高温高压法——合成钻石

一、概述

众所周知，钻石是由单元素碳组成的宝石。在自然界，钻石的生成是在高温高压下地质作用的结果。合成钻石就是人工模拟天然钻石形成的条件，让非钻石结构的碳转化为钻石结构的碳。早在1953年，瑞士工程公司(ASEL)就利用一种称为“压力球”的装置成功地合成出了40颗小的钻石晶体，但直到1955年美国通用电气公司(gE)宣布利用称为“压带”的装置首次成功生产出钻石时，他们才将其研究成果公布于众。戴比尔斯公司(de Beers)也不甘落后，于1959年掌握了合成钻石的复杂技术。他们所采用的方法与美国政府下令严格保密的通用电气公司所使用的方法非常相似。60年代初期，戴比尔斯公司和通用电气公司就开始了生产工业用合成钻石粉。我国在60年代也已成功的合成了磨料级钻石，并投入生产。1971年，通用电气公司宣布他们已合成出了平均直径为6mm的钻石晶体。这些钻石晶体不仅有**、褐色的，也有含氮低的近无色的，还有含硼的蓝色钻石。1985年日本住友电气公司(Sumitorno Electric Industries)开始加入合成钻石行列，1993年生产出高净度的工业用钻石。1990年俄罗斯的新西伯利亚(Novosibirsk )宣布他们利用“分裂球”(Spl(it-sphere)或称BARS装置已成功地合成出了钻石。

由于受超高压设备和高温条件的限制，生产成本较高，故宝石级合成钻石仍是昂贵和稀少的，但我们相信总有一天会有价格合理的宝石级合成钻石面世。

二、合成钻石的原理

1碳元素的化合物

钻石、石墨和无定性碳都是由碳原子组成的，它们不同的外观和截然不同的物理性质，取决于它们完全不同的原子结构(图9-7-1)。

图9-7-1 碳原子的等间距紧密堆积结构(左)钻石；层状结构(右)石墨

2石墨—钻石的转换

合成钻石的温压条件要求高，即使有催化剂存在下，仍需要压力(50～80)×108Pa，温度为1350～1800℃。用高压设备合成钻石最常用的金属熔剂(催化剂)是铁、镍、钴及钯。图9-7-2是在碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系。在合成钻石区，温度压力不同，钻石的晶形也各不相同。所以，合成钻石受温压影响较大。温度较低时，以立方体的生长为主；温度较高时，以八面体的生长为主。所以人工生长的钻石多为立方-八面体聚形。

合成钻石的碳源一般用石墨，所以，合成钻石的生产就是石墨转换成钻石的过程，不过，宝石级钻石的合成分两步走，先用石墨合成钻石粉(工业磨料)，再用钻石粉作原料，合成宝石级钻石，钻石粉可以保持压力稳定，生长出大颗粒的晶体。若采用石墨，其断裂的碳键改组成钻石时，会有体积损失，而使体系的压力降低，影响较大晶体的生成。

三、合成钻石的技术与设备

1六面顶压机

合成钻石的设备目前多采用高温高压的压机，国内的合成钻石主要是工业钻(即工业金刚石)，设备是一种称为“立方体超高温高压装置”的压机，压机采用油压和垂直固体传压装置，根据顶锤数量的不同，分为两面顶、四面顶、六面顶几种。现国内用得最多的是六面顶压机(即上下、前后、左右三对顶锤)，其工作压力有1000～5000吨的多种，工作空间640mm×600mm×500mm，一般是上下顶锤通电加热，温度可达1900℃左右。

2“压带”法

压带装置如图9-7-3所示，本方法与顶锤压机大同小异，将钻石粉末作为碳源放在生长舱内，生长舱放在特种材料做成的垫圈中，并放在两个铁砧之间，然后使生长舱内的原料经受极高的温度和压力，在生长舱内底部比顶部的温度低，以便形成一个温度梯度，使顶部的钻石粉充分熔化并通过熔剂向生长舱底部迁移。在温度较低的生长舱底部，钻石围绕籽晶生长成钻石晶体。

图9-7-2 碳稳定相图中，合成钻石区晶形与温压关系

图9-7-3 压带装置

3BARS装置

BARS是“分裂球无压装置”的俄文词头字母缩写。该装置中所需压力是采用液压的方式，通过将液体注入压力罐内得到，而不是用巨大的水压机提供。液压使球体装置的8个部分合在一起，并在由6个活塞构成的八面体上产生压力。八面体内有一个立方体的生长舱，其中装有加热设备、籽晶、碳源(钻石粉)以及金属熔剂。在这种装置中，常用镍作熔剂。图9-7-4是BARS装置的生长舱及其截面图。

