2.1测量方法

2.1.1测量仪器

仪器采用芬兰Kibron EZ-Pi Plus便携式动态深夜黄色网站，可测量被测物体的表面张力和接触角，测试仪器型号为FTA200(图2)。该仪器能够精确地显示液滴的外观，并装备了易于调整的样品台，内置计算机控制的进样系统定位方便，可控制小剂量给样。使用的控制液滴大小的测试针头是27 Gauge(图3)。

图2 EZ-Pi Plus便携式动态深夜黄色网站

图3控制液滴大小的针头(针头标准：27 Gauge)

2.1.2实验样品及测量过程

(1)实验样品

本次实验选用钻石、镀膜钻石、合成碳硅石、合成立方氧化锆(CZ)、红宝石、合成红宝石、蓝宝石、合成蓝宝石、橄榄石、透辉石、长石、黄水晶、碧玺、充填碧玺、托帕石、覆膜托帕石、翡翠、覆膜翡翠、琥珀、覆膜琥珀共计21粒。

选用去离子水作为检测液体。

实验仪器误差为1%。

(2)测量过程

在相同实验条件下分别对21粒待测样品逐一清洗，进行测试并记录数据。具体测量步骤如下。

①用酒精清洁样品表面。

②将待测样品放置在样品台上，固定宝石并使宝石待测表面水平。

③使用计算机软件调节控制液体体积及液滴速率，待液滴稳定后，微调样品台，使液滴与样品台上的样品触碰，测量样品的接触角。

测试样品信息及其接触角测量值见表1。

注：表格中"接触角测量图片"列为空，表示原始数据中未提供图片链接或路径。

使用不同颜色标识宝石类型：天然、处理、合成

3.宝玉石接触角的测量结果和表面张力计算

3.1不同品种和不同处理方法的宝玉石的接触角

3.1.1不同品种的天然和合成宝玉石的表面接触角

运用FTA200测量天然、合成宝玉石表面接触角的方法简便实用。经测试得到15种宝玉石的接触角数值分别为：钻石(56.68°)、合成碳硅石(52.63°)、合成立方氧化锆(37.79°)、红宝石(73.99°)、合成红宝石(77.41°)、蓝宝石(74.95°)、合成蓝宝石(74.42°)、碧玺(58.08°)、橄榄石(59.14°)、透辉石(44.28°)、长石(39.91°)、黄水晶(37.33°)、托帕石(29.48°)、翡翠(44.40°)、琥珀(92.49°)。实验数据表明不同品种宝玉石有着不同的接触角值，利用接触角值可以有效地区分部分宝玉石品种。本次实验与Nassau博士等的实验数据钻石(55°~47°)、合成碳硅石(66°~58°)接近，实验条件及操作仪器的区别导致了结果的偏差。在测试过程中，相同品种的接触角数值并不是固定的一个值，存在误差波动。

3.1.2覆膜处理宝玉石的表面接触角

本文首次对于经过覆膜处理的宝石样品进行测试。实验测试数据表明，天然钻石(56.68°)、托帕石(29.48°)、翡翠(44.40°)和琥珀(92.49°)分别与经过覆膜的钻石(33.33°)、托帕石(55.49°、54.04°)、翡翠(50.21°)和琥珀(63.35°、69.48°)的接触角数值均有明显差异。以琥珀样品为例，天然琥珀样品019，为一个球形珠切开一半，利用切开的平面测得该样品接触角为92.49°；覆蓝绿色膜的琥珀样品020，圆盘状，底部平面覆有一层蓝绿色薄膜，测得覆膜平面样品的接触角为63.35°；覆棕红色膜的琥珀样品021，花朵造型的一部分，表面覆棕红色薄膜，测得覆膜平面样品的接触角为69.48°。样品019与覆膜样品020、021的接触角数值差异显著，样品020与021同为覆膜，但由于膜本身的差异性和测试误差，实验数值并不相同。

3.1.3充填处理宝玉石的表面接触角

表1中所列的碧玺样品013-1和013-2是同一个碧玺样品的两部分，013-1的接触角数值58.08°为碧玺样品下半部分无裂隙出露的光滑平面部分的测试数值，013-2的接触角数值45.80°为该碧玺上半部大量裂隙出露并有充填物存在部分的测试数值，实验数据表明二者的接触角数值存在差异。由于裂隙中存在充填物，理论上液滴处于充填物测试的数据和液滴处于碧玺自身表面测试的数据不同，以此可以进行区分。但宝石表面的裂隙出露面较小，限于目前针头的尺寸，27Gauge标准的针头滴出的液滴会将裂隙处全部覆盖，并溢出到未充填部分，滴到裂隙表面的液滴不能完全控制在裂隙面内，因此受控制液滴针头大小的影响，测试结果不能准确表达为裂隙中充填物的接触角数值。若控制液滴的针头能够尽可能小，液滴可以刚好落在充填裂隙的物质中，测量出充填物质的接触角数值，便可进行区分。