Презентация - "Технические средства оперативной диагностики драгоценных металлов и камней"

Технические средства оперативной диагностики драгоценных металлов и камней
Подготовил:

ВВЕДЕНИЕ
Правоохранительными органами совместно с таможенными ежегодно пресекается огромное количество контрабандного вывоза/ввоза и незаконных сделок с драгоценными металлами и камнями. Для пресечения преступлений, таможенными органами применяются различные технические средства и методы диагностики драгоценных камней.

Изучение оптических характеристик камней - обязательный этап их диагностики. Для исследования ряда оптических параметров камней используются относительно простые по конструкции и небольшие по размеру приборы. С их помощью можно оценить показатели преломления, прозрачность, цвет, оптические характеристики в поляризованном свете.

Драгоценные камни
составляют золотовалютный запас государства;
уникальные самородки имеют историческое
и художественное значение
В РФ действует жесткая система контроля перемещения
драгоценных металлов и драгоценных камней
через государственную границу за счет взаимодействия двух
органов исполнительной власти:
Федеральная таможенная служба РФ
и Министерство финансов РФ.

Понятие «драгоценные камни», а также их перечень раскрываются в
Федеральном законе от 26.03.1998 № 41-ФЗ «О драгоценных металлах и драгоценных камнях».
Драгоценные камни - природные: алмазы, изумруды, рубины, сапфиры и александриты, а также природный жемчуг в сыром (естественном) и обработанном виде. К драгоценным камням приравниваются уникальные янтарные образования в порядке, устанавливаемом Правительством РФ.
В РФ перечень драгоценных камней устанавливается и изменяется только в законодательном порядке. Они могут быть изменены только федеральным законом.
Камни бывают природные и синтетические. Природные камни могут быть минерального или органического происхождения. В ювелирной практике и в торговле камни классифицируются на: драгоценные, полудрагоценные и поделочные.

Драгоценные камни
(по природе)

минеральные

органические
КЛАССИФИКАЦИЯ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ

Драгоценные камни — минералы, которые обладают красивым внешним видом (как правило, только после полировки или огранки) и при этом достаточно редки, и, как следствие, дороги. Их широко используют для производства ювелирных изделий, собирают в коллекциях, используют как банковские активы.

Полудрагоценные — это прозрачные, бесцветные или цветные камни. К полудрагоценным камням относят: бирюзу, гранат, топаз, шпинель, аметист, аквамарин, берилл, турмалин, циркон, гиацинт, опал, лунный камень, горный хрусталь и т.д.

Поделочные камни — непрозрачные минералы или слабо просвечивающие, уступающие по твердости полудрагоценным камням. Поделочные камни имеют красивые рисунки и окраски, поэтому широко применяются в ювелирной промышленности. К ним относят: халцедон, сердолик, агат, оникс, кошачий глаз, малахит и др.

Для отнесения минерала к тому или иному виду проводят специальную диагностику, основанную на определении ряда физических, химических и морфологических показателей.

Драгоценные камни
(по происхождению)
природные
искусственные
естественные
облагороженные
Синтетические аналоги природных камней
Технические материалы

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ КАМНЕЙ
Цвет
Прозрачность
Блеск
Твердость
Плотность
Светопреломление
Плеохроизм
Люминесценция
Дисперсия

В силу высокой стоимости
драгоценные камни - стабильный объект контрабанды.
Определить, тем более быстро,
вид и происхождение камня очень сложно.



Проблема таможенного контроля усугубляется тем,
что с целью получения красиво окрашенных камней
прибегают к искусственному окрашиванию путем
облучения, термической или химической обработки.

МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОПЕРАТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ

МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ
Диагностика драгоценных камней по их основным свойствам (по плотности, по твердости, по теплопроводности и т.д.).

Органолептический способ.
При таможенном контроле пассажиров первичный анализ камней и геологических минералов обычно проводится органолептическим способом с привлечением простейших технических средств (луп и микроскопов).

Оптические методы.
Эти методы включают в себя наблюдение минералов в обычных и поляризационных оптических микроскопах различного назначения, исследования в инфракрасных и ультрафиолетовых лучах, спектрометрический и рефрактометрический анализы оптических свойств кристаллов.

Методы, основанные на использовании рентгеновских лучей (рентгеноструктурный метод, рентгенография, рентгеноспектральный анализ).

