彩色钻石颜色测量方法

世界各国的颜色科学家和宝石学家及工程师尝试使用过各种颜色测量方法来测量宝石的颜色，包括测量彩色钻石的颜色。在所尝试过的颜色测量方法中，使用积分球的颜色测量方法的测量精度远好于其他的颜色测量方法。在积分球宝石颜色测量方法中，将钻石放在积分球中心来测量无色钻石的D—Z 颜色的测量方法比其他方法较为实用，图5—7为这种积分球颜色测量方法的示意图。

图5-7 利用积分球进行钻石颜色测量方法示意图

A—石钻放在积分球的中心，光由下入射到钻石的台面，积分球再将钻石的出射光积分后送到色度计进行颜色测量；B—钻石放在积分球的下面，漫射光经钻石的亭部入射到钻石，然后经台面出射到分光光度仪进行光谱测量

另外一种积分球颜色测量方法具有双光束，一个光束用于宝石的颜色测量，另外一个光束用作标准参照。从理论上讲，这种双光束积分球方法设计合理，而且广泛用于光谱测量。但对于测量宝石的颜色并不理想。

图5-8 宝石光谱颜色测量实验装置

1－分积球；2—光源；3—分光光谱图像仪；4—A/D转换器

准直光经钻石台面射入，钻石的反射光经钻石台面射入积分球，积分球将反射光积分后传送到分光光谱图像仪进行光谱测量

著者曾在美国宝石学院研究部专门设置一台使用积分球的光谱颜色测量实验装置，如图5—8所示。此光谱颜色测量实验装置由光源、积分球、分光光谱图像仪和A/D 转换器组成。光源所提供的稳定连续光经准直后照射在宝石的台面，反射光经积分球漫反射均匀后入射到分光光谱图像仪。分光光谱图像仪的衍射光栅将入射光分解为可见光谱，并成像在CCD 矩阵元件上。CCD 矩阵所产生的模拟信号经A/D 转换器变为数字信号后传送到计算机。计算机由宝石光谱的数字信号计算出光谱反射率，并计算色度值。著者利用这台光谱颜色测量实验装置进行了许多宝石颜色测量方面的研究，其中包括“塔维涅”钻石的变色研究以及许多彩色钻石、无色钻石和有色宝石的颜色测量。该实验装置可利用改变入射光孔径的方法来测量不同尺寸和形状的宝石。因为该实验装置不能将形状、尺寸、折射率和荧光等因素纳入计算因素，所得到的颜色色度测量值主要用于对宝石颜色的定性研究，不能达到对宝石颜色的定量研究，也无法利用测量所得到的颜色色度值对所测宝石进行直接的颜色评定。

图5-9 测量宝石颜色的双积分球分光光度仪

经多年的潜心研发和不断地改进，著者成功研发了一台采用双积分球和三光谱校正的分光光度仪（图5—9），解决了宝石颜色的仪器测量和评定难题。由于该分光光谱仪还提供宝石的可见光谱，可以用来进行宝石的光谱研究和利用光谱进行宝石的鉴定。图5-10为双积分球分光光度仪的原理示意图。图中的两个积分球具有各自的功能。测量积分球为被测样品提供均匀照明，并通过测量准直镜接受样品的反射光。样品积分球为被测样品提供一个稳定、一致的背景。光源所辐射的可见光经漫射挡光板漫反射到测量积分球的内壁，再经积分球内壁的多次漫反射形成均匀光照射到样品的台面。漫射挡光板除将光源的入射光漫反射到测量积分球内壁外，另一个重要作用是防止光源的入射光直接照射到样品和测量准直镜，以提高颜色测量的精确度。测量准直镜接受经样品反射的可见光，并直接或经光缆传送到分光光度仪。分光光谱仪将样品的反射光分解为光谱，再经光电元件转换为电信号，然后经A/D 转换的数字信号传送到计算机进行颜色的色度计算和颜色的评定。

