[发明专利]托帕石改性的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于宝石半导体辐照改性的技术领域，具体涉及托帕石改性的加工方法。

背景技术

托帕石质地坚硬、色泽柔美、晶莹剔透，很适合制作戒指、坠、项链等首饰，一些纯净透明的托帕石还可以雕刻成小挂件、吊牌；另外，托帕石中含有各种微量元素，不同的微量元素、含量及微量元素的原子团类型不一样，所呈现的颜色是不同的。托帕石的颜色主要是由各种色心吸收不同范围的可见光造成的。

目前，托帕石的改色优化处理一般包括以下四种——1、辐照蓝色托帕石：大多数是由无色托帕石先经辐照处理，然后再加热处理，去除黄、褐色调产生的。这种改色方法比较理想，但不可避免地带来了一个令人讨厌的问题，即残余放射性。托帕石的残余放射性半衰期大约为100天。因此经改色处理的托帕石，不能马上投放市场，厂家一般存放1年以上；经辐照处理的托帕石，其物理、化学性质与天然托帕石完全一致；尽管根据颜色的强度和深度可以说大多数经辐照处理的蓝色托帕石的颜色在自然界还从没有发现，但也不能据此肯定说某一蓝色托帕石是经辐照处理的； 2、加热：世界上绝大部分托帕石产自巴西，巴西和巴基斯坦等中亚地区出产的黄色调托帕石经过加热可以成为粉红色、红色；3、涂层处理：无色托帕石经PVD表面涂层处理（Physical Vapor Desposition），可成为蓝绿色、多色（如同万花筒一样）、红色等。有研究认为这种处理方式不够持久，可能在数年后磨损或局部剥落；这种处理方式的托帕石在放大检查时可以看到表面的斑点状色斑；4、表面扩散处理：通过表面扩散法把无色托帕石改成蓝色、蓝绿色、蓝紫色等，颜色稳定，国内市场已能少量见到这类产品。颜色稳定，比涂层处理更为耐久，几乎可以算永久性改变。该项技术目前被生产商高度保密，但我们可以推测这项技术与低于托帕石熔点的高温，锰、铬或铁等致色元素的进入有一定的关系。

通过辐射技术，可以将天然无色的托帕石改变为蓝色托帕石，提高了托帕石的价值。高能电子束辐照托帕石不会诱发放射性，但因其质量小，辐照效应比较弱，如果要达到理想的辐照效果，需要较长的辐照时间。长期的辐照又会导致托帕石表面温度过高，致色效果不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供托帕石改性的加工方法，通过辐射技术，提高了托帕石的应用价值。

本发明的技术方案为：托帕石改性的加工方法，具体步骤包括：

第一步：将托帕石置于水箱中，托帕石位于扫描窗口正下方；

第二步：关闭出水口，打开进水口放水，待水刚好没过托帕石时打开出水口，调节进水口和出水口水流量，保持进出水流量相等；

第三步：为了保持辐照过程中水温恒定，循环水泵系统通过调节进出水量将水温控制在25度-35度；

第四步：将加速器能量设定为10MeV，功率5KW，重复频率381Hz，在此情况下其为剂量率1.0-1.3KGy/s；

第五步：宝石定于辐照窗下辐照时间5-9h，辐照剂量230000-250000KGY；

第六步：辐照结束，关闭进水口，待水流尽关闭出水口，取出辐照好的托帕石，辐照后的托帕石为黄褐色；

第七步：退火：将托帕石置于烘箱中，200℃退火2小时，托帕石呈现蓝色即可。

第一步中，所述水箱下部设有进水口和出水口，进水口和出水口位置水平；进水口与出水口略高于托帕石1-2cm，扫描窗口面积为1000mm×138mm。

进一步的，第三步中，水温控制在30度。

进一步的，第四步中，剂量率1.2KGy/s。

进一步的，第五步中，辐照时间7-8h，辐照剂量235000-240000KGY。

本发明工艺方法，通过良好的水冷却循环系统，调整和改善辐照工艺，从而实现了托帕石的改性，提高其应用价值。

附图说明

 图1为本发明的辐照试验示意图。

图中：扫描盒1；水箱2；进水口21；出水口22；宝石3；循环水泵系统4。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，托帕石改性的加工方法，具体步骤包括：

第一步：将托帕石置于水箱中，托帕石位于扫描窗口正下方；

第二步：关闭出水口，打开进水口放水，待水刚好没过托帕石时打开出水口，调节进水口和出水口水流量，保持进出水流量相等；

第三步：为了保持辐照过程中水温恒定，循环水泵系统通过调节进出水量将水温控制在25度-35度；