다이아몬드 형광

==== 다이아몬드의 형광 ====

 많은 다이아몬드는 자외선이나 X선과 같은 고에너지의 광선이 조사되면 당사 부지와 다이아몬드 원자 사이의 상호작용에 의하여 발광하는 현상이 나타나게 되는데 이를 형광(fluorescence)이라 한다. 
 자외선 하에서 보석용 다이아몬드 중 약 40% 정도가 강도에는 차이가 있으나 혈관을 나타낸다. 이 반응은 장파자 외선(long wave 집중적으로 발생시키는 자리선 형광 램프 아래에서 더 확실히 관찰할 수 있으며, 일광에서도 나타날 수 있다. 
 다이아몬드에 나타나는 가장 일반적인 형광의 색은 청색이지만, 그 외에도 거의 모든 색으로 형광 반응을 보일 수 있다. 
 어떤 돌은 형광이 너무 강해서 일광 하에서는 물론 백열 광원 아래서도 뿌옇게 보이는 오일리(oily) 현상이 보이기도 한다. 이런 다이아몬드는 가치적으로 아주 낮게 평가된다. 
 다이아몬드의 강한 형광은 가치에 영향을 미친다. 형광이 다이아몬드의 가치에 영향을 미치게 된 것은 1993년 우리나라의 한 TV에서 형광이 강한 다이아몬드에 대하여 돈을 을 제기하면서 시작되었다. TV 방영 이후 당시 세계에서 세 번째로 큰 다이아몬드 소비국이었던 한국 시장에서 형광이 강한 다이아몬드의 거래를 꺼리게 되자 세계 다이아몬드 시장에서의 가격이 급락하는 결과를 가져오게 되었다. 
 현재는 높은 등급(D~H)의 다이아몬드는 형광이 없거나 약한 다이아몬드에 비하여 약 15%가량 낮은 가격으로 거래되고 있다. 하지만 옅은 황색의 다이아몬드(IN 등급)는 
 다이아몬드에 장파자 외선을 조사하면 보석용의 약 40% 정도가 형광 반응을 나타낸다. 형광의 색상은 다양하게 나타날 수 있으나 대부분은 청색의 형광을 나타낸다.  
 강한 형광이 황색을 감춰주므로 형광이 없는 같은 등급의 다이아몬드에 비해 오히려 높은 가격으로 거래된다. 
 형광 자체가 실제적인 다이아몬드의 컬러에 영향을 주지는 않지만, 그레이딩을 할 때 등급 결정자는 강한 청색의 형광에 의해 가려진 본래의 체색을 제대로 인지하지 못하고 색이 좋다고 판단하는 오류를 범할 가능성이 있으므로 주의할 필요가 있다. 
 다이아몬드의 형광은 등급과 관계없이 장파 자외선 장치로 관찰하여 그 내용을 서술적으로 기술한다. 

●형광 반응이 없을 경우 : 없음(None) 
●형광 반응이 나타나는 경우에는 그 강도의 정도와 색을 기록한다. 
(예; 강한 청색 또는 Strong blue 등) 
 -> 약(弱) - Faint 
 -> 중(中) - Medium 
 -> 강(强) - Strong 
 -> 매우 강(强) - Very strong 
 형광 반응을 조사할 때는 암실 구조에 장파 자외선을 조사시키고 광원과 약 10cm 정도 떨어진 상태에서 페이스다움으로 돌을 놓고 거들에 대하여 평행한 방향이나 퍼 빌리언에 대한 수직 방향에서 관찰하여 그 결과를 기록한다. 이때의 강도 측정은 형광 마스터스 톤을 준비하여 관찰하면 일관성 있는 결과를 얻을 수 있으나, 현재 대부분은 경험에 의한 결과를 기록하고 있다. 

