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। US Federal Trade Commission “flawless” शब्द को ऐसे पत्थर से बाँधता है जिसमें हीरा ग्रेडिंग में कुशल व्यक्ति पर्याप्त रोशनी में, सुधारे हुए आवर्धक से 10 गुना पर देखने पर कोई ब्लेमिश न पाए। अधिक ताक़त के हाथ-लेंसों का दृष्टि-क्षेत्र सँकरा और फ़ोकस उथला होता है, इसलिए उन्हें बरतना कठिन है।

रत्नविज्ञानीय सूक्ष्मदर्शी (gemological microscope) एक द्विनेत्री त्रिविम सूक्ष्मदर्शी है, जिसकी रोशनी रत्नों के लिए बनी होती है। डार्कफ़ील्ड (darkfield) रोशनी में एक परदा सीधे प्रकाश को रोक देता है, जिससे इंक्लूजन काली पृष्ठभूमि पर चमकते हैं। ब्राइटफ़ील्ड (brightfield) कम उभार वाले लक्षण और घुमावदार वृद्धि-रेखाएँ 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 घटते हैं और कलर ज़ोनिंग देखना आसान हो जाता है। GIA दर्ज करता है कि सूक्ष्मदर्शी से क्या मिलेगा, यह बरतने वाले पर निर्भर करता है, जिसे वर्षों का प्रशिक्षण चाहिए।

रत्नविज्ञानी निदानक लक्षण खोजते हैं: ज्वाला-संगलन वाले सिंथेटिक कोरंडम में घुमावदार धारियाँ तथा गैस बुलबुले, फ्लक्स से उगे पत्थरों में फ्लक्स के फ़िंगरप्रिंट तथा प्लैटिनम की पट्टिकाएँ, सिंथेटिक मॉइसेनाइट में पत्थर झुकाने पर दिखते दुहरे पहलू-जोड़, और उपचारित हीरों में भरी हुई दरारों पर चमक-प्रभाव।

रिफ्रैक्टोमीटर (refractometer) अपवर्तनांक (RI) को क्रांतिक कोण (critical angle) से मापता है। कोई सपाट पहलू सघन काँच के अर्ध-बेलन पर टिकता है, जिसे संपर्क द्रव की एक बूँद जोड़े रखती है; भीतरी पैमाने पर उजाले तथा अँधेरे की सीमा पत्थर का अपवर्तनांक बताती है, जिसे पीली रोशनी में पढ़ा जाता है। द्विअपवर्तक पत्थर घुमाने पर दो पाठ देता है; उनका अंतर द्विअपवर्तन है, और वे जिस तरह हिलते हैं उससे पता चलता है कि पत्थर एकाक्षी है या द्विअक्षी। घुमावदार कैबोशॉन इसके बदले धुँधला बिंदु-पाठ देते हैं। GIA के संपर्क द्रव का अपवर्तनांक 1.81 है, और उससे ऊपर कुछ नहीं पढ़ा जा सकता, इसलिए डिमैंटॉइड, उच्च ज़िरकॉन, क्यूबिक ज़र्कोनिया, हीरा और उसकी सीमा के ऊपरी सिरे के गार्नेट कोई किनारा नहीं दिखाते और उन्हें सीमा से ऊपर (over the limit) दर्ज किया जाता है।

पोलरिस्कोप (polariscope) रत्न को दो क्रॉस किए ध्रुवण फ़िल्टरों के बीच रखता है। द्विअपवर्तक पत्थर हर 90° पर गहरा हो जाता है; चैल्सिडोनी जैसा सूक्ष्मक्रिस्टलीय समुच्चय उजला बना रहता है। पूरे एक चक्कर में गहरा रहने वाला पत्थर एकअपवर्तक सिद्ध नहीं होता: अपने प्रकाशिक अक्ष के साथ देखा गया द्विअपवर्तक पत्थर भी ऐसा ही करता है, इसलिए उसे तीन स्थितियों में गहरा होना चाहिए। भीतरी तनाव किसी एकअपवर्तक पत्थर को असामान्य द्विअपवर्तन (anomalous double refraction) दिखा सकता है, जिसे विश्लेषक घुमाकर सच्चे द्विअपवर्तन से अलग किया जाता है। कोनोस्कोप व्यतिकरण आकृतियाँ जोड़ता है, जो एकाक्षी पत्थरों को द्विअक्षी से अलग बताती हैं।

डाइक्रोस्कोप (dichroscope) बहुवर्णी रंग साथ-साथ दिखाता है: एकाक्षी पत्थर में दो, द्विअक्षी में तीन, और एकअपवर्तक 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।

