【天然石 / 礦物 / 寶石科普】
《關於 Topaz 黃玉人工改色》
（因為集中講顏色所以簡潔點用「托帕石」來說明）

拓帕石

天然托帕石顏色很多，從比較常見的棕黃色，淡藍色到比較罕見的綠色、橙色、粉紅色、紫色等等幾乎都能夠在自然環境中找到。但其實它是一種他色材料，就是說當沒有任何雜質時，純淨的礦物是無色的。礦物中的外來原子雜質雖然不是直接的致色原，但它們會影響晶體顏色的穩定性，和處理過後的最終顏色。因此並非所有的托帕石都適合加工，加工過後也不能保證有相同的顏色。

托帕石的致色原因尚不清楚，但多數情況可以透過「色心」－晶體結構中的原子缺陷來解釋。

大自然總是多變，晶體結構中的原子排列也多少會偏離嚴格的週期性。在晶體成長熱起伏過程中，某些原子激烈的震動脫離了格點跑到表面並留下空格點「空穴」；然後擠進了其他間隙位置，形成填隙原子。外來原子（雜質）也可以進入晶體結構的隙縫中，填隙或者代替那個空穴。

可以想像成有個在上課的屁孩太興奮跑出了教室，然後高年班的屁孩跑了進來佔據了那個空位這樣。 這個結構缺陷會影響晶體吸收的光波，使得晶體呈現各樣的顏色，這就是「晶體色心」。

也因為晶體結構中存在缺陷，晶體顏色非常不穩定，非常容易褪色。未加工和只受過其中一種處理的托帕石存放都需要小心，長時間受陽光照射或者突然的溫度差都會導致褪色。大部分都需要同時經過放射和加熱處理才可以固色。

加熱處理（切割前的加工）

透過加熱處理的棕黃色托帕石會返回原始無色狀態；
帶有鉻原子雜質的紅棕色托帕石會變粉紅色。（一個去黃調的概念）

（圖左：加工前，圖右：加工後）

放射處理（切割前的加工）

天然藍色的托帕石屬於非常罕見，而且顏色很淡。因此市面上看到顏色鮮豔的藍色托帕石都大多數都經過放射和加熱處理。

之前提過的空穴缺陷色心，經過放射後，電子會被激發並從其在晶體中的原始位置釋放出來，以填補空穴。托帕石的最終顏色會被：電子補上的晶格縫隙位置；以及原子氧化數量的變化來決定。根據原石的雜質，使用的放射方法也會有所不同。在大多數情況下，放射後的無色托帕石會產生黃棕色，但很不穩定會在曝光後褪色，因此需要進一步加熱固色。在極少數情況下（在原石具有特定的氧空穴缺陷的情況下），僅通過放射處理就會形成穩定的灰藍色，無須再加熱。

有三種放射處理方法：

————放射性同位素（鈷60）產生的伽瑪射線
可能是生產藍托帕石最常用的方法。伽馬射線輻照會將無色石變為黃綠色到棕色，然後在200°C-300°C的加熱處理條件下消除了不穩定的黃色，使材料呈現均勻的藍色。

————線性粒子加速器（LINAC）產生的電子流
與伽瑪射線不同，此方法會產生熱量，並導致晶體的熱分解。因此寶石必須經過退火處理以防止破裂和熔化。所涉及的大量放電也可能在加工過程中損壞晶體。

————核反應堆中產生的高能中子射線
正如我之前提到的，某些具有特定氧空穴缺陷的托帕石僅通過放射就能變成穩定的灰藍色。通過使用高能中子，該缺陷引起的濃度和墨藍色可以隨劑量線性增加。產生的顏色均勻且深，這就是我們常見的『倫敦藍』。但是，在中子放射過後，原石中的雜質會被刺激而產生大量放射性並殘留，因此必須隔離2-3年才能衰減到安全水平。（所以相對於『瑞士藍』『天空藍』，『倫敦藍』比較貴）

真空鍍膜（切割後的加工）

就是通過氣相沉積，把已經切割成理想形狀的無色托帕石鍍上一層二氧化鈦薄膜，商業名稱『神秘托帕石』，划到就GG

先這樣～有詢問盡量回答（也不是礦物學家所以只略懂皮毛，再深層的晶體學光學也沒太清楚）

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想知道其他特定的寶石加工和人工合成技術也請問！或者○○石怎樣分辨自然/合成/模仿...之類的，我再寫篇科普（目前在複習這兩個範圍）

很用心的科普！學到很多知識啊啊！

三玲⎝(*ˊ￣▽￣`*)⎠ : 謝謝你 資訊有用就好！

如果可以的話，想了解商人口中的「火光」是什麼
上次珠寶直播台，聽主播說藍寶石沒有火光，有聽沒有懂，非常的疑惑

三玲⎝(*ˊ￣▽￣`*)⎠ : 可以丫～那是色散，暈彩效應之一
我明天起來寫一下好了，同時可以寫寫其他暈彩效應

三玲⎝(*ˊ￣▽￣`*)⎠ :

@shizax - 【天然石 / 礦物 / 寶石科普】 《何為「火光」？(Fire / 火彩)》

來了！