पहचान और उपकरण

आवर्धन पहली जाँच है और सबसे अधिक बरती जाने वाली भी। मानक लूप (loupe) 10× का ट्रिपलेट है: तीन चिपकाए गए लेंस, जो रंग के किनारों (वर्ण विपथन) और किनारे के धुँधलेपन (गोलीय विपथन) को सुधारते हैं। दस गुना आवर्धन हीरे की क्लैरिटी ग्रेडिंग का संदर्भ आवर्धन है। अमेरिका का Federal Trade Commission “flawless” शब्द को ऐसे पत्थर से जोड़ता है जिसमें हीरा ग्रेडिंग में कुशल व्यक्ति को, पर्याप्त रोशनी में, सुधारे हुए आवर्धक से 10 गुना पर कोई सतही दोष न दिखे। हाथ के अधिक शक्तिशाली लेंसों का दृष्टि-क्षेत्र सँकरा और फ़ोकस उथला होता है, इसलिए उन्हें बरतना कठिन है।

रत्नविज्ञान सूक्ष्मदर्शी दूरबीनी स्टीरियो सूक्ष्मदर्शी है, जिसकी रोशनी रत्नों के लिए बनाई गई है। डार्कफ़ील्ड (darkfield) प्रकाशन में एक परदा सीधी रोशनी रोक देता है, जिससे इंक्लूजन काली पृष्ठभूमि पर चमकते हैं। ब्राइटफ़ील्ड (brightfield) कम उभार वाले लक्षणों और घुमावदार वृद्धि-रेखाओं को गहरी आकृतियों के रूप में दिखाता है, और ऊपर से या फ़ाइबर-ऑप्टिक रोशनी पॉलिश के निशान तथा गड्ढे उजागर करती है। पत्थर को द्रव में डुबोने से सतह के परावर्तन कट जाते हैं और रंग-पट्टीकरण देखना आसान हो जाता है। GIA बताता है कि सूक्ष्मदर्शी से क्या मिलेगा यह चलाने वाले पर निर्भर है, जिसे वर्षों का प्रशिक्षण चाहिए।

रत्नविज्ञानी निदानकारी लक्षण ढूँढ़ते हैं: ज्वाला-संगलन वाले सिंथेटिक कोरंडम में घुमावदार धारियाँ और गैस बुलबुले, फ्लक्स में उगे पत्थरों में फ्लक्स के फ़िंगरप्रिंट तथा प्लैटिनम की पट्टिकाएँ, सिंथेटिक मॉइसेनाइट में दोहरे दिखते पहलुओं के जोड़, और उपचारित हीरों में भरी हुई दरारों के साथ फ़्लैश प्रभाव।

रिफ्रैक्टोमीटर (refractometer) अपवर्तनांक (RI) को क्रांतिक कोण से मापता है। कोई सपाट पहलू सघन काँच के अर्ध-बेलन पर टिकता है, जिसे संपर्क द्रव की एक बूँद जोड़े रखती है, और भीतरी पैमाने पर उजाले तथा अँधेरे की सीमा पत्थर का अपवर्तनांक बताती है, जिसे पीली रोशनी में पढ़ा जाता है। द्वि-अपवर्ती पत्थर घुमाने पर दो रीडिंग देता है; उनका अंतर वि-अपवर्तन है, और उनके चलने का ढंग बताता है कि पत्थर एकअक्षीय है या द्विअक्षीय। घुमावदार कैबोशॉन इसके बजाय धुँधली बिंदु-रीडिंग देते हैं। GIA के संपर्क द्रव का अपवर्तनांक 1.81 है, और उससे ऊपर कुछ नहीं पढ़ा जा सकता, इसलिए उच्च ज़िरकॉन, क्यूबिक ज़र्कोनिया, हीरा और अपनी सीमा के ऊपरी सिरे का गार्नेट कोई किनारा नहीं दिखाते और उन्हें सीमा से परे (over the limit) दर्ज किया जाता है।

