Инструменты для оценки драгоценных камней: линзы и микроскоп

Существует большое количество приборов для тестирования драгоценных камней, которые сейчас доступны геммологу и ювелиру. Некоторые из них уже описаны и проиллюстрированы в предыдущих главах. Несмотря на сложность и изощренность многих из них, возможно, наиболее полезны и часто используются ручные линзы, или лупы, как их часто называют.

Типы луп

Идеальным увеличением для ручной линзы является десятикратное 10х (т. е. размер объекта увеличивается в 10 раз) — этого достаточно, чтобы различить большинство внутренних и внешних особенностей драгоценного камня (это увеличение является также стандартным для определения чистоты бриллианта). Существуют лупы и с более значительным увеличением (до 25х), но их трудно сфокусировать, они имеют ограниченное поле зрения и рабочее расстояние (расстояние между лупой и драгоценным камнем), и все это осложняет их использование.

Проблемами одинарных луп с увеличением более З-х являются искажение изображения и цветные ореолы. Поэтому все лупы высокого качества, в частности те, которые используются при оценке бриллиантов, являются составными и обычно содержат три элемента. Такие лупы называются «триплетами», и в них скорректированы хроматическая и сферическая аберрации.

Хроматическая аберрация, т. е. искажение, вызывающее появление цветных ореолов вокруг изображения, является результатом дисперсии света в стекле, из которого изготовлена линза. Качественная скорректированная лупа состоит из двух линз, имеющих разную дисперсию. Одна линза двояковыпуклая, другая двояковогнутая. Поскольку дисперсия линз различная, все компоненты белого света будут сфокусированы в общем фокусе. Составная лупа такого типа называется ахроматической.

Сферическая аберрация, возникающая в сильно выпуклых линзах с большим увеличением, вызывается тем, что плоскость, в которой фокусируются лучи, проходящие через края линзы, несколько отличается от той плоскости, в которой лежит фокус лучей, проходящих через центральную часть линзы. В результате периферийная часть изображения при просматривании предмета через лупу может оказаться размытой, а иногда и искаженной. Сферическая аберрация корректируется использованием составной лупы (поверхности составных частей должны иметь разную кривизну), что позволяет достичь желаемого увеличения. Такие лупы называются апланатические. Термином «апохроматический» называют систему линз, в которой скорректированы и хроматическая и сферическая аберрации.

Даже у высококачественных луп-триплетов с одинаковым увеличением поле зрения бывает различным, и, если прибор все время в работе, лучше использовать системы линз с широким полем зрения.

Студент-геммолог вначале испытывает некоторые проблемы в использовании 10-кратной лупы. Они связаны с необходимостью держать драгоценный камень и лупу перед глазом в определенном положении, для того чтобы получить сфокусированное изображение. Лучший способ избежать этих трудностей — располагать лупу близко к глазу (чтобы рука, которая держит лупу, была устойчива, можно опираться ею о щеку или нос), а другой рукой перемещать драгоценный камень (держа его пинцетом) или ювелирное изделие, приближая его к лупе, пока оно не окажется в фокусе. Чтобы рука, держащая камень, не подрагивала, можно опираться ею на руку с лупой. Если вы носите очки, лупу нужно держать как можно ближе к ним.

Здесь уместно упомянуть об одном физиологическом аспекте. Если вы собираетесь пользоваться ручной лупой в течение нескольких часов подряд, нужно научиться держать открытым другой глаз (и игнорировать то, что он видит), что предохранит его от каких-либо изменений, которые могут возникнуть при длительной работе.

Для всех луп очень важную роль играет освещение, под которым рассматривается камень. Используемые для освещения камня лампы должны устанавливаться так, чтобы свет падал на камень сбоку, а не прямо в глаза. Любые особенности внутреннего строения драгоценного камня будут лучше видны на фоне темной подложки. Такой тип освещения называют «темным полем», и мы вернемся к нему дальше в этой главе применительно к микроскопу.

