Out of all of the gemstone treatments currently on the market, there is one treatment that always raises questions. That treatment is irradiation.
When the word “irradiation” is whispered, the first thing that springs to mind is: is it safe? Good news: yes it is. We will explore why gemstones are irradiated and what the NRC (Nuclear Regulatory Commission) does to ensure your safety.
The gemstone that has caused the most much discussion is blue topaz. Since the 1980s, this gemstone has routinely undergone irradiation to give it the blue color we all know and love. There are two methods for irradiating blue topaz, and they both involve types of nuclear reactors.
The first method is to use a stream of electrons to induce the color. The second method is to use a stream of neutrons.
While the electron method produces topaz that does not pose a hazard to humans, topaz treated with the neutron method can continue to emit radiation for years. After extensive research from various bodies including the NRC, rigorous checks have been put in place to ensure all neutron-irradiated blue topaz that comes to market is safe to handle.
The list below gives examples of the gemstone colors that can be achieved with irradiation. This is not a complete list and other color variations are available.
Topaz: Colorless before treatment. Blue after treatment.
Diamond: Colorless to Green / Blue
Pearls: Light color to Gray-Blue
Quartz: Colorless / Yellow / Pale Green to Brown / Amethyst / Smoky / Rose
Tourmaline: Colorless to Yellow / Brown / Pink / Red
There are three main ways to irradiate gemstones. Each method uses a different facility and can have different effects on gemstones.
Neutron Bombardment – Use of a nuclear reactor
Electron (Beta) Bombardment – Use of an accelerator
Gamma Radiation – Use of a cobalt-60 facility (these facilities are commonly used to sterilize medical equipment)
The irradiation process can be thought of in terms of balls. The neutron method fires large tennis balls at the subject to induce the color. The electron method uses tiny balls to fire at the subject. Gamma radiation uses microscopic balls with huge amounts of energy to induce color.
The longer a gemstone is exposed to irradiation the more chance of the stone becoming radioactive. The reason why gemstones become radioactive is if impurities within the gemstone become active. Stones treated with either electron or neutron irradiation will remain radiaoactive for a period of time. Stones treated with gamma radiation will not become radiactive.
For stone treated with electron irradiation the radiation level of the material that comes out of the reactor is generally deemed safe to handle by the NRC. Even still there are strict guidelines in place to ensure that the Topaz is set aside for a number of months. Remember that radiation decays over time so if the stones are safe to handle straight out of the reactor they are safe to handle once they come to market.
Neutron radiation takes a longer period to become safe. According to the NRC the average time for freshly neutron irradiated Topas to become safe is 12 – 24 months.
Radiation is everywhere. It is a natural part of life and we actually can’t live without it. Let's do some quick comparisons. Radiation is measured by millirem or Radiation Absorbance Dose.
A 6-carat topaz worn for a year (assuming the radiation level is at the maximum the NRC deems safe) = 0.03 millirem
Now, let's compare that to some other common things, all based on 1-year exposure.
Porcelain Crown or False Teeth = 0.07 millirem (2.3x that of Topaz)
Chest X-ray = 10 millirem (333x that of Topaz)
Food and Water (yes, even these have natural radiation) = 30 millirem (1,000x that of Topaz)
Trans Atlantic Flight = 2.5 millirem (83x that of Topaz)
Watching TV = 1 millirem (33x that of Topaz)
This is a very complex subject, so let's break it down with some examples. We'll explain the two ways gemstones get their color: chromophores (impurities) and color centers (defects).
Chromophores are impurities in minerals that cause color.
Take sapphire for example. Pure sapphire is clear. Add in titanium as an impurity and it turns blue. Add in iron, it turns yellow. Add chromium, it turns pink. Add iron and chromium, you get orange/pink (padparadscha).
This is the most common way gems get their color. So, if you want to enhance a sapphire, you can diffuse titanium to it (through surface diffusion) and create a bluer stone.