पोलरिस्कोप (polariscope) रत्न को आड़े रखे ध्रुवण फ़िल्टरों के बीच रखता है। एक-अपवर्ती पत्थर पूरे चक्कर में गहरा बना रहता है; द्वि-अपवर्ती हर 90° पर गहरा हो जाता है; चैल्सिडनी जैसा सूक्ष्मक्रिस्टलीय समुच्चय उजला बना रहता है। भीतरी विकृति किसी एक-अपवर्ती पत्थर में असंगत द्वि-अपवर्तन (anomalous double refraction) दिखा सकती है, जिसे विश्लेषक घुमाकर असली द्वि-अपवर्तन से अलग किया जा सकता है। कोनोस्कोप इसमें व्यतिकरण आकृतियाँ जोड़ता है, जो एकअक्षीय पत्थरों को द्विअक्षीय पत्थरों से अलग बताती हैं।

डाइक्रोस्कोप (dichroscope) बहुवर्णता के रंग साथ-साथ दिखाता है: एकअक्षीय पत्थर में दो, द्विअक्षीय में तीन, और एक-अपवर्ती में कोई नहीं।

हाथ का स्पेक्ट्रोस्कोप (spectroscope) रत्न से होकर आए प्रकाश को वर्णक्रम में फैलाता है, जहाँ सोखी गई तरंगदैर्घ्य गहरी रेखाओं तथा पट्टियों के रूप में दिखती हैं। प्रिज़्म वाले मॉडल नीले सिरे को खींचते हैं; विवर्तन-जालक वाले मॉडल दृश्य सीमा को अधिक एकसमान फैलाते हैं। कई पैटर्न निदानकारी हैं: क्रोमियम माणिक को 694 nm पर एक सँकरी रेखा देता है, कोरंडम में लोहा 377, 388 तथा 450 nm के पास लक्षण पैदा करता है जब लोहे की मात्रा लगभग 150 ppma से ऊपर चली जाए, और ज़िरकॉन रेखाओं की ऐसी शृंखला दिखाता है जिसे रत्नविज्ञानी ऑर्गन-पाइप वर्णक्रम कहते हैं। GIA हाथ के स्पेक्ट्रोस्कोप को सुवाह्य उपकरणों में सबसे कठिन में गिनता है।

Chelsea फ़िल्टर दो सँकरी पट्टियों में प्रकाश जाने देता है और कुछ हरे, लाल तथा नीले पत्थरों की छानबीन के लिए तथा चैल्सिडनी में रंजक पकड़ने के लिए बरता जाता है। इस तरह के फ़िल्टर पहचान में मदद करते हैं पर अंतिम निर्णय के लिए नहीं बरते जाते।

पराबैंगनी लैंप प्रतिदीप्ति तथा स्फुरदीप्ति जाँचते हैं, लंबी तरंग 365 nm पर और छोटी तरंग 254 nm पर। कोई प्रतिक्रिया न देना यह सिद्ध नहीं करता कि पत्थर अनुपचारित है, और संदीप्ति केवल अर्ध-मात्रात्मक होती है।

द्रवस्थैतिक तुला (hydrostatic balance) आर्किमिडीज़ के सिद्धांत से आपेक्षिक घनत्व मापती है: हवा में वज़न को पानी में घटे वज़न से भाग देकर। डिटर्जेंट की एक बूँद पृष्ठ तनाव घटा देती है। यह विधि धीमी है और बहुत छोटे या छिद्रिल पत्थरों के लिए भरोसेमंद नहीं, पर यह अलग घनत्व वाले एक जैसे दिखने वालों को अलग कर देती है।

हीरा किसी भी दूसरे रत्न-पदार्थ से बेहतर ऊष्मा का चालन करता है, और हाथ के ऊष्मीय जाँचक इसी पर टिके हैं। गर्म धातु की नोक पत्थर को छूती है और उपकरण मापता है कि ऊष्मा कितनी जल्दी बह जाती है। क्यूबिक ज़र्कोनिया, काँच, YAG, GGG, स्ट्रॉन्शियम टाइटेनेट और रंगहीन नीलम ऊष्मा का चालन ख़राब करते हैं और जाँच में विफल रहते हैं; हीरा पास हो जाता है।

