山东钻石紫外—可见吸收特征

本项目共选取22粒山东钻石，测试样品均为I型，如图59所示。常见的谱峰有N7（3065nm），N6 （3156nm），N5（3296nm），N4（344nm），N3（415nm），N2（4776nm）等。在部分褐色金刚石样品中还出现了7261nm、580nm、498nm、455nm等颜色有关的吸收谱峰（Zaitsev，2001）。

表56 辽宁金刚石紫外—可见吸收峰百分含量统计表　Table 56 Statistics of UV-Visible absorption peak percentage of Liaoning diamonds

图58 辽宁金刚石紫外—可见吸收谱峰

（LN-50-251）

Figure 58 UV—Visible absorption spectra of Liaoning diamonds

（LN-50-251）

山东金刚石紫外—可见吸收谱峰百分含量统计详见表57，表中还对IaA型金刚石在紫外—可见范围内出现的次级吸收谱峰（3605nm（N7）、3156nm（N6）、3296nm（N5））、与Ia型金刚石三角C3v对称缺陷中的电子转移有关的紫外吸收峰（3442nm（N4）、4152nm（N3）、4776nm（N2））及与辐照、加热有关的吸收谱峰（5032nm（H3）、4962nm（H4）、5944（595中心）、7409nm（GR1））进行了统计。值得注意的是，本次研究的大部分样品（约占样品总量的636%）中出现了与辐照有关的741nm吸收峰。

图59 山东金刚石紫外—可见吸收光谱图

（SD-SL-I-004）

Figure 59 UV—Visible absorption spectra of Shandong diamonds

（SD-SL-I-004）

表57 山东金刚石紫外—可见吸收峰百分含量统计表　Table 57 Statistics of UV—Visible absorption peak percentage of Shandong diamonds

由紫外和可见荧光所引起变色的钻石几乎没有，著者所研究过的著名的5607ct“塔维涅”钻石是唯一经详细研究的由紫外和短波可见荧光导致变色的钻石。法国的塔维涅在西方国家与意大利的马可波罗齐名。马可波罗到中国旅行居住，给意大利带回了许多中国的珠宝香料和技术知识，并向西方国家以游记的形式介绍了中国。在17世纪法国的旅行探险家塔维涅多次到印度，将自己的旅行探险经历写成书，向西方介绍了印度。人们对塔维涅的印度旅行探险最为印象深刻的是他从印度带回许多世所罕见和价值非凡的钻石，这颗5607ct“塔维涅”钻石就可能是其中的一颗。由于这颗“塔维涅”钻石的颜色为棕色，过去并没有引起广泛的兴趣。

这颗5607ct“塔维涅”钻石在白炽灯下呈现棕色，在日光下变为棕粉红色，颜色变化相当明显。由于这颗钻石的光谱透射率曲线在可见光范围为典型的棕色钻石光谱，光谱透射率随波长增加而逐渐增加，根本不具有亚历山大效应的典型双峰或多峰曲线特征，可以断定其颜色变化与亚历山大效应的颜色变化原因是不同的。

这颗“塔维涅”钻石在近紫外辐射下发出很强的蓝色荧光。著者利用一台专门测量宝石颜色的实验分光系统测量了这颗钻石在白炽灯和D 65日光模拟光源照射下的透射光谱。结果发现这颗钻石具有很强的由日光所激发的蓝色荧光。正是日光所激发的蓝色荧光使得这颗钻石颜色发生了明显的改变，从而解释了这颗“塔维涅”钻石变色的真正原因。

图3-16为室温下间接测量获得的“塔维涅”钻石的可见光激发荧光光谱，并绘有N 3色心声子的荧光光谱以供比较。在室温下由于原子的热振动强烈使N3色心的荧光辐射不具有线光谱和辐射峰，成为连续辐射光谱。测量获得的可见光激发荧光的辐射光谱的强度分布与理论计算的N3色心的荧光辐射光谱的平均值基本吻合，光谱波长范围一致，间接证明了“塔维涅”钻石的可见光激发荧光就是由N 3色心所辐射。图3—17所示为“塔维涅”钻石分别在白炽灯下和氙灯模拟日光源下的透射光谱。“塔维涅”钻石在白炽灯下的透射光谱与Ⅰa型棕色钻石的相似。日光下的透射光谱在短波范围叠加N3色心的荧光辐射，因而产生变色现象。

