رفرکتومتر (Refractometer)

رفرکتومتر یکی از ابزارهای مهم در آزمایشگاه گوهرشناسی است. این ابزار نشان دهنده (نه اندازه گیری) ضریب شکست یک سنگ قیمتی است که اغلب باعث دست یافتن به سرنخ های حیاتی برای شناسایی هویت یک سنگ قیمتی می شود. اگرچه می توان انتظار داشت که یک رفرکتومتر (انکسار سنج)  شکست نور را در داخل یک سنگ قیمتی اندازه گیری کند، اما اینطور نیست. رفرکتومتر بر اساس یک پدیده نوری منحصر به فرد به نام بازتاب داخلی عمل میکند.
برای درک بهتر عملکرد رفرکتومتر، ابتدا باید انکسار یا شکست نور را درک کنید.

ساختار دستگاه رفرکتومتر گوهرشناسی

نور (1) از پشت رفرکتومتر از طریق یک دهانه وارد می شود که می توان در (1a)  فیلتر سدیم زرد رنگ قرار داد. سپس به آینه (2) برخورد می کند که نور را به مرکز نیم سیلندر (3) می رساند.
این نیم سیلندر از شیشه با انکسار بالا (معمولا N-LaSF توسط Schott با ضریب شکست ~ 1.88 در nD و سختی حدود 6.5 در مقیاس Moh) ساخته شده است.
در مرز بین نیم استوانه و سنگ قیمتی (4)، نور تا حدی در داخل سنگ شکسته و تا حدی در نیم استوانه منعکس می شود. پرتوهای منعکس شده (5) بسته به نوع رفرکتومتر، از یک مقیاس خواندن (6) و یک عدسی (7) یا یک سری عدسی عبور می کنند.
پرتوهای بازتاب شده به آینه (8) برخورد می کند که نور را به چشمی رفرکتومتر (9) و سپس خارج از رفرکتومتر را به چشم شما هدایت می کند (11).
چشمی (9) می تواند برای فوکوس بهتر به داخل و خارج بلغزد و معمولاً با یک فیلتر پلاریزه جداشدنی (10) همراه است.

از آنجایی که نیم سیلندر در مقایسه با اکثر سنگ های قیمتی دارای سختی نسبی کم است، باید مراقب بود که خراشیده نشود. این امر باعث از بین رفتن رفرکتومتر شما می شود، زیرا تماس نوری بین سنگ جواهر و استوانه غیرممکن است و باعث ایجاد خطا در نتیجه آزمایش می شود.

بطور کلی وقتی نور از محیط رقیق )مانندهوا( وارد محیطی با تراکم بیشتر )مانند گوهر( می شود، سرعت حرکت آن کمتر شده و می شکند. سرعت حرکت نور و میزان شکست بستگی به ساختار گوهر دارد. بنابراین مقدار شکست برای  هر گوهرسنگی ثابت بوده و شاخصی برای تشخیص آن محسوب می شود. این مقدار را ضریب شکست گوهر Refractive Index,می گویند،

نورپردازی

نور مناسب یکی از ویژگی های کلیدی هنگام استفاده از رفرکتومتر است. اگرچه می توان با استفاده از منبع نور سفید به نتیجه رسید، اما استاندارد نور زرد تک رنگ با طول موج حدود 589.3 نانومتر است. این منبع نور از لحاظ تاریخی نیز همیشه مورد استفاده قرار می گیرد زیرا به راحتی با سوزاندن نمک خوراکی در شمع (با هزینه بسیار کم) تولید می شده است. همه شاخص های شکست گوهرشناسی بر اساس استفاده از نور سدیم (nD) هستند. 

استفاده از طول موج های مختلف می تواند قرائت های متفاوتی ایجاد کند. از آنجایی که ضریب شکست سنگ های قیمتی با دقت 0.001 اعشاری اندازه گیری می شود، باید از نور سدیم استفاده شود. تمام جداول گوهرشناسی ضریب شکست با استفاده از این نور تولید می شوند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

نور سفید ممکن است برای سنگ های قیمتی تک انکساری استفاده شود. با این حال، برای سنگ‌های قیمتی با انکسار دوگانه، باید به منبع نور سدیم روی آورد، به این دلیل که مقادیر ضریب شکست دوگانه  در نور سفید ممکن است به راحتی با هم همپوشانی داشته باشند و روئیت ارقام  صحیح غیرممکن باشد. 
همیشه یک رفرکتومتر با فیلتر سدیم یا منبع نور سدیم بخرید.

مایع تماسی

اینجا همه چیز کمی پیچیده تر می شود. مایعات تماسی برای ایجاد یک تماس نوری بین سطح رفرکتومتر و سنگ قیمتی استفاده می شوند. این مایع برای جلوگیری از به دام افتادن هوا بین وجه سنگ و رفرکتومتر است که باعث از بین رفتن اثر بازتاب داخلی کل می شود.