सिंथेटिक मॉइसेनाइट ने 1990 के दशक के अंत में आभूषणों में पहुँचकर इस जाँच को मात दी। GIA ने उस समय बताया कि उसके ऊष्मीय गुण हीरे के इतने पास हैं कि ऊष्मीय जाँचक उस पर ऐसे प्रतिक्रिया करते हैं मानो वह हीरा हो। बाद के मल्टी-टेस्टर ने विद्युत चालकता भी जोड़ी, क्योंकि मॉइसेनाइट अर्धचालक है। बोरॉन वाला टाइप IIb हीरा, चाहे प्राकृतिक हो या प्रयोगशाला-वृद्ध, विद्युत का चालन भी करता है। लूप तुरंत जाँच दे देता है: मॉइसेनाइट द्वि-अपवर्ती है, इसलिए उसके पीछे के पहलुओं के जोड़ दोहरे दिखते हैं, और वह हीरे से हल्का है, आपेक्षिक घनत्व 3.22 बनाम 3.52।

कोई ऊष्मीय या विद्युत जाँचक प्राकृतिक हीरे को प्रयोगशाला-वृद्ध हीरे से अलग नहीं करता, क्योंकि दोनों एक ही कार्बन क्रिस्टल हैं। उसके लिए वर्णक्रमीय छानबीन चाहिए, और GIA का कहना है कि कोई भी तेज़, कम लागत वाला छानबीन उपकरण हर प्रयोगशाला-वृद्ध हीरा नहीं पहचानता। GIA के iD100 जैसे यंत्र खुले या जड़े हुए, रंगहीन से लगभग रंगहीन, 0.9 mm और उससे बड़े पत्थरों की जाँच दो सेकंड से कम में करते हैं और “pass” या “refer” लौटाते हैं। refer किया गया पत्थर प्रयोगशाला जाता है।

बड़ी प्रयोगशालाएँ ऐसे उपकरण जोड़ती हैं जो संरचना तथा रसायन को टटोलते हैं, और उनमें से अधिकांश पत्थर को नुक़सान नहीं पहुँचाते।

FTIR (फ़ूरिए-ट्रांसफ़ॉर्म इन्फ्रारेड) स्पेक्ट्रोस्कोपी इन्फ्रारेड अवशोषण दर्ज करती है। वह नाइट्रोजन तथा बोरॉन पकड़कर हीरे का टाइप तय करती है, और जेड में पॉलिमर संसेचन तथा कोरंडम में कुछ उपचारों के प्रमाण उजागर करती है। UV-Vis-NIR स्पेक्ट्रोस्कोपी रंग का कारण तय करने के लिए पराबैंगनी से निकट इन्फ्रारेड तक अवशोषण मापती है; वर्णक्रम तीक्ष्ण करने के लिए पत्थर द्रव नाइट्रोजन से ठंडे किए जाते हैं। रामन स्पेक्ट्रोस्कोपी किसी एक बिंदु पर लेज़र डालती है और बिखरे प्रकाश में ऊर्जा के छोटे विस्थापन पढ़ती है, जो एक कंपन हस्ताक्षर है और किसी रत्न या सतह के नीचे के इंक्लूजन की पहचान कर देता है, तथा वह पारदर्शी से पारभासी माल पर सबसे अच्छा काम करती है। प्रकाश-संदीप्ति (PL) स्पेक्ट्रोस्कोपी, जो लेज़र से उत्तेजित होती है और आम तौर पर द्रव नाइट्रोजन के तापमान पर चलती है, अरब में कुछ भागों जितने दोष भी पकड़ लेती है और प्राकृतिक, प्रयोगशाला-वृद्ध तथा उपचारित हीरों को अलग करने में केंद्रीय है। DiamondView 225 nm से नीचे की पराबैंगनी रोशनी में संदीप्ति की छवि लेकर वृद्धि की बनावट दिखाता है।

