रत्न विकिरण

A

B

B

B

C

C

विकिरण उपचार से पहले और बाद में शुद्ध हीरा
A Initial (2×2 mm size)
B की विभिन्न डोज से विकिरणित 2 मेगाइलेक्ट्रान वॉल्ट इलेक्ट्रान s
C अलग-अलग डोज द्वारा किरणित और फिर c पर निस्तारण किया गया

रत्न विकिरण एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एक रत्न को उसके प्रकाशीय गुणों को बढ़ाने के लिए कृत्रिम रूप से विकिरणित किया जाता है । आयनीकरण विकिरण के उच्च स्तर रत्न के क्रिस्टल जाली की परमाणु संरचना को परिवर्तित कर सकते हैं, जो बदले में इसके अंदर प्रकाशीय गुणों को परिवर्तित कर देता है। परिणाम स्वरूप, रत्न का रंग महत्वपूर्ण रूप से परिवर्तित कर सकता है या इसके समावेशन की दृश्यता कम हो सकता है।

आभूषण उद्योग में व्यापक रूप से प्रचलित प्रक्रिया, न्यूट्रॉन बमबारी के लिए एक नाभिकीय रिएक्टर में किया जाता है, इलेक्ट्रॉन बमबारी के लिए एक कण त्वरक­, या रेडियोधर्मी समस्थानिक कोबाल्ट-60 का उपयोग कर एक गामा किरण सुविधा में किया जाता है। विकिरण उपचार ने ऐसे रत्नों के रंगों के निर्माण को सक्षम किया है जो सम्मिलित नहीं हैं या प्रकृति में अत्यंत दुर्लभ हैं। हालांकि, प्रक्रिया विशेष रूप से जब एक नाभिकीय रिएक्टर में की जाती है, तब रत्नों को रेडियोधर्मी बना सकती है और अवशिष्ट रेडियोधर्मिता से संबंधित इसके स्वास्थ्य जोखिमों ने कई देशों में सरकारी नियमों को उत्पन्न किया है।

रेडियोधर्मिता और नियम

See also: प्रेरित रेडियोधर्मिता और न्यूट्रॉन सक्रियता

पेपर की एक शीट द्वारा अल्फा (α) विकिरण को रोक दिया जाता है। एक एल्यूमीनियम प्लेट द्वारा बीटा (β) विकिरण को रोक दिया जाता है। गामा (γ) विकिरण अंततः अवशोषित हो जाता है क्योंकि यह घने पदार्थ में प्रवेश करता है। न्यूट्रॉन (n) विकिरण में मुक्त न्यूट्रॉन होते हैं जो प्रकाश तत्वों द्वारा अवरुद्ध होते हैं, जो उन्हें धीमा और/या प्रग्रहण करते हैं।

विकिरण शब्द एक व्यापक शब्द है, जिसमें उप-परमाणु कणों द्वारा बमबारी के साथ-साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण की पूरी श्रृंखला का उपयोग सम्मिलित है, जिसमें बढ़ती आवृत्ति और घटती तरंग दैर्ध्य के क्रम में अवरक्त विकिरण दृश्यमान प्रकाश पराबैंगनी विकिरण एक्स-किरण और गामा किरणें सम्मिलित हैं। रत्नों के कुछ प्राकृतिक रंग, जैसे हीरे में नीला-हरा रंगया जिक्रोन में लाल रंग, पृथ्वी में प्राकृतिक विकिरण के संपर्क के परिणाम हैं, जो सामान्य रूप से अल्फा कण या बीटा कण होते हैं। इन कणों की सीमित विभेदन क्षमता के परिणामस्वरूप रत्न की सतह का आंशिक रंग होता है। केवल उच्च-ऊर्जा विकिरण जैसे गामा किरण या न्यूट्रॉन पूरी तरह से संतृप्त निकाय के रंग का उत्पादन कर सकते हैं, और इस प्रकार के विकिरण के स्रोत प्रकृति में दुर्लभ हैं, जो आभूषण उद्योग में कृत्रिम उपचार की आवश्यकता होती है। प्रक्रिया, विशेष रूप से जब न्यूट्रॉन बमबारी के लिए नाभिकीय रिएक्टर में की जाती है, और रत्नों को रेडियोधर्मी बना सकती है। न्यूट्रॉन रत्नों में आसानी से प्रवेश कर जाते हैं और देखने में रोचक एकसमान रंजक उत्पन्न कर सकते हैं, लेकिन परमाणु नाभिक में भी प्रवेश कर जाते हैं और उत्तेजित अवस्था को रेडियोधर्मी क्षय का कारण बनाते हैं, जिससे रेडियोधर्मिता उत्पन्न होती है। इसलिए न्यूट्रॉन-उपचारित रत्नों को बाद में कुछ महीनों से लेकर कई वर्षों तक किसी भी अवशिष्ट रेडियोधर्मिता को क्षय करने की स्वीकृति देने के लिए अलग रखा जाता है जब तक कि वे 1 नैनोक्यूरी प्रति ग्राम (37 Bq/g) से कम से कम 2.7 नैनोक्यूरी प्रति ग्राम ( 100 Bq/g) तक निर्भर करता है।

