前段时间@飘瑀 同学发了一篇文章《大概是最便宜的宝石了-托帕石》，在小组里引起了很强烈的反响，也被微博主页转载。大家对这篇文章的评论是络绎不绝，可见大家对托帕石这个性价比非常高的宝石是十分有兴趣的。不过，当今市面上绝大部分的蓝色托帕石都经过了辐照改色处理，也使大家有了如下一些疑问和担心。

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至于这些担心是不是多余的呢？我们要具体分析一下。

首先，我们要了解什么是辐射？它又有哪些危害呢？

辐射指的是能量以波或是次原子粒子移动的型态传送。它是广泛存在于我们生活中的，事实上，任何物体，只要它的温度高于绝对０°（-273．15°）都会释放出辐射。而辐射又分为电离辐射和非电离辐射。

电离辐射指的是是指波长短、频率高、能量高的射线。电离辐射可以从原子或分子里面电离过程（Ionization）中作用出至少一个电子。常见的电离辐射有α射线、β射线、中子等高能粒子流与γ射线、X射线等高能电磁波。

非电离辐射是指波长较长、频率较低、能量低的射线（粒子（主要是光子）或波的双重形式）或电磁波。非电离辐射无法从（绝大多数）原子或分子里面电离出电子。常见的非电离辐射有红外线、紫外线、电磁波、可见光等。

电离辐射拥有足够高能量的辐射可以把原子电离。一般而言，电离是指电子被电离辐射从电子壳层中击出，使原子带正电。由于细胞由原子组成，电离作用可以引致癌症。一个细胞大约由数万亿个原子组成。电离辐射引致癌症的机率取决于辐射剂量率及接受辐射生物之感应性。因此长时间暴露在电离辐射中对人体确实有害。

非电离辐射是指波长较长、频率较低、能量低的射线（粒子（主要是光子）或波的双重形式）或电磁波。非电离辐射并不具备使原子电离的能力，即使辐射源再多也不行，因为电离能力，决定于射线（粒子或波）所带的能量，而不是射线的数量。如果射线没有带有足够电离能量的话，大量的射线并不能够导致电离。虽然非电离辐射对生物体也是有一定作用的，但通常我们遇到的非电离辐射并不会对人体造成太大的影响。

其次，我们要了解托帕石（矿物学名称叫黄玉）是如何通过辐照来进行改色的。

黄玉的化学成分为Al2[SiO4](F,OH)2,黄玉的晶体结构中存在着由成对的[AlO4F2]八面体结成的弯曲链，链沿c轴延伸，链与链之间由[SiO4]四面体连结。在[AlO4F2]八面体中有4个O和2个F，F只与2个Al原子相连结，位于2个八面体平行于（001）的共用棱上，F经常部分地被OH代替，在黄玉的晶格中，O2-以四层重叠的方式紧密堆积，Al3+占有八面体空隙，Si4+占有四面体空隙，铬、铁、钛合钒等微量元素离子可以以类质同象的形式替换晶格中的铝。

黄玉的光性为二轴晶正光性；透明；呈玻璃光泽或亮玻璃光泽；硬度为8；相对密度为3.52~3.57g/cm^3。

通常黄玉的颜色有棕色——褐黄色、浅蓝色——蓝色、粉红色及无色；天然黄玉有无色、蓝色、黄色、褐色、粉红色、红色等，极少数呈绿色调。

通过放射性辐照对黄玉进行改色处理可以追溯到1947年。目前已知有3种辐照改色方法：γ射线法（Co-60）、高能电子法和中子反应堆法。原理是：辐射源发出的高能粒子穿过宝石晶体时，晶体内部会产生不同类型的点阵缺陷（空位、离位原子或离子），进而诱发新色心的形成，导致颜色改变。

不同辐照源条件下改色黄玉的颜色的比较

因为γ射线法（Co-60)的处理的黄玉通常颜色太浅，且有灰色调，往往达不到商业宝石的品质；所以，市面上流通的改色黄玉通常采用的是是高能电子法和中子反应堆法 ，使用高能电子法与γ射线法（Co-60)处理的宝石在处理后并不带放射性，道理就像你去医院拍X光，并不会让你的骨头也发出X光那么简单。

而受中子射线辐照的黄玉则不然了，这跟中子射线的特性有关，中子射线有一种其它射线不具备的本事，就是把某些本来没有放射性的化学元素变成它的放射性同位素，叫做中子活化（neutron activation）。我们知道，化学元素的原子核由质子和中子组成。在强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用的明争暗斗之下，原子核的“砖块”之间保持着一种微妙的平衡。此时，如果原子核俘获了一个外来的中子，三种相互作用的比例就会发生变化，微妙的平衡也许就不复存在，原子核的大厦变得摇摇欲坠，随时可能土崩瓦解——这就形成了该元素的放射性同位素。黄玉有很多中的微量元素如P、Sc、Ta，这些微量元素在受中子射线的辐射后产生半衰期为83.8天的Sc-45和半衰期115天的Ta-182等一些同位素，这些同位素在衰变时会释放出γ射线，对人体是有相当大的影响的。

而通常中子法处理的黄玉颜色均匀、无色斑和色带、稳定、多深蓝色，是市面上非常常见的一种黄玉改色处理方式。所以，以上两位读者的担心并不是无道理的，在国外也确实发生过首饰辐射导致消费者受害的案例，因此无论是消费者或者宝石经销商都应该注意这个问题。

接下来解释一下有关辐照改色托帕石的一些其它疑问。

Q：改色的黄玉是否会褪色？

A：会，无论天然还是经优化处理过的黄玉都会在高温或强阳光的条件下褪色。特别是辐照剂量比较低的黄——褐色的黄玉，在强阳光下，数小时即褪色。不过当辐照总剂量达到5*10^7Gy后，颜色趋于稳定，即使常年佩戴，肉眼也不会见到明显的褪色现象。当温度高于450°时，γ射线法（Co-60)和高能电子法改色的蓝黄玉颜色会完全褪掉，而中子辐照改色的黄玉，在550°的条件下才会出现褪色的现象。

Q：光辐照处理就行了吗？

A：不，通常经过辐照后拿出来的宝石，颜色并不能达到令人满意的程度。还需要对宝石进行热处理，把所需要的蓝色充分显现出来。

Q：除了蓝色还可以改其它颜色吗？

A：可以。有的黄玉在辐照后，经过热处理会变粉红色。

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参考资料：

《黄玉的辐照改色及赋色机制》作者：吴惠春，唐雪莲，向长金。

《电子束辐射改色天空蓝黄玉的工艺研究》作者：王瑛。

《中子射线：稍微懂点“内功”》作者：Sheldon。

《​玉​石​改​色​原​理​与​辐​照​改​色​宝​石​的​残​余​放​射​性》作者：徐晓明。