这颗“塔维涅”钻石为ⅠaA< B型，具有较强的N 3色心，缺乏A型氮聚合体，可以在日光下辐射很强的蓝色荧光。日光下的蓝色荧光叠加随波长增加而逐渐增加的光谱反射产生了紫红色调的粉红色成分，使得“塔维涅”钻石在日光下呈现棕粉红色。由于白炽灯的短波光谱功率分布很低，所产生的蓝色荧光不足以补偿N3色心对蓝光的吸收，因此，“塔维涅”钻石呈现棕色。

图3-16 “塔维涅”钻石的荧光光谱

室温下N3色心的紫外荧光光谱为连续分布，不具有特征辐射峰；虚线所示为N3色心的荧光光谱分布；“塔维涅”钻石的荧光光谱与理论计算所得N3色心的平均值吻合，波长范围一致，间接证实了蓝色荧光由N3色心产生

图3-17 “塔维涅”钻石的透射光谱

1－炽白灯下的透射光谱；

2—灯氙模拟日光光源下的透射光谱日光下的透射光谱为白炽灯下的透射光谱与 N 3色心的荧光辐射的叠加；“塔维涅”钻石在白炽灯下呈现棕色，在日光下呈现紫红色调的棕粉红色（Brownish Pink）

可以用签字笔，在钻石台面上划一道连续的直线，看看直线是断断续续的还是平滑的。

如果是真钻石，那条线不会断断续续。

在紫外光下，钻石有可能出现强蓝荧光的，根据这个不能说是假的，不懂的人别无知，误导人家。

会发光的。

1、在紫外线的照射下，钻石里面的某些微量元素比如铬、钛外层的电子会发生迁跃，然后电子从高能级迁跃到低能级会辐射出可见光，这就是所谓的荧光反应。

2、真正的钻石是可具有荧光现象，有些钻石在紫外线下可以呈现蓝白色，蓝色，黄绿色，绿色等荧光，有一部分钻石会发荧光，一般是蓝白色的荧光，也有少部分的钻石发**的荧光。

3、钻石原石在形成过程中内部含有硼元素或氮元素，而硼元素在强紫外线照射下，吸收光能后进入激发态，并且立即激发出比入射光的的波长长的出射光，停止紫外线照射，发光现象随即消失。

钻石荧光是指钻石在紫外光的激发下发出的光。可以将钻石比作一个多面的棱柱，光线照射过来，会将光线分成五颜六色的光反射出去，就像三棱镜做的物理实验那样。钻石的颜色越浅，闪光的颜色越强，色级就会越高。

只有在紫外线比较强烈的情况下才可以看到钻石的一个光，一般自然光线是看不到的，并且荧光用肉眼也是可以看到。

荧光作为钻石的一个天然指标，其色彩一般是由内部所包含的化学成分所决定的，例如彩色钻石的荧光色彩会有蓝色、**、白色、橙色、绿色和粉色。而无色钻石的荧光色彩一般是**或蓝色。

扩展资料：

钻石的荧光同样会影响钻石的价值。荧光越强对于越是近似无色的颜色影响越大，在光线照射下会产生朦胧的感，影响高色钻石的亮度和通透度。

参考资料：

根据抛光的钻石样品荧光图样的不同得出鉴定结果。

DiamondSure是一种快速的天然钻石筛选仪器，它可以鉴定天然抛光钻石或对无法确定的样品建议做进一步分析,DiamondSure可以检测重量在010～10ct范围内的无色—浅**（Cape系列）抛光钻石，但对优化处理的钻石，如激光打孔、辐照、裂隙充填和热处理钻石则无法分辨。

DiamondSure的设计原理是检测天然钻石中由N3引起的4155nm吸收光谱，98%以上的天然钻石都具有该吸收线。这种仪器的使用非常简单，将抛光的待测样品台面朝下放在一个探测器上，这时仪器将自动检测并分析样品的可见光吸收光谱，几秒种后显示屏上将出现测试结果。显示“Pass”说明样品为天然钻石，无需做进一步检测；显示“Refer for further tests”，说明样品需进行进一步测试，大约只有1%的天然钻石需进行进一步测试，这其中包括了稀少的Ⅱ型钻石和极少部分Ⅰ型钻石。对于HTHP处理钻石、CVD合成钻石及钻石的仿制品（例如合成碳硅石）仪器也会准确地进行分辨，提示进行进一步检测。

DiamondView是DiamondSure的绝好补充，利用DiamondSure无法确定的钻石样品，可以借助DiamondView进行进一步的检测。另外DiamondView也可以作为检测仪器单独使用。DiamondView的原理是根据抛光的钻石样品荧光图样的不同得出鉴定结果。DiamondView的组成部分包括：电脑及显示屏， 照相装置，真空夹持镊子及其他辅助元件。

