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Das Reflektometer

Einige Geräte bieten neben der Messung des Wärmewiderstandes zusätzlich die Messung der Reflektivität an, was insbesondere bei Steinen mit einer hohen Lichtbrechung vorteilhaft sein kann.

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Vorgehensweise: Der saubere facettierte Stein wird mit der Tafel auf dem Messpunkt platziert und abgedeckt. Der abgelesene Wert kann mit einer im Gerät befindlichen Tabelle oder mit Tabellen aus der Fachliteratur verglichen werden.

Funktionsweise des Reflektometers:  Mittels fast senkrecht auftreffendem Infrarotlicht und Fototransistor wird quasi über die elektrische Leitfähigkeit als Grössenordnung, die „Reflektivitätszahl” ermittelt. Ein grosser Nachteil besteht leider darin, dass eine exakt plane Auflagefläche am Objekt benötigt wird, was gerade bei Cabochons und grösseren Stücken selten der Fall ist.

Physikalische Basis der Funktionsweise des Reflektometers

Die physikalische Basis hierfür ist Fresnelsche Gleichung:  ((s. Formel))

Der Brechungsindex des Steins (n2) und der Brechungsindex der Umgebung des Steins (n1), von dem das Reflexionsvermögen (R) des Steins abhängig ist, stellt eine materialspezifische Vergleichsgrösse dar, die die Menge der vom Stein reflektierten Strahlungsenergie beschreibt, die zuvor senkrecht auf den Stein getroffen ist. Die Infrarot-Diode und der Fototransistor werden daher in einem möglichst spitzen Winkel von rund 15 Grad angeordnet. (Nicht über 10°-15°). Durch ein hohes Mass an Strahlungsintensität entsteht eine hohe, elektrische Leitfähigkeit, die mit einem Mikroamperemeter messbar ist. Geräte, wie beispielsweise der „Duo-Tester“, zeigen einen dreistelligen (meist zweistelligen) Wert an, der, wie gesagt, mit einer Tabelle verglichen werden kann.

Es bietet sich an, die Anzeige des Amperemeters mit Brechungsindizies zu versehen, oder wie beim „digitalen Refraktometer“, den Brechungsindex als digitale Zahl anzuzeigen. Zu bedenken ist hier, dass nicht – wie beim Edelsteinrefraktometer – die Lichtbrechung über den Grenzwinkel der Totalreflexion ermittelt wird, sondern die Reflexion gemessen wird. Es kommt oft zu schwankenden und ungenauen Messungen, was auch der unterschiedlichen Qualität der Polituren der Edelsteine zuzurechnen ist. Der Grund dafür liegt darin, dass die Messgeräte mit monochromatischem Infrarot (Laser) um die 930-940 nm arbeiten und nicht, wie beim klassischen analogen Edelstein-Refraktometer, mit monochromatischem, gelbem Licht bei 589 nm der Grenzwinkel der Totalreflexion gemessen wird. Von der fehlenden Möglichkeit, eine eventuelle Doppelbrechung zu messen, soll an dieser Stelle keine Rede sein. Neben Verunreinigungen kann die Reflexion auch durch Ausbrüche und Kratzer an der zu messenden Facette vermindert werden und so zu falschen Ergebnissen führen. Die Messungen von Diamanten können auch durch Laserbohrungen (Füllungen) und Wachstumslinien verfälscht werden.

Durch die Reflektometermessung können auch Beschichtungen (Überzüge durch Bedampfung) nachgewiesen werden. Hauchdünne (150 nm, millionstel Millimeter) aufgedampfte Beschichtungen verbessern die „innere Brillanz“ und Farbe indem die Oberflächen-Reflexion durch diese Schicht vermindert wird. Es werden zum Beispiel Bariumfluorid BaF2, Calciumfluorid CaF2, Magnesiumfluorid MgF2 und Siliciumdioxid SiO2 in bestimmten Stärken aufgedampft, wodurch an den Grenzflächen zwischen Luft zur Beschichtung und Beschichtung zum Stein Interferenzen bestimmter Wellenlängen hervorgerufen werden. Zur Auslöschung bestimmter Wellenlängen des Lichtes (um Farbe und Brillanz zu beeinflussen) können die Stärke der aufzudampfenden Schicht und deren hierzu nötiger Brechungsindex rechnerisch ermittelt werden. Auch bei kleinen Brillanten (0,03 – 0,05 ct) bewirkt ein Überzug die Minderung der Reflexion des gelben Lichtes.

Geigerzähler (Radioaktivität)

Prüfung mit einem Dosimeter (Geigerzähler) auf radioaktive Behandlung von Edelsteinen und Diamanten in Mikrosievert/Stunde. Die natürliche Radioaktivität beträgt in unserem Büro beispielsweise 0,07 Mikrosievert. Im Flugzeug auf rund 10‘000 Metern Höhe kann sie auch bei 11 oder mehr liegen. Einige Edelsteine weisen natürliche Radioaktivität auf. Behandlungen durch hochenergetische radioaktive Bestrahlung, sowie Gammabestrahlung können auf diese Weise nachgewiesen werden.

In der Fachliteratur existieren Tabellen, in denen die Werte von Edelsteinen mit natürlicher Radioaktivität und Werte, die durch eine radioaktive Bestrahlung verursacht wurden, ermittelt werden. Eine intensive radioaktive Bestrahlung bewirkt insbesondere bei farbigen Diamanten ein intensiveres Leuchten der Farben, was mit einem Dosimeter aufgrund erhöhter Werte jedoch recht einfach nachgewiesen werden kann. Im Umkehrschluss kann eine „Dämpfung“, also ein zu geringer Wert natürlicher Radioaktivität, als Hinweis für eine Oberflächenbehandlung mit Wachsen und Ölen, wie Paraffin oder Harzen und Kunstharzen, interpretiert werden. Edelsteinbehandlungen durch radioaktive Bestrahlung sind keine Seltenheit und technisch einfach durchführbar. Dieser Test ist daher in jedem Fall sinnvoll und kann zusätzliche Erkenntnisse liefern.

Andreas Stratmann

www.berlinerschmuck.de

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