图5-10 测量钻石颜色的双积分球分光光度仪的原理示意图

钻石放在样品积分球内，漫射光经钻石的台面射入，钻石的反射光被准直镜接受，然后送到分光光度仪进行光谱测量；计算机利用钻石的光谱反射率计算钻石的平均颜色和特征色，以确定钻石的颜色级别

因为宝石的形状、尺寸、折射率和荧光强度都可能有所不同，而且宝石的颜色受背景的影响较其他颜色材料要大得多，提供一个稳定、一致的背景对宝石颜色测量的精度非常重要。许多过去的宝石颜色测量仪器将宝石放在积分球的中心，使入射光和反射光完全混在一起，影响了颜色测量的精度，也使颜色评定不够准确。双积分球光学装置中，样品积分球是完全独立的，为被测样品提供了一个稳定、一致的背景。测量积分球和样品积分球相互独立，使入射光和反射光的相互影响降至最低，因而大大地提高了宝石颜色的测量精度。

图5-11 双积分球分光光度仪的彩色钻石颜色测量评定视窗

所测的彩色钻石的颜色为艳偏绿蓝色（Vivid Greenish Blue）

宝石的颜色受光源的光谱分布影响，在不同的光源下一颗彩色钻石的颜色可能呈现略微不同的颜色。虽然这种颜色的不同是不能用颜色记忆来察觉，但对于彩色钻石的颜色评定可能影响很大，特别是在颜色级别的边界附近。这台双积分球分光光度仪的光源滤色片可根据要求更换，以提供标准D 65日光光源或标准A 白炽光源。

这台双积分球分光光度仪的宝石颜色测量和评定软件包括有色宝石颜色测量和评定软件、彩色钻石颜色评定的插入软件和D—Z 颜色评定软件。图5-11为彩色钻石的颜色测量和评定软件的视窗。被测的是一颗人工改色的艳偏绿蓝色的圆形彩色钻石。这颗彩色钻石的形状为亮圆形，直径为646mm，全深（高）392mm，没有考虑紫外荧光。

视窗中显示这颗钻石的反射光谱。在反射光谱中有两个反射带，一个在400～600nm之间，另外一个在长波范围。由于人眼在大于700nm的波长范围的灵敏度很低，长波范围的反射带对此彩色钻石的颜色贡献很小。这一彩色钻石的颜色主要是由400～600nm 之间的反射带所产生的，其反射峰中心大约在485nm，对应的光谱色调为偏绿蓝色。

颜色测量和评定软件利用所测的反射光谱计算在CIELA B颜色空间的色度值。此软件直接给出色调角、亮度和饱和度值。被测彩色钻石的色调为22814°，亮度值为5375，饱和度值为1972。

这台双积分球分光光度仪所测量的反射光谱来自彩色钻石的整个台面，包括特征色区、透光区、消光区和非镜面反射区，所以反射光谱是一个平均光谱。根据测量所获得的平均光谱可以得到一个平均颜色级别。这颗彩色钻石的颜色级别是“浓偏绿蓝色”。

在前一节中介绍过彩色钻石的颜色是由特征色区的颜色来评定的，不是由平均色来确定。根据彩色钻石的平均颜色、形状、尺寸、折射率和荧光，这台双积分球分光光度仪的软件可以利用人工智能方法“模糊”计算彩色钻石的特征颜色，再由特征色确定的颜色级别。这颗彩色钻石的真正颜色级别是“艳偏绿蓝色”。由这台双积分球分光光度仪进行颜色测量所得到的颜色级别与目视颜色评定所获得的颜色级别完全一致。

另外，由颜色计算所获得的色调“偏绿蓝色”与根据所测量的光谱的反射带分析所获得的色调完全一致。一般来讲，彩色钻石颜色的色调测量比较容易，但对亮度，特别是对饱和度测量非常困难。这台双积分球分光光度仪是目前世界上唯一可以准确测量彩色钻石颜色的亮度和饱和度仪器，能准确无误地评定颜色。