हाथ के ऊष्मीय जाँचकों (thermal testers) के बारे में आम तौर पर कहा जाता है कि वे ऊष्मीय चालकता मापते हैं, पर वे जो पढ़ते हैं वह ऊष्मीय जड़त्व (thermal inertia) है, यानी वह दर जिस पर कोई पदार्थ गर्म नोक से ऊष्मा खींचता है। क्यूबिक ज़र्कोनिया, काँच, YAG, GGG, स्ट्रॉन्शियम टाइटेनेट और रंगहीन नीलम ऊष्मा धीरे लेते हैं और जाँच में विफल होते हैं; हीरा पास हो जाता है।

सिंथेटिक मॉइसेनाइट ने 1990 के दशक के अंत में इस जाँच को मात दी: GIA ने बताया कि ऊष्मीय प्रोब उस पर ऐसे प्रतिक्रिया करते हैं मानो वह हीरा हो। GIA हीरे का ऊष्मीय जड़त्व 0.55 से 1.7 और मॉइसेनाइट का 1.6 से 4.8 cal/cm C में देता है, यानी ऐसी सीमाएँ जो आपस में मिलती हैं। बाद के मल्टी-टेस्टर (multi-testers) ने विद्युत चालकता जोड़ी, क्योंकि मॉइसेनाइट अर्धचालक है। उस दोहरी जाँच का अपना जाल है: बोरॉन वाला टाइप IIb हीरा भी चालन करता है, और GIA बताता है कि 2020 के बाद से उसके पास आए रंगहीन HPHT प्रयोगशाला-वृद्ध हीरों में से 80% से अधिक टाइप IIb हैं, इसलिए चालकता का पाठ मॉइसेनाइट का प्रमाण नहीं है। लूप तभी काम आता है जब सही ढंग से बरता जाए। मॉइसेनाइट को उसके c-अक्ष के साथ टेबल के लंबवत काटा जाता है, इसलिए ऊपर से देखने पर वह दुहरापन नहीं दिखाता; उसे झुकाकर कोण से भीतर देखें तो पीछे के पहलुओं के जोड़ दुहरे दिखते हैं। वह हल्का भी है, 3.22 के मुक़ाबले हीरे का 3.52।

कोई भी प्रोब प्राकृतिक को प्रयोगशाला-वृद्ध हीरे से अलग नहीं करता, क्योंकि दोनों वही कार्बन क्रिस्टल हैं। इसके लिए स्पेक्ट्रमिकी छँटाई चाहिए। GIA का iD100 खुले या जड़े हुए, रंगहीन से लगभग रंगहीन, 0.9 mm और उससे बड़े पत्थरों को दो सेकंड से कम में परखता है और “pass” या “refer” लौटाता है; GIA कहता है कि कोई भी तेज़, कम लागत वाला उपकरण हर प्रयोगशाला-वृद्ध हीरे की पहचान नहीं करता।

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 के विसरण को पकड़ने के लिए LA-ICP-MS अपनाया और वही आँकड़े भंडारों को एक-दूसरे से अलग बताने में काम के निकले।

नीले नीलम के लिए GIA मैग्नीशियम, टाइटेनियम, वैनेडियम, लोहा और गैलियम बरतता है। वह पहले 880 nm की अवशोषण पट्टी से छँटाई करता है, जो कायांतरित पत्थरों को बेसाल्ट से जुड़े पत्थरों से अलग करती है, फिर अज्ञात पत्थर को मिलते-जुलते संघटन वाले संदर्भ पत्थरों के सामने रखता है, और उद्गम तभी स्वीकार करता है जब इंक्लूजन, रसायन तथा वर्णक्रम, तीनों सहमत हों। पन्ने के लिए GIA जिन तत्वों के साथ काम करता है वे हैं लिथियम, पोटैशियम, वैनेडियम, क्रोमियम, लोहा, रुबिडियम और सीज़ियम। Peucat तथा सहयोगियों ने 2007 में दिखाया कि मैग्मीय नीलमों में गैलियम अधिक और मैग्नीशियम कम होता है, जिससे Ga/Mg अनुपात 10 से ऊपर बैठता है, जबकि कायांतरित नीलम उससे नीचे रहते हैं।

इंक्लूजन समय का आयाम जोड़ते हैं। SSEF का GemTOF, जो जुलाई 2016 में लगा एक time-of-flight LA-ICP-MS है, 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 रूप 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 स्थानों के पत्थर प्रायः इतना मिल जाते हैं कि उद्गम तय नहीं हो पाता, और वह अनुमान लगाने के बजाय अनिर्णायक परिणाम जारी करता है।