случае справа от наблюдателя. Поэтому в книге Р. Т. Лиддикоата "Идентификация драгоценных камней" замеча-
ние. 10.6. Использование при спектрометрии карманного фонарика (слева) и устройства "Скоплайт " Рейнер а (справа).
тельные рисунки спектров поглощения, выполненные Р. Кроунингшилдом, показаны именно в таком положении. Когда привыкаешь видеть спектр в одном положении, с удивлением обнаруживаешь, как трудно узнать картину расположения полос в зеркальном его изображении. Поэтому приводимые ниже рисунки спектров даны для удобства в обоих положениях (рис. 10.9—10.12). Автор всегда считал, что для диагностики камня по спектру в большинстве случаев шкала длин волн не нужна, поскольку распределение, ширина, относительная интенсивность и общий характер полос столь специфичны для каждого вида камня, что большинство спектров поглощения можно узнать с первого взгляда. Кроме того, спектроскопы без шкалы гораздо дешевле. В том случае, когда возникает необходимость в проверке положения какой-либо полосы и не очень отчетливых полос, а такие наблюдаются в спектре пиропа и красной шпинели, можно с успехом применить некоторые приемы, например ввести в световой пучок разбавленный раствор перманганата калия, о чем более подробно будет сказано в главе 22. Этот раствор дает в спектре равномерно распределенные полосы поглощения при 570, 545, 524, 504 и 487 нм, которые
Рис. 10.7. Спектроскоп "Дискан". Фотография публикуется с разрешения Американского геммологического института.
могут служить своего рода "встроенной" шкалой длин волн. Другой путь — использование спектра ламп дневного света, применяемых в учреждениях и на заводах. В этом случае ориентирами будут служить яркие линии испускания ртути в желтой части при 579 и 576,9 нм (дублет), в зеленой части при 546 нм и одна в фиолетовой части спектра при 435.8 нм, которые с помощью соответствующим образцом установленного зеркала могут быть наложены на спектр исследуемого камня. Для этой цели может быть использован также солнечный свет с его большим набором хорошо известных фраунгоферовых линий. На практике, однако, нужда во всех этих ухищрениях возникает сравнительно редко.
Все это, конечно, не означает, что не нужно проводить точных измерений длин волн всех полос поглощения и полученные результаты вносить в справочники; автор и его коллега К.Дж. Пейн в первые годы своих исследований спектров поглощения кропотливо занимались этим делом. Можно с уверенностью сказать, что данные, опубликованные во всех геммологических справочниках мира, основаны на подобных наблюдениях.
Измерения были в основном выполнены с помощью отличных спектроскопов фирмы "Бек". Один из них, называвшийся "Вейвленф", имел дифракционную решетку и подвижную, видимую в окуляр вертикальную метку, которая совмещалась с исследуемой линией или полосой спектра с помощью калиброванного барабана. Точность этого великолепного прибора при измерении линий или полос составляла ±1 нм. Спектроскоп "Хартридж" отличался тем, что давал изображения спектра, расположенные один над другим в противоположных направлениях. С помощью проградуированного в длинах волн барабана один спектр перемещался относительно другого до совмещения линий в обоих спектрах. В этом положении по делению на барабане определялось значение длины волны измеряемой линии. Точность измерения данного прибора также достигала ±1 нм. В обоих случаях труднее всего было измерить положение линии тогда, когда полоса была широкой и имела разную плотность по ширине.
Если в спектре видны четкие узкие линии, такие, например, как линии хрома в рубине, изумруде или александрите или в некоторых образцах циркона и алмаза, можно получить точные величины, сравнивая эти линии с помощью настольного спектрометра со спектром испускания элементов, введенных в пламя дуги.
Самые лучшие результаты при изучении спектров драгоценных камней (при хорошем освещении) с помощью обычного небольшого призменного спектроскопа можно получить, правильно регулируя часть спектра.