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
Изучение оптических характеристик камней – обязательный этап их диагностики!
Для исследования ряда оптических параметров камней используются относительно простые по конструкции и небольшие по размеру приборы.
С их помощью можно оценить показатели преломления, прозрачность, цвет, оптические характеристики в поляризованном свете и др.

а) рефрактометр для определения показателя преломления ограненных камней;
б) полярископ, включающий 2 поляризационных фильтра ПФ – 40,5, подсветку, вращающуюся стеклянную поверхность и коноскопическую линзу;
в) набор эталонов цвета для бриллиантов (8 камней по 1,0 ct.,материал – фианит).

ДИАГНОСТИКА ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ ПО ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
Основные приборы, используемые в таможнях для оперативной диагностики камней – приборы, основанные на использовании такого свойства драгоценных камней, как их более высокий по сравнению с другими видами камней коэффициент теплопроводности, то есть способности физических тел (жидкостей, газов и твердых тел) передавать тепло.
В этих приборах с помощью специального щупа осуществляется локальный нагрев грани камня

Осуществляется измерение скорости остывания нагретого участка за фиксированный промежуток времени.
Скорость изменения температуры является критерием отнеснеия камня к тому или иному виду.

В разные годы для оперативной диагностики драгоценных камней таможенные органы приобрели приборы «КРИСТАЛЛ-1», «КРИСТАЛЛ-1М», «ДИАТЕСТ-2000», «ДАЙМОНДПРОБ» (США), «КАРАТ», «ДЕЛЬТА-1М», «PRESIDIUM DUOTESTER».
В приборах данного типа фактически измеряется теплопроводности, которая пропорциональна коэффициенту теплопроводности.

Температуропроводность – коэффициент температуропроводности, физический параматр вещества, характеризующий скорость изменения его температуры в нестационарных тепловых процессах; мера теплоинерционных свойств вещества.
Температуропроводность = коэффициент теплопроводности вещества / (удельная теплоемкость вещества (при постоянном давлении) * плотность)
Теплопроводность – один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры.

Детекторы «КРИСТАЛЛ-1» и «КРИСТАЛЛ-1М»
Первые отечественные приборы, осуществляющие диагностику драгоценных камней по температуропроводности.

С помощью прибора можно отличать алмазы от других камней, стекол и хрусталя.

Время измерения единичного объекта около 4 сек.

Прибор состоит из трех конструктивных узлов:
измерительного блока;
датчика;
сетевого блока питания.

Детектор «КРИСТАЛЛ-1М»

Детектор «КАРАТ»
Предназначен для проведения экспресс-анализа на содержание драгоценных металлов в ювелирных изделиях, а также для диагностики минералов.
Диагностируемые минералы ( ювелирные камни на их основе): алмаз, корунд, берилл, циркон–стекло. Минимальный размер идентифицируемых алмазов (бриллиантов) – 0,01 карата.
Диагностика минералов выполняется по результатам измерения их теплопроводности.
Обеспечивает возможность работы в трех режимах: диагностирование драгоценных металлов, диагностирование ювелирных камней и заряд аккумуляторов.
Длительность цикла измерения не больше 8 сек.
Прибор кроме визуальной индикации, снабжен и звуковой индикацией.

Детектор «КАРАТ»
В комплект приборов входят:
микропрцессорный змерительный блок;
датчик для исследования металлов;
датчик для исследования минералов;
универсальный зарядно-питающий адаптер.

Детектор (анализатор) «ДЕЛЬТА-1М»
Является модификацией прибора «КАРАТ».
Основное его отличие – возможность взаимодействия с ЭВМ, что позволяет в режиме диагностирования кристаллов создавать компьютерные базы данных, автоматизировать процессы измерения и обработки.
Основное внешнее отличие приборов «КАРАТ» и «ДЕЛЬТА-1М» от прибора «КРИСТАЛЛ-1М» в том, что при включении питания автоматически запускается тест проверки работоспособности и используется буквенно-цифровой индикатор, на который выводится непосредственно наименование минерала. На этот же индикатор выдаются результаты прохождения теста.

Прибор состоит из:
измерительного блока;
специального датчика, который имеет нагреваемый до заданной температуры наконечник.
Прибор «ДЕЛЬТА-1М»

«PRESIDIUM DUOTESTER»
Предназначен для диагностики драгоценных камней
Прибор состоит из трех конструктивных узлов:
измерительного блока;
датчика;
сетевого блока питания.