图9-7-4 BARS装置的生长舱及其截面图

以上不同设备和方法，应属于不同的静压触媒法。除此之外，合成工业级钻石还有许多种方法，只是有的方法还不成熟，有的方法已被淘汰。如：爆炸法、液中放电法、气相沉积法、地下核爆炸法等等。气相沉积法近年来有很大的发展。

四、合成钻石的鉴别特征

由于合成钻石的技术条件要求高，成本昂贵，目前尚无法大规模工业化生产，市场上销售的钻石一般不需要声明它的天然属性。但是，区别合成钻石与天然钻石仍有一些方法可遵循。

1合成钻石的颜色

由于很难排除掉生长舱中的氮，大部分合成钻石多为含孤氮杂质的Ib型钻石，常呈**至褐**。有时也在生长舱中引入硼原子，随机取代钻石结构中的碳原子，产生具有导电性的蓝色IIb型钻石。为了生长出无色的合成钻石，常使用一种称为“氮吸收剂”的金属，如锆或铝。因为氮更易与这些元素结合，而不再取代钻石中的碳原子，这样就产生了无色的IIa 型钻石。所以，合成钻石很少出现 Ia 型钻石(该型钻石约占天然钻石的98%)。

2吸收光谱

绝大多数天然钻石(Ia型)显示415nm吸收线，而合成钻石无这种特征吸收线。

3紫外荧光

通常合成钻石在短波紫外线下的荧光比长波下的荧光强，且荧光颜色为**或黄绿色，而不是天然钻石的蓝或蓝绿色。合成钻石紫外荧光的颜色分带式样所表现的立方-八面体式样，与天然钻石的八面体式样也是完全不同的。

4包裹体

合成钻石有时会出现金属熔剂、尘状物、面包渣状包裹体，及“砂漏状”色带。

5仪器

针对合成钻石的性质特征，戴比尔斯公司研制了两种鉴别合成钻石的仪器。即钻石光谱鉴定仪(Diamondsure)和钻石结构荧光鉴定仪(DiamondView)。利用钻石光谱鉴定仪可观察到大部分天然钻石中的415nm吸收线。如果发现有415nm吸收线，便不需进行进一步的检测。钻石结构荧光仪可用来观察合成钻石紫外荧光所表现出的立方·八面体式样，这是由于不同的生长区和生长带含杂质的浓度不同所致。

思考题

一、是非判断题

1珠宝市场上最常见的合成宝石是玻璃。

2钇铝榴石的代号是GGG。

3有无气液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要证据。

4用水热法可生产祖母绿，也可生产红宝石。

5弧形生长线是助熔剂法合成宝石的特征之一。

6摩尔硬度大于7的人工宝石中有SrTiO3这个品种。

7目前市场上的合成变石是水热法产品。

8见到小片状铂或合金包裹体的合成宝石即水热法的产品。

9合成祖母绿常见的针柱状、柱状包裹体，可以是方解石。

10合成的红宝石的色带总是弯曲的。

11钇铝榴石的代号是GGG。

12有无汽液相包裹体是区分水晶与合成水晶的主要依据。

二、选择题

1区分绿碧玺与合成绿色水晶时应使用：( )

a滤色镜

b偏光镜

c折光仪

2一般讲，助熔剂法合成宝石中的液滴状的包体是( )

a助熔剂的残余

b捕虏来的液体

c填隙的后生气液包体

3区分水热法合成红宝石与红宝石时，要观测：( )

a折射率

b有无同生气液包体

c有无金红石或锆石等同生包裹体

4“YAG”中文名称是：( )

a钇铝榴石

b镓榴石

c钛酸锶

5人工生长的下列宝石，哪种必须在宝石名称前冠以“合成”二字：( )

a金绿宝石

b钛酸锶

c钇铝榴石

6合成变色刚玉加入的着色离子是：( )

a钒

a铬

c钛

7任何一种具有与天然无机宝石相同化学成分，原子结构和物理性质的人工生长晶体都应称为：( )

a人造宝石

b人工宝石

c合成宝石

8用焰熔法可以合成( )

a钇铝榴石

b祖母绿

c尖晶石

d立方氧化锆

9冷坩埚(熔壳)法生产立方氧化锆所需的热来自( )

a液化石油气

b丙烷和氯

c高频电流

d高温电阻

10合成绿色水晶：( )

a有强二色性

b无二色性

c有弱二色性

11目前合成宝石或人造宝石中色散最强的是：( )

aα-SiC(α-碳硅石)

bSrTiO3(钛酸锶)

cTiO2(金红石)