鉴别钻石的简单方法

一、钻石的单折射

钻石的单折射是由钻石的本质特性决定的。而其他天然宝石或人造宝石大多是双折射的。在10倍放大镜的观察下，很容易看到钻石的棱角出现重叠的影像，同时呈现两个底光。如果双折射的差异较小，比如锆石，也可以看到底光重叠的图像。

B钻石的吸附

对钻石油脂和污垢有一定的亲和力，即油污容易被钻石吸附。所以用手指摸钻石会有黏黏的感觉，手指好像也有黏黏的感觉。这是任何宝石都没有的。这种方法需要训练才能掌握其中的细微差别。

c、直线的特性。

这颗钻石有一个光滑的抛光表面。用钢笔蘸墨水，在钻石上画一圈。如果是真钻石，表面会留下光滑连续的线条，特点是直线。假冒产品会留下一行点。你应该用放大镜用这种方法观察。

d、独特的钻石光泽

在100度左右的白炽灯光下，与赝品对比，很容易看出哪颗钻石有钻石光泽。这种方法不应在太暗或强光下进行。

人工合成钻石的技术，主要就是模仿天然钻石生长时的环境来培养钻石。合成钻石就晶体形成之生长方式而言，大致可分为三种方式：一就是高温高压法，二是震波法，三是化学气相沉淀法。

一、高温高压法：这种方法用的材料有煤、焦炭、石墨、石蜡、糖等；有份报告曾列举二十几种合成成功的材料。应用的催化剂可用铁、钴、镍、铑、钌、钯、锇、铱、铬、钽、镁，或这些金属元素的混合物。要求至少要达75,000atm(大气压)，最好在80,000atm至110,000atm的高压状态，形成温度则要在1200℃�9�12000℃之间，最好是在1400℃�9�11800℃之间。反应舱的中部为高温区，碳源置放在该区，晶种放在反应舱下部的低温区。以石墨为碳源，晶种固定在氯化钠（食盐）晶床内，晶种某特殊晶面对着金属催化剂，在晶种和碳源之间放置直径６mm，厚３mm，金属催化剂圆柱，此金属催化剂是铁镍合金。组合后，置入单向加压，四块斜滑面式立体超高压高温装置中，再放入１０００顿的油压机内，反应腔温度约１４５０℃，压力控制在６GPa左右，生长时间２２~５２小时。

二、震波法：主要是利用爆炸时所产生的瞬间高温高压条件来合成钻石，所合成的钻石颗粒都很小(通称钻石粉)，只适合在工业上应用。

三、化学气相沉淀法：首先把氢气和含碳氢的气体(一般使用甲烷CH4)，通过一组调节器，调节两种气体的比例，然后利用微波波源或电热丝等，加热混合的气体，使温度达2000℃左右，氢气和甲烷会分解成氢原子和碳原子形成的电浆流，然后在加热至600~1000℃的基质上，结核长成薄膜。

CVD（Chemical Vapor Deposition化学气相沉淀）钻石的影响

1 颠覆对钻石价值观

过去号称要百万年才能结晶的昂贵钻石，可以在实验室中不到一周就制造完成，颠覆了一般人对钻石的价值观感。

2 提升钻石在各领域应用

以往钻石因价格高昂，多半用作珠宝饰品。一旦可便宜制出高质量的钻石，其应用价值，会迅速普及到各个领域。

专家预言廿一世纪最重要的发明将是会长大的钻石。有朝一日，价廉物美的钻石会取代硅在半导体的角色，使人类科技进入另一世界。

钻石大量生产后，可更平价，且发展有更多元的功能。钻石硬度高，具优异导热及切割、研磨特性，可在医疗上及电子组件上有很好之应用。 合成钻石：HPHT合成钻石大多为Ⅰb型；CVD合成钻石都是Ⅱ型的。主要用于区分改色钻石。但就从科技发展本身的规律来看，所有的仪器并不可能成为终极武器。文献资料显示，还有更多的大型仪器和研究方法用于检测合成钻石及优化处理方法，例如，液氮冷却技术用于可见光吸收检测、红外光谱检测、光致发光光谱、激光拉曼光谱、阴极发光等等。