Now, let's look at diamonds. All diamonds are pure carbon. So, how do they have pink diamonds, yellow diamonds, and red diamonds? The answer: a color center. This is a defect in the crystal structure of the gem, and this defect causes color.
If you take kunzite, topaz, hiddenite, or diamond and try to cause a defect in the crystal lattice, you will induce a color.
How do you cause a defect? You smash the atoms inside the crystal. This is where the electron radiation and neutron radiation come in. You literally smash the gem with radiation to cause a defect that induces color.
These defects can be fixed by applying energy to the gem. In the case of kunzite, this energy is in the form of UV radiation from the sun. The energy from the sun repairs the crystal structure and removes the pink color from the gem.
You will see plenty of hiddenite in the market that has been irradiated. It has a color center induced, causing the green color. This color is sensitive to sunlight just like kunzite.
However, the color in topaz and tourmaline, for example, is stable. The process for creating the blue color in topaz involves irradiating the gemstone, then heating it. This heating process actually stabilizes the color, creating a gem that will not fade or deteriorate over time.
Some of the brown topaz you will see is the result of electron radiation. If this topaz is heated, it will turn blue and stabilise the color. However, a few years ago someone decided they would Irradiate topaz. But, when it turned brown with an orange tinge, they decided not to heat it to turn it blue but sell it as Imperial Topaz. Sites like Gem Rock Auctions do not allow these types of stones to be sold as Imperial Topaz.
Now that you know how safe irradiated gemstones are, it is time to decide if you really want to wear those false teeth. After all, would you rather have a set of false teeth or twice the number of topaz gemstones?
現在市場に出回っているすべての宝石処理の中で、常に疑問を投げかける処理が 1 つあります。その治療法が放射線です。
「放射線」と聞いて真っ先に思い浮かぶのは「安全なの?」良いニュース: はい、そうです。宝石が照射される理由と、NRC (原子力規制委員会) が安全を確保するために行っていることについて説明します。
一番話題になった宝石はブルートパーズです。 1980 年代以来、この宝石は定期的に照射を受けて、誰もが知っていて愛する青色にしています。ブルートパーズを照射するには2つの方法があり、どちらも原子炉の種類が関係しています。
最初の方法は、電子の流れを使用して色を誘導することです。 2 番目の方法は、中性子の流れを使用することです。
電子法では人間に害を及ぼさないトパーズが生成されますが、中性子法で処理されたトパーズは何年も放射線を放出し続ける可能性があります。 NRC を含むさまざまな機関による広範な調査の後、厳密なチェックが実施され、市場に出回るすべての中性子照射ブルー トパーズが安全に取り扱えるようになっています。
以下のリストは、照射によって達成できる宝石の色の例を示しています。これは完全なリストではなく、他のカラー バリエーションもご利用いただけます。
宝石に照射する主な方法は3つあります。各方法は異なる機能を使用し、宝石に異なる効果をもたらす可能性があります。
中性子衝撃– 原子炉の使用
電子 (ベータ) 衝撃– 加速器の使用
ガンマ線– コバルト 60 施設の使用 (これらの施設は一般的に医療機器の滅菌に使用されます)
照射プロセスは、ボールの観点から考えることができます。中性子法は、被写体に大きなテニスボールを発射して色を誘発します。電子法では、小さなボールを使用して対象に発射します。ガンマ線は、大量のエネルギーを持つ微細なボールを使用して色を誘発します。
宝石が放射線にさらされる時間が長いほど、石が放射性になる可能性が高くなります。宝石が放射性になるのは、宝石内の不純物が活性化した場合です。電子または中性子照射で処理された石は、一定期間放射性を保ちます。ガンマ線で処理された石は放射性になりません。
電子照射で処理された石の場合、原子炉から出てくる材料の放射線レベルは、NRC によって処理しても安全であると一般的に見なされています。それでも、トパーズを数か月間確保するための厳格なガイドラインがあります。放射線は時間の経過とともに減衰することを忘れないでください。そのため、石が原子炉から出てすぐに安全に取り扱える場合は、市場に出た後でも安全に取り扱えます。
中性子線は安全になるまでに長い時間がかかります。 NRC によると、中性子を照射したばかりの Topas が安全になるまでの平均時間は 12 ~ 24 か月です。
放射線はどこにでもあります。それは人生の自然な部分であり、実際にそれなしでは生きられません.簡単に比較してみましょう。放射線は、ミリレムまたは放射線吸収線量で測定されます。
6 カラットのトパーズを 1 年間着用した場合 (放射線レベルが NRC が安全とみなす最大値であると仮定) = 0.03 ミリレム
それでは、それを他の一般的なものと比較してみましょう。すべて1年間の暴露に基づいています.