12从熔体结晶的人工宝石中不会含( )

a气—液两相包裹体

b同生的气-液两相包裹体

c后生的气液两相包裹体

13目前人造GGG由以下途径形成：( )

a从熔体中结晶

b从溶液中结晶

c从气体中结晶

14助熔剂法合成祖母绿中的特征包裹体为：( )

a同生气液两相包裹体 b固相-气相两相包裹体 c指纹状气液两相包裹体

15提拉法合成变石的特征包裹体为：( )

a愈合裂隙中三相同生包裹体

b指纹状气液两相包裹体

c弯曲生长纹

16腰棱标有“GE POL”的改成白色的钻石是：( )

a用褐钻改的

b用**钻石改的

c用劣质绿色钻石改的

17下列仿钻材料中，热导率最接近钻石的是：( )

a合成CZ

b合成α-SiC

c合成刚玉

三、多项选择题

1合成Moissanite(α-SiC)的物理性质是：( )

a有一个n值为2417

b有双折射

c热导率高于钻石

d维氏硬度与钻石十分相似

e反射率高于钻石

2仿宝石 Imitation stones是指( )

a人工宝石模仿天然宝石的颜色、外观者

b人工宝石模仿天然宝石的特殊光学效应者

c某天然宝石模仿另一种天然宝石的特征

3天然水晶与合成水晶：( )

a可有菱面体与六方柱等单形组成晶体外形

b其化学式是SiO2·nH2O

c可有较强的多色性

d晶面条纹平行C轴

e任何切面上都有一个固定不变的折射率为1544

四、填空题

1焰熔法合成尖晶石的密度和折射率比镁铝尖晶石都( )。

2合成刚玉宝石主要方法有( )、( )、和( )。

3人造与合成宝石中代号CZ是( )，GGG是( )。

4合成紫水晶不仅需要在原料中加着色元素( )，还需经( )处理。

5合成宝石指其制取的全部或部分工艺过程是由人控制进行的。它们的( )、( )与它们所)和(对应的天然宝石基本相同。

6除拼合石之外，人工宝石的制造方法可分为：从熔体中结晶或冷凝，从( )中结晶及从( )中结晶，和( )等。

7水热法合成祖母绿的特征包裹体形状常为：( )、( )、( )。

8与水热法相比，助熔剂法合成宝石的优点是能在( )情况下加热熔剂和熔解各种原料，并使晶体在熔体中结晶。

9水热法合成的红宝石内部可见：( )、( )、( )、金属包裹体和( )。

一、“合成钻石和天然钻石几乎没有差别”这句话不严谨

合成钻石和天然钻石肉眼观察外观时，几乎没有差别，没有任何一个人，哪怕是专业人士，可以用肉眼分辨出天然和合成钻石。如果有人告诉你，肉眼可以区分合成和天然钻石，合成钻石很假，那这个人一定是在骗你。

Gemesis公司生产的两粒CVD合成钻石

但是从放大观察和大型仪器检测，是可以鉴定区别两者的。具体方法有以下几点：

放大观察。HPHT合成钻石：常见金属触媒包体，呈云雾状分布的点状包体，与生长区相对应的色带或色块等。CVD合成钻石：内部特征较少，有时可见不规则或点状包体。

紫外荧光。HPHT合成钻石：长波下常为惰性；短波下为无至强的淡**、橙**、绿**、绿蓝色等，不均匀，部分有磷光，通常短波荧光强于长波。CVD合成钻石：荧光可为弱-强的橙**、橙红色、黄绿色、蓝绿色或惰性，通常短波荧光强于长波。

发光图像。HPHT合成钻石：多呈明显的生长分区特征，不同生长区，发光颜色不同。CVD合成钻石：发光颜色多呈橙黄、橙红、蓝绿、绿、蓝紫等，可见层状生长纹。

紫外-可见-近红外吸收光谱。HPHT合成钻石：**HPHT合成　钻石从550 nm至短波吸收逐渐增强，无色合成钻石通常可见227 nm吸收峰，多数可见270 nm吸收峰；有时可见880 nm等特征吸收峰。CVD合成钻石：通常可见227 nm，有时可见270 nm、737 nm等特征吸收峰。

红外光谱。HPHT合成钻石：**HPHT合成　钻石主要为Ib型，可见1344 cm-1特征吸收峰以及1130 cm-1特征吸收宽峰，经过HPHT处理后可为Ia+Ib型；无色HPHT合成　钻石为IIa型或IIa+IIb型，蓝色HPHT合成钻石为IIb型。CVD合成钻石：CVD合成　钻石主要为IIa型，也可有孤氮或硼的吸收峰存在。

