吸收光谱是鉴定宝石比较可靠而重要的依据,这句话是正确的。具体原因如下:
1、宝石特征识别
不同类型的宝石具有不同的吸收光谱特征。通过比对测量到的光谱与已知宝石标准库中的光谱数据,可以确定宝石的种类和品质。例如,红宝石和蓝宝石在红外区域有独特的吸收峰,而橄榄石在紫外区域有明显吸收带,这些特征可以帮助鉴定师准确识别宝石的种类。
2、宝石真伪鉴定
某些宝石的真伪可以通过吸收光谱检测来判断。例如,天然红宝石和人造红宝石之间的吸收光谱特征存在差异,可以通过对比谱线位置和强度来区分它们。此外,吸收光谱也可以检测是否存在宝石的处理或改色现象,从而确定宝石的真实性和品质。
3、宝石质量评估
宝石的颜色、纯度以及内含物等特征可以通过吸收光谱进行评估。不同的宝石在吸收光谱上呈现出不同的特征,这些特征与宝石的色彩和净度相关联。通过分析光谱数据,可以判断宝石的颜色饱和度、色调和纯度,并评估其品质。
宝石的共性:
1、宝石均为单晶体
宝石在自然界主要以单晶体形式出现,个别会出现双晶体。在形成环境比较理想的条件下,会呈现相对完好的晶体形态,如海蓝宝石往往形成完整的六方柱状体。这些完整的晶体形态展示一种美丽的魅力,可以供人们欣赏、收藏,但大多数情况下,晶体的形态是不完美的。
2、宝石多呈透明体
宝石是单晶体,其组成的化学元素主要是惰性气体型离子和部分过渡型离子,其化学键主要是离子键、共价键及其二者的混合或复合键,这些化学键所形成的晶体呈透明状,因而宝石大部分为透明体。如钻石晶体由碳原子以共价键形成,所以钻石是透明的。
3、宝石的导热性
宝石晶体对热的传导能力相对较强,即传热的速度较快,作为首饰使人们有凉爽的感觉。不同的宝石由于化学组成和化学键及其他因素的影响,它们之间的导热性差异也较大,如钻石晶体是自然界导热能力最大的—种晶体;而水晶晶体的导热能力相对要低。
天然钻石:在长波下多为蓝白色荧光,短波下较弱或者显示惰性。
1阴极发光仪:合成钻石:与紫外荧光分布特征相似,不同成长区显示不同的荧光分带
天然钻石:绝大部分都是4155nm吸收线
2紫外荧光:合成钻石:长波下通常是没有荧光的,短波下有黄绿色、橙**荧光,有“马耳他十字分带”现象,同时有明显磷光 天然钻石:多是不规则
因为天然钻石生长的时候,环境是时刻都会变化的,然而合成钻石的生长环境都是一成不变。
3红外光谱:合成钻石:1130波束的吸收普带
天然钻石:1176、1282波束的吸收谱带。
4导电性:合成钻石:有的可能具有导电性或者导热性
天然钻石:除了蓝色钻石是半导体之外,均不导电,而且是没有磁性。
5其他:比如异常双折射
合成钻石的鉴定特征——
6结晶习性:合成钻石常为:立方体、八面体以及两者的聚形
天然钻石常为:八面体、菱形十二面体以及两者的聚形,还有常见三角薄片双晶
7颜色:合成钻石常为黄褐色,并且经常被辐照改色成蓝、橙、粉、褐以及金**
天然钻石98%都是无色—浅黄系列。
8表面以及内部纹理:合成钻石:可显示树枝状或者交叉状纹理
天然钻石:表面常见三角凹痕或者三角座,内部常显示与结构相关的纹理。
9放大观察:合成钻石:籽晶及其幻影区,各种形态的金属包体
天然钻石:没有金属包体
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。
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。
钻石的品质分级是以4c来分级~
1是重量-也就是克拉罗!
2是成色-钻石大多是纯白无色的是1种叫纯炭结晶的元素~也有其他颜色像粉红~绿色~蓝色~棕色等,因为里头含有氮元素所以会有其他的颜色
3是品质-钻石是天然的矿物多少都含有其他的矿物或天然瑕疵~所以钻石内的其他矿物越少价钱也越高唷!!