一、热导仪

物质的热能可通过三种方式进行传递：传导、对流和辐射。在室温条件下，主要是传导。

热有四种固有的特性，即热导率、热扩散率、传热系数和比热容。其中热导率对于物质而言是一常数，表示每秒钟通过一定厚度的物质的热量。热导率的测量单位为瓦特每米每摄氏度（W/m·℃）。热导仪是根据宝石的导热性能设计并制造的，它是一种用途较为专一的鉴定仪器。由于在所有宝石中，钻石具有极高的导热性能，因此，热导仪主要用于鉴别钻石及其仿制品（见图2-1-56）。

图2-1-56 热导仪外观

（一）设计原理

对于非均质体晶体而言，因为晶体结构的异向性，不同方向热导率不同。

通常认为热量的传递是通过自由电子和光子进行的。因此，金属的热导率较非金属大，而非晶质体中由于结构单元的无序性，光子产生更多的散射，因此晶体的热导率（λ较非晶体大。然而钻石是一例外，虽为非金属，但其热导率却比金属还要大（见表2-1-4）。其原因是，钻石的热导率与钻石晶体中碳原子振动或共振频率有关。在钻石晶体中，C原子非常轻，而结合的键力却很强。因此，原子的震动或共振频率非常高，并且C原子振动时消耗的能量非常小，热量可以非常迅速地传过钻石而不会被吸收。

表2-1-4 几种材料的热导率

（二）结构

热导仪包括热探针、电源、放大器和读数表四部分。读数表可由信号灯或鸣叫器代替，显示测试结果。电源为热探针供热，并为整个仪器供电。整个热导仪的关键元件是热探针，仪器内部结构如图2-1-57所示。

图2-1-57 热导仪结构示意图

电热元件为铜针，铜针两端连接仪表形成电路，即组成了热电偶。接通电源，经预热，铜针升至一定温度即可测试。当铜针外端与宝石表面接触时，热量传递给宝石，铜针外端降温，温度变化通过热电偶测出，再经过放大器和读数表或蜂鸣器显示结果。

（三）测试

1）待测宝石必须干燥和干净，测试应在室温下进行。

2）打开仪器开关，预热。手握探测器，以直角对准测试宝石，若探头接触了金属托，许多仪器会自动发出警报声。

3）施加一定的压力，仪器显示出光和声信号，得到测试结果。

（四）注意事项

1）热导仪的探头非常精细，因此在使用过程中，必须小心以免损坏。使用完毕应立即盖上保护罩。

2）电池电力不足时应及时更换，以免测量结果不准确。

3）长时间不使用，应将电池取出，以免造成仪器的腐蚀与损坏。

4）定期清洁探头，测试前将探头在一张软纸上轻擦即可。

5）测试裸石时，应使用金属托盘作为底托，热导仪通常有此附件。测试小粒宝石，如分钻，光和声信号可能不会很强。

6）在测试时，铜针应尽可能与测试宝石表面垂直接触。

7）宝石表面应干净、干燥，排除宝石之外的干扰。

8）尽量控制室内空气的流通，如不要急促呼吸，不要正对空调或窗户测试。

二、钻石确认仪（DiamondSureTM）

钻石确认仪（Diamond SureTM）是一种快速的天然钻石筛选仪器（见图2-1-58），可以检测重量在010～10ct范围内的无色—浅**（Cape系列）抛光钻石，它可以在各种环境下对已切磨钻石进行鉴定、对有怀疑的样品建议做进一步检测分析。但是被“建议做进一步检测”的样品，样品必须经附加检验才可确认其准确的产品类别，因为该仪器尚不能识别某些罕见天然钻石（大约占所有普通钻石的1%～2%）。钻石确认仪主要用于检测无色或基本无色的钻石。通常来讲，棕色天然钻石或其他彩色天然钻石鉴别后很容易显示“请进一步检测”，但天然黄钻石例外。该仪器可以鉴别**合成钻石与天然**钻石。钻石确认仪并不适用于其他宝石或钻石仿制品的鉴别分类，也不能用于检测天然钻石进行了何种人工处理，如裂缝填充、辐照或热处理等。

图2-1-58 钻石确认仪（Diamond SureTM）及其显示内容

钻石确认仪操作简便，既可用来检测未镶嵌的钻石，也可检测简单镶嵌过的钻石。检测时，将抛光的待测样品台面朝下放在光纤点中心位置、按“检测”键，这时仪器将自动检测并分析样品的可见光吸收光谱，几秒钟后显示屏上将出现测试结果。如果样品处于良好的检测状态、操作准确，会有以下几种结果之一出现在液晶显示屏上：