光致发光光谱。HPHT合成钻石：低温（液氮）条件下，多具8832 nm/8849 nm特征发光双峰。CVD合成钻石：低温（液氮）条件下，可具596 nm/597 nm、7366 nm/7369 nm等特征发光峰。

磁性。强磁铁确认待测样品具有磁性，部分HPHT合成钻石会呈现有磁性，主要还是因为有金属包体的缘故。

人工培育的钻石戴久了会变得更脆弱，外观也会发生变化，耐腐蚀性也会受到影响。

由于钻石是一种硬度非常高的宝石，因此它的耐磨性也很强。但是，由于钻石的表面经过人工处理，它比自然形成的钻石更容易受到磨损，因此戴久了会变得更脆弱。

此外，由于钻石的表面经过人工处理，它的外观也会发生变化，比如变得暗淡，失去光泽，甚至出现褪色等现象。最后，由于钻石的表面经过人工处理，它的耐腐蚀性也会受到影响，因此戴久了会变得更容易受到腐蚀。总之，人工培育的钻石戴久了会变得更脆弱，外观也会发生变化，耐腐蚀性也会受到影响。

人工培育钻石与天然钻石的特性相差不大，虽然在质地上较为坚硬，但也非常脆弱，一旦与其他硬物碰撞在一起也会发生碎裂。所以人工培育钻石戴久了稍不注意受到磕碰，就会让它出现损坏，这就需要在平时的佩戴过程中小心谨慎一些。

人工培育钻石戴久了上面的小钻也会出现脱落，在佩戴半年或一年后，可以定期检查一下，再决定是否可以加固。平时在家清理保养的时候，也要用水先清洗几下，然后用擦银布擦干，这样可以钻石的洁净。

天然钻石和人工培育钻石的区别：

1、形成方式不同，培育钻石是种子钻石放入真空室后，用汞导入了之后加热到3000℃的甲烷和氢气形成高电荷等离子体，然后2种气体分解并且释放放碳原子后，就会形成钻石的晶体结构。天然钻石顾就是天然形成的。

2、培育钻石和天然钻石的价格不同，相对于培育钻石人工培养出来的钻石，价格和天然钻石是比较会低的，因为培育钻石是人工合成的，产量比天然钻石需求大。

3、培育钻石和天然钻石特性不一样的，培育钻石是可以用磁铁吸附的，天然钻石是不可以吸附的，这也是用来鉴定培育钻石和天然钻石的区别之一。培育钻石整个过程只用适量的电力和原材料，保护环境很好，培育钻石深受年轻人的追捧。