Многие неопытные наблюдатели не могут добиться хороших результатов при работе со спектроскопом из-за того, что они применяют либо слишком широкую, либо слишком узкую щель. Последняя всегда должна быть максимально узкой, однако она должна пропускать достаточно света для того, чтобы различить все полосы на фоне непрерывного спектра. Когда щель почти закрыта, вдоль всей длины спектра появляются темные горизонтальные линии. Это следы частичек пыли, перекрывающих щель в некоторых местах. Освободиться от нее можно, тщательно очистив щель мягкой кистью из верблюжьего волоса или заостренной на конце спичкой. В некоторых приборах щель прикрыта стеклами и пыль в нее не попадает. В одной из моделей призменного спектроскопа "Рейнер" предусмотрены фиксированные щели различной ширины, используемые по мере надобности. Считается, что изготовление щели со строго параллельными краями — одна из наиболее трудных инженерных задач при производстве спектроскопов.
Фокусировка спектра осуществляется осторожным перемещением выдвижной трубки. Если выдвинуть трубку до конца, то сфокусированным окажется красный край спектра, если не выдвигать трубку, фокусируется синий. Рекомендуется поупражняться в фокусировке спектра паров ртути от флюоресцентных ламп или фраунгоферовых линий в спектре Солнца. В обоих случаях линии спектра чрезвычайно узкие и поэтому при точной фокусировке очень четкие. При изучении спектра поглощения драгоценных камней, когда рассматриваются различные части одного и того же спектра, необходима регулировка и ширины щели и фокуса.
Все изложенные выше наставления заняли много места, однако соблюдение этих инструкций облегчит определение драгоценных камней даже тем, кому такие исследования кажутся необычайно трудными.
Методика детальной настройки, описанная выше, конечно, не приложимак малым спектроскопам с фиксированной щелью и без выдвигающейся внугренней трубки. Однако такие инструменты обычно имеют оптимальную регулировку и в большинстве случаев являются достаточными.
Наиболее характерные спектры, с которых рекомендуется начинать изучение, наблюдаются у коричневых или зеленоватых цирконов из Шри Ланки и альмандина (рис. 10.8). Они считаются "классическими" примерами: ведь именно у этих камней Черч в 1866 г. впервые наблюдал полосы поглощения. Очень удобен также синтетический рубин с его ярко выраженным спектром. Ниже подробно описаны особенности этих спектров.
Рис. 10.8. Положение полос поглощения в спектре альмандина. Наблюдения через спектроскоп с дифракционной решеткой (а) и призменный спектроскоп (Ь). (Ср. с рис. 10.9(5)).
Совсем непросто решить, в каком порядке следует описывать спектры поглощения отдельных драгоценных камней. Несомненно, с научной точки зрения и точки зрения систематики целесообразнее всего группировать спектры по принципу обуславливающих их элементов: хрома, железа, марганца и т. д., и именно такой принцип был использован в предыдущих изданиях этой книги. Однако такой порядок заранее предполагал довольно высокий уровень подготовки читателя. Поэтому сейчас для большего удобства за основу описания взят цвет камней.
Это вызвано практическими задачами. Прежде всего с цветом связано светопоглощение, и полосы поглощения, наблюдаемые, например, в рубине, совершенно отличны от полос поглощения в спектре сапфира, хотя оба камня относятся к одному и тому же виду. Более того, описательная часть данной книги, в целом, основана на факторе цвета, поскольку цвет является наиболее яркой характеристикой драгоценного камня. Поэтому ниже все спектры описываются в соответствии с цветом камней, начиная с бесцветных, затем красных, оранжевых, желтых, зеленых и синих камней, в порядке расположения цветов спектра. Это, естественно, приводит к неоднократным повторениям в случае такого камня, как циркон. Но это и неплохо, поскольку спектр белого циркона отличается от спектра, скажем, зеленого циркона.
Значения длин волн могут ничего не говорить новичку, однако тот, кто намерен использовать спектроскоп, должен заранее, без применения какого-либо устройства для измерения длины волны, научиться угадывать то место, где следует ожидать линию, например, с длиной волны 520 нм, а не 560 нм (хотя обе описываются как зеленые).