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本文选取市场上出现的不同颜色的三代镀膜托帕石样品,通过常规宝石学测试、X光电子能谱的宽谱和窄谱的测试对镀膜托帕石样品的膜层进行了全面而系统地分析研究,并进一步探讨了不同颜色镀膜托帕石的颜色成因。镀膜托帕石宝石学特征与天然托帕石略有不同。镀膜托帕石冠部折射率为1.619~1.627,亭部折射率不可测;相对密度为3.50~3.58;紫外荧光特性为在长波和短波下都呈惰性,阴极发光仪下镀膜托帕石发光现象不明显;冠部表面硬度为8,亭部表面硬度比冠部表面硬度低;所有样品均不具有多色性;查尔斯滤色镜下观察蓝色系和绿色系的镀膜托帕石呈现浅粉色~粉色。镀膜托帕石结构分为单层结构、双层结构和三层结构:单层结构的样品包括彩色、橄榄绿色、蜜黄色、浅褐色、橙色、绿蓝色、天蓝色、紫红色和浅粉色,膜层成分简单,或为金属层,或为SiO2层;双层结构的样品包括绿色、蓝绿色、蓝色、亮红色,膜层成分同时包含金属层和SiO2层;三层结构的样品为粉色,膜层为两层SiO2层中间夹杂SiO2层中掺杂金属。双层结构的样品膜层一般比单层结构的样品膜层厚,单层结构膜层厚度范围一般在200nm以内,双层结构膜层厚度范围一般在200nm以上;对比同色系的样品,双层结构样品的颜色更为艳丽,例如绿色系中绿色样品比橄榄绿色样品颜色更鲜艳。膜层成分不同致使镀膜托帕石颜色不同:金属Ti是产生彩色镀膜托帕石的主要金属元素,Ti以TiO2形式存在;金属Cr、Co、Zn是产生绿色系镀膜托帕石的主要原因,其中金属Cr、Zn分别以Cr2O3和ZnO形式存在,Co在膜层中同时以CoO和Co单质形式存在;金属Fe是产生蜜黄色和橙色的主要原因,并以Fe2O3形式存在于膜层中;金属Co是产生蓝色系镀膜托帕石的主要原因;Co在绿蓝色样品中同时以CoO和Co单质形式存在,在蓝色和天蓝色样品中以单质形式存在;Au是产生红色色调的主要元素,在膜层中以单质形式存在。镀膜托帕石产生颜色的根本原因为:膜层中致色金属离子的不同使镀膜托帕石产生不同的颜色,例如Fe3+能产生蜜黄色和橙色;膜层厚度与可见光波长范围数量级一致,能够在表面形成光学干涉现象使镀膜托帕石产生颜色。