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。

在人们的珠宝奢侈品中，钻石是指抛光钻石，也是爱情和忠诚的象征。人们对钻石形成的原因很好奇。我来给你详细解释一下钻石是怎么形成的。钻石形成的原因钻石的结构特征:钻石由碳元素组成，是碳元素的一种晶体，硬度为10。它是自然界中最坚硬的天然矿物，密度为3。53(001)克/立方厘米，折射率为2。417，离散度为0。044它是钻石经过切割、研磨后的产物，在钻石矿物中约有五分之一可以达到宝石级，被称为宝石级钻石，在国外被称为“毛坯钻石”或“钻坯”。毛坯切割打磨成切割形状后，称为裸钻，国外称为成品钻或抛光钻。英文名Diamond来源于希腊语amount，意思是“坚硬、不可侵犯、不可战胜”。金刚石和石墨都是由碳组成的。金刚石和石墨是在不同的温度和压力条件下形成的，它们在温度和压力条件的变化下可以相互转化。钻石属于立方晶体，硬度为10，石墨属于六方晶体，硬度为1。它们具有不同的晶体结构，并且是结晶碳的两种同质多晶型物。只有在一定的压力和温度下，碳才能结晶成金刚石。钻石的形成:最早的天然钻石形成于地球内部，温度为900-1600℃，压力为(45-6)×109Pa，相当于地下130-200km的深度。理论上，只要满足条件，钻石随时都可以形成。目前开采的钻石大多形成于33亿年前和12-17亿年前。形成钻石的碳来自地幔中熔化的岩浆，或者是因为地壳的运动。地壳中的碳带聚集在地球深处，在合适的条件下结晶成钻石。还有一种外在的方式产生钻石。陨石撞击大陆时，瞬间产生的高温高压也可能产生钻石。但这种方式生产的钻石往往比较小，质量差，一般没有经济价值，不能作为珠宝加工的钻石。钻石的发现:钻石首先在印度被发现。随着人们对钻石的渴望，钻石的勘探和开采越来越受欢迎。金刚石矿床分为原生矿和次生矿。原生矿石是由地球的地质运动产生的。地震和火山活动将富含金刚石的矿物带到地表或地表附近的区域，其中大部分是富含金刚石的金伯利岩和煌斑岩，以及火山口附近的填充物和岩壁和基岩中的根部沉积物。在自然的作用下，次生矿石由原生矿石搬运沉积而成。大部分经风化和雨水冲刷，残留在山坡、河流和海岸形成矿床，多为砂矿。钻石的形成和发现过程大致是这样的，不像黄金等贵金属。21世纪以来，钻石价格一直保持稳定增长的趋势，逐渐成为投资者的首选。钻石的鉴定方法简单识别钻石的简单鉴别方法:需要10-20倍的放大镜辅助，做几个简单的观察。观察钻石的腰部。腰部用沙子磨的话最好用这个方法。因为钻石比任何仿制品都硬，不会有仿制品那样的细线。钻石的腰部是颗粒状的。钻石比仿制品坚硬，仿制品的刻面往往比钻石钝，但钻石的刻面一定要锋利。因为钻石比仿制品坚硬，仿制品的刻面边缘经常磨损。如果钻石有自然表面，就有机会在自然表面找到钻石独特的“三角形生长线”。如果一颗钻石破碎，它的外观通常是阶梯状的，而仿制品是弯曲的或贝壳状的。硬度检查钻石是已知最坚硬的天然物质，没有任何东西可以标记它们。如果可以，那就不是钻石了。热传导试验呼吸的同时对钻石和其他类似的项目进行辩论。如果是钻石，其表面凝结的水雾应该比其他物品上的水雾蒸发得快。这是因为钻石的导热性很高。观察法反射光用放大镜可以观察到钻石的腰部呈现非常精细的磨砂状，反射光闪闪发光。钻石的这一特性是独一无二的。看生长点在放大镜下观察，真钻的晶面上往往有凹槽和三角形生长点，而假货有三种:①普通玻璃加氧化铝，因折射率和色散增加，容易误入，但硬度较低。②由化学合成的蓝宝石和无色尖晶石仿制，硬度相近，但折射率低且有双折射现象，放大镜下可见重影。铅笔标识铅笔的化学成分是碳，就像钻石一样，只是物理结构不同，所以很多人用一支铅笔来检测钻石的真伪，这是比较实用有效的方法。鉴定时，他们要先用水打湿钻石，然后用铅笔轻轻划线。在真钻石的晶面上，铅笔划到的地方是没有痕迹的，而如果不是钻石，而是玻璃、水晶等材料，就会在表面留下痕迹。一般会用铅笔标注，以鉴别钻石的真伪。这个它硬度高，折射性好，但是旋转时会反射更多的彩色光，和正品旋转时只反射微弱的**和蓝色光有明显区别。钻石切割程序一颗钻石毛坯看起来不起眼，必须经过精心的切割、打磨、加工，才能成为我们习以为常的闪亮钻石。