磁器の王冠または入れ歯 = 0.07ミリ (トパーズの 2.3 倍)
胸部 X 線 = 10ミリ (トパーズの 333 倍)
食物と水 (はい、これらにも自然放射線があります) = 30 ミリレム(トパーズの 1,000 倍)
大西洋横断飛行 = 2.5ミリ (トパーズの 83 倍)
テレビを見る= 1ミリ(トパーズの33倍)
これは非常に複雑なテーマなので、いくつかの例を挙げて説明しましょう。宝石が色を得る 2 つの方法、発色団 (不純物) とカラー センター (欠陥) について説明します。
発色団は、色の原因となる鉱物中の不純物です。
サファイアを例にとってみましょう。ピュアサファイアはクリアです。チタンを不純物として加えると青色になります。鉄を入れると黄色くなります。クロムを加えるとピンクになります。鉄とクロムを加えると、オレンジ/ピンク (パパラチャ) になります。
これは、宝石が色を得る最も一般的な方法です。したがって、サファイアを強化したい場合は、チタンを(表面拡散によって)サファイアに拡散させ、より青い石を作成することができます.
さて、ダイヤモンドを見てみましょう。すべてのダイヤモンドは純炭素です。では、どうやってピンク ダイヤモンド、 イエロー ダイヤモンド、 レッド ダイヤモンドを持っているのでしょうか?答えはカラーセンターです。これは宝石の結晶構造の欠陥であり、この欠陥が色の原因となります。
クンツァイト、トパーズ、ヒデナイト、またはダイヤモンドを取り、結晶格子に欠陥を生じさせようとすると、色が誘発されます.
どのように欠陥を引き起こしますか?結晶内の原子を粉砕します。ここで、電子線と中性子線の出番です。文字通り、宝石を放射線で粉砕して、色を誘発する欠陥を引き起こします。
これらの欠陥は、宝石にエネルギーを加えることで修正できます。クンツァイトの場合、このエネルギーは太陽からの紫外線の形をしています。太陽からのエネルギーが結晶構造を修復し、宝石からピンク色を取り除きます。
照射されたヒデナイトが市場にたくさん出回っています。それは誘導されたカラーセンターを持ち、緑色を引き起こします.この色はクンツァイトと同じように日光に敏感です。
ただし、トパーズやトルマリンなどの色は安定しています。トパーズで青色を生成するプロセスには、宝石を照射してから加熱することが含まれます。この加熱プロセスにより、実際に色が安定し、時間が経っても色あせたり劣化したりしない宝石が生まれます。
表示されるブラウン トパーズの一部は、電子放射の結果です。このトパーズは加熱すると青色になり、色が安定します。しかし、数年前、誰かがトパーズに照射することに決めました。しかし、オレンジがかった茶色になったので、加熱して青色にするのではなく、インペリアルトパーズとして販売することにしました。 Gem Rock Auctions のようなサイトでは、これらのタイプの石をインペリアル トパーズとして販売することは許可されていません。
照射された宝石がどれほど安全であるかがわかったので、本当にそれらの入れ歯を着用したいかどうかを決定する時が来ました.結局のところ、入れ歯と 2 倍の数のトパーズ宝石のどちらがよいでしょうか?
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