2.1測量方法

2.1.1測量儀器

儀器采用芬蘭Kibron EZ-Pi Plus便攜式動態表面張力儀，可測量被測物體的表面張力和接觸角，測試儀器型號為FTA200(圖2)。該儀器能夠精確地顯示液滴的外觀，并裝備了易于調整的樣品臺，內置計算機控制的進樣系統定位方便，可控制小劑量給樣。使用的控制液滴大小的測試針頭是27 Gauge(圖3)。

圖2 EZ-Pi Plus便攜式動態表面張力儀

圖3控制液滴大小的針頭(針頭標準：27 Gauge)

2.1.2實驗樣品及測量過程

(1)實驗樣品

本次實驗選用鉆石、鍍膜鉆石、合成碳硅石、合成立方氧化鋯(CZ)、紅寶石、合成紅寶石、藍寶石、合成藍寶石、橄欖石、透輝石、長石、黃水晶、碧璽、充填碧璽、托帕石、覆膜托帕石、翡翠、覆膜翡翠、琥珀、覆膜琥珀共計21粒。

選用去離子水作為檢測液體。

實驗儀器誤差為1%。

(2)測量過程

在相同實驗條件下分別對21粒待測樣品逐一清洗，進行測試并記錄數據。具體測量步驟如下。

①用酒精清潔樣品表面。

②將待測樣品放置在樣品臺上，固定寶石并使寶石待測表面水平。

③使用計算機軟件調節控制液體體積及液滴速率，待液滴穩定后，微調樣品臺，使液滴與樣品臺上的樣品觸碰，測量樣品的接觸角。

測試樣品信息及其接觸角測量值見表1。

注：表格中"接觸角測量圖片"列為空，表示原始數據中未提供圖片鏈接或路徑。

使用不同顏色標識寶石類型：天然、處理、合成

3.寶玉石接觸角的測量結果和表面張力計算

3.1不同品種和不同處理方法的寶玉石的接觸角

3.1.1不同品種的天然和合成寶玉石的表面接觸角

運用FTA200測量天然、合成寶玉石表面接觸角的方法簡便實用。經測試得到15種寶玉石的接觸角數值分別為：鉆石(56.68°)、合成碳硅石(52.63°)、合成立方氧化鋯(37.79°)、紅寶石(73.99°)、合成紅寶石(77.41°)、藍寶石(74.95°)、合成藍寶石(74.42°)、碧璽(58.08°)、橄欖石(59.14°)、透輝石(44.28°)、長石(39.91°)、黃水晶(37.33°)、托帕石(29.48°)、翡翠(44.40°)、琥珀(92.49°)。實驗數據表明不同品種寶玉石有著不同的接觸角值，利用接觸角值可以有效地區分部分寶玉石品種。本次實驗與Nassau博士等的實驗數據鉆石(55°~47°)、合成碳硅石(66°~58°)接近，實驗條件及操作儀器的區別導致了結果的偏差。在測試過程中，相同品種的接觸角數值并不是固定的一個值，存在誤差波動。

3.1.2覆膜處理寶玉石的表面接觸角

本文首次對于經過覆膜處理的寶石樣品進行測試。實驗測試數據表明，天然鉆石(56.68°)、托帕石(29.48°)、翡翠(44.40°)和琥珀(92.49°)分別與經過覆膜的鉆石(33.33°)、托帕石(55.49°、54.04°)、翡翠(50.21°)和琥珀(63.35°、69.48°)的接觸角數值均有明顯差異。以琥珀樣品為例，天然琥珀樣品019，為一個球形珠切開一半，利用切開的平面測得該樣品接觸角為92.49°；覆藍綠色膜的琥珀樣品020，圓盤狀，底部平面覆有一層藍綠色薄膜，測得覆膜平面樣品的接觸角為63.35°；覆棕紅色膜的琥珀樣品021，花朵造型的一部分，表面覆棕紅色薄膜，測得覆膜平面樣品的接觸角為69.48°。樣品019與覆膜樣品020、021的接觸角數值差異顯著，樣品020與021同為覆膜，但由于膜本身的差異性和測試誤差，實驗數值并不相同。

3.1.3充填處理寶玉石的表面接觸角

表1中所列的碧璽樣品013-1和013-2是同一個碧璽樣品的兩部分，013-1的接觸角數值58.08°為碧璽樣品下半部分無裂隙出露的光滑平面部分的測試數值，013-2的接觸角數值45.80°為該碧璽上半部大量裂隙出露并有充填物存在部分的測試數值，實驗數據表明二者的接觸角數值存在差異。由于裂隙中存在充填物，理論上液滴處于充填物測試的數據和液滴處于碧璽自身表面測試的數據不同，以此可以進行區分。但寶石表面的裂隙出露面較小，限于目前針頭的尺寸，27Gauge標準的針頭滴出的液滴會將裂隙處全部覆蓋，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內，因此受控制液滴針頭大小的影響，測試結果不能準確表達為裂隙中充填物的接觸角數值。若控制液滴的針頭能夠盡可能小，液滴可以剛好落在充填裂隙的物質中，測量出充填物質的接觸角數值，便可進行區分。