ĐẶC ĐIỂM CỦA HỔ PHÁCH XỬ LÝ CHIẾU XẠ

Hình 1: A. Hổ phách thô sau khi xử lý chiếu xạ. B. Các sản phẩm Hổ phách được chiếu xạ với các bao thể hình rễ cây. C. Mặt dây Hổ phách được chiếu xạ không có bao thể hình rễ cây và Hổ phách được chiếu xạ với các dải màu đỏ – trắng xen kẽ (ngoài cùng bên phải). D. Các sản phẩm Hổ phách chiếu xạ hiện tại có màu sắc tự nhiên hơn nhiều.                      Ảnh của Yamel Wang.

Hổ phách đá quý hữu cơ đặc biệt phổ biến ở Trung Quốc, Châu Âu, Trung Đông và Nam Á. Với nhu cầu mạnh mẽ về các màu Hổ phách hiếm hơn, một số doanh nghiệp sử dụng các hạt tích điện từ máy gia tốc điện tử hoặc bức xạ tia gamma ⁶⁰Co để chiếu xạ Hổ phách và cải thiện màu sắc từ vàng nhạt để cho ra màu vàng cam và đỏ cam.

Ngay từ năm 2012, các nhà cung cấp nước ngoài đã cố gắng đưa Hổ phách được xử lý chiếu xạ vào thị trường Trung Quốc. Do nhu cầu bùng nổ đối với Hổ phách màu vàng (gold) và sáp ong (beewax) tự nhiên tại thị trường Trung Quốc, nên các sản phẩm được chiếu xạ ít được quan tâm đến. Sau khi thị trường hạ nhiệt vào cuối năm 2015, Hổ phách chiếu xạ nổi lên như một loại mới (hình 1). Một số Hổ phách chiếu xạ (chứa các khuyết tật cấu trúc vi mô trong vật liệu ban đầu trước khi xử lý) đi kèm với các bao thể hình rễ cây với sự cải thiện hoặc thay đổi màu sắc (hình 1B). Các mẫu Hổ phách được sử dụng để xử lý chiếu xạ được lựa chọn từ Hổ phách Baltic. Sau khi chiếu xạ, màu đỏ của mẫu vật thường đồng nhất, trong khi phần bên ngoài bị phong hóa được đánh bóng. Do sự khác biệt về màu sắc và cấu trúc dòng chảy ban đầu , mẫu vật sau chiếu xạ có thể cho ra màu đỏ, cam-đỏ, cam-vàng hoặc vàng-nâu hoặc có hoa văn xen kẽ đỏ-trắng (hình 1C, ngoài cùng bên phải). Hổ phách được chiếu xạ xuất hiện từ cuối năm 2015 rất dễ nhận biết do sự hiện diện của các bao thể hình rễ cây. Gần đây, việc tạo ra các bao thể hình rễ cây đã bị ngăn chặn và chất lượng của các mẫu đã được cải thiện (hình 1C). Các bao thể hình rễ cây về cơ bản được kiểm soát và Hổ phách chiếu xạ sẽ không tạo ra chúng miễn là không có vết nứt hoặc khuyết tật trên bề mặt có thể bị phá vỡ bởi nguồn chiếu xạ. Hơn nữa, màu sắc được tăng cường thông qua xử lý chiếu xạ tự nhiên hơn nhiều (hình 1D).

Hình 2. A: Xử lý chiếu xạ Hổ phách thông qua máy gia tốc IBA Rhodotron TT200. B: Sự cải thiện màu sắc của mẫu 1 ở các liều chiếu xạ khác nhau: trước khi chiếu xạ (B-1) và sau khi chiếu xạ làm 10 kGy (B- 2), 150 kGy (B-3) và 200 kGy (B-4). C: Tăng cường màu sắc và ủ mẫu 2 với các liều chiếu xạ khác nhau: trước khi chiếu xạ (C-1) và sau khi chiếu xạ liều 10 kGy (C-2), 170 kGy (C-3) và 200 kGy (C-5). C-4 cho thấy sự đổi màu sau khi xử lý nhiệt (10 phút, 100°C) sau khi cắt.         Ảnh chụp bởi Yamei Wang.

Các tác giả đã chọn 13 mẫu Hổ phách thô Baltic để xử lý chiếu xạ thông qua máy gia tốc điện tử IBA Rhodotron T200 để nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của các mức độ chiếu xạ khác nhau đối với việc tăng cường màu sắc của Hổ phách (hình 2A), xem xét rằng việc sử dụng tia gamma năng lượng cao có thể thay đổi màu của chúng thành màu đỏ, có thể đi kèm với việc tạo ra các bao thể hình rễ cây.

Vì Hổ phách chiếu xạ trên thị trường bao gồm Hổ phách Baltic, 12 trong số các nhóm mẫu là Hổ phách Baltic (bao gồm các tấm mỏng được đánh bóng hai mặt và các hạt tròn màu vàng với độ trong từ trong suốt, trong mờ, và đục), và mẫu còn lại Hổ phách Myanmar. Mức độ chiếu xạ dao động từ 10 đến 200 kGy (1 kGy = 1000 J/kg), tích lũy nhiều lần và các mẫu bắt đầu hiển thị màu đỏ ở 150 kGy. Khi liều chiếu xạ đạt 200 kGy, mẫu chuyển sang màu đỏ rõ rệt và hiệu ứng chiếu xạ hiển thị rõ ràng nhất. Sự thay đổi màu sắc của các mẫu đại diện (1 và 2) dưới các liều bức xạ khác nhau đã được chọn; chỉ có mẫu 1 với các vết nứt bề mặt tạo ra các bao thể hình rễ cây. Khi liều chiếu xạ vượt quá 200 kGy, các mẫu chuyển sang các cấp độ màu đỏ khác nhau (hình 2B); mẫu 2 cho thấy hiệu ứng rõ ràng nhất (hình 2C).