合成钻石也可经过辐照和高温高压处理获得各种艳丽的颜色。按行规，人造钻石需要在钻石的腰部注明“人造”字样，或是英文，或是中文，而这批100多粒的人造钻石并没有亮明身份，供货商也未附带任何产品说明，目前国内外均有人工钻石的加工基地，加工地点相当隐蔽。钻石难辨真假，市场上售卖的钻石往往带有专业机构出具的鉴定证书。用老方法检测易被“忽悠”，所以业内专家提醒消费者，人造钻石价格便宜近两成，且不具保值潜力，购买钻石时应看清楚第三方检测证书。 高压高温造人造钻石

目前，在实验室有两种制造人造钻石的途径。

一种是化学气体相沉积法，英文简称叫做CVD，由位于美国的CVD钻石公司研制。

这种方法较灵巧，是一种在高压器里制造钻石。具体是在一个如洗碗机大小的高压器里，用化学气体相沉积的方法来加热天然气和氢气，接着便会产生一种碳化电浆，电浆随后会像雨点一样撒落在高压器底部的碳化基片层上。电浆越积越多，而且慢慢变硬，最后形成像钻石一样的晶体，纯且清亮。

另一种制造人造钻石的方法是由位于佛罗里达州的盖迈希公司研制的“残酷”办法。

在数十年的实验之后，科学家终于可以“种”出可媲美最珍贵的戴比尔斯钻石的人造钻石。

完美的大于2克拉的单晶钻石很快就可以被“种”出来。从去年开始，科学家们已经成功掌握了造出10克拉单晶钻石的方法，最厉害的是，这种钻石在颜色和纯净度上甚至超过了真的矿产钻石。在10年内，人造钻石将会变得越来越便宜。2011年，第一颗钻石半导体将会面市。

家用微波炉不可以合成钻石。

钻石是指经过琢磨的金刚石。金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石，但有时人们对二者并不细分。简单地讲，钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。人工合成的是立方氧化锆石，就是我们平常看到的水钻。

88842493和cawley的回答都有一定的错误。没错，微波炉的原理是让食物的分子剧烈运动，产生大量的热量。但是这不限于水。“任何干燥的食物都不能用微波炉加热”是不对的，曾经有人用微波炉消毒纸币，导致纸币烧毁。而纸所含的水分极少极少，大概是万分之一，这怎么可能导致纸币烧毁呢？而微波炉是不能熔化钻石，因为，钻石通常是璀璨炫目的，证明有很强的反射能力，它会把微波反射回去，这样的话只会导致微波炉烧毁，熔化钻石是绝对不可能的。即使微波炉能把钻石加热到10000度，只会改变钻石的分子结构，变成其它物质，钻石始终不会熔化。再说说为什么88842493的答案错误吧。刚才说了，有人用微波炉把纸币烧毁。纸的着火点高于100度，而如果纸是靠水加热的，水在标准大气压下的最高温度只能是100度，怎么可能把纸加热到高于100度？所以，真正的发热体是被加热物质本身，而不仅仅是水。

合成钻石再经改色处理有时可以得到饱和度很高的在自然界罕见的彩色钻石，例如红色、紫红色、绿色、橙色等合成彩色钻石。另外**合成钻石经高温高压处理后，使部分离散氮原子聚合，使**的饱和度显著降低。经人工改色的合成钻石的价格取决于合成、人工改色和切磨费用。

人工改色合成钻石的颜色成因可能与相同或相似颜色的天然钻石的颜色成因不尽相同，典型的范例是经人工改色处理的红色合成钻石与天然红色钻石的颜色成因完全不同：前者的颜色主要由N—V 色心和离散氮所致，后者的颜色主要由塑性变形和聚合氮所致。人工改色处理为获得某些天然彩色钻石所罕见的颜色提供了新的途径。

不可以用微波炉加热。钻石不可以用微波炉加热，通常是璀璨炫目的，证明有很强的反射能力，它会把微波反射回去，这样的话只会导致微波炉烧毁。钻石是指经过琢磨的金刚石。钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。