所以钻石的车削直接影响钻石的价值，下面详细介绍。当然，理想的切割效果是保持钻石的最大重量，最大限度减少瑕疵，充分展示钻石的美，使其熠熠生辉。一般切割过程包括以下步骤:1划线(Marking):这是钻石切工的第一步。首先，检查钻坯，在钻石表面做标记。做这项工作的人经验丰富，精通加工技术。最终目标是生产出最大、最干净、最完美的钻石，从而尽可能高的体现钻石的价值。抄写员必须注意两点:保持最大重量，尽量减少夹杂物。划线员用放大镜研究钻坯的结构。如果是大钻石，这个工作可能需要几个月，而对于普通钻坯，则需要几分钟。但是，再小的钻石毛坯，每颗钻石都必须经过详细的检验，才能做出正确的判断。抄写员用印度墨水在钻坯上做了记号，表示钻坯要沿着这条线分。通常情况下，线尽可能沿着钻石的自然纹理方向画。裂开切割者将画好线的钻坯放在夹持器上，然后用另一颗钻石沿分割线切割出一个凹痕，再在凹痕上放一把方形刀，用手适当用力敲击。钻石会沿着纹理方向分裂成两块或更多块。锯切大部分钻石不适合劈开，需要用锯子切割。由于只有钻石才能切割钻石，所以锯片是磷青铜圆片，边缘涂有金刚石粉和润滑剂。钻石固定在夹具上，锯盘高速旋转切割钻石。将现代激光技术引入金刚石切割，大大提高了钻坯的加工效率。采取想要的形状锯好或劈好的钻石送到磨圆部进行磨圆整形，即根据设计要求，将钻石做成圆形、心形、椭圆形、尖形、祖母绿形等常见的切花形状，或其他特殊形状。由于钻石是迄今为止人类公认的最坚硬的天然物质，只有钻石才能打磨钻石，钻石的硬度在各个方向都略有不同。所以打磨的时候要靠经验来把握钻石的基本形态:三面体、八面体、十二面体和晶体特征。一般方法是在车床上高速转动钻坯，然后用另一只手臂上的金刚石把转动的钻坯磨圆。擦亮在涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上，所有的刻面(刻面)都被转动，使钻石闪闪发光。打磨工艺通常是，先在底层做8个大面，再做16个小面。有尖底，有25个刻面，从这些刻面延伸出三角刻面、风筝刻面、腰刻面，共33个刻面。这样的圆形钻石一共有58个刻面，如果没有尖底刻面，则有57个刻面。并不是每个钻坯都要经历以上所有的工序，这取决于钻坯的特性和要达到的目标。例如，上述“扁平”钻坯可能不需要分割，或者祖母绿钻石可能不需要倒圆。然而，对于任何一颗毛坯钻石来说，都有两个必不可少的过程，即“划线”、“削片”和抛光。一颗精雕细琢的钻石所产生的花瓣表面的位置和角度都是经过精确计算的，这使得钻石最闪耀。随着科技的进步，激光技术和计算机技术的引入，可以使钻坯的设计和切割更加精确。钻石的化学成分钻石的化学成分是碳，碳是宝石中唯一的单一元素，属于等轴晶系。它往往含有005%-02%的杂质元素，其中最重要的是N和B，它们的存在与钻石的种类和性质有关。大多数晶体是八面体、菱形十二面体、四面体及其集合体。纯钻无色透明，因微量元素的混合而呈现不同的颜色。强烈的钻石光泽。折射率为2417，色散适中，为0044。各向同性物体。热导率为035卡/厘米/秒/度。用热导仪测试，反应最灵敏。硬度为10，是目前已知最硬的矿物。其绝对硬度是应时的1000倍，刚玉的150倍。它害怕重重的一击，重重的一击之后就会被劈碎。一组完全裂开。密度为352克/立方厘米。钻石是会发光的，当暴露在阳光下时，它们在夜间会发出淡淡的青色磷光。x射线照射会发出天蓝色的荧光。钻石的化学性质非常稳定，在常温下不容易溶于酸和碱，酸碱也不会对其产生作用。钻石与同类宝石和人造钻石的区别。宝石市场常见的替代品或赝品有无色宝石、无色尖晶石、立方氧化锆、钛酸锶、钇铝石榴石、钇镓石榴石、人造金红石等。人造钻石最早由日本在1955年研制成功，但没有批量生产。因为合成钻石比天然钻石贵，所以合成钻石在市场上很少见。钻石可以通过其独特的硬度、密度、色散和折射率来区别于类似的宝石。如类金刚石立方氧化锆无色，分散性强(0060)，光泽强，密度高，为58g/cm3，手感厚重。钇石榴石的分散性较软，肉眼很难与钻石区分。看看钻石是如何形成的，看看:1金矿是怎么形成的？2月光石是如何形成的？3雷电是如何形成的？4泻湖是如何形成的？5贝壳的珍珠是如何形成的？

