Os diamantes são uma das criações mais preciosas e belas da natureza. Mas, o glamour vem acompanhado de alguns defeitos que podem fazer com que eles percam o brilho. Para manter a qualidade dos diamantes, é importante entender suas propriedades e defeitos comuns, além de conhecer a tecnologia avançada usada para medi-los.
Neste artigo, vamos colocar os diamantes no centro do palco, destacar sua composição, examinar defeitos comuns e se aprofundar nos detalhes desses defeitos, usando duas ferramentas de inspeção diferentes: microscópios digitais e microscópios confocais a laser.
Qual é a composição do diamante?
Um diamante é uma forma sólida de carbono com átomos organizados em uma estrutura de cristal cúbica (com átomos organizados em uma rede tridimensional tetraédrica). Os diamantes foram formados nas profundezas do manto terrestre, normalmente entre 150 e 200 km abaixo da superfície, sob condições de alta pressão e temperatura.
Devido às condições de formação e estruturas atômicas distintas, os diamantes têm a maior dureza e maior condutividade térmica entre os materiais naturais. Essas propriedades são usadas em aplicações industriais importantes, como ferramentas de corte e polimento. Diamantes brutos são minerados e convertidos em gemas através de um processo de várias etapas chamado de lapidação.
Os diamantes são rígidos, mas quebradiços. Eles podem ser divididos com um único golpe. Assim, a lapidação de diamantes é considerada tradicionalmente um procedimento delicado que exige habilidade, conhecimento, ferramentas e experiência. Ela exige precisão e conhecimento para maximizar as propriedades ópticas do diamante e minimizar as perdas durante o processo. A meta final é produzir uma joia facetada em que os ângulos específicos entre as faces otimizam o brilho do diamante (ou seja, a dispersão da luz branca).
Diamantes são lapidados em várias formas, como brilhante redondo, pera (ou gota), marquesa, oval e coração e setas. O valor de cada diamante é determinado pela combinação de quatro fatores, conhecido como 4Cs (em inglês): cut (corte), color (cor), clarity (clareza) e carat (quilates). Várias agências de certificação americanas certificam a qualidade do diamante.
Quais são os tipos de defeitos no diamante?
Essas imperfeições podem ser classificadas como defeitos internos e externos. As imperfeições do diamante podem ser avaliadas e classificadas por gemólogos certificados usando critérios de graduação padronizados. A gravidade, o tamanho, o local e o tipo da imperfeição podem afetar o grau de clareza de um diamante. Alguns desses defeitos incluem:
Defeitos externos no diamante
- Manchas: esses defeitos estão presentes na superfície do diamante e podem ocorrer naturalmente.
- Arranhões: são linhas finas encontradas na superfície do diamante. Podem estar presentes naturalmente ou aparecer durante a lapidação do diamante.
- Facetas extras: são lapidadas para remover manchas ou inclusões. Ocasionalmente, essas facetas são também cortadas para melhorar o brilho do diamante.
- Fratura: uma quebra no diamante que não é paralela ao plano da clivagem é uma fratura. Geralmente, as fraturas têm formato irregular, o que faz com que o diamante pareça lascado.
- Impressões digitais: às vezes, inclusões no formato de impressões digitais são encontradas em diamantes. No entanto, essas inclusões são raras em diamantes em comparação com outras pedras, como rubis.
- Poços: pequenos orifícios podem estar presentes na superfície do diamante. Eles geralmente não são visíveis a olho nu.
- Lascas: diamantes também podem ser lascados, o que faz com que pareçam quebrados. Esse defeito é normalmente reparado com a adição de facetas extras.
Defeitos internos no diamante
- Inclusões de cristal/mineral: Alguns diamantes mostram a presença de pequenos cristais, minerais ou outros diamantes.
- Inclusões pontuais: como diz o nome, essas inclusões são pequenos cristais, normalmente brancos, encontrados no interior do diamante.
- Agulhas: cristais de diamante em um diamante podem estar presentes na forma de agulhas longas e finas. Essas agulhas podem não ser visíveis a olho nu.
- Nuvem: a presença de três ou mais inclusões pontuais próximas podem criar uma área embaçada, ou uma nuvem, no diamante.
- Nós: quando os cristais de diamante se estendem até a superfície da gema, eles são chamados de nós. Eles podem ser vistos sob condições adequadas de iluminação, com uma lupa para diamante.
- Granulação: inclusões de cristais em diamantes ocorrem na forma de linhas, conhecidas como granulação. A granulação não deve ser confundida com as linhas de grão naturais de um diamante bruto.
Cinco maneiras de detectar defeitos no diamante com um microscópio
Para determinar os defeitos em um diamante e melhorar o controle de qualidade, podemos usar soluções tecnologicamente avançadas, como um microscópio digital e um microscópio confocal a laser.
Microscópio digital DSX1000.
Por exemplo, nosso microscópio digital DSX1000 captura imagens perfeitamente em uma grande variedade de modos de observação, incluindo campo claro, oblíquo, campo escuro e contraste de interferência diferencial (DIC), para mostrar os arranhões na superfície de um diamante. Também podemos usar o microscópio digital com luz polarizada para examinar outros tipos de defeitos internos ou externos, como inclusões, fraturas e poços.