रसायन के लिए EDXRF (ऊर्जा-परिक्षेपी एक्स-किरण प्रतिदीप्ति) हर तत्व की विशिष्ट एक्स-किरणें पढ़ता है, पर सोडियम से हल्का कुछ नहीं पकड़ सकता, इसलिए वह कोरंडम में बेरिलियम से चूक जाता है। LA-ICP-MS (लेज़र ऐब्लेशन इंडक्टिवली कपल्ड प्लाज़्मा मास स्पेक्ट्रोमेट्री) एक कण को भाप बना देता है, जिससे लगभग 50 µm चौड़ा गड्ढा बनता है, आम तौर पर गर्डल पर, और वह अधिकांश सूक्ष्म तत्वों को 1 ppm से नीचे तथा भारी तत्वों को अरब में कुछ भागों तक मापता है। मोतियों के लिए एक्स-किरण रेडियोग्राफ़ी और माइक्रो-CT भीतरी संरचना की छवि लेते हैं, यद्यपि जड़े हुए मोती आम तौर पर पहले निकालने पड़ते हैं।

रत्न के सूक्ष्म तत्व उन चट्टानों तथा द्रवों को दर्शाते हैं जिनसे वह पला, इसलिए प्रयोगशालाएँ किसी पत्थर के रसायन, इंक्लूजन और वर्णक्रम की तुलना ज्ञात उद्गम वाले संदर्भ नमूनों से करती हैं। यह तरीक़ा 2000 के दशक के आरंभ में फैला, जब प्रयोगशालाओं ने कोरंडम में बेरिलियम विसरण पकड़ने के लिए LA-ICP-MS अपनाया और पाया कि वही आँकड़े भंडारों को अलग बताने में भी काम आते हैं।

नीले नीलम के लिए GIA मैग्नीशियम, टाइटेनियम, वैनेडियम, लोहा और गैलियम बरतता है। वह पहले 880 nm की अवशोषण पट्टी से छानता है, जो कायांतरित पत्थरों को बेसाल्ट से जुड़े पत्थरों से अलग करती है, फिर अज्ञात पत्थर को मिलती-जुलती संरचना वाले संदर्भ पत्थरों के सामने रखता है, और कोई उद्गम तभी मानता है जब इंक्लूजन, रसायन तथा वर्णक्रम, तीनों सहमत हों। Peucat और सहयोगियों ने 2007 में दिखाया कि मैग्मीय नीलमों में गैलियम अधिक और मैग्नीशियम कम रहता है, जिससे Ga/Mg अनुपात 10 से ऊपर जाता है, जबकि कायांतरित नीलम उससे नीचे रहते हैं।

इंक्लूजन इसमें समय का आयाम जोड़ते हैं। SSEF का GemTOF, यानी जुलाई 2016 में लगाया गया टाइम-ऑफ-फ़्लाइट LA-ICP-MS, लगभग पूरी आवर्त सारणी एक साथ दर्ज करता है और ज़िरकॉन इंक्लूजनों की तिथि यूरेनियम तथा सीसे से निकाल सकता है। उन इंक्लूजनों के रामन वर्णक्रम भी मदद करते हैं: भूवैज्ञानिक दृष्टि से नए कश्मीरी नीलमों के ज़िरकॉन सँकरी चोटियाँ देते हैं, जबकि मैडागास्कर के नीलमों के पुराने, अधिक मेटामिक्ट ज़िरकॉन चौड़ी पट्टियाँ देते हैं।

इस विधि की असली सीमाएँ हैं। GIA बताता है कि अलग-अलग जगहों के पत्थर प्रायः इतना अतिव्यापन करते हैं कि उद्गम तय नहीं हो पाता, और वह अनुमान लगाने के बजाय अनिर्णायक नतीजा देता है।