Введение
Плоская поверхность драгоценного камня, кристалла и т.п. Фасеты (/'fæsɪt/) – это плоские грани геометрических фигур. Организация естественных фасет была ключевой для ранних достижений в кристаллографии, поскольку они отражают внутреннюю симметрию кристаллической структуры. Драгоценные камни часто подвергаются огранке с фасетами для улучшения внешнего вида, позволяя им лучше отражать свет.
Разделительные устройства
Из сотен гранейных схем, которые использовались, наиболее известной, вероятно, является круглая бриллиантовая огранка, применяемая для бриллиантов и многих цветных драгоценных камней. Считается, что первую раннюю версию того, что впоследствии стало современной бриллиантовой огранкой, разработал итальянец по имени Перуцци в конце XVII века. Позже, в 1919 году, Марсель Толковский рассчитал первые углы для "идеальной" бриллиантовой огранки. С тех пор были внесены незначительные изменения, но углы для "идеальных" бриллиантов по-прежнему близки к формуле Толковского. Круглые бриллианты, ограненные до появления "идеальных" углов, часто называют "огранкой раннего круглого бриллианта" или "огранкой старого европейского бриллианта" и по современным стандартам считаются плохо ограненными, хотя они по-прежнему представляют интерес для коллекционеров. Другие исторические бриллиантовые огранки включают "огранку старой рудника", которая похожа на ранние версии круглой бриллиантовой, но имеет прямоугольный контур, и "розовую огранку", представляющую собой простую огранку, состоящую из плоской полированной дона и различного количества угловых граней на короне, образующих фасеточный купол. Иногда на дне камня вырезают 58-ю грань, называемую кулетом, чтобы предотвратить сколы вершины павильона. Ранние бриллиантовые огранки часто имеют очень большие кулеты, в то время как современные бриллианты обычно не имеют кулета, или он присутствует в микроскопическом размере.
Режущие фассеты
Искусство огранки драгоценного камня – это точная процедура, выполняемая на фасетографе. Идеальным результатом огранки является драгоценный камень, демонстрирующий гармоничное сочетание внутренних отражений света, известных как блеск, сильную и красочную дисперсию, обычно называемую «игрой света», и яркие вспышки отраженного света, известные как сцинтилляция. Как правило, ограняют прозрачные или полупрозрачные камни, хотя иногда ограняют и непрозрачные материалы, поскольку их блеск создает привлекательные отражения. Плеонаст (черный шпинель) и черный алмаз – примеры непрозрачных ограненных драгоценных камней.
Угол фасада
Угол, используемый для каждой грани, играет решающую роль в конечном результате обработки драгоценного камня. Хотя общее расположение граней конкретной огранки драгоценного камня может выглядеть одинаково для любого материала, углы каждой грани необходимо тщательно корректировать для достижения максимальной оптической эффективности. Используемые углы будут меняться в зависимости от показателя преломления материала камня. Когда свет проходит сквозь драгоценный камень и попадает на отполированную грань, минимальный угол, при котором грань способна отразить свет обратно в камень, называется критическим углом. Если луч света падает на поверхность под углом меньше критического, он покинет материал камня, вместо того чтобы отразиться внутри него, создавая блеск. Эти потерянные лучи света иногда называют "утечкой света", а эффект, вызванный ими, – "окном", поскольку область выглядит прозрачной и лишенной блеска. Это особенно часто встречается в плохо ограненных коммерческих драгоценных камнях. Драгоценные камни с более высоким показателем преломления обычно более ценны, поскольку с увеличением показателя преломления уменьшается критический угол, что позволяет увеличить количество внутренних отражений, так как свет реже покидает камень.
