La spectroscopie d’absorption

La spectroscopie d’absorption est souvent utilisée en gemmologie, afin de décrire avec précision la couleur d’une pierre précieuse. Ces mesures par spectroscopie d’absorption peuvent être prises, soit à l’aide de spectrophotomètres, soit à l’aide de spectroscopes manuels ou électroniques.

Spectrophotomètre universel

Selon le champ du spectre électromagnétique dans lequel se font les mesures de l’absorption, on parle de spectrophotométrie infrarouge, ultraviolette et visible. En gemmologie, les mesures précises de l’absorption sont généralement effectuées dans le champ visible ou parfois dans le champ ultraviolet. Lorsque l’on désire utiliser essentiellement la partie visible et proche de l’ultraviolet du spectre, on appliquera en général des sources lumineuses normales qui émettent un spectre continu.

La figure ci-dessous donne la disposition de principe d’un spectrophotomètre à voie lumineuse unique et double.

Le spectrophotomètre à voie lumineuse unique se compose d’une source lumineuse, d’une lentille pour la formation d’un faisceau lumineux parallèle, d’un système de filtrage et d’une cellule photovoltaïque.

Le courant suscité est lu sur un micro-ampèremètre équipé d’une échelle linéaire entre 0 et 100, ce qui permet de lire directement la transmission. Si le micro-ampèremètre est équipé d’une échelle logarithmique, l’absorption peut être lue directement.

Dans le cas du spectrophotomètre à voie lumineuse double, la lumière, provenant de la source lumineuse, est répartie en deux faisceaux lumineux à l’aide d’un miroir disposé sur la voie lumineuse.

Une partie du faisceau lumineux traverse l’échantillon et finit sur la cellule photovoltaïque, alors qu’une autre partie du faisceau lumineux traverse la référence pour finir également sur le détecteur photovoltaïque. Les courants produits par les deux cellules photovoltaïques passent par des résistances variables. L’une de ces résistances est normée comme échelle de transmission linéaire, allant de 0 à 100. Un galvanomètre sensible se trouve entre les deux résistances et il sert d’indicateur du point zéro.

Lorsque l’on dispose deux références identiques dans les faisceaux lumineux et le contact A à 100, il est alors possible de régler le contact C de telle manière qu’aucun courant ne passe plus par le micro-ampèremètre. Lorsque l’on place alors l’échantillon à l’endroit prévu, la quantité de rayons qui atteindront la cellule photovoltaïque va diminuer. Cela crée une diminution du potentiel sur CD, qu’il faut compenser en déplaçant A vers une valeur inférieure. Lorsque l’équilibre a été trouvé, le pour-cent de la transmission peut être lu directement de l’échelle. Au lieu de procéder à ces mesures à la lumière blanche, on peut définir la transmission ou l’absorption pour chaque longueur d’onde sélectionnée à l’aide d’un système monochromatique. Le résultat sera soit la transmission, soit l’absorption en fonction de la longueur d’onde, c’est ce qu’on appelle un spectre. La figure ci-dessous donne le spectre d’absorption du spinel, du rubis et de l’émeraude.

Photomètre de diamant

Le photomètre de diamant est un colorimètre plutôt qu’un spectrophotomètre, étant donné que l’on ne travaille pas ici avec une seule longueur d’onde bien précise, mais avec un faisceau étroit de lumière jaune ou un faisceau étroit de lumière bleue. Ce photomètre ne peut être utilisé que pour l’examen de diamants dont la couleur varie du blanc au jaune. Les diamants dont la teinte va du brun au vert, ainsi que les diamants présentant une fluorescence bleue, provoquent parfois des mesures incorrectes. La figure ci-dessous montre de manière schématique le photomètre de diamant Eickhorst.

La lumière jaune et bleue est dirigée sur la table du diamant à l’aide d’un dispositif optique à fibre de verre. Par la réflexion interne qui se crée dans le diamant taillé, les rayons sortants sont conduits, par un conduit de lumière, vers une cellule photovoltaïque reliée à un micro-ampèremètre. Ce micro-ampèremètre, norme en transmission, donne alors les transmissions de la lumière jaune et bleue. Les deux transmissions T1 et T2 sont définies séparément, et on peut en dériver le quotient de transmission T1/T2.

L’index de couleur est un terme relatif pour la définition de la valeur d’un diamant: la couleur blanche pleine possède un index de couleur 100, le blanc pur 98-94, le blanc légèrement teinté de jaune 94-89, le jaune très clair 89-83, le jaune clair 83-65, et le jaunâtre 65-50.

INDEX DE COULEUR

Avant de prendre une mesure, on place d’abord un étalon blanc, sous forme d’une plaquette, à la place du diamant et la transmission est réglée à 100 % pour les deux couleurs.

Enfin, nous pouvons encore remarquer ici que les effets de fluorescence peuvent être éliminés par le truchement de certains filtres posés sur la voie du faisceau lumineux entrant dans la sphère intégrée. Une évolution importante a été faite dans ce domaine, offrant une gamme de différents colorimètres aussi bien pour le brut que pour le taillé.

FLUORESCENCE

En plus de l’évaluation de la couleur, on ajoute celle de l’influence que la fluorescence d’un diamant peut avoir sur sa couleur. C’est une propriété physique due aux rayons ultraviolets qui, sous un certain éclairage du soleil ou de sources lumineuses riches en de tels rayons, semble faire paraître le diamant plus bleu qu’il n’est en réalité et cela en affaiblissant sa couleur jaune. Il en résulte qu’un tel diamant paraît avoir une couleur supérieure, ce qui lui donne une plus-value, surtout pour les pierres de couleur inférieure à J utilisées en bijouterie.

Le degré de fluorescence se détermine en comparant un diamant avec des étalons de fluorescence par exposition aux rayons ultraviolets. Si la pierre reste sombre, c’est qu’elle n’est pas fluorescente et que sa couleur n’est donc pas influencée par les émissions lumineuses, solaires ou artificielles, riches en de tels rayons. Le degré de fluorescence s’apprécie selon la graduation suivante :

• none : fluorescence nulle, sans influence sur la couleur
• slight : fluorescence faible, sans influence majeure
• medium : fluorescence moyenne, influence mineure
• strong : fluorescence forte, influence notable.

Une fluorescence slight déprécie plus ou moins les diamants classés D à H mais, par contre, leur donne une faible plus-value s’ils sont classés audessous de H. La tendance actuelle du marché est de donner une moindre importance à la fluorescence, sauf pour la fluorescence forte. Le tableau de la page suivante résume le pourcentage de moins-value ou de plusvalue que la fluorescence peut entraîner dans l’évaluation d’un diamant.

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Bien que des études aient démontré que la fluorescence n’influence que très faiblement la couleur de la pierre, selon le G.I.A., le fait de marquer la fluorescence sur le certificat serait un critère purement indicatif, une caractéristique, pour retrouver une pierre plus facilement lors de perte

ou de vol. Pourtant le marché donne malgré tout une décote. Il est un fait que dans la pratique, des pierres fluorescentes expertisées par le G.I.A. ont une graduation de la couleur supérieure à l’H.R.D.

La fluorescence est mesurée sous une lampe UV d’une longueur de 365 nm, celle que l’on retrouve dans la lumière du jour et surtout par temps ensoleillé. Les UV courtes de 254 nm ne sont pas employées pour la graduation des diamants. La couleur est principalement bleue, mais peut aussi être jaune, orange ou blanc laiteux. Ainsi le diamant Hope donnerait selon le G.I.A. une fluorescence, sous les ondes courtes, et une phosphorescence rouge.