Fluorescenta rubinelor

Rubinele au o proprietate foarte interesanta si anume aceea de a reactiona la un spectru de lumina cu o lungime de unda mai mica de 400 nm, cunoscut si sub numele de „ultraviolete”. Acest lucru amplifica stralucirea rubinului atunci cand este privit la lumina soarelui. Razele UV ale soarelui ii intensifica culoarea si ii ofera acea stralucire specifica rubinelor de buna calitate.

De ce stralucesc rubinele in UV?

Rubinul este varietatea rosie a corundumului. Corundumul are formula chimica Al₂O₃  Mineralul pur va fi incolor. Culoarea rubinului este data de impuritatile de Cr. Formula moleculara a rubinului este practic Cr_xAl_2-xO₃,  unde x ~ 0.05. Practic concentratia de cromiu face diferenta intre un safir roz si un rubin sau intre intre un rubin cu o culoare slaba si unul „sange de porumbel”. Cand un atom de crom inlocuieste un atom de Aluminiu, el va pierde 3 electroni (devenind Cr³⁺), dar acesti ioni sunt mai mari si electronii rezultati orbiteaza in directii diferite fata de cei ai aluminiului. Energia rezultata din diferenta de orbitare a electronilor corespunde nivelului de absorbtie ultravioleta . Daca 1% din atomii de aluminiu sunt inlocuiti cu cei de Crom atunci absorbtia excitarii generate va stimula aparitia undelor fluorescente (valori de 694 nm).

Un alt element care influenteaza fluorescenta rubinelor este fierul. Rubinele cu o concentratie mai mare de fier  (cum sunt cele care se gasesc in roci bazaltice) vor fi mai inchise la culoare si vor reactiona mai greu la UV, cele cu o concentratie foarte mica de fier (cum sunt cele care se dezvolta pe o baza de marmura) vor avea o culoare mai intensa de rosu si vor reactiona puternic la UV.

Cand testeaza fluorescenta pietrelor, gemologii folosesc doua frecvente:  LW (longwave – lungimi de unda inalte) de la 315 la 400 nm si SW (shortwave – lungimi de unda joase) de la 200 la 280 nm.

Fluorescenta se evalueaza dupa 3 proprietati:

• Culoarea: rosu, portocaliu, verde, albastru etc
• Intensitatea: inert, slab, moderat, puternic
• Distributia culorii: distribuita uniform, pete de culoare, zonala (zoned)

Originea rubinelor dupa UV

Deoarece in zone diferite de pe glob, rubinele extrase au concentratii diferite ce crom si fier, ele vor reactiona diferit la UV si astfel le putem diferentia.

Dupa cum se poate vedea, evaluarea intensitatii UV-ului nu se face cu valori fixe astfel ca pentru gemologi acest test nu este primordial.

Rubinele sintetice si UV-ul

Rubinele sintetice homocreate au aceasi formula chimica si proprietati fizice si optice asemanatoare. Cu toate acestea exista mici diferentieri. In functie de procesul de sintetizare, rubinele vor reactiona diferit la UV.

De ce apar aceste diferente intre rubinele sintetice si cele naturale daca tot am zis ca au aceasi formula chimica si sunt atat de asemanatoare? Stim deja ca rubinul are o concentratie de Cr in jur de 1% care ii da culoarea rosie. Atunci cand se folosesc diverse tehnici de sintetizare se folosesc si alte substante. De exemplu la procesul de flame fusion se foloseste o torta cu hidrogen si oxigen pentru a topi pudra de aluminiu si oxidul de cromiu. Pentru flux grown se folosesc compusi precum oxid de litiu (LiO), oxid de molibden (MoO) sau fluorit de plumb (PbF₂ ) ca solvent pentru a topi oxidul de aluminiu. Iar procesul hidrotermal foloseste ca solvent o solutie de carbonat de sodiu (Na₂ CO₃).Toate acestea influenteaza cristalul produs astfel ca va influenta si proprietatile optice precum reactia la UV.

Desigur ca tehnici si procese de sintetizare pot aparea in viitor si pot influenta sau nu reactia gemei la UV astfel ca un gemolog nu isi va baza niciodata o evaluare doar pe valorile UV. Trebuie sa ia in considerare multi alti factori precum indice de refractie, tipuri de incluziuni, color zooning, gravitate specifica etc.  pentru a certifica o piatra rosie.

Cum testam?

In primul rand ne trebuie o lampa UV. Exista lampi separate pentru SW si LW sau puteti lua una care are un comutator intre cele doua.

Puteti gasi lampi de la 4 la 100 Watti. Cu cat e mai puternica lampa cu atat va fi mai usor sa vedeti fluorescenta si sa distingeti daca este uniforma sau zonala, desigur asta vine cu un cost mai ridicat.

Va trebui sa aveti grija cand va uitati la lumina UV pentru ca afecteaza ochiul astfel ca aveti nevoie de ceea ce se numeste un „viewing cabinet” – o cutie in care lumina UV este „izolata” si ochiul uman se uita printr-o „fereastra”.

Procedura de testare:

1. Curata piatra foarte bine inainte cu o carpa speciala. Uleiul si praful (scamele) au propria lor fluorescenta care pot altera evaluarea gemei.
2. Daca esti la inceput, foloseste o piatra de comparatie. Un rubin flame fusion este ideal: are o fluorescenta buna si la SW si la LW si este ieftin.
3. Pune piatra pe care vrei sa o testezi langa gema de comparatie. Nu le pune prea apropiata pentru ca fluorescenta uneia sa nu o influenteze pe cealalta.
4. Stinge toate luminile, fa intuneric in incapere
5. Aprinde intai lumina UV pe SW
6. Asteapta un pic ca ochii sa se obijnuiasca cu intunericul si noteaza-ti observatiile. In functie de puterea lampii va trebui sa apropii sau sa departezi piatra pentru a observa mai bine efectul.
7. Foloseste o penseta speciala care nu reactioneaza la UV si uita-te la piatra din toate directiile
8. Poti folosi chiar si o lupa pentru a mari si a vizualiza diferite zone din piatra
9. Dupa ce ti-ai notat observatiile pentru SW, poti schimba pe LW si o iei de la capat 🙂

Ce putem identifica folosind lumina UV?

•  Putem observa bucati cu zona de fluorescenta albastra  in rubinele incalzite foarte puternic sau tratate cu „flux-healing” (care presupune umplerea crapturilor cu rubin sintetic).
• Daca in zonele mai putin colorate (incolore) vedem o fluorescenta mult mai puternica fata de restul pietrei (sa vad dungi puternic fluorescente bine definite) acest lucru este un indiciu ca piatra a fost incalzita la niste temperaturi foarte puternice.
• Putem identifica geme compozite. Daca observam ca o parte a gemei (de ex coroana) este inerta la UV, iar cealalta parte este puternic fluorescenta, acest lucru e un indiciu bun ca sunt din minerale diferite.
• La gemele care au fost tratate cu cobalt se va vedea o mai mare concentratie in zona pavilionului.
• Daca rubinele sunt umplute cu sticla si au o cantitate mare de sticla se pot vedea „firicele” cu fluorescenta albastra sau chiar „bule” de o culoare mai puernica de la bulele de gaz. Cel mai probabil va fi nevoie sa folositi magnificatia pentru a le observa.

Nu folositi niciodata evaluarea fluorescentei ca metoda principala in eveluarea unei geme. Nu va bazati niciodata in identificarea unui rubin pe fluorescenta acestuia. Luati in calcul si alte elemente precum: indicele de refractie, duritatea, gravitatia specifica, spectul de lumina absorbit etc