1）显示“通过”说明样品为天然钻石，无需做进一步检测。

2）显示“通过，请作热仪检测”的样品，如果在热导仪检测时显示为“钻石”，则该样品为天然钻石。合成立方氧化锆在钻石确认仪上也显示这样的结果，但热导仪检测不会显示为钻石。

3）显示“建议作进一步检测”，如合成钻石将会显示这一结果或者是以下两种结果之一。许多钻石仿制品也会显示这一结果，偶尔在检测天然钻石时也会出现这种信息，尤其是彩色钻石，但是通过常规宝石鉴定就可以确认。

4）显示“请进一步检测（Ⅰb型成分）”：Ⅰb型成分是**合成钻石的特点。在极少数情况下，天然钻石也可能显示此特性（这种极少的天然钻石则被称为“金丝雀黄”）。大部分浅**合成钻石经检测都会显示此结果。

5）显示“请进一步检测（Ⅱ型）”：所有无色天然Ⅱ型钻石、合成Ⅱ型钻石以及钻石仿制品都会显示如此结果。偶尔也会有Ⅰ型钻石检测后显示此信息。如果需要鉴定类别，该仪器的检测结果还需要通过红外吸收光谱分析确认。

6）显示“请进一步测试（碳硅石检测）”：碳硅石一般都能被钻石确认仪辨识，大部分都会显示本条信息。进行一些简单的宝石鉴定测试就可区别碳硅石和钻石。

实验性检测表明天然钻石中大约只有1%的天然钻石在钻石确认仪检测会被要求“建议作进一步检测”，这其中包括了稀少的Ⅱ型钻石和极少部分Ⅰb型钻石，这并不能肯定它们就是合成钻石或钻石仿制品，这种情况下常规的宝石学方法鉴定是不可缺少的。

总之，钻石确认仪是一种天然钻石快速分辨仪器，易于操作，能将所有的合成品及仿制品筛选出去，能识别Ⅱ型钻石和合成碳硅石。DTC对60万粒天然钻石样品进行过测试，98%的天然钻石样品“通过”钻石确认仪检测，不需要其他检测；仅不到2%的样品需要做其他的检测，以判断其是否为天然钻石。

三、钻石观测仪（Diamond ViewTM）

Diamond ViewTM是Diamond SureTM的绝好补充，运用钻石观测仪对样品的荧光图谱进行分析，可对被钻石确认仪“建议作进一步检测”的样品做准确鉴定。 当然，Diamond ViewTM也可以作为检测或研究仪器单独使用。Diamond ViewTM的原理是依据天然钻石与合成钻石的荧光图谱显示不同的生长结构，合成钻石在短波紫外光下呈现特征的生长区结构荧光图谱，从而可与天然钻石相区分。Diamond ViewTM的组成部分包括：电脑及显示屏，照相装置，真空夹持镊子及其他辅助元件（见图2-1-59）。

图2-1-59 钻石观测仪（Diamond ViewTM）

使用时将已抛光的钻石样品置于真空样品仓的短波紫外光下，电脑显示屏上会出现样品的紫外荧光图谱，操作者可方便地对焦于样品表明并选择适当的放大率。按“UV”（即紫外光）键，可见光关闭，紫外光打开，当显示屏上出现合适的图谱时，按“Capture”（即抓图）键，图像会保留在显示屏上。紫外灯熄灭后，显示屏会自动出现磷光图谱，以作检查。通常情况下近无色的天然钻石磷光很弱，而HTHP合成钻石磷光都很强、持续时间也长。磷光图谱会显示在屏幕的右下角。

与Diamond ViewTM连接的电脑中存有各种天然和合成钻石的紫外荧光图样，可直接将待测样品的荧光图样与之对比，从而得出结论。

总之，对钻石确认仪“建议作进一步检测”的样品，可借助钻石观测仪作荧光图谱分析。钻石观测仪可利用强短波紫外灯照射样品，激发样品获取荧光图谱，如HPHT合成钻石的荧光图谱显示特别的几何型生长区结构，从而达到进一步检测的目的。

四、590型无色合成碳硅石/钻石测试仪

用热导仪测试钻石和合成碳硅石时，两种材料均显示为钻石，二者无法区分。为此美国C3公司设计了590型测试仪，用于热导仪测试之后进一步区分钻石和合成碳硅石。590型测试仪体积小，携带方便，用途专一，操作简便（见图2-1-60）。

