Сегодня мы более четко понимаем, что практически все виды термической обработки подразумевают ту или иную форму диффузии. Термин диффузия относится к движению атомов в драгоценном камне. Движение уже существующих в камне атомов соответствует эффекту, производимому термической обработкой.
Диффузионная обработка сводится к введению атомов, вызывающих окраску и поступающих из внешнего источника, которые будут проникать в драгоценный камень. Когда такое движение атомов происходит только на поверхности, это называется диффузией. Если движение происходит в теле камня, то оно называется объемной диффузией.
Важно отметить, что общий термин «поверхностная диффузия» в геммологии некорректен.
Многие элементы могут быть диффундированы в драгоценный камень из внешнего источника для получения цветовых эффектов или астеризма, например, бериллий (Be) или нижние элементы периодической таблицы, такие как титан (Ti) или хром (Cr).
Так называемая диффузионная обработка, тесно связанная с термической обработкой, чаще всего применяется для сапфиров, например, ионы титана или железа бесцветный сапфир делают голубым.
В этом случае цвет искусственно проникает на небольшую глубину поверхности драгоценного камня, и он вернет обратно свой цвет, если будет отполирован.
Но речь также идет об объемной диффузии.
Эта диффузия может превратить розоватые, желтоватые, а также бледно-голубые и бледно-зеленые сапфиры в желтые, оранжевые и падпараджи (розовато-оранжевые) за счет соединений на основе бериллия.
Кустарным способом корунды нагревают в присутствии хризоберилла, чтобы получить это изменение цвета.
Эта техника была случайно изобретена тайскими мастерами при нагревании партии камней, содержащих в том числе хризоберилл.
Такой же результат был получен в лаборатории с чистым BeO (оксид бериллия), что доказывает, что бериллий действительно играет важную роль в этой трансформации.
Благодаря этим экспериментам, проведенным в лаборатории, механизм хорошо понятен, и можно сказать, что бериллий, будучи меньше титана или ионов железа, диффундирует гораздо глубже в камень. С другой стороны, само присутствие бериллия не может объяснить новый цвет сапфира после этой обработки, отсюда и предположение о каталитической роли сапфира в формировании цвета.
Бериллий и другие добавки диффундируют в корунд и химически связываются с его ионами, инициируя и ускоряя различные механизмы, производящие от желтого до интенсивного оранжевого цвета сапфиров, а также оттенка, известного как падпараджи.
Эти тесты подтверждают, что один бериллий не отвечает за насыщенный желтый цвет, который является спектральным цветом, потому что, применив эту диффузию к почти чистому (бесцветному) синтетическому корунду, получили коричневую окраску.
Таким образом, бериллий не будет единственным агентом, отвечающим за окраску корунда, поэтому некоторые называют его «катализатором», поскольку он лишь инициатор или ускоритель термохимических реакций окрашивания.
Таким образом, эта обработка остается на границе между улучшенной термообработкой и классической диффузией.
Обнаружение:
Обнаружение диффузионной обработки производится с помощью «EDXRF». (Energy Dispersive X-Rays Fluorescence), электронного микроскопа или SEM-EDS (Energy Dispersive Spectrometry) благодаря высоким концентрациям излучающего элемента.
При использовании легких элементов может быть сложнее обнаружить эту обработку в связи с тем, что полученный цвет может однородно распространиться в камне, а также в связи с тем, что создающие цвет элементы могут быть не выявлены обычным химическим анализом.
Высокие концентрации некоторых элементов окраски, которые легче переходных элементов, таких как кальций, могут быть обнаружены с помощью обычного химического анализа (EDXRF).
Легкие элементы, такие как бериллий (Be) или литий (Li), могут быть обнаружены только с помощью более чувствительных и гораздо менее распространенных инструментов, таких как LA-ICP-MS или SIMS.
С более подробной информацией можно ознакомиться на сайте https://www.geminterest.com/traitement.php#diffusion