Некоторые ручные лупы объединяют с источниками света на батарейках, обеспечивающими освещение по типу темного поля и падающий свет (освещение сверху). В других моделях предлагается различное увеличение за счет дополнительных линз. Если работа с лупой продолжается долгое время, можно использовать линзы, которые прикрепляются к очкам, и налобную лупу, преимущество которой, хотя она и имеет увеличение меньше 10х, в том, что она бинокулярная. Обе эти модели хороши тем, что оставляют руки свободными для других необходимых действий.

Типы микроскопов

По сравнению с лупой, при работе с которой увеличение, механическая устойчивость и освещение являются лимитирующими факторами, микроскоп имеет ряд преимуществ. Многие геммологи предпочитают именно этот инструмент, хотя для предварительного осмотра лупа имеет преимущества, связанные с ее портативностью. Принято считать, и не без оснований, что для геммологического анализа требуется следующее трио: микроскоп, рефрактометр и спектроскоп. В связи с тем, что современные модели микроскопов являются в основном стереоскопическими и бинокулярными, исследователь может проводить за микроскопом без напряжения длительное время, исследуя внутреннее строение драгоценных камней, в частности в сложных случаях — диагностику синтетических камней. Как и в случае ручных луп, при использовании микроскопа нужно учесть несколько важных факторов (не говоря уже о его цене). Это — увеличение, поле зрения, рабочее расстояние и освещение.

Чем больше увеличение микроскопа, тем меньше поле зрения и рабочее расстояние (т. е. расстояние между основанием объектива и образцом). Плюс к этому глубина резкости (т. е. расстояние, в пределах которого изображение находится в фокусе) становится меньше при возрастании увеличения. По этим причинам максимальное увеличение для геммологических работ находится в пределах 60х — 80х, основной же рабочий диапазон увеличения 15х — ЗОх. Микроскопы (как и лупы), которые используются для оценки чистоты бриллиантов, должны иметь стандартное увеличение 10х.

При исследовании драгоценных камней маленькой, но важной принадлежностью микроскопа является держатель камня. Он дает возможность надежно держать камень в любом положении во время исследования, а также поворачивать и перемещать его в поле зрения. Держатель камня должен быть съемным, чтобы можно было легко помещать камень в его зажимы вне микроскопа.

Хотя большинство современных моделей микроскопов являются бинокулярными, они делятся на два типа: микроскопы, имеющие одну систему линз объектива — изображение в них разделяется на два окуляра, — и более дорогостоящие стереомикроскопы, имеющие две системы линз объектива, каждая из которых соединена с соответствующим окуляром. Существует также два основных типа стереомикроскопа: в одном используется система Greenough с двумя наборами фокусирующей оптики, а в другом, более дорогом, применяются две параллельные оптические системы. Оба типа дают прямое (правильно ориентированное) изображение.

Во многих из выпускаемых микроскопов система линз объектива имеет переменное фокусное расстояние, что позволяет плавно изменять его увеличение (zoom). Однако для работ, связанных с определением размеров камня, лучше использовать микроскоп с револьверной головкой с несколькими объективами при фиксированном увеличении. В качестве компромисса можно использовать микроскопы с плавным изменением увеличения, снабженные указателем на определенном увеличении.

Общее увеличение микроскопа определяют, умножая увеличение окуляра на увеличение объектива. Если к объективу прикреплена дополнительная линза, ее увеличение также нужно учесть и ранее полученный результат умножить на эту величину. Рабочее расстояние и диаметр поля зрения уменьшаются прямо пропорционально повышению увеличения линзы объектива. Смена окуляров влияет на размер поля зрения, но не меняет рабочее расстояние.

Хотя здесь приведены детали конструкции обычного геммологического микроскопа, студентов, обучающихся в Британской геммологической ассоциации, предупреждают, что все, что необходимо знать, — это описание микроскопа и его применение, а детали конструкции им знать необязательно.