钻石的鉴定

钻石是天然物质中最坚硬的物质，钻石可刻划任何其他宝石，但其他任何宝石却都刻划不动钻石。也可以用“标准硬度计”刻划，凡硬度小于9度，均是假钻石。钻石还具有亲油性，如以钢笔在钻石表面划一条线，则成一条连续不断的直线，而其他宝石则呈断断续续的间断线。上述方法在鉴定钻石中都有一定参考价值。还可以通过10倍放大镜观察，在10倍放大镜下，多数钻石可见霞疵，有三角形的生长纹，钻石的表面有“红、橙、蓝”等色的“火”光。光芒四射。最准确可靠的方法是用“热导仪”，测出导热数据来区分真假钻石，但“热导仪”价格比较昂贵。……>>>世界最著名八大钻石

由于钻石是高贵豪华的首饰品，目前市场上以廉价宝石、人造宝石甚至玻璃来代替或冒称钻石屡见不鲜，常见的形形色色的假钻石有以下几种：

①锆石：与钻石极为相似，是钻石最佳代用品。鉴定方法是，锆石由于具有偏光性和很大双折射率，当用10倍放大镜观察加工后的锆石棱面时，由其顶面向下看，可以看出底部的棱线有明显的双影，而钻石绝无双影现象。

②玻璃：玻璃的折光率很低，没有钻石那种闪烁的彩色光芒；尤其是沉入水中，玻璃制品光彩全无，立即露出马脚。

③苏联钻：即立方氧化锆，最早由苏联人研制成功，故名。苏联钻是人造化合物，但在色散、折光率等方面与天然钻石很接近，也具有“火”光闪闪的诱人外貌。但它的硬度较低(85)，可与钻石互相划刻区分。且导热性远低于钻石，可以“热导仪”鉴定，准确将其区分开来。

④水晶：水晶虽然是天然矿物透明晶体，经加工后似钻石，但缺少钻石的彩色光芒。……>>>玩家故事：水晶女人惊艳情缘

红宝石的鉴定

天然宝石“十红九裂”，没有一点瑕疵及裂纹的天然红宝石极为罕见。而人造红宝石颜色一致，内部缺陷或结晶质包裹体少、洁净，块体较大。作为珍贵宝石，市场上超过3克拉以上的天然红宝石十分少见，如碰到较大块体的红宝石，就要引起注意，因为天然红宝石比人造红宝石价值高出千百倍，稍一疏忽，就会“吃药”。

天然红宝石有较强的“二色性”，所谓二色性，即从不同方向看有红色和橙红色二种色调，如只有一种颜色，则可能是红色尖晶石、石榴石或红色玻璃等。

红色尖晶石与天然红宝石十分相似，两者最易混淆，所以必须特别慎重。

蓝宝石的鉴定

延伸：辨识铂金

天然蓝宝石的颜色往往不均匀，大多数具有平直的生长纹。人造蓝宝石颜色一致，其生长纹为弧形带，往往可见体内有面包屑状或珠状的气泡。

天然蓝宝石也具有明显的二色性，从一个方向看为蓝色，从另一个方向看则为蓝绿色。其他宝石的呈色性与天然蓝宝石不同，据此可以区分。

另外，最简便的方法可用硬度测定法，天然蓝宝石可在黄玉上刻划出痕迹，而其他蓝色宝石难以在黄玉上刻划出痕迹，所以购买珠宝时，如身边没仪器，只要有一块黄玉，有时也能解决一些问题。

祖母绿的鉴定

延伸：琥珀首饰

在自然界，和祖母绿相似的绿色透明宝石种类不少，较常见的有翡翠、碧玺、萤石、橄榄石、石榴石和锆石等，其中外观酷似祖母绿而容易混淆的是碧玺、萤石和翡翠。以肉眼观察，绿色翡翠一般都呈半透明状，往往有交织纤维斑状结构，而优质祖母绿透明晶莹。祖母绿的硬度75-8，而萤石硬度低，仅为4。祖母绿比重较小，而萤石、碧玺、翡翠的比重都较大。锆石则色散强并具有明显的双影。

此外，还有与天然祖母绿相似的人工祖母绿、绿色玻璃等，它们之间最大的区别之处是天然祖母绿绝大多数有瑕疵或包体，并可见二色性。当然，要严格正确的区分最好运用折光仪、偏光镜等鉴定仪器。

猫眼的鉴定

近年来，市场上有一种玻璃纤维猫眼戒面销售，镶在黄金或白银戒指上，使人真假莫辨。其鉴别方法是，当转动戒面时，假猫眼的弧形顶端可同时出现数条光带，而真猫眼只有一条。假猫眼眼线呆板，而真猫眼眼线张合灵活。真猫眼的颜色大多为褐黄或淡绿色，假猫眼则颜色多样，有红、蓝、绿等色。

欧泊的鉴定

欧泊根据它的颜色可分为黑欧泊、白欧泊、黄欧泊等，其中以黑欧泊价格最高。为了使价格较低的白或黄欧泊提高档次，有人就采用人工方法使其变色，成为“黑欧泊”，以牟取高利。其主要方法是用糖煮或注入塑料，使白欧泊变黑。识别的方法是，经过糖煮或注塑的欧泊比重明显不同，在水中测试，其比重值变轻。亦可用加热后的针测试注塑欧泊，天然欧泊热针扎不进，注塑欧泊能够扎进，并会产生塑料烊化后的气味。

碧玺的鉴定

碧玺是一种中档宝石，但因桃红色和鲜蓝色碧玺较贵重，故也有冒仿品出现。常见的冒仿品有两类，一为以无色碧玺人工加色；一为以红色玻璃加工而成。识别的方法是，真碧玺往往具有明显的二色性，可见双影；体内可见管状包裹物或棉絮状物，晶体的横断面呈弧面三角形。这些特点是冒仿品所不具有的，工人染色的碧玺，由于颜色吊滞，缺乏天然碧玺的“宝光”，故不难识别。

