一种玉石无损检测样品模型及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种玉石无损检测样品模型及其制作方法，其样品模型包括玉石模型板，所述玉石模型板上设有光滑平面区、斗型减薄区、凹型减薄区、凹型金膜区、凹型碳膜区、筒状减薄区、透度变化区、光散棱镜区、原料遗留区、切磨遗留区、色彩矢量区、特殊光效区和标示区；其样品模型的制作方法包括以下步骤：A.选料；B.切割；C.抛光；D.雕刻；E.打磨抛光；F.根据检测的结果，完成成分标注区、名称标注区、晶格标示区、色彩矢量区的贴标；G.完成样品模型制作，进行包装。本发明填补了国内外玉石检测与鉴定学教学和研究领域无法在不分割样品、不改变被检样品形态的前提下，快速获得所有规定15项国家标准数据与结论的空白。
【专利说明】—种玉石无损检测样品模型及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于玉石检测【技术领域】，具体涉及一种玉石无损检测样品模型及其制作方法。
【背景技术】
[0002](一)目前国内没有专门用于无损检测的玉石样品。
[0003]我国是世界上为数不多的具有独特玉石文化的国家，我国国家标准在列的天然玉石达到了很多种，由于玉石价值昂贵，在社会需求接轨的过程中，无损科技鉴定检测技术在实践中具有越来越重要的意义，但是截至目前，我国没有能满足现阶段科技发展检测与应用的玉石无损检测技术系统，并且也没有能支持这个技术系统的玉石样品。
[0004](二)国际国内行业发展亟需用于专业无损鉴定物质样品。
[0005]1、随着玉石收藏热的高涨，科学研究和鉴定技术的发展，待分析样品数量大幅度增加。玉石快速检测成为客观要求，检测环节需要样品快速采集和基础鉴定数据，以及适合快速还原国家检测标准数据的标准物质样品。
[0006]2、光学显微镜作为一种探索微观世界强有力的工具，已被广泛地应用于各项科学实验中，随着计算机算计处理技术和数字处理技术的快速发展，各种光谱和射线检测和分析技术已经逐步实现联机控制、显微图像的自动获取保存和计算机辅助检测，非损害性检测自动化和智能化发展的成为必然趋势。
[0007]3、在电脑和掌上智能设备普及化的今天，建立家庭小型实验室、个性化掌上实验室的设想，从技术角度讲已经走向成熟，利用高科技在民间推广玉石鉴定技术前景广阔。
[0008]4、目前对于玉石的概念和分类判定不直观，不明确，分类鉴别难以统一，检验机构、经销商和消费者对和田玉分类标准的理解和把握差异很大，致使以假充真、以次充好现象普遍，玉石鉴定经常引起质量纠纷，也制约了玉石产业的发展。随着中国玉石文化向外延伸，围绕中国消费市场的国际玉石行业正在形成，急需实物标准化物质和标准化鉴定系统，和国际接轨。
[0009](三)非损害检测技术已经能够完成玉石所有国标要求的指标检验。
[0010]1、国外对宝石鉴定已经进入物化分析为主的数字化、规范化轨道。随着科学技术的不断进步，材料微观结构学的发展和电子显微分析技术发展快速，扫描电子显微镜、扫描探针显微镜、电子探针显微、红外光谱仪、紫外光谱仪、拉曼光谱仪、电子顺磁核磁共振，透射电子显微镜射线等等新的技术大量非损害性检测仪器应用到珠宝玉石鉴定当中，在此基础上成长起来的无损鉴定技术日趋成熟，并且不断取得新的成果。
[0011]2、综合采用当前的科学分析仪器，按照目前的技术水平，玉石待检样品可以不必损害性采样后制成颗粒、粉晶、粉末、溶液等有损耗样品的性状和形态，玉石样品在基本保留原来其自然固态形态不变的前提下，只要其形态加工成适合对应的各种非损害检测仪器需要，就可以取得国标要求的15项单项检测数据和内容，完成玉石所有国标要求的指标检验。[0012]3、目前，我国在使用的以上先进仪器虽然多数进口，一些核心技术形成壁垒，所以价格高昂，国内许多实验室难以配备，但是随着一些技术被攻克，近年来我国检测国产化脚步加快，成本下降，非损害玉石珠宝检测已经开始普及。