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ
Рентгеноспектральный микроанализ (микрозонд) позволяет проводить точный химический анализ в локальной области (точке) без разрушения вещества. Метод применяется для диагностики драгоценных камней, имитаций, определения составов сплавов металлов и особенностей химического состава веществ;
Рамановская спектроскопия (спектры комбинационного рассеяния) используется для определения вещества, а также определения состава включений, не выходящих на поверхность камня, без его повреждения.
  Электронный Парамагнитный Резонанс (ЭПР-спектроскопия) позволят определять природные камни с точностью до месторождения, а синтетические - с точностью до метода синтеза. Особенно успешно метод применяется для изумрудов. Данный метод также используется для изучения природы окраски минералов.
Оптическая спектроскопия (инфракрасная, видимая и ультрафиолетовая области) применяется для изучения состава драгоценных камней и их окраски.
 Люминесцентная спектрофотометрия (с различными способами возбуждения люминесценции) служит для изучения природы окраски и позволяет отличать природную окраску драгоценных камней от искусственно наведенной.
Рентгеноструктурный анализ (монокристальный ) позволяет определять структуру кристаллического вещества и распределение в структуре различных примесей.
Электронная микроскопия высокого разрешения служит для изучения структуры вещества на микроуровне. В настоящее время достигнуто разрешение около 1 ангстрема (10-8 см).

Приборы электрохимического принципа действия
Прибор для диагностирования драгоценных металлов - детектор «ПРОБА-М», который длительное время находился на вооружении таможенных органов. В нем реализован электрохимический метод диагностирования.

Некоторые современные приборы диагностики металлических сплавов, применяемые сегодня в таможенных органах, также используют этот метод.

Детектор «ПРОБА-М» позволяет различать медь, серебро, золото, платиновые сплавы. Для золотых сплавов с помощью прибора можно оценить индекс пробы: 333, 375, 500, 583, 750, 900, 958.

Детектор состоит из четырех конструктивных узлов: измерительного блока, датчика, внешнего блока питания, предметного столика.

МЕТОД РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА
Рентгенофлуоресцентный анализ - это анализ состава сплава по спектрам составляющих его веществ.
Для каждого типа атомов характерны свои частоты излучения, зависящие, в частности, и от уровней электронных оболочек, между которыми произошел переход. Совокупность частот излучаемых фотонов составляют спектр излучения данного вещества.
В приборах, осуществляющих спектральный анализ, спектр обычно показывается в виде ряда вертикальных линий, каждая из которых показывает одну из спектральных линий. Высота этой линии зависит от количества соответствующих фотонов.

ПРИБОР РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА ТИПА «ПРИМ»
Предназначается для многоэлементного анализа металлов и сплавов, находящихся в твердом, порошкообразном и жидком состоянии (неагрессивные жидкости). Прибор периодически модернизировался. Были выпущены модификации «ПРИМ-1», «ПРИМ-1М», «ПРИМ-1РМ».
Объект устанавливается на железокадмиевый диск и сверху накрывается кожухом измерительной камеры. Кнопка запуска измерений находится на ручке датчика. Датчик подсоединяется к спектрометру с помощью кабеля. Основу спектрометра составляют блок обработки и накопления информации, а также ПЭВМ типа «Notebook» с соответствующим прикладным программным обеспечением.

Прибор
рентгенофлуоресцентный
«ПРИМ-1РМ»

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ПРИБОРА РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА
Результаты анализа выводятся на монитор ПЭВМ в виде спектрограммы, которая показывает энергии и интенсивность регистрируемых квантов флуоресцентного излучения. На компьютере установлена база данных эталонных спектрограмм для различных типовых сплавов. Полученную для исследуемого объекта спектрограмму можно сравнить с эталонной из базы данных.
Окно программы с выводом измеренной и эталонной спектрограмм

ПРИБОР АНАЛОГИЧНОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ
Переносимый рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор «МАГНИЙ-1» Он работает по тому же принципу, что и приборы типа «ПРИМ».
Рентгенофлуоресцентные анализаторы МАГНИЙ-1 определяют одновременно до 24 элементов в диапазоне от натрия (2=11) до плутония (2=94).
Анализатор «МАГНИЙ-1»

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АНАЛИЗАТОРА «МАГНИЙ-1»
Как и в приборах типа «ПРИМ», определение элементного состава материалов основано на регистрации характеристического излучения атомов элементов, входящих в состав исследуемого объекта.