Hình 3. Sự xuất hiện các hình dạng khác nhau của bao thể hình rễ cây. Ảnh chụp vi mô bởi Yamei Wang.

Các bao thể hình rễ cây được hình thành từ các khiếm khuyết cấu trúc vi mô (các điểm yếu về mặt vật lý) và mở rộng như các vết nứt nhỏ (hình 3). Chúng thường bắt đầu từ các khuyết tật vi mô của Hổ phách và tạo thành một vùng với các vết nứt nhỏ. Dưới chùm electron năng lượng cao, các vết nứt siêu nhỏ trong vùng phân hủy mở rộng nhanh chóng và kết nối với nhau để tạo thành dạng ” rễ cây”. Sự phát triển liên tục của chúng tạo thành các vùng với nhiều nhánh dạng râu có cấu trúc hoa văn vĩ mô. Sự phát triển của sợi nhánh có thể được coi là một quá trình tăng trưởng ngẫu nhiên của các cụm hoa văn nhỏ bao gồm các vết nứt nhỏ không liên tục.

Hình 4. Sự đổi màu của Hổ phách chiếu xạ. A: Hai hạt tròn được chiếu xạ được cắt làm đôi (trên cùng). Dưới cùng bên trái: nửa hạt được đốt trong lò ở 90°C trong 10 phút sẽ làm phai màu sang màu vàng; Ở dưới cùng bên phải: màu bên trong đồng nhất sau khi chiếu xạ. B: Đốt hạt trong lò áp suất sẽ phục hồi màu sắc ban đầu nhưng các bao thể hình rễ cây không liền lại. C: Màu được chiếu xạ sẽ mờ dần sau khi bảo quản tự nhiên trong 12 tháng. D: Màu sắc của Hổ phách chiếu xạ trở nên không đồng đều sau khi phai màu tự nhiên. E: Các đốm đỏ xuất hiện ở các điểm giao nhau F: Các chấm đỏ vẫn còn tại vị trí chiếu xạ. Ảnh chụp bởi Yamei Wang.

Nếu Hổ phách được chiếu xạ trải qua quá trình xử lý nhiệt ở 100°C trong 10 phút trong lò, màu ban đầu của nó sẽ được phục hồi (hình 4A và hình 1, C-4); màu được xử lý cũng có thể phai và trở lại màu vàng ban đầu sau khi đốt trong lò áp suất. Nhưng một khi các bao thể hình rễ cây được hình thành, chúng không thể đảo ngược như ban đầu (hình 4B). Sau khoảng một năm trong môi trường tự nhiên, màu được tạo ra từ chiếu xạ sẽ tự động mờ đi (hình 4C). Cùng với việc giảm đáng kể độ sáng, màu sắc sẽ không còn đồng nhất (hình 4D) và các đốm màu sẽ xuất hiện (hình 4E). Ngay cả các điểm chiếu xạ ban đầu cũng được hiển thị rõ ràng dưới dạng các đốm màu sau khi mờ dần (hình 4F), cho thấy màu được chiếu xạ không ổn định.

Hình 5. A: Quang phổ UV-Vis-NIR của Hổ phách Baltic tự nhiên và được chiếu xạ. B: Các đặc tính huỳnh quang của Hổ phách chiếu xạ dưới đèn UV 365 nm. Mẫu C-2 với liều chiếu xạ nhỏ 10 kGy; mẫu C-4 cho thấy sự đổi màu sau khi xử lý nhiệt ở 100°C trong 10 phút. Ảnh của Yamei Wang.

Một số Hổ phách chiếu xạ có màu sáng và độ trong suốt cao không có các bao thể hình rễ cây có thể được phân biệt bằng đèn cực tím 365 nm thông thường, nhưng việc xử lý Hổ phách có màu sáng hơn không dễ để phân biệt. Hổ phách Baltic tự nhiên không chiếu xạ cho thấy đỉnh hấp thụ mạnh ở 521 nm. Hổ phách Baltic được chiếu xạ (màu đỏ cam) cho thấy ba đỉnh đặc trưng ở 535, 578 và 728 nm (hình 5A). Các bao thể hình rễ cây sẽ phổ biến trong các mẫu Hổ phách ban đầu khi thử nghiệm xử lý chiếu xạ. Ngoài ra, khi mức chiếu xạ tăng lên, cường độ phát quang của Hổ phách sẽ yếu đi. Dưới đèn UV 365 nm, Hổ phách chiếu xạ (mẫu C-3 và C-5 với liều chiếu xạ cao hơn 150 kGy) có cường độ huỳnh quang yếu hơn Hổ phách tự nhiên. Hơn nữa, hiện tượng huỳnh quang yếu còn xuất hiện trên nền cam-đỏ đậm (C-3, C-5). Sự phát quang của Hổ phách với xử lý nhiệt (C-4) giống như của mẫu tự nhiên không được chiếu xạ (C-1).

Bài viết được dịch từ: “Characteristics of Amber with Irradiation Treatment – Gem News International, Gems & Gemology, Spring 2022, Vol. 58, No.1”

Người dịch: Minh Sang