Машины для фасадирования
Эта машина использует двигательную пластину для удержания точно плоского диска (известного как "шлифовальный круг") для целей резки или полировки. Алмазные абразивы, закрепленные на металле или смоле, обычно используются для резки кругов, а для полировки используются различные материалы в сочетании с очень мелким алмазным порошком или полировальными пастами на основе оксидов. Вода обычно используется для резки, а масло или вода – для процесса полировки. Машина использует систему, обычно называемую "мастом", которая состоит из индикатора угла, регулировки высоты и, как правило, зубчатого колеса (называемого "индексным колесом") с определенным числом зубьев, используемого для установки угла поворота. Углы поворота равномерно делятся на количество зубьев на колесе, хотя многие машины включают дополнительные средства для регулировки угла поворота с более мелкими шагами, часто называемые "подстроечным механизмом". Камень крепится к (обычно металлическому) стержню, известному как "доп" или "доп-держатель", и удерживается на месте частью маста, называемой "гильзой".
Современный процесс фасадирования
Камень, получивший предварительную форму, шлифуется под точными углами и с точной ориентацией на шлифовальных кругах с абразивом постепенно уменьшающейся зернистости, после чего процесс повторяется еще раз для полировки каждой грани. Точное воспроизведение углов в процессе резки и полировки обеспечивается угловым индикатором и установочным механизмом. Физический процесс полировки является предметом споров. Одна из общепринятых теорий заключается в том, что мелкие абразивные частицы полировочной пасты создают микроскопические царапины, размер которых меньше длины волны света, делая их невидимыми. Поскольку драгоценные камни имеют две стороны (корона и павильон), для переворачивания камня часто используется устройство, называемое "переворотным приспособлением", чтобы можно было обработать и отполировать каждую сторону.
Другие методы
Расщепление основано на плоскостях спайности химических связей в кристаллической структуре минерала. При нанесении резкого удара под правильным углом камень может чисто расколоться. Хотя расщепление иногда используется для разделения необработанных драгоценных камней на более мелкие части, оно никогда не применяется для создания граней. Расщепление алмазов когда-то было распространенным методом, но из-за высокого риска повреждения камня часто получались нежелательные фрагменты. В настоящее время предпочтительным способом разделения алмазов на части является распиливание. Более старая и примитивная конструкция ограночной машины, известная как машина с упором, использовала деревянные доп-стержни точной длины и систему "мачты", состоящую из пластины с тщательно расположенными отверстиями. Помещая задний конец доп-стержня в одно из множества отверстий, камень можно было подвести к кругу под точным углом. Для эффективной работы с этими машинами требовалось значительное мастерство. Другой метод огранки граней предполагает использование цилиндров для создания изогнутых, вогнутых граней. Эта техника позволяет создавать множество необычных и художественных вариаций традиционного процесса огранки.
Природный фасетинг
Многие кристаллы естественным образом растут в граненой форме. Например, обычная поваренная соль образует кубы, а кварц – гексагональные призмы. Эти характерные формы являются следствием кристаллической структуры материала и поверхностной энергии, а также общих условий формирования кристалла. Кристаллическая решетка Браве определяет набор возможных плоскостей с низкой энергией, которые обычно являются плоскостями с плотной упаковкой атомов. Например, кубический кристалл может иметь плоскости с низкой энергией на гранях куба или на диагоналях. Эти плоскости имеют низкую энергию в том смысле, что при расщеплении кристалла вдоль них будет относительно мало разорванных связей и незначительное увеличение энергии по сравнению с целым кристаллом. Эквивалентно, эти плоскости обладают низкой поверхностной энергией. Плоскости с наименьшей энергией формируют наибольшие грани, стремясь минимизировать общую термодинамическую свободную энергию кристалла. Если известна поверхностная энергия в зависимости от плоскостей, равновесную форму кристалла можно определить с помощью построения Вульфа. Условия роста, включая поверхность, на которой растет кристалл (субстрат), могут изменять ожидаемую форму; например, если основание кристалла испытывает напряжение от субстрата, это может способствовать росту кристалла в высоту, а не вширь по субстрату. Поверхностная энергия, включая относительную энергию различных плоскостей, зависит от множества факторов, таких как температура, состав окружающей среды (например, влажность) и давление.