水晶的鉴定

来自水晶的诱惑

天然水晶清澈透明，常含有云雾状、星点状或絮状气液包体，并往往有微裂纹。此外，天然水晶有偏光性，可见双晶现象，例如水晶球体，从上向下看，会见有双影现象。人工合成水晶或玻璃制品，体内均一纯净，毫无裂纹，内部往往有小气泡。球体由上往下看，见不到下面线条的双影。用手感识别，可感到合成水晶的比重大于天然水晶；天然水晶有冰凉之感，而玻璃有温感。

橄榄石的鉴定

橄榄石是一种绿中带黄，类似橄榄色的中低档宝石，市场上最常见的是用有色玻璃制成的橄榄石仿冒品。两者主要的区别是，橄榄石具有明显的“双影”，而玻璃没有；橄榄石内往往可见结晶质包体，玻璃内只含气泡；橄榄石的比重35，硬度为7，比玻璃的比重(26)和硬度(6)都要大。

珍珠的鉴定

彩色海水珍珠问世

珍珠有天然珍珠和养殖珍珠之分，养殖珍珠又有海水珠和淡水珠之分。天然珍珠产量少，价格贵；而养殖珍珠可大批量产出，故价格要低得多。两者的主要区别是，天然珍珠与养殖珍珠的内没有核。天然珍珠的内核往往只是一些砂粒或寄生虫等物，甚至没有核。而养殖珍珠的内核是人工制作的较大的圆珠，故外面的包裹层较薄。表现在体表上，天然珍珠因其生长环境是随机的，核中异物很少滚动，其外形圆度差。养殖珍珠内核滚圆，因此成珠后圆度较好。天然珍珠由于生长时间长，因此成珠后质地细腻，珠层厚实，表皮光滑，很少有“凸泡”，且较透明。养殖珍珠则因成珠时音短，因而珠层薄，质地较粗糙，光泽带“蜡”状，且表面往往有一些凹凸的“小泡”，透明度亦较差。如果是已穿孔的珍珠，用放大镜仔细观察孔内，如是养殖珍珠，一般能看到珠内有一条褐色界线，这是放入的内核和后来生长出来的珍珠层之间的分界线。

目前，市场上还经常出现仿制珍珠，一般是以玻璃小珠涂带鱼鳞粉或银粉制成，其光泽与真珍珠明显不同，重量也不一样，稍有经验者即可识别。如有指甲或小刀刮后，立即露出庐山真面目。

鉴别珍珠，珠宝界有一些经验之谈，兹介绍如上：

① 如是成串珍珠，其颜色、大小、形状、光泽等完全一致，即为人造珍珠。因为真珍珠无论如何也不可能一致。

② 真珍珠的光泽似彩虹，五光十色，十分美丽。假珍珠因其表面是涂料，故光泽单调，没有五光十色的彩虹色调。

③迎光透视，真珍珠透明度好，假珍珠透明度差。

④通过手感，真珍珠有滑爽凉感，而假珍珠则往往温腻。

⑤用10倍放大镜观察，真珍珠表面能见到其生长纹理，假珍珠没有生长纹理，仅见涂层。

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3DMax用链接约束制作磁铁吸附小球的教程

首先我们在场景中创建地面、红蓝的磁铁和几个小球。

我们选中磁铁，打开自动关键点，为它设置这样一个位置的动画。

设置完动画以后，开始约束的制作。首先需要选择其中的一个球体，接着进入到运动面板，单击添加链接，然后单击小球、单击链接，并单击地面，这样地面就被添加进来。

当我们把时间线滑块拖动到第20帧时，此时可以单击磁铁。在第0帧和20帧产生了关键帧，并且该小球也产生了一个运动。

使用这个方法可以将其它的球体也吸附到磁铁的上面。使用这个方法我们继续进行制作，我们选择其它的球体，进入到运动面板，单击添加链接，然后单击小球和地面，并将时间线拖到第20帧。然后单击添加链接，单击磁铁，再次进行拖动。

其余的球体我们按照同样的步骤可以制作出同样的效果，这时候我们拖动时间线查看一下现在已经拥有的磁铁吸附动画，我们还可以播放查看动画效果。

根据这样的一个案例，我们可以制作出任意的小球吸附到磁铁上产生出一个真实的磁铁吸附效果。我们查看一下最终渲染效果。

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