"Avancerade" Gemmologiska instrument och undersökningsmetoder.

Även om de allra flesta ädelstenar, synteter och behandlingar går att identifiera med relativt enkla hjälpmedel, förutsatt att man har kunskap, så används inom gemmologin idag allt fler ganska avancerade undersökningsmetoder som kräver betydligt dyrbarare utrustning än den gemmologen vanligen använder. Även om denna typ av utrustning blivit allt billigare och lättillgängligare de senaste åren så är det inte hos de vanliga värderingsfirmorna, guldsmederna och auktionsverken man hittar dessa instrument utan hos mer avancerade gemmologer och laboratorier som arbetar med analys av ädelstenar.
Några instrument och analysmetoder man behöver känna till och förstå för att ta till sig så mycket som möjligt av dagens gemmologiska literatur och forskningspublikationer beskriver jag här.

De flesta av dessa instrument bygger på absorption av våglängder i det elektromagnetiska spektrat, skillnaden är att absorptionen mäts i olika delar av spektrat, alltså olika energinivåer. Det är bra att kunskaper i kemi och förståelse för det periodiska systemet när vill förstå resultaten.

XRD
X-Ray Diffraction, röntgendiffraktion, har används i närmare hundra år inom gemmologin. Störst betydelse har instrumentet haft för att identifiera naturliga respektive odlade pärlor. Man skjuter röntgenstrålar genom en pärla och får då ett mönster på en fotografisk film genom vilket man kan avgöra pärlans ursprung. Tekniken fungerar även för andra ädelstenar, både slipade och råa.

UV-VIS & VIS-NIR
UltraViolet – Visual - Near Infra Read spektrografi är mycket användbart inom gemmologin. Det är vanlig spektrografi som fungerar på samma vis som det traditionella gemmologiska spektroskopet men på elektronisk väg och dessutom betydligt mer detaljerat och visat på en dataskärm eller pappersutskrift. Man får exakta nummer på de våglängder eller delar av våglängder som absorberas. UV-VIS-NIR betyder att förutom i det synliga spektrat kan man även avläsa absorption som sker i det ultravioletta och delar av det infraröda.
Ofta har man t ex en UV-VIS och en VIS-NIR spektrometer i och med att det är svårt att få alla våglängder i samma apparat, det går visserligen men man får inte lika hög precision som med två olika aparater. Denna typ av spektrografi är bra då man vill undersöka om t ex jadeite är A, B eller C jade eller för att identifiera HPHT behandling av diamanter.

PL
Photoluminescens, PL, betyder att ett spektra avlästs medan stenen i fråga utsatts för ljus med hög energi, inom gemmologin vanligen kort eller långvågigt uv ljus eller 415nm blå laser. Man använder alltså en vanlig UV-VIS-NIR eller Raman spektrometer men tillför energi vilket gör att framförallt färggivare i ädelstenar blir tydligare. PL är t ex ett bra komplement till vanlig spektrografi för att skilja B och C jade.

XRF
X-Ray Fluorescens, I teorin fungerar XRF för så lätta ämnen som Be men i praktiken är det svårt att få pålitligare avläsningar för ämnen lättare än Na vilket är synd iom att XRF om det varit stabilare hade varit ett bra instrument att identifiera Be i Be-behandlade safirer och rubiner. Förhoppningsvis förbättras tekniken under de närmaste åren.

FTIR
Fourier Transform Infra Red spektroskopi avläser absorption i delar av det infraröda spektrat.

RAMAN
Raman är en variant av spektrografi som är populär inom gemmologin då den är icke-destruktiv och dessutom med tillhörande mikroskop kan identifiera inneslutningar.
Ramanspektrografi identifierar böjningar i molekylbildningar medan vanlig IR spektrografi bättre identifierar sträckningar, man får alltså olika information trots att instrumenten kan mäta absorption i samma delar av det elektromagnetiska spektrat orsakad av samma molekyler.

MS
Mass Spektroskopi separerar molekyler i förhållande vikt och laddning. Molekylen joniseras och man får en graf över förhållandet vikt - laddning och får där fram molekylmassan.

SIMS
Secondary Ion Mass Spectrometry

LA-ICP-MS
Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry är ett mycket användbart verktyg för att identifiera grundämnen och isotoper. Det går till så att man med en laser under nanosekund frigör lite massa som sedan med hjälp av ICP joniseras och slutligen analyseras i en masspektrometer i vilken man kan identifiera joner i så låg halt som en på 1012 .
LA-ICP-MS är ett mycket vanligt förekommande instrument inom den avancerade gemmologin idag, det är t ex ett av flera instrument som ofta krävs för att bekräfta att korund inte utsatts för diffusionsbehandling. En nackdel med tekniken är att den är destruktiv, laserstrålen orsakar en liten grop i materialet man undersöker så när det gäller slipade stenar ser man till att göra testet på gördeln eller någonstans där det inte påverkar klarheten i stenen.

SEM
Scanning Electron Microscope är ett kraftfullt mikroskop som har så stor förstoring att man kan se t ex de nanostora kiselsfärer som bygger upp strukturen i opal eller aragonitplattorna i en pärla.

PIXE
Proton Induced X-ray Emission kan identifiera alla ämnen mellan Na och U.

MICROPROBE

CHATODOLUMINESCENCE


DIAMOND SURE & DIAMOND VIEW
Dessa två instrument är utvecklade av DeBeers. Diamond Sure identifierar diamanter och dess simulanter. Instrumentet identifierar även typ IIa diamanter och ger signal om att dessa stenar behöver undersökas djupare om de är naturliga eller av syntetiskt ursprung.
I Diamond View ser man om diamanter är av syntetiskt ursprung genom att avläsa luminescensmönster i stenen.

Det finns många olika spektrometrar anpassade för ädelstenar. På bilden en Gemmoraman, portabel, relativt billig och anpassad för just ädelstenar.
GemmoFTIR, en Fourier Transform Infrared spektrometer tillverkad och anpassad för gemmologiska ändamål.
Beroende på ljuskälla ser man olika saker i en spektrometer. Båda kurvorna är från samma syntetiska rubin men i det ena fallet används vanligt synligt ljus i form av halogenlampa medan den andra visar transmission under långvågigt uv-ljus. Elektroner har alltså tillförts energi så de hoppar upp en nivå då man avläser spektrat, såkallad fotoluminescens, vanligen förkortat PL.
XRD, röntgendiffraktion är den äldsta varianten av "avancerade" instrument som används inom gemmologin. Dess betydlese blev stor under 1920 talet och framåt för att hjälpa till att särkilja naturliga och odlade pärlor. Idag är XRD ett mycket vanligt instrument inom både gemmologi, mineralogi och kristallografi.
De flesta typer av spekrtografi och röntgen ger betydligt bättre analysresultat om proverna är pulvriserade. Detta är ett problem inom gemmologin iom att man sällan har möjlighet att pulvrisera de stenar man vill testa.
Ramanspektrografi är mycket användbart inom gemmologin både för att identifiera material men även inneslutningar förutsatt att man har ett mikroskop anslutet. Raman är ett icke destruktivt test vilket uppskattas mycket inom gemmologin.
Oavsett vilken tillgång till avancerad laboratorieutrustning man har så behöver gemmologen ändå göra test med traditionella instrument. För jade använder man förstoring, olika filter, spektroskop och uv-ljus för att bekräfta det Vis-Nir spektrometern visar samt för att försäkra sig om att det inte är frågan om t ex en komposit.