Veja um resumo geral desses métodos para detecção de defeitos em um diamante:
1. Observação de campo claro
O campo claro de luz refletida é um método muito usado para ver defeitos em diamantes devido à sua simplicidade e eficácia em amostras iluminadas. A amostra de diamante parece clara contra um fundo escuro, o que oferece contraste para ver melhor os defeitos e as inclusões no diamante. Esse contraste facilita a detecção de imperfeições, como fraturas, inclusões ou outras irregularidades estruturais.
Observação de campo claro de um defeito no diamante com uma objetiva DSX10-SXLOB3X.
O campo claro também pode ser utilizado com outras técnicas de formação de imagem e iluminação para obter um melhor entendimento das características de um diamante. Por exemplo, você pode combinar observação de campo claro com luz polarizada, campo escuro, contraste de interferência diferencial ou iluminação oblíqua para examinar diferentes aspectos da estrutura da pedra e identificar uma maior variedade de defeitos e inclusões. A imagem abaixo é uma foto de um diamante sob campo claro e campo escuro.
Observação MIX de um diamante usando uma combinação de campo claro e campo escuro. Capturado com um microscópio digital DSX1000.
2. Observação de campo escuro
Campo escuro de luz refletida é um método de observação valioso para ver defeitos em diamantes porque oferece melhor contraste e sensibilidade para revelar irregularidades e inclusões. A amostra de diamante parece escura contra um fundo claro devido ao ângulo oblíquo da iluminação. Essa técnica de iluminação de alto contraste acentua as características da superfície e imperfeições, tornando visíveis até os defeitos mais sutis.
Assim, a observação de campo escuro é especialmente eficaz para detectar arranhões na superfície, abrasões, marcas de polimento e outras manchas externas nos diamantes. Como mostrado na imagem acima, a observação de campo escuro complementa o campo claro ao oferecer um ponto de vista diferente na superfície e estrutura interna do diamante.
3. Observação de contraste de interferência diferencial (DIC)
A observação de DIC pode melhorar o contraste de espécimes transparentes e semitransparentes, como diamantes. No exame de diamantes, a observação de DIC pode revelar características estruturais e defeitos pequenos dentro da gema, com alto contraste e clareza. Veja alguns exemplos abaixo:
Observação de DIC de um defeito de diamante. Capturado com um microscópio digital DSX1000 com uma objetiva DSX10-SXLOB3X.
Observação de DIC de um defeito de diamante. Capturado com um microscópio digital DSX1000 com uma objetiva MPLFLN5XBDP.
Observação de DIC de defeitos de diamante. Capturado com um microscópio digital DSX1000 com uma objetiva MPLAPON50X.
4. Observação oblíqua
A observação oblíqua envolve inclinar o diamante em um ângulo e iluminá-lo lateralmente, em vez de por cima. Essa técnica explora as propriedades refletivas do diamante para revelar defeitos que possam não ser vistos facilmente em condições normais de iluminação.
Ao projetar sombras e criar áreas iluminadas, a iluminação oblíqua pode acentuar as irregularidades da superfície, como arranhões, abrasões ou marcas de polimento, além de defeitos internos próximos à superfície. A observação oblíqua é especialmente eficaz para avaliar a condição geral e o acabamento de um diamante, oferecendo insights em seu histórico de desgaste e possíveis problemas de durabilidade.
Observação oblíqua de um defeito de diamante. Capturado com um microscópio digital DSX1000 com uma objetiva DSX10-SXLOB3X.
5. Observação de luz polarizada
A luz polarizada é um método eficaz para detectar defeitos em diamantes por causa da maneira como ela interage com a estrutura cristalina dos diamantes. À medida que a luz polarizada passa pelo diamante, sua birrefringência faz com que as ondas de luz se dividam em dois componentes, cada um vibrando em uma direção diferente e viajando a velocidades diferentes. Esse comportamento diferencial pode destacar defeitos internos, como fraturas, inclusões ou anomalias
no crescimento do cristal, ao produzir padrões contrastantes de cores no diamante.
Observação de rugosidade da superfície e medição de diamantes
O Microscópio digital DSX1000 oferece um aumento de 1.750×, que é suficiente para ver deformações, como arranhões na superfície do diamante. Para encontrar as informações de rugosidade para essas áreas de superfície em uma escala nanométrica, podemos usar a microscopia confocal de escaneamento a laser.
Por exemplo, nosso microscópio confocal a laser 3D LEXT™ OLS5100 usa uma fonte de laser de 405 nm para escanear a amostra com uma técnica confocal, capturando informações de altura precisas da superfície de um diamante. Veja a imagem confocal e os dados de rugosidade da superfície abaixo como exemplo.
Observação da rugosidade da superfície de um diamante com aumento de 2.500×. Capturado com o microscópio confocal a laser 3D LEXT OLS5100.
Pelo relatório abaixo, podemos concluir que o valor de rugosidade (Ra) é de 20 nm. O pico máximo (Rp) observado é 58 nm e o vale máximo (Rv) é 49 nm.
Para concluir, escolher o sistema de microscópio e o método de observação certos pode ajudar os inspetores a identificar defeitos e fazer medições precisas no controle de qualidade na produção de diamantes.
Parte deste conteúdo foi adaptado de uma postagem do blog de Gyanesh Singh, especialista de aplicação na IR Technology Services Pvt. Ltd. Leia a publicação original, Surface Roughness Observation of a Diamond (Observação da rugosidade da superfície de um diamante).
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