[0013](四)现有相类似样品和技术的问题。
[0014]1、多种性状不规范样品:由于目前我国没有国家层面的和田玉或其他玉石的标准物质检测样品，现有鉴定检测文字标准没法和实物标准对应，只能依据原料、玉石产品和玉石特质检测检测样品对比分析。
[0015](I)原石:形态不规则，无法精细化观测和研究。
[0016](2)玉器:没法满足测量硬度的刻划，以及特殊光效等的测量，个别镶嵌和镂空玉器无法测量密度等指标。
[0017](3)粉末:改变了原本固态形态。
[0018](4)粉晶:没有足够光滑平面，测量折射率、体积、密度等太小。
[0019](5)溶液:只能供成分研究。
[0020](6)光片:现有观察光片多数只是矿石学领域的矿石普通玉石片。
[0021]2010年6月I日，新疆自治区质量技术监督局发布了一个推荐性而非不带强制性的和田玉地方标准，包括《和田玉实物标准样品》，结束了和田玉标准只有文字描述没有实物样品参照的历史，使得国内和田玉鉴定向前迈出了一大步，但是这种实物样品制备方法简单，只是一个具有斜面的楔形立方体，用这个地方标准样品进行检测，必须在检测样块上再次取样制样或再次加工。
[0022]2013年12月17日和2014年I月，中国国家标准管理委员会和全国标准样品技术委员会批准发布了国家标准GSB 16-3061-2013《和田玉实物标准样品》，这个和田玉实物国家标准样品以颜色分类，将和田玉分为白玉、青白玉、青玉、碧玉、糖玉及墨玉六大类。业内认为，这对于规范和引导我国玉石产业将起到重要作用，但是，这个规格为长3厘米、宽2厘米、厚I厘米的长方体玉器样品的组合体，每类和田玉实物国家标准只代表该玉石种类颜色的最低界限，没有其他特别的造型含义和功能。它仅仅是一般意义上属于“国家标准的一部分”的标准物质，按照国家标准物质的要求，和田玉实物国家标准应该和已经有的文字国家标准形成对应，利用这个玉石标准样品可以全息采集国家标准所罗列的所有内容，但也必须在检测样块上再次取样制样或再次破损性加工。
[0023](7)薄片:目前我国没有专门用于光学检测目的的玉石薄片，长期以来，能用于光学检测目的只有建立在地质学和岩石学的矿物岩石鉴定学普遍采用岩石薄片。传统的标准岩石薄片是建立在矿物学基础上的，利用岩石矿物晶体的透光性和反光性，对岩石矿物的晶形、解理、各项光学性质进行观察鉴定，进而达到对矿物的鉴定的目的。要在偏光显微镜等仪器下观察，首先必须够“薄”，薄到光线可以穿透标本，一般的标准薄片厚度为30 μπι,相当于0.003公分。制作难度大，使用过程中又具有很大的局限性。
[0024]2、一般说来，至少需要6道工序:
(O切割:将野外所采集的岩石标本，先选取新鲜未风化部分，再用钻石锯片切成符合玻片的适当大小。
(2)磨平:把切好的岩样标本与要胶着的玻片，分别以#600?#1000的碳化硅粉末研
磨，使岩样切面成为光滑之平面。检查切面是否平整光滑，可将岩样面向光源，观察其反射是否良好来判断。
(3)上胶:将处理完成的岩样以环氧基树脂(Epoxy)粘着于毛玻璃上，注意上胶前需将接触面以酒精清洁，且在上胶时岩样与玻璃之间不能有气泡产生，以免影响切片时的粘着强度。上胶后置于固定平台(Bonding jig)上，并以50°C低温烘烤约6?8小时，以便固
结、硬化。
(4)切片:待胶硬化后将标本置于薄片切割机(PetiO-thin)上切割并磨成100?150 μ m的厚度，因为切割机转速过快，所以无法切磨成太薄的标本。
[0025](5)研磨:以测微器定出标本厚度，再把100?150 μ m厚之岩样标本利用真空原理固定在真空吸盘上，然后直接在薄片研磨盘(Lapping plate)上研磨至标准厚度30 μ m。
(6)拋光:标本若要做微探成分分析，则需将薄片分别用0.3?0.05 μ m的铝粉拋光液进行拋光。