از آنجایی که این مایع تماسی ضریب شکست خاص خود را نیز دارد، بازتاب داخلی کامل بین نیم سیلندر و مایع نیز وجود خواهد داشت. مهم است که اطمینان حاصل شود که کوچکترین قطره مایع استفاده می شود تا سنگ روی مایع شناور نشود. به اندازه کافی برای ایجاد یک "فیلم نازک" استفاده کنید. دونالد هوور از طریق ارتباط شخصی به این موضوع اضافه کرد که مایع بیش از حد نه تنها سنگ را کمی بلند می کند، بلکه ممکن است به دلیل شکست در داخل مایع، اشعه کمی منحرف می شود. با این حال یک لایه نازک تأثیر کمی بر خواندن مقادیر صحیح خواهد داشت.

نتیجه تست دو بازتاب داخلی کل است، یکی از نیم سیلندر-مایع و دیگری از مرز مایع-سنگ (که به دلیل قوانین انکسار، مانند این خواهد بود که هیچ مایعی استفاده نشده باشد). به همین دلیل است که شما یک قرائت ضعیف را در نزدیکی شاخص بالاتر مقیاس در رفرکتومتر، که قرائت مایع است، مشاهده خواهید کرد.

ضریب شکست مایع تعیین می کند که چه سنگ هایی را می توان روی رفرکتومتر آزمایش کرد. معمولاً این مایع دارای ضریب شکست 1.79 است، اما برخی دارای ضریب شکست 1.81 هستند. شما نمی توانید سنگ هایی را که RI بالاتر از مایع مورد استفاده دارند اندازه گیری کنید. 
مایعات با RI بالاتر در دسترس هستند، اما آنها به قدری سمی هستند که فقط در آزمایشگاه های مجهز استفاده می شوند. البته آنها به یک رفرکتومتر ویژه نیز نیاز دارند که دارای RI بالاتر از مایع باشد.

شما باید همیشه مایعات تماس خود را از نور محافظت کنید (مخصوصاً برای نوع 1.81) و باید مراقب باشید که مایعات متبلور نشوند.

ترکیبات شیمیایی مایعات عبارتند از:

1.79 - محلول اشباع شده گوگرد و دی ایدیومتان
1.81 - محلول اشباع شده گوگرد، دی ایدیومتان و تترایدیواتیلن
همیشه پس از تماس فیزیکی با مایعات دست های خود را بشویید - نه فقط برای برطرف کردن بوی نامطبوع مایع تماسی.

استفاده از رفرکتومتر

مانند هر ابزار دیگری، موفقیت به استفاده صحیح بستگی دارد.

ابتدا یک قطره بسیار کوچک مایع تماسی را روی مرکز نیم سیلندر رفرکتومتر می‌ریزید، سپس سنگی را که می‌خواهید بررسی کنید، در کنار نیم سیلندر قرار دهید. با ناخن خود، سنگ را روی وسط نیم استوانه بلغزانید. برای سنگ بیضی، آن را در طول قرار دهید.

در این مرحله، مایع تماسی یک تماس نوری بین سنگ و نیم سیلندر ایجاد می کند. هیچ فشاری به سنگ وارد نکنید زیرا به نیم سیلندر آسیب می رساند. (تعمیرات بسیار پرهزینه است.) درب رفرکتومتر را ببندید تا سنگ را از هرگونه نور اطراف محافظت کنید. فیلتر پلاریزه را اگر قبلاً برداشته نشده است بردارید.

اکنون، با قرار گرفتن منبع نور در پشت، بهترین چشم خود (معمولاً چشم راست) را درست قبل از چشمی رفرکتومتر قرار دهید. بهترین راه برای تشخیص چشم در موقعیت مناسب این است که بتوانید کل صفحه مدرج (یا بیشتر آن) را بدون حرکت دادن چشم خود ببینید.

اکنون خط جداکننده روشن و تاریکی را در مقیاس پیدا کنید. (در مورد سنگ های قیمتی برش خورده کابوشن، تکنیک کمی متفاوت است.) اگر صفحه مدرج تار به نظر می رسد، می توانید برای تمرکز بهتر چشمی را به داخل و خارج تغییر مکان دهید. اکنون می توانید خواندن خود را شروع کنید .

وقتی کارتان تمام شد، سنگ را به آرامی از روی نیم سیلندر بلغزانید و در صورت امکان با انگشتان خود سنگ را بردارید. تمیز نگه داشتن نیم سیلندر بسیار مهم است، بنابراین از یک پارچه یا دستمال تمیز استفاده کنید تا مایع تماس باقی مانده را به آرامی از سیلندر پاک کنید. این کار را به آرامی و بدون هیچ فشاری انجام دهید و یک حرکت از بالا به پایین انجام دهید.

همانطور که در بالا ذکر شد، نیم سیلندر از شیشه ای با سختی نسبتا کم ساخته شده است و به راحتی می تواند خراش بردارد. بنابراین همیشه مطمئن شوید که مواد ساینده و اجسام تیز (مانند پنس) را از نیم سیلندر دور نگه دارید.

برای مشاهده نحوه صحیح استفاده از رفرکتومتر به تصاویر زیر نگاه کنید.

منبع : ترجمه از سایت gemologyproject.com توسط نگین یاب