Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5857:2017 về Đá quý - Phương pháp đo chiết suất được Bộ Khoa học và Công nghệ công bố, đưa ra các hướng dẫn kỹ thuật chuẩn xác nhằm xác định chiết suất của các loại đá quý. Đây là một trong những phương pháp giám định ngọc học cơ bản và quan trọng nhất, giúp xác định danh tính, phân biệt các loại đá quý tự nhiên với đá tổng hợp, đá nhân tạo hoặc các sản phẩm giả đá.

Phạm vi và đối tượng áp dụng của tiêu chuẩn

• Phạm vi áp dụng: Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định chiết suất và trị số lưỡng chiết của các loại đá quý bằng khúc xạ kế ngọc học thông thường. Phương pháp này áp dụng tối ưu cho các mẫu đá quý đã được chế tác, mài tạc có ít nhất một mặt phẳng được đánh bóng tốt.
• Đối tượng áp dụng: Tiêu chuẩn áp dụng đối với các phòng thử nghiệm, tổ chức giám định đá quý, các doanh nghiệp kinh doanh, chế tác trang sức và các cá nhân hoạt động trong lĩnh vực ngọc học tại Việt Nam.

Nguyên lý hoạt động của phương pháp

Phương pháp đo chiết suất dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần của ánh sáng. Khi ánh sáng truyền từ một môi trường có chiết suất cao (khối bán trụ của khúc xạ kế) sang môi trường có chiết suất thấp hơn (viên đá quý cần đo), tại một góc tới nhất định (gọi là góc tới hạn), tia sáng sẽ bị phản xạ toàn phần. Khúc xạ kế ghi lại ranh giới giữa vùng sáng (vùng ánh sáng bị phản xạ toàn phần) và vùng tối (vùng ánh sáng truyền qua viên đá) để xác định trị số chiết suất trực tiếp trên thang đo.

Thiết bị, dụng cụ và hóa chất yêu cầu

• Khúc xạ kế ngọc học (Refractometer): Thiết bị đo chuyên dụng có khối bán trụ làm bằng thủy tinh chì có chiết suất cao (thường dao động từ 1,80 đến 1,96) hoặc bằng các vật liệu đặc biệt khác.
• Nguồn sáng đơn sắc: Sử dụng nguồn sáng natri có bước sóng tiêu chuẩn là 589 nm để đảm bảo độ chính xác cao nhất cho phép đo. Trong trường hợp sử dụng ánh sáng trắng, bắt buộc phải kết hợp với kính lọc sắc màu vàng để hạn chế hiện tượng tán sắc.
• Dung dịch tiếp xúc (Contact liquid): Chất lỏng chuyên dụng có chiết suất cao (thường là hỗn hợp diiodomethan bão hòa lưu huỳnh và tetraiodoethylen có chiết suất khoảng 1,79 đến 1,81). Dung dịch này có vai trò loại bỏ lớp không khí giữa bề mặt đá quý và khối bán trụ, tạo sự liên kết quang học liên tục.
• Dụng cụ hỗ trợ khác: Kính lúp cầm tay hoặc kính hiển vi phụ trợ để quan sát rõ nét đường ranh giới trên thang đo; khăn mềm không xơ và cồn chuyên dụng để làm sạch mẫu.

Quy trình thực hiện phép đo chiết suất

• Bước 1: Chuẩn bị và làm sạch mẫu: Tiến hành làm sạch hoàn toàn viên đá quý bằng cồn và khăn mềm để loại bỏ bụi bẩn, dấu vân tay hoặc dầu mỡ bám trên bề mặt cần đo. Bề mặt khối bán trụ của khúc xạ kế cũng phải được lau sạch tương tự.
• Bước 2: Sử dụng dung dịch tiếp xúc: Nhỏ một giọt cực nhỏ dung dịch tiếp xúc lên trung tâm của khối bán trụ. Tránh nhỏ quá nhiều vì có thể làm tràn dung dịch gây sai lệch kết quả hoặc làm hỏng thiết bị.
• Bước 3: Đặt mẫu đá quý: Đặt nhẹ nhàng mặt phẳng đã được đánh bóng của viên đá quý lên giọt dung dịch tiếp xúc. Di chuyển nhẹ viên đá để dung dịch trải đều thành một lớp mỏng, không để xuất hiện bọt khí bên trong.
• Bước 4: Đọc kết quả đo: Quan sát qua thị kính của khúc xạ kế dưới nguồn sáng đơn sắc. Xác định vị trí đường ranh giới phân chia giữa vùng sáng và vùng tối trên thang đo và đọc trị số chiết suất (chính xác đến ba chữ số thập phân, ví dụ: 1,762).
• Bước 5: Xác định tính lưỡng chiết (đối với đá dị hướng): Xoay nhẹ viên đá quý trên mặt bán trụ theo các góc khác nhau (thường là các góc 45 độ, 90 độ, 135 độ và 180 độ). Ghi lại sự thay đổi của đường ranh giới để xác định giá trị chiết suất cực đại và cực tiểu, từ đó tính ra trị số lưỡng chiết (hiệu số giữa chiết suất cực đại và cực tiểu).

Các yếu tố ảnh hưởng và giới hạn của phương pháp

• Giới hạn đo của thiết bị: Phương pháp này chỉ đo được các viên đá quý có chiết suất thấp hơn chiết suất của dung dịch tiếp xúc (thường là dưới 1,79). Đối với các loại đá quý có chiết suất cao hơn giới hạn này (như kim cương, zircon, demantoid garnet), khúc xạ kế sẽ không hiển thị đường ranh giới rõ ràng (hiện tượng vượt giới hạn đo - OTL).
• Ảnh hưởng của nhiệt độ: Chiết suất của dung dịch tiếp xúc rất nhạy cảm với nhiệt độ. Phép đo cần được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ phòng tiêu chuẩn (khoảng 20 độ C đến 25 độ C) để tránh sai số.
• Chất lượng bề mặt mẫu: Viên đá có bề mặt mài bóng kém, bị trầy xước hoặc diện tích mặt phẳng quá nhỏ sẽ khó tạo ra đường ranh giới rõ nét, gây khó khăn cho việc đọc kết quả chính xác.

Yêu cầu về bảo quản và an toàn thiết bị

• Dung dịch tiếp xúc có tính ăn mòn cao và có độc tính nhẹ, do đó tuyệt đối không được để dung dịch bám lâu trên khối bán trụ sau khi hoàn thành phép đo. Phải lau sạch ngay bằng khăn mềm ẩm hoặc dung môi thích hợp.
• Tránh dùng lực mạnh hoặc các vật sắc nhọn tiếp xúc trực tiếp với khối bán trụ bằng thủy tinh chì vì vật liệu này rất mềm và dễ bị trầy xước, làm hỏng hoàn toàn thiết bị đo.

Hiệu lực thi hành

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5857:2017 thay thế cho tiêu chuẩn cũ TCVN 5857:1994. Tiêu chuẩn này có hiệu lực kể từ ngày ban hành và được áp dụng thống nhất trên phạm vi cả nước đối với hoạt động thử nghiệm, giám định chất lượng đá quý.