4是切割-白话点就是切割的工越好越贵~切割不好的钻石会没有光泽所以磨工和对称都要很好钻石才会漂亮
至于钻石的比重是352
可以用颜色来衡量价钱,由无色、淡**、灰色至黄褐色。此外,还有深**、棕色、蓝色、绿色、粉红色到红色。由于这些特别的颜色十分罕见,因此比较值钱。 钻石的克拉数愈大,价值也愈高。
钻石晶体在生成过程中总会或多或少搀杂其他元素,甚至在钻石晶体中还会搀杂地幔矿物,这些地幔矿物均以包裹体的形式存在,例如石榴子石(Garnet)和橄榄石(Olivine)等。在钻石晶体中最常见的搀杂元素是氮,极少数钻石晶体中搀杂有硼。氮和硼元素与碳元素的化学性质最为近似,在钻石晶体生长过程中可替代碳元素。搀杂氮元素者呈现**;搀杂硼元素者呈现蓝色,并且使得钻石成为电的半导体。根据钻石晶体中是否含氮元素,钻石可分为两种类型:Ⅰ型钻石,含氮;Ⅱ型钻石,不含氮。钻石中是否含氮可以由红外光谱来确定:两种钻石在红外波长范围具有特征吸收峰,Ⅰ型钻石在1400~1000 cm-1范围具有氮的吸收峰,Ⅱ型钻石因为不含氮而不具有氮的吸收峰。
图1-6 天然Ⅰa型**钻石晶体和刻面**钻石(Robert Weldon/Courtesy of Aurora Gem Collection)
Ⅰa型钻石的**是由聚合氮原子引起的
钻石又根据含氮的状态不同分为Ⅰa和Ⅰb型。
1Ⅰ型钻石
当钻石刚生成时,晶体内的氮元素是以单原子的离散状态存在。在漫长地质年代的高温高压作用下,钻石晶体内的单个氮原子逐渐聚合在一起形成氮原子的聚合体。氮原子的聚合体可能是2个、3个或4个氮原子的聚合体,也可能更多。具有氮原子聚合体的钻石属于Ⅰa型钻石。Ⅰa型钻石占天然钻石的绝大部分,约占98%。Ⅰa型钻石的颜色与含氮量有关,含氮量极低时,钻石为无色,含氮量越高**的饱和度越高。图1-6所示为一颗亮圆形切工的彩**钻石和一颗天然**钻石晶体。
(1)Ⅰa型钻石
Ⅰa型钻石中存在诸多种类的氮聚合体,对钻石颜色产生贡献的是由3个氮原子组成的聚合体,其余氮聚合体在可见光范围不产生吸收,对钻石的颜色没有贡献。3个氮原子组成的聚合体是一个颜色中心(简称色心),记作N3色心,是钻石中最重要的色心。
Ⅰa型钻石晶体中的2个氮原子聚合体被称为A 聚合体,4个氮原子聚合体为B聚合体。Ⅰa型钻石晶体中的A 聚合体和B聚合体的比例不尽相同。根据A 聚合体和B聚合体的比例,Ⅰa型钻石又可细分为几个次类型:①当Ⅰa型钻石中只有A 聚合体时,为ⅠaA型;②当只有B聚合体时,为ⅠaB型;③当Ⅰa型钻石中同时具有A 聚合体和B聚合体并且比例相近时,为ⅠaA B型;①当Ⅰa型钻石的A 聚合体多于B聚合体时,为ⅠaA> B型;⑤当A 聚合体远远多于B聚合体时,为ⅠaA>>B型;⑥当Ⅰa型钻石的A 聚合体少于B聚合体时,为ⅠaA< B型;⑦当A 聚合体远远少于B 聚合体时,为ⅠaA<<B型。Ⅰa型钻石的次类型可以由A 聚合体和B聚合体的红外吸收峰强度加以确定。
(2)Ⅰb型钻石
Ⅰb型钻石所含的氮元素以单原子的状态随机分布在钻石的晶体中,这些单个氮原子被称为离散氮原子。Ⅰb型钻石的含氮量很低,氮原子在钻石晶体之间的距离较大,即使在很长地质年代的高温高压作用下也不能聚合在一起。Ⅰb型天然钻石极少,只占天然钻石的01%。未经高温高压处理的合成钻石几乎都属Ⅰb型。Ⅰb型钻石的颜色也与含氮量有关,含氮量越高**的饱和度越高。当Ⅰa型钻石和Ⅰb型钻石的含氮量相同时,Ⅰa型钻石的颜色饱和度要远小于Ⅰb型的饱和度。