पहला प्रलेखित कृत्रिम रूप से विकिरणित रत्न अंग्रेजी रसायनज्ञ सर विलियम क्रुक्स द्वारा 1905 में चूर्ण रेडियम ब्रोमाइड में एक रंगहीन हीरे को मिलाकर करके बनाया गया था। 16 महीनों तक वहां रखने के बाद, हीरा जैतून जैसा हरा हो गया। इस पद्धति ने दीर्घकालिक अवशिष्ट रेडियोधर्मिता की एक जोखिमयुक्त अंश का उत्पादन किया और वर्तमान मे उपयोग में नहीं है, हालांकि रेडियम-उपचारित हीरे अभी भी व्यापार में पाए जाते हैं और कण संसूचकों जैसे गाइग काउन्टर, प्रस्फुरण काउंटर, या अर्ध-चालक संसूचक इसका पता लगाया जा सकता है। इनमें से कुछ हीरे विकिरण उत्सर्जन में इतने अधिक हैं कि वे फ़ोटोग्राफिक फिल्म को मिनटों में ( विघटनामिक स्वचित्रण और परमाणु पायस देखें) काला कर सकते हैं।

रत्नों की अवशिष्ट रेडियोधर्मिता से संबंधित संभावित स्वास्थ्य जोखिमों की समस्या ने कई देशों में सरकारी नियमों को उत्पन्न किया। संयुक्त राज्य अमेरिका में, परमाणु नियामक आयोग (एनआरसी) ने देश में विकिरणित रत्न वितरित किए जाने से पहले अवशिष्ट रेडियोधर्मिता के स्वीकार्य स्तरों पर दृढ़ सीमाएँ निर्धारित की हैं। विक्रय के लिए जारी करने से पहले सभी न्यूट्रॉन- या इलेक्ट्रॉन किरणपुंज-विकिरणित रत्नों का परमाणु नियामक आयोग-अनुज्ञप्तिधारी सहायक द्वारा परीक्षण किया जाना चाहिए; हालांकि, यदि कोबाल्ट-60 गामा किरण सुविधा में उपचार किया जाता है तो वे रेडियोधर्मी नहीं बनते हैं और इस प्रकार परमाणु नियामक आयोग प्राधिकरण के अधीन नहीं हैं। भारत में, परमाणु ऊर्जा विभाग की औद्योगिक इकाई, विकिरण और समस्थानिक प्रौद्योगिकी बोर्ड (बीआरआईटी) निजी क्षेत्रों के लिए प्रक्रिया का संचालन करता है। थाईलैंड में, शांति के लिए परमाणुओं की संस्था (ओएपी) ने 1993 से 2003 तक 413 किलोग्राम (911 पाउंड) रत्नों को विकिरणित किया। जब तक थाईलैंड परमाणु प्रौद्योगिकी संस्थान 2006 में स्थापित नहीं हो गया था और सेवा प्रदान करने के लिए रत्न विकिरण केंद्र स्थापित किया गया था।

सामग्री और परिणाम

विभिन्न रत्न पदार्थ पर विकिरण का प्रभाव
पदार्थ	प्रारंभिक रंग	समाप्त होने वाला रंग
त्रिणमणि	हल्का पीला	नारंगी लाल,, नारंगी पीला
हरितमणि	बेरंग	पीला
	नीला	हरा
	बेरंग से हल्का गुलाबी (मैक्सिक्स-प्रकार)	गहरा नीला
हीरा	रंगहीन या पीले से भूरे रंग का	हरा से नीला
फ्लोराइट	बेरंग	विभिन्न
मोती	हल्के रंग	भूरा, धूसर से काला या धूसर-नीला
क्वार्ट्ज	पीले या हल्के हरे रंग के लिए बेरंग	नीलमt, भूरा, गुलाब, "धुएँ के रंग का" (हल्का भूरा)
टोपाज़	पीले से नारंगी	तीव्र रंग
	रंगहीन से हल्का नीला	भूरा, गहरा नीला, हरा, आसमानी नीला
टूरमैलीन	रंगहीन से पीला रंग	भूरा, हरा-लाल (दो रंग), तीव्र गुलाबी, गुलाबी, लाल, पीला नारंगी
	गुलाबी	तीव्र गुलाबी, नारंगी गुलाबी
	नीला	बैंगनी
ज़र्कौन	बेरंग	भूरे से लाल

लंदन ब्लू (बाएं), टोपेज (पुखराज) की न्यूट्रॉन-बमबारी किस्मों में से एक, प्राकृतिक रूप से नीले पुखराज (दाएं) की तुलना में

