Bức xạ

Trong năm 1904, Crookes giới thiệu một tài liệu cho Hoàng gia Luân Đôn thí nghiệm của ông là đặt kim cương trong bột bromid radi (RaBr₂), sau vài tháng các đá biến thành màu lục phớt xanh đến lục. Như mong đợi, sự khám phá này tạo nên một sự khuấy động tức thì trong cộng đồng ngọc học non trẻ.

Qua vài chục năm sau đó, một loạt các nhà nghiên cứu lặp lại các thí nghiệm của Crookes. Công trình của họ chứng minh sự thay đổi màu sắc là do phóng xạ anpha, màu ấy chỉ giới hạn ở lớp bề mặt kim cương rất mỏng và màu lục hay màu xanh-lục có thể bị thay đổi thành các mức khác nhau của màu vàng đến nâu khi nung nhiệt đầy đủ tiếp sau đó.

Tuy nhiên, Crookes và các nhà nghiên cứu khác cũng khám phá là xử lý bằng radi sẽ làm cho kim cương có tính phóng xạ lâu dài và có thể gây hại cho sức khỏe, điều này làm cho việc sử dụng phương pháp này với mục đích thương mại là không thể được. Nên nhớ là tính phóng xạ ở các đá này vẫn còn, có thể kéo dài đến vài trăm năm mới hết.

Vào đầu những năm 1930, giáo sư Ernest Lawrence thuộc đại học California ở Berkely đã phát triển một thiết bị đã trở thành nổi tiếng đó là máy gia tốc vòng (cyclotron), nó có thể gia tốc các hạt nguyên tử mang điện đến một vận tốc cao khi dùng từ trường. Các kim cương được xử lý thành nhiều màu khác nhau của xanh-lục, lục, vàng và nâu, dù màu vàng-đến-nâu thường được xác định là do nhiệt gây ra bởi sự bắn hạt năng lượng cao. Các đá bị bức xạ cyclotron sẽ mang tính phóng xạ nhưng chỉ trong một thời gian ngắn. Màu sắc giới hạn ở lớp gần bề mặt – dù nhìn thấy sâu hơn là màu ở các đá xử lý radi – và kiểu tập trung màu rõ ràng, liên quan đến sự phân bố các mặt giác, vì màu chỉ được tạo ra khi tia bức xạ bắn vào đá. Các ứng dụng thương mại của những màu xử lý này là đương nhiên và kim cương xử lý cyclotron ngay sau đó đã xuất hiện một lượng đáng kể trên thị trường.

Các máy gia tốc tuyến tính (linac) đầu tiên cũng dùng để bắn kim cương bằng điện tử. Tuy nhiên, khi mà năng lượng còn thấp (ở mức 0,5 – 3,0 MeV), thì tia không thể xuyên thấu viên đá, và màu cũng giới hạn trong lớp mỏng bên dưới các mặt giác chịu bức xạ.

Khi những lò phản ứng hạt nhân trở thành phổ biến trong những năm 1950 thì chúng cũng được dùng để bức xạ kim cương. Tuy nhiên, vì nơtron  có thể xuyên qua cả một viên đá lớn, nên màu lục tạo ra thường đồng nhất và rộng khắp viên kim cương (nghĩa là tạo nên màu thân đá) chứ không còn giới hạn ở đới mỏng bề mặt. Cũng vậy, khi máy linac mạnh hơn nữa được đưa vào sử dụng vào những năm 1960 và 1970, các điện tử năng lượng cao (10-15 MeV) ở thiết bị này cũng có thể tạo ra màu đồng nhất. Không còn những kiểu tập trung màu theo mặt giác của cách bức xạ điện tử  ban đầu, kim cương xử lý kiểu mới này chứng tỏ là một thách thức rất lớn khi giám định, phải cần dùng đến những kỹ thuật đo phổ cao cấp.

Màu bức xạ ở kim cương là kết quả của sự xáo trộn mạng tinh thể do bởi bức xạ gây ra    Nung nhiệt hầu hết kim cương bị bức xạ khoảng hơn 500^oC trong khí trơ sẽ làm thay đổi màu xanh-đến-lục thành màu vàng phớt cam hay phớt nâu, đến vàng hay hiếm hơn khi thành hồng hoặc đỏ (hình 7). Ngày nay, các phương pháp phổ biến nhất là bức xạ nơtron trong lò phản ứng hạt nhân và bức xạ điện tử năng lượng cao trong linac. Kiểu xử lý nào được lựa chọn phụ thuộc vào thời gian bức xạ, chi phí, hư hỏng tiềm tàng ở kim cương và màu mong muốn.

Cách xác định. Nhà ngọc học nếu chỉ dùng các thiết bị giám định cơ bản thì không thể xác định hầu hết kim cương bị bức xạ nhân tạo, do đó phải gởi chúng đến phòng giám định có các thiết bị cao cấp, trong đó có sử dụng các phép đo phổ để xác định “nguồn gốc màu”.