[0026]由于岩石具刚性，所以上述制作过程是将标本先固定在玻片上再切薄，此与生物切片先切薄后，再固定于玻片上的程序刚好相反。在对玉石的研究和检测过程中，用玉石制作的这种薄片可以较好地用于观察晶体结构。薄片太薄，在应用中具有局限性比如硬度，折射率、密度等无法测量，制作除了依赖精密的仪器，还需要靠灵巧的双手，制作难度大，成本高，损耗大。国内数量很少，零散分布于专业实验室，且只能在实验室使用，难以在社会上推广。
[0027]3、鉴定过程复杂:
按照传统的检测方法，一般情况下，要获得玉石的15个方面的单项检测数据和内容，分别要利用多种不同功能的检测仪器，并且需按照不同仪器的不同使用需求，多次整块取样或着微损采样，然后制成以上粉末、粉晶、颗粒、薄片、光片，以及配置成溶液等多种不同形状和形态的样品，才能够满足仪器使用。现代珠宝玉石鉴定学基于现代矿物学“任何一种矿物的物质性能(包括力学性能、光学性能等物理学范畴的宏观性能，以及包括化学性能、生物学性能等多学科范畴的微观性能等)，都决定于其内部的微观结构”的理论基础，目前矿物学中广泛采用的是以矿物成分、晶体结构为依据，一定程度上反映了自然元素结合规律的晶体化学分类方案。对于珠宝玉石的鉴定程序，是利用不同功能的检测仪器，按照鉴定矿物时由宏观特征把握向微观特征把握逐步精细化过渡的方向进行的。中国GB/T-16553-2010国家标准，参照国际通用标准，按照当时检测仪器所能达到的的最高科技水平，列出了考察和检测不同天然玉石是否达标的15个方面。具体如表一所示:
表一:
【权利要求】
1.一种玉石无损检测样品模型，其特征在于:包括玉石模型板(18)，所述玉石模型板(18)上设有光滑平面区(I)、斗型减薄区(3)、凹型减薄区(4)、凹型金膜区(5)、凹型碳膜区(6)、筒状减薄区(7)、透度变化区(8)、光散棱镜区(9)、原料遗留区(12)、切磨遗留区(14)、色彩矢量区(15)、特殊光效区(16)和标示区， 所述光滑平面区(I)用于折射仪测试折射率和双折射率以及利用红外光谱仪和拉曼光谱仪测试成分、结构和吸收光谱； 所述斗型减薄区(3)用于拉曼光谱仪在较薄区域分析成分、结构和吸收光谱、利用珠宝显微镜和透射电子显微镜观察晶体特性、解理以及利用二色镜测试多色性； 所述凹型减薄区(4)用于拉曼光谱仪在更薄区域分析成分、结构和吸收光谱、利用珠宝显微镜和透射电子显微镜观察晶体特性、解理，与斗型减薄区(3)形成互补； 所述凹型金膜区(5)用于扫描电子显微镜测试光性特征和观察晶体显微结构、解理以及利用电子探针显微分析仪测试成分； 所述凹型碳膜区(6)用于扫描电子显微镜测试光性特征和观察晶体显微结构、解理以及利用电子探针显微分析仪测试成分，与凹型金膜区(5)形成互补； 所述筒状减薄区(7)用于高倍显微镜测试光性特征，观察晶体显微，包括结构晶体性状、生长纹、端口、裂理以及利用二色镜测试多色性； 所述透度变化区(8)用于放大镜和珠宝显微镜放大检查，观察晶体结构特征以及光性特征； 所述光散棱镜区(9 )用于放大摄像仪观察和记录晕彩效应，色散现象，测试色散值和特殊光性； 所述原料遗留区(12)用于放大和摄像设备观察记录，观察晶面条纹、双晶纹、色带、生长凹坑、蚀象、溶丘、双晶纹，研究其外部特性； 所述切磨遗留区(14)用于放大和摄像设备观察和研究样品的缺口、抛光纹、微缺口、空洞、烧痕、撞击痕、须状腰棱、额外刻面、棱线尖锐或圆滑现象，初步分析判断玉石的相对密度、硬度、解理、裂理外部特征； 所述色彩矢量区(15)用于对样品观察光泽和进行色彩矢量化标注，即利用现有行业通行的色彩矢量表，对样品的色彩进行量化分析和和数字化定性标注； 所述特殊光效区(16)用于放大镜或宝石显微镜观察星光效应、猫眼效应，晕光效应、金砂效应。