सबसे अधिक विकिरणित रत्न टोपाज (पुखराज) है, जो सामान्य रूप से प्रक्रिया के बाद नीला हो जाता है। नीला टोपाज प्रकृति में दुर्लभ है और लगभग सदैव कृत्रिम विकिरण का परिणाम होता है। अमेरिकी रत्न व्यापार संघ के अनुसार, लगभग 3 करोड़ कैरेट (इकाई) (6,000 किग्रा या 13,000 पौंड) टोपेज को हर साल विश्व स्तर पर विकिरणित किया जाता है, जिसका 40 प्रतिशत 1988 तक संयुक्त राज्य अमेरिका में किया गया था। पुखराज (टोपाज) की गहरे नीले रंग की प्रजाति, जिनमें अमेरिकन सुपर ब्लू और लंदन ब्लू सम्मिलित हैं, और न्यूट्रॉन बमबारी के परिणाम हैं, जबकि हल्का आकाश-नीला रंग प्रायः इलेक्ट्रॉन बमबारी के होते हैं। स्विस ब्लू, अमेरिकी प्रकार की तुलना में सूक्ष्म रूप से हल्का, दो विधियों के संयोजन का परिणाम है।

हीरे मुख्य रूप से नीले-हरे या हरे रंग में विकिरणित होते हैं, हालांकि अन्य रंग संभव हैं। जब हल्के से मध्यम पीले हीरे को गामा किरणों से उपचारित किया जाता है तो वे हरे हो सकते हैं; एक उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन किरणपुंज के साथ, नीला हो सकते है। परिणामों में अंतर रत्न के स्थानीय ताप के कारण हो सकता है, जो तब होता है जब बाद वाली विधि का उपयोग किया जाता है।

रंगहीन बेरिल, जिसे गोशेनाइट भी कहा जाता है, विकिरणित होने पर शुद्ध पीले रंग का हो जाता है, जिसे सुनहरा बेरिल या हेलियोडोर कहा जाता है। यदि उनमें एल्युमीनियम की अशुद्धता हो तो क्वार्ट्ज क्रिस्टल धुएँ के रंग के या हल्के भूरे रंग के हो जाते हैं, या नीलम यदि उनमें अल्प मात्रा में लोहा सम्मिलित होता है, तो दोनों में से कोई भी परिणाम प्राकृतिक विकिरण से भी प्राप्त किया जा सकता है।

धूसर नीला या धूसर से काले रंग के उत्पादन के लिए मोतियों को विकिरणित किया जाता है। सफेद अकोया मोतियों को काला करने के लिए कोबाल्ट-60 गामा किरण सुविधा का उपयोग करने के तरीकों का पेटेंट 1960 के दशक के प्रारंभ में किया गया था। लेकिन गामा किरण उपचार मोती के मुक्‍ताभ के रंग में परिवर्तन नहीं करता है, इसलिए मोती के स्थूल या गैर-पारदर्शी मुक्‍ताभ होने पर प्रभावी नहीं होता है 1970 के दशक के उत्तरार्ध से पहले व्यापारों में उपलब्ध अधिकांश काले मोती या तो विकिरणित या रंगे हुए थे।

रंग की एकरूपता

जिन रत्नों पर कृत्रिम विकिरण किया गया है, वे सामान्य रूप से इस प्रक्रिया का कोई स्पष्ट प्रमाण नहीं दिखाते हैं, हालांकि इलेक्ट्रॉन किरणपुंज में विकिरणित कुछ हीरे क्यूलेट के आसपास या नौतल रेखा के साथ रंग सांद्रता दिखा सकते हैं।

टोपेज में, कुछ विकिरण स्रोत नीले और पीले-से-भूरे रंगों के मिश्रण का उत्पादन कर सकते हैं, इसलिए पीले रंग को हटाने के लिए अतिरिक्त प्रक्रिया के रूप में गर्म करने की आवश्यकता होती है।

रंग स्थिरता

कुछ स्थितियों में, कृत्रिम विकिरण से प्रेरित नए रंग प्रकाश या अल्प ताप के संपर्क में आने पर तेजी से धुंधले पड़ सकते हैं, इसलिए कुछ प्रयोगशालाएँ रंग स्थिरता निर्धारित करने के लिए उन्हें अवमंदन परीक्षण के लिए प्रस्तुत करती हैं। कभी-कभी रंगहीन या गुलाबी बेरिल विकिरण पर गहरे नीले रंग के हो जाते हैं, जिन्हें मैक्सिक्स बेरिल कहा जाता है। हालांकि, ऊष्मा या प्रकाश के संपर्क में आने पर रंग आसानी से धुंधला पड़ जाता है, इसलिए इसका कोई व्यावहारिक आभूषण अनुप्रयोग नहीं है।

टिप्पणियाँ

a. ^{^} Generally speaking, an energy of at least 10 MeV is needed to induce radioactivity in a material.

b. ^{^} As of 1987, most developed countries regarded 2 nanocuries per gram (74 Bq/g) as safe to release to the public while the U.S. federal release limits for most nuclides were 1 nanocurie per gram (37 Bq/g) or less, and that of the United Kingdom was 2.7 nanocuries per gram (100 Bq/g). As of 2022, the release limit of the European Union is 2.7 nanocuries per gram (100 Bq/g).

संदर्भ

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