 

 

 백열전구와 같은 물질은 고온이 되면 빛을 방출한다. 하지만 고온이 아니더라도 어떤 자극에 의해 빛을 방출하는 경우가 있다. 이를 루미네선스(luminescence, 발광;光)라 하며, 형광(螢光. fluorescence)과 인광(燐光, phosphorescence)이 대표적인 예로서, 냉광(光)이라고도 한다. 
 일반적으로 X선, 자외선 등에 자극받으면 그 에너지를 흡수하여 빛을 방출하게 되는데 이때 에너지원을 제거하는 경우 발광을 멈추면 형광이라 하고, 일정 시간(일반적으로 수 초간) 발광이 지속되면 인광이라 한다. 자외선(紫外線 의해 발광하는 물질은 자외선 자극의 흡수에 의해 전자가 일시적으로 고에너지의 상태(들뜬상태; 여기상태)에서 보다 낮은 에너지준위로 떨어져 결국 바닥 상태(기저상태)로 옮겨가게 된다. 이 고에너지 상태는 불안정하여 보다 안정된 좀 더 낮은 에너지 상태로 들뜬상태가 된다. 전자가 바닥 상태로 물러나면 물질은 빛을 반사한다. 이 방사 에너지는 자극 에너지보다 항상 작다. 에너지의 감소만큼 파장이 증가하게 되므로, 방사는 자극 파장보다 더 긴 파장을 일으킨다. 이 전자의 움직임을 용인하는 초 현미경적인 구조를 발광 센터(luminescence centers)라고 한다. 
 이 발광 센터는 전하 이온, 원자 공공(vacancy) 또는 치환 등의 결정격자의 어떤 결함으로부터 기인한다. 보석용 다이아몬드는 일반적으로 다양한 구조적인 결함을 포함하며, 대부분 질소, 수소 및 붕소와 같은 불순물이 포함되어 있다. 
 질소와 관련된 결함이 가장 흔하며, 그 일부는 발광을 일으키는 원인이 된다. 질소와 관련된 결함과 형광과의 관계는 다음과 같이 설명될 수 있다. (다이아몬드 타입은 128쪽 참조) 

 ● 단독의 질소 원자와 탄소가 치환한 Ib 형은 오렌지 셸로(orangy yellow)의 형광을 발생시킨다. 
 ● 2개의 질소 원자 그룹(A 집합체)은 형광을 억제한다. 
 ● 3개의 질소 원자 그룹(N3 센터)은 블루(blue)의 형광을 발생시킨다. 
 ● 4개의 질소 원자 그룹(B 집합체)은 발광의 원인으로 알려지지 않았다. 
 ● 단독의 질소 원자가 탄소 빈격자점 근처에 갇힌 경우 밝은 오렌지(orange) 형광의 원인이 된다.
 ● 빈격자점이 A 집합체 또는 B 집합체 근처에 갇혀 있는 경우(H3 또는 H4 센터) 그린(green) 형광을 발생시킨다. 

 다이아몬드에는 몇 가지 다른 결함, 즉 질소의 내포, 질소 집합체의 상태, 다이아몬드의 색 등 복잡한 관계에 따라 형광의 색과 강도가 다르게 나타날 수 있다. 또한 하나의 다이아몬드에 두 가지의 형광이 확실히 구분되어 보이거나, 혼합되어 나타날 수도 있다. 
 형광을 나타내는 다이아몬드의 97%가량이 블루의 형광을 나타내며 이들은 N3 센터가 원인이다. 형광을 발하지 않는 다이아몬드 다수에도 N3 센터가 포함되어 있지만, 이들에는 발광을 억제하기 충분한 A 집합체가 포함되어 있다. 이들 다이아몬드의 셸로의 체색(흔히 N3 센터와 관계된 "케이프(Cape)" 흡수 밴드가 원인)은 N3 센터의 존재를 암시하며, A 집합체(또는 발광을 억제하는 다른 센터)의 존재는 다이아몬드가 형광을 발하지 않는다는 사실을 말한다.