Стеклянные имитаторы цвета бриллиантов

География добычи алмазов достаточно велика: Южная Африка, Якутия, Южная Америка, Австралия, Канада и др.

Суммарная годовая добыча алмазов в мире составляет 50.60 млн. карат (10. 12 тонн). Общая стоимость 6.6,5 млрд. долларов. В России добывают по данным [58] 20%, а по данным [59] - 25.28% мирового объема.

В мировом алмазно-добывающем комплексе Россия занимает особое место. Во-первых, она является одним из крупнейших производителей природных алмазовво-вторых, имеет развитую ограночную промышленность — 65 крупных предприятий (по данным на 1999 год), в третьих, бриллианты российских производителей характеризуются традиционно высоким качеством («русская огранка») и занимают устойчивую позицию на мировом рынке (8. 10% мирового производства [59]).

Актуальность работы. Как известно [1, 2], стоимость бриллиантов определяется четырьмя параметрами: массой, которая измеряется в каратах (1 кар = 200 мг) — типом и качеством огранкидефектностью и цветом. В международной практике эту классификацию называют правилом «четырех си» {four eis) и обозначают 4с (carat, cut, clarity, color). Следует отметить практически равноценный вклад каждого из перечисленных параметров в стоимость бриллиантов, но в данной работе речь пойдет об их цвете.

Кристаллы делятся на разные цветовые группы, и этим группам присваивается соответствующий «цветовой» коэффициенткаждая цветовая группа имеет свое обозначение (буквенное или числовое) и подробное описание. Число цветовых групп и их границы постоянно пересматриваются в зависимости от складывающейся конъюнктуры рынка, а при непосредственной продаже бриллиантов за границей они оцениваются в соответствии с нормами, принятыми в соответствующих странах.

Название (словесное описание) цветовых групп имеет, отчасти, вспомогательное значение, так как в настоящее время они физически представлены эталонными бриллиантами [1, 2]. Такие бриллианты отбираются массой 0,4.0,5 (не менее 0,25) кар, правильной огранки, желтых оттенков, без люминесценции- «пороки» в них допускаются, но только не влияющие на восприятие цвета. Бриллианты выбираются с цветами, средними для цветовых групп, либо граничными (вблизи верхних или нижних границ цветовых групп).

Следует отметить, что комплект эталонов достаточно дорог, особенно если учесть, что существует целая система образцовых мер: эталоны различных разрядов, образцовые и рабочие меры, причем комплект рабочих мер имеет каждый профессиональный оценщик. В результате в производстве «замораживаются» значительные материальные средства. Кроме того практически невозможно обеспечить идентичность рабочих эталонов, поэтому целесообразно рассмотреть возможность замены бриллиантовых образцов цвета на иные.

В настоящее время за рубежом выпускаются наборы соответственно окрашенных кристаллических стразов (из монокристаллов 2г0г и др.) [54], которые имеют ряд существенных недостатков, не позволяющих широко использовать их в качестве эталонов цвета бриллиантов, так как:

1. Технология выращивания кристаллов достаточно сложна, требует длительного времени, значительных материальных затрат, специального оборудования, поэтому стоимость таких эталонов сопоставима со стоимостью бриллиантов.

2. Кристаллические стразы требуют отбора по цвету аналогично бриллиантовым эталонам: нет гарантии получения бездефектных кристаллов и кристаллов с идентичными цветовыми характеристиками.

Поэтому в данной работе рассматривается возможность имитации цветов кристаллов образцами из цветного оптического стекла со стандартными паспортизированными спектральными характеристиками. Это дает следующие преимущества:

1. Возможность создания эталонов с заданными цветовыми характеристиками путем расчета геометрических параметров имитаторов и подбором марок цветного оптического стекла.

2. Создание бездефектных эталонов, т. е. эталонов, не содержащих трещины, цветные и графитовые включения, что присуще бриллиантам.

3. Высокую идентичность рабочих эталонов друг другу.

4. Соответствие цвета рабочих образцовых мер цвету эталонов.

5. Создание нелюминесцирующих эталонов, так как для использования в качестве бриллиантовых эталонов не пригодны люминесцирующие камни.

6. Создание эталонов любой из существующих в мире цветовых систем (GIA, Dee Beers, Скандинавской, Германской и др.) с минимальной затратой времени и материальных средств.

7. Минимальные временные и материальные затраты для изготовления новых рабочих эталонов в случае изменения границ цветовых групп бриллиантовых эталонов.

8. Меньшая стоимость стеклянных эталонов.

9. Значительный экономический эффект от продажи бриллиантовых эталонов. Цена на бриллианты очень высока: круглый бриллиант среднего качества массой 1 карат стоит 3.4 тыс. долларов, т. е. 15.20 тыс. долларов за грамм (золото — около 12 долларов за грамм) [59].

Следует иметь в виду, что применяемые красители в оптических стеклах по физико-химическим показателям и, соответственно, по спектральных характеристикам отличаются от окрашивающих примесей в алмазах и бриллиантах, тем более, что примеси в алмазах могут быть различными. Поэтому цвета образцов, заменяющих бриллиантовые меры цвета (имитирующих цвет), следует рассматривать лишь как метамерные, совпадающие (в пределах допустимой погрешности) с цветами бриллиантов.