2Ⅱ型钻石
Ⅱ型钻石不含氮元素,或含有可忽略不计的氮,但可能含硼元素,又分为Ⅱa型和Ⅱb型。
(1)Ⅱa型钻石
Ⅱa型钻石的氮元素含量小于10×10-6,不含有硼元素。Ⅱa型钻石约占天然钻石总量的2%。若Ⅱa型钻石没有任何晶体缺陷,则颜色为无色。许多Ⅱa型钻石呈现粉红色、红紫色和棕色,主要是由于晶体缺陷塑性变形所造成的。Ⅱa型棕色钻石经高温高压处理后可变成无色钻石或较浅的棕色及其他颜色。
图1-7 天然Ⅱb型蓝色钻石(Tino Hammid/Courtesy of Aurora Gem Collection)
北极光钻石集第7号,027ct; Ⅱb型钻石的蓝色是由搀杂硼元素造成的
(2)Ⅱb型钻石
Ⅱb型钻石含有微量的硼元素,呈现蓝色,如图17所示。Ⅱb型天然钻石十分罕见,价格相当昂贵。因硼原子外层有3个电子,在钻石晶体内产生1个电子空穴。这一电子空穴在钻石的能级中生成1个受子能带,可以吸收长波可见光,也可使 Ⅱb型钻石变成半导体。
钻石的简单分类如表1—l所列。Ⅰa型钻石大约占全部天然钻石的98%,颜色为无色到**。Ⅰb型钻石只占全部天然钻石的01%,颜色为无色到**。Ⅱa型钻石占全部天然钻石的2%,颜色为无色。Ⅱb型钻石只含硼不含氮,极为稀少,颜色为蓝色。
表1-1 钻石的简单分类
3鉴定特征
不同类型的钻石具有不同的红外吸收光谱,图1-8所示为典型的不同类型的钻石红外吸收光谱。Ⅰa型与Ⅰb型钻石红外吸收光谱的主要在1400~1000cm-1的波数区间有所区别:Ⅰa型钻石在1282cm-1处11有一A 聚合体的吸收峰,在1175cm-1处有一个B聚合体的吸收峰;Ⅰb型钻石在1344和1130cm-1处具有两个离散氮原子的吸收峰。Ⅱa型钻石在1400~1000cm-1的区间没有吸收峰。Ⅱb型钻石特征吸收峰位于2930,2800,2455和1300cm-1处。实际的钻石红外吸收光谱可能比图1—8所示的典型的钻石分类光谱要复杂得多,主要是由于钻石的类型可能有混合,另外,其他各种钻石晶体缺陷也可能产生红外吸收。
图1-8 不同类型钻石的红外光谱图
由于不同形式的氮可以同时存在于钻石之中,氮和硼也可能同时存在,钻石的类型也可以混合。当钻石中同时具有聚合氮和离散氮时,其类型为混合型Ⅰa+Ib。如果钻石中同时含有离散氮原子和硼原子,其类型应为Ib和Ⅱb的混合型Ib+Ⅱb,人工合成绿蓝色钻石常有这种混合类型。
由于含搀杂元素的种类和浓度的不同,不同类型的钻石对紫外和可见光的吸收也不同。Ⅰ型钻石在紫外波长范围的截止波长为330nm,Ⅱ型钻石的紫外截止波长为220nm。Ⅰ型钻石紫外截止波长较长的原因是由氮元素造成的,硼元素并不改变紫外截止波长的位置。另外,钻石搀杂氮的浓度对截止波长没有影响。
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。
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