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宝石颜色测量的新技术研究

王蓉  
【摘要】: 不同于其他行业中测量样品的平面性、均匀性等特点,宝石样品体积小、颜色不均匀、琢型多变、光学性质复杂,由于这些影响因素,在宝石界,到现在为止,仍然依靠训练有素的专业人士,利用人眼对微小颜色差别的敏锐分辨能力或是标准比色石,以目测比较的方法来判别宝石颜色差异与优劣等级。但是,目测方法往往带有主观性,因而在颜色判断上带有很大程度的不确定性。 为了对宝石的颜色有一个客观、准确、定量的描述,避免光源、环境、主观意识等对颜色的影响,本论文采用CIE规定的一套颜色测量原理、数据和计算方法,即CIE标准色度学系统,通过一个实现样品颜色漫反射信号的半球型漫反射器,结合USB2000光谱光度仪,利用光导纤维采集样品颜色信号,把信息数据读入自动测量程序,将宝石颜色参数指标量化,构成一个宝石颜色自动测量系统。 整个系统,运行快捷,程序稳定,界面简洁,操作简单。在运行过程中,具有良好的稳定性和复现性,由所测色度数据,显示系统误差为色度坐标x、y的误差值≤0.01,而主波长值的误差≤2nm,兴奋纯度与亮度纯度的误差值≤2%。误差在允许偏差范围内,可以进行宝石颜色参数量化测试。 显示的结果值,涵盖了CIE规定的所有色度学系统,从最原始的1931CIE三刺激值、色度坐标,到发展最新的1976均匀色度学系统,便于使用者选择所需要的数据,并能将数据保存下来。除了量化色度数据外,还表征了样品相应的强度谱图、反射率谱图以及色度坐标在色度图中的投点图。值得注意的是,此程序根据所测得的三刺激值,对样品的颜色进行了复原,并把色块放在以孟塞尔标准色系为基准的绿色系色块图中,对应相应的彩度与主波长值,对样品的颜色有更进一步的定量和定性的概念。 以翡翠为例,利用此系统得到翡翠的色度学量化参数,从中得出翡翠颜色的定量定性描述规律。依据主波长值,可区分翡翠颜色的主色调:由彩度值的大小,来判断翡翠绿的浓艳程度,同时划定高翠的量化数值概念;对比相关参数的变化,还可以判断黑罩对翡翠颜色的负面影响:以反射率峰值的大小,或者以波峰与波谷值的差值来判定翡翠“水头”的优劣与质地的好坏。 实验结果表明,利用光纤光谱仪、适当的照明方式及光谱采集方法,应用色度学原理,建立的宝石颜色自动化测量系统能客观定量地描述宝石的颜色,可以作为宝石颜色评价的适用技术。


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