Условие совпадения метамерных цветов образцов с разными спектральными характеристиками — равенство координат цвета и, соответственно, цветности.

Этого равенства можно добиться в расчете на определенный спектр проходящего через образцы излучения. При изменении спектра излучения метамерные цвета меняются по-разному, и условие метамерного равенства цветов нарушается [10, 15]. Поскольку в настоящее время выпускаемая продукция оценивается при искусственном освещении, то необходимо определить, в какой мере «разброс» спектральных характеристик источников излучения и замена одних источников на другие нарушит метамерное равенство стеклянных и бриллиантовых образцов.

Форма имитаторов цвета может быть подобной форме бриллиантов (имитаторы в виде стразов с измененными в соответствии с показателем преломления материала имитатора углами наклона граней). Размер имитаторов (диаметр страза) должны выбираться в соответствии со спектральным показателем поглощения материала и с учетом освещения и наблюдения имитаторов.

Таким образом, основной целью диссертационной работы является разработка методики расчета и подбора образцовых мер цвета бриллиантов желтой тональности из цветных оптических стекол.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Обосновать критерий выбора колориметрической системы для последующих колориметрических расчетов, оценки и измерения цвета бриллиантов и алмазов.

2. На основе анализа прохождения излучения в бриллианте классической огранки разработать методику расчета геометрических параметров стеклянных стразов, обеспечивающие одинаковые условия прохождения излучения в бриллианте и стразе.

3. Исследовать влияние спектров и «разброса» спектральных характеристик источников излучения, используемых при визуальной оценке цвета бриллиантов, на колориметрические параметры освещаемых ими образцов.

4. Исследовать влияние спектральных характеристик материалов закладок, используемых при визуальной оценке цвета бриллиантов, на колориметрические параметры стразов и бриллиантов.

5. На основе анализа спектральных характеристик цветных оптических стекол подобрать марки стекол для образцовых мер цвета бриллиантов, разработать методику расчета колориметрических параметров стеклянных стразов, обеспечивающих метамерное равенство с бриллиантовыми эталонами.

6. Разработать лабораторную установку, на которой условия измерений спектральных характеристик бриллиантов и стразов максимально приближены к условиям визуальной оценки цвета бриллиантов.

7. Провести экспериментальные исследования, подтверждающие возможность замены бриллиантовых эталонов на стеклянные имитаторы цвета.

Решение поставленных задач нашло свое отражение в структуре диссертационной работы, которая содержит:

ВЫВОДЫ.

1. На основе аналитического обзора и анализа условий зрительной работы оценщиков сформулированы задачи исследований и намечены пути решения этих задач, обоснован критерий выбора равноконтрастной колориметрической системы для колориметрических расчетов.

2. На основе анализа условий прохождения излучения в бриллианте классической огранки разработана методика и рассчитаны геометрические параметры страза, обеспечивающие одинаковые условия прохождения излучения в стразе и бриллианте.

3. На основе анализа влияния «разброса» спектральных характеристик люминесцентных ламп (Аф) на насыщенность цвета ламп и освещаемых ими образцов (Ае), доказано, что изменение спектра люминесцентной лампы в среднем на 25% в любой области видимого диапазона не изменяет цветовой насыщенности ламп и освещаемых ими образцов. Установлена зависимость Ае = к Аф, определены коэффициенты «к» для разных типов л.л.

4. На основе колориметрических расчетов показано, что цветность бриллиантов одной цветовой группы практически не изменяется (в пределах одного цветового порога) при замене источников излучения с разными спектральными характеристиками: люминесцентных ламп ЛД, ЛДЦ, Laylight, ЛЕ, ЛХЕ, ЛДЦ-УФ, Do5 и голубого неба.

5. Проведенные исследования показали, что колориметрические параметры бриллиантов определяются направленным коэффициентом пропускания, при этом излучение проходит путь, составляющий 65% диаметра рундистаопределяющим в оценке цвета бриллиантов желтой тональности (X = 570 нм) является насыщенность, а светлота не сказывается на результатах оценки.

6. На основе анализа спектральных характеристик бриллиантов и цветных оптических стекол предложено использовать в качестве образцовых мер цвета бриллиантов цветные оптические стекла марок БС, ЖС и СЗС.

7. Создана лабораторная модель прибора визуальной оценки цвета бриллиантов, для чего в установке для измерения спектральных характеристик прозрачных образцов обеспечены: а) условия освещения и наблюдения д/45, б) положение бриллианта, при котором наблюдение ведется под прямым углом к его нижним граням, а излучение проходит путь, составляющий 65% диаметра рундиста, в) система диафрагм, позволяющая фотометрировать бездефектный участок бриллианта, г) поворотное зеркало, обеспечивающее поочередное фотометрирование бриллианта и подложки при неподвижном бриллианте, что обеспечивает идентичность спектральных измерений в процессе эксперимента.

8. Экспериментальными исследованиями по определению группы цвета стеклянных имитаторов, выполненными профессиональными экспертами, подтверждена возможность замены бриллиантовых эталонов на стеклянные имитаторы цвета.