Irradiación de piedras preciosas - Gemstone irradiation

La irradiación de piedras preciosas es un proceso en el que una piedra preciosa se irradia artificialmente para mejorar sus propiedades ópticas . Los altos niveles de radiación ionizante pueden cambiar la estructura atómica de la red cristalina de la piedra preciosa , lo que a su vez altera las propiedades ópticas que contiene. Como resultado, el color de la piedra preciosa puede verse significativamente alterado o la visibilidad de sus inclusiones puede disminuir. El proceso, que se practica ampliamente en la industria de la joyería , se realiza en un reactor nuclear para el bombardeo de neutrones , un acelerador de partículas para el bombardeo de electrones o una instalación de rayos gamma que utiliza el isótopo radiactivo cobalto-60 . La irradiación ha permitido la creación de colores de piedras preciosas que no existen o que son extremadamente raros en la naturaleza.

Radiactividad y regulaciones

Diamantes puros, antes y después del tratamiento. En el sentido de las agujas del reloj desde la parte inferior izquierda: (1) Inicial (2 × 2 mm); (2, 3, 4) Irradiado por diferentes dosis de electrones de 2 MeV; (5,6) Irradiado por diferentes dosis y luego recocido a 800 ° C.

El término irradiación es muy amplio y abarca el bombardeo de partículas subatómicas , así como el uso de toda la gama de radiación electromagnética , incluida (en orden de frecuencia creciente y longitud de onda decreciente ) radiación infrarroja , luz visible , radiación ultravioleta , X- rayos y rayos gamma .

Ciertos colores de piedras preciosas naturales, como los colores de azul a verde en los diamantes , son el resultado de la exposición a la radiación natural en la tierra, que generalmente es una partícula alfa o beta . La capacidad de penetración limitada de estas partículas da como resultado una coloración parcial de la superficie del diamante. Solo la radiación de alta energía, como los rayos gamma o los neutrones, puede producir colores corporales completamente saturados, y las fuentes de estos tipos de radiación son raras en la naturaleza, lo que requiere el tratamiento artificial en la industria de la joyería.

La irradiación, especialmente cuando se realiza en un reactor nuclear, puede hacer que las piedras preciosas sean ligeramente radiactivas, por lo que normalmente se dejan a un lado durante un par de meses para permitir que se desintegra cualquier radiactividad residual . La primera piedra preciosa irradiada artificialmente documentada fue creada por el químico inglés Sir William Crookes en 1905, al enterrar un diamante en bromuro de radio en polvo . Después de haber estado allí durante 16 meses, el diamante previamente incoloro se volvió verde. Este método produjo un grado peligrosamente alto de radiactividad residual a largo plazo y ya no se utiliza. Sin embargo, los diamantes verdes tratados con radio todavía se encuentran ocasionalmente en los mercados, que pueden ser detectados por un contador Geiger o haciendo autorradiografías en películas fotográficas .

La preocupación por los posibles riesgos para la salud relacionados con la radiactividad residual de las piedras preciosas dio lugar a regulaciones gubernamentales en muchos países. En los Estados Unidos, la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) ha establecido límites estrictos sobre los niveles permitidos de radiactividad residual antes de que una piedra preciosa irradiada pueda distribuirse en el país. Todas las piedras preciosas irradiadas con neutrones o haces de electrones deben ser probadas por un licenciatario de la NRC antes de su lanzamiento para la venta. En India, el Centro de Investigación Atómica de Bhabha comenzó a irradiar piedras preciosas a principios de la década de 1970. En Tailandia, la Oficina de Átomos para la Paz (OAP) lleva a cabo el proceso para el sector privado, irradiando 413 kilogramos (911 libras) de piedras preciosas entre 1993 y 2003.

Materiales y resultados

Efectos de la irradiación en
varios materiales de piedras preciosas.
Material Color inicial Color final
Berilo Incoloro Amarillo
Azul Verde
Incoloro
(tipo Maxixe) 		Azul
Diamante Incoloro o
amarillo a marrón		 Verde a azul
Fluorita Incoloro Varios
Perla Colores claros Gris a negro
o gris azulado
Cuarzo De incoloro a amarillo
o verde pálido		 Marrón, amatista ,
"ahumado", rosa
Topacio Amarillo a naranja Intensificar los colores
De incoloro a azul pálido Marrón, azul, verde
Turmalina De incoloro a
colores pálidos 		Amarillo, marrón,
rosa, rojo,
verde-rojo (bicolor)
Azul Púrpura
Circón Incoloro Marrón a rojo
Fuente: Ashbaugh III 1988 , p. 201

La piedra preciosa que se irradia con más frecuencia es el topacio , que se vuelve azul después del proceso. El topacio azul es muy raro en la naturaleza y casi siempre es el resultado de irradiación artificial. Según la Asociación Estadounidense de Comercio de Gemas, aproximadamente 30 millones de quilates (6,000 kg (13,000 lb)) de topacio se irradian cada año en todo el mundo, el 40 por ciento de los cuales se hicieron en los Estados Unidos a partir de 1988. A partir de 2011, ningún topacio es neutrón irradiado en los EE. UU.; las principales áreas de tratamiento son Alemania y Polonia. En Bangkok se realiza mucho tratamiento lineal acelerado.

Los diamantes generalmente se irradian para que se vuelvan amarillos, azul verdosos o verdes, aunque son posibles otros colores.

El cuarzo se puede irradiar para producir amatista y otros colores.

Los berilos incoloros , también llamados goshenita, se vuelven de color amarillo puro cuando se irradian, que se denominan berilo dorado o heliodor.

Las perlas se irradian para producir colores azul grisáceo o gris a negro. Los métodos para utilizar una instalación de rayos gamma de cobalto-60 para oscurecer las perlas blancas de Akoya se patentaron a principios de la década de 1960. Pero el tratamiento de rayos gamma no altera el color de la perla de nácar , por lo tanto no es eficaz si la perla tiene un nácar gruesa o no transparente. La mayoría de las perlas negras disponibles en los mercados antes de finales de la década de 1970 habían sido irradiadas o teñidas.

Uniformidad de coloración

Las piedras preciosas que han sido sometidas a irradiación artificial generalmente no muestran evidencia visible del proceso, aunque algunos diamantes irradiados en un haz de electrones pueden mostrar concentraciones de color alrededor del culet o a lo largo de la línea de la quilla.

En el topacio, algunas fuentes de irradiación pueden producir mezclas de colores azul y amarillo a marrón, por lo que se requiere calentamiento como un procedimiento adicional para eliminar el color amarillento.

Estabilidad de color

En algunos casos, los nuevos colores inducidos por la irradiación artificial pueden desvanecerse rápidamente cuando se exponen a la luz o al calor suave, por lo que algunos laboratorios los someten a una "prueba de desvanecimiento" para determinar la estabilidad del color. A veces, los berilos incoloros o rosados ​​se vuelven de un azul intenso con la irradiación, lo que se denomina berilo tipo Maxixe. Sin embargo, el color se desvanece fácilmente cuando se expone al calor o la luz, por lo que no tiene una aplicación práctica de joyería.

Notas

Referencias