2.根据权利要求1所述的一种玉石无损检测样品模型，其特征在于:所述标示区包括硬度标示区(2)、成分标注区(10)、晶格标示区(11)、名称标注区(13)， 所述硬度标示区(2)用于硬度笔在抗压表面区域测试和标示硬度； 所述成分标注区(10)用于电子探针显微分析仪、红外光谱分析仪、拉曼光谱仪、X射线荧光光谱仪对样品成分检测后进行标注，对于校准仪器和再次试验过程中选择测检测仪器，有提示作用； 所述晶格标示区(11)用于显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、核磁共振对测得晶体的晶向晶格进行图标指不; 所述名称标注区(13)用于按照国家标准对玉石样品进行标准化命名。
3.根据权利要求2所述的一种玉石无损检测样品模型，其特征在于:所述玉石模型板(18)侧边上设有操作防滑区(17)，所述操作防滑区(17)用于防止滑落损坏。
4.根据权利要求3所述的一种玉石无损检测样品模型，其特征在于:所述色彩矢量区(15)位于与操作防滑区(17)相对的玉石模型板(18)侧边上。
5.根据权利要求4所述的一种玉石无损检测样品模型，其特征在于:所述原料遗留区(12)和切磨遗留区(14)位于玉石模型板(18)侧边上。
6.根据权利要求5所述的一种玉石无损检测样品模型，其特征在于:所述晶格标示区(11)位于玉石模型板(18)侧边上。
7.根据权利要求6所述的一种玉石无损检测样品模型，其特征在于:所述光滑平面区(I)和硬度标示区(2)分别为长方形凸起，所述斗型减薄区(3)为棱台形凹槽，所述凹型减薄区(4)为椭球形凹槽，所述凹型金膜区(5)和凹型碳膜区(6)分别为半球形凹槽，所述凹型碳膜区(6)凹槽比凹型金膜区(5)凹槽深，所述筒状减薄区(7)为圆柱状凹槽，所述透度变化区(8)为长方形斜面，所述光散棱镜区(9)为棱台形通孔，所述成分标注区(10)、晶格标示区(11)、名称标注区 (13)分别为长方形凹槽，所述色彩矢量区(15)为圆柱状凹槽，所述特殊光效区(16)为半球形凸起。
8.根据权利要求1所述的一种玉石无损检测样品模型，其特征在于:所述玉石模型板(18)为长方体。
9.根据权利要求1所述的一种玉石无损检测样品模型，其特征在于:所述玉石模型板(18)长为45mm,宽为2Ctam,高为3臟。
10.根据权利要求7所述的一种玉石无损检测样品模型的制作方法，其特征在于:包括以下步骤: A、选料:挑选表层结构未被破坏或者未被打磨加工过的玉石原料作为待制备材料； B、切割:利用切割机切割步骤A中各种颜色的玉料待制备材料，制作成3X 20 X 45mm规格的小方块作为玉石模型板(18)； C、抛光:保留玉石模型板(18)上的原料遗留区(12)和切磨遗留区(14)的原始外观，利用抛光机对玉石模型板(18)其他区域进行抛光，以备下一步精确制型； D、雕刻:利用电脑玉石雕刻机或超声波雕刻机对玉石模型板(18)进行雕刻制作模型: a、将雕刻机调整到合适的位置，在玉石模型板(18)的20X45mm平面上完成光滑平面区(I)、硬度标示区(2)、斗型减薄区(3)、凹型减薄区(4)、凹型金膜区(5)、凹型碳膜区(6)、筒状减薄区(7)、透度变化区(8)、光散棱镜区(9)、成分标注区(10)、名称标注区(13)、特殊光效区(16)的雕刻造型工艺； b、将雕刻机调整到合适的位置，在玉石模型板(18)的一个3X45mm平面上完成晶格标示区(11)和操作防滑区(17)的雕刻造型工艺； C、将雕刻机调整到合适的位置，在玉石模型板(18)的另一个3X45mm平面上完成色彩矢量区(15)的雕刻造型工艺； E、打磨抛光:利用高精度打磨仪器和工具分区域进行精细化修复打磨抛光； F、根据检测的结果，完成成分标注区(10)、名称标注区(13)、晶格标示区(11)、色彩矢量区(15)的贴标； G、完成样品模型制作，进行包装。
【文档编号】G01N21/3563GK103983492SQ201410234074
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】温新续 申请人:温新续