图2-1-60 590型无色合成碳硅石/钻石测试仪

590测试仪的设计原理是在导热性测试后，检测宝石对紫外光的吸收。钻石不吸收紫外光，紫外光可以穿透钻石，而合成碳硅石对紫外光有强烈的吸收。

测试时使宝石台面与仪器光导纤维探头端部保持垂直并接触（镶嵌钻石的金属托不能与探头接触）。如果是钻石，就能激活蜂鸣器和绿色指示灯；如果是合成碳硅石，只要宝石的台面与探头保持接触且未翻转，则绿色指示灯和蜂鸣器就应处于关闭状态。

590型测试仪为精密光导纤维电子仪器，必须在正常温度、湿度下使用，不得储存在有化学品的地方。光导纤维探头的端部应保持清洁。清洁探头时，应使用蘸过酒精的棉签轻轻擦拭其端部，然后用柔软的棉布擦干。由于光导纤维探头从测试仪中伸出，所以必须小心操作，以免对其造成损伤。590型测试仪在不用时，必须把防护滑板盖住测试口以保护探头。不得用手指直接触摸从590型测试仪的窗口可以看见的卤灯，因为卤灯在点亮后温度很高，皮肤上的盐分和油分对其有损坏。应用清洁的塑料或布擦拭卤灯，如果卤灯被手指触摸到，必须在使用前用酒精棉签擦拭干净。

五、反射仪

在宝石鉴定中，反射仪主要用于测试折射率超过标准折射仪极限的高折射率宝石的近似折射率，如人造钇铝榴石、钆镓榴石、钛酸锶、合成立方氧化锆、钻石等。

（一）原理

反射率是指单位时间内从界面单位面积上反射光的强度与入射光的强度之比。宝石对光线的反射程度取决于该宝石的分子结构和成分，还取决于宝石表面的抛光程度。

反射仪是根据宝石的反射率性质设计的一种仪器，它可以测量从宝石表面返回的光量。宝石的反射率与折射率之间存在准线性关系，即：

反射率＝反射光线的强度/入射光线的强度＝（n1-n2）2/（n1+n2）2

式中：n1——宝石的折射率；

n2——周围介质的折射率，空气的折射率为1。

根据各种宝石的折射率，可以依上式计算出各种宝石的反射率。由于宝石的折射率有一定的变化范围，因此宝石的反射率也存在一定变化范围（见表2-1-5）。

表2-1-5 常见宝石的折射率与反射率（R）

（二）反射仪的结构和使用

LC特朗姆帕（Trumper）于1959年设计出了世界上第一台测定宝石反射率的仪器。目前采用电子反射仪，利用远红外线发光二极管作为入射光源，用袖珍的光电管检测从宝石表面反射的光量，从而达到鉴定宝石品种的作用。

反射仪的右上角（或下半部）有一个圆形测光孔，孔内构造如图2-1-61所示。内部有一个发光二极管和一个光电接收器。测试时，将宝石抛光良好的台面对准测光孔，盖好遮光罩，打开开关。仪器通电后二极管发出一束波长930nm的红外光，以大致7°～10°的入射角射到宝石台面上，经台面反射后，射入光电管的接收器。接收器的光电管产生光电流，所产生的电流大小与从宝石台面反射回的光的强度成正比。光电流传到反射仪的仪表显示器中，通过指针偏转所指的刻度，即可知道所测宝石的品种。

图2-1-61 反射仪原理图

反射仪显示器上的刻度，分为高、低两档。低档反射率范围是278%～8%；高档反射率范围是8%以上。两档在测定时可由按钮变换。只有宝石的折射率大于180，即反射率高于8%时，才适用于反射仪。

（三）使用反射仪的注意事项

目前，大多型号的反射仪已把反射率转换成了折射率，但其测量精度不如常规折射仪，只能达到±005。使用反射仪应注意以下事项：

1）对于折射率低于180的宝石，不宜使用反射仪，尽量用折射仪来测定。

2）所测样品必须具有抛光良好的平面且大于测试孔，否则接收不到仪器信号或导致读数过低。

3）样品内部的包体的反光可导致读数出现偏差。

4）每个样品从多个方向测量，以保证结论的准确性。

5）样品表面要求洁净无污物，否则影响光的反射，导致结论错误。

6）可以将热导仪和反射仪结合使用。

另外，应特别注意合成碳硅石在空气或氧气中经高温处理后，表面可形成一层的二氧化硅薄膜，降低了合成碳硅石的反射率，使其在反射仪上的读数与钻石相似。