肯定是有前景的,但是现在重心往cvd这块了,高温高压做的金刚石在尺寸和质量上都远远比不上CVD的,CVD技术在国外已经很成熟了,国内处于起步阶段,目前国外制备的人造的单晶钻石已经在市场上流行了,价格只有天然钻石的百分之七十,但是人造CVD金刚石更大的优势就是能够做到大面积的厚膜,工业和军事上的需求量很大的。
真正的人工钻石是CVD钻石,绝非市面上那些锆石莫桑石等假钻可以比较的,和天然钻石是完全没有区别的,非大型机构专业仪器是无法分辨的,其他的锆石莫桑石等仿钻是不可能得到钻石检测机构认可钻石身份的,假钻去检测机构出具证书只能出本身的化学成分检测报告,比如锆石就是立方氧化锆,莫桑石就是碳化硅,跟钻石一毛钱关系都没有,专业人士通过肉眼和简单的检测仪器就可以很轻易的分辨出来,但是CVD钻石是得到国际机构IGI和GIA钻石身份的认可并且可以出具钻石证书,最大的差别就是价格,目前CVD培育钻石的价格是天然钻石的五分之一左右
培育钻石不建议买的原因:
第一,培育钻石不保值。
培育钻石是不保值的,变现的时候可能换不了多少钱,相差很多。
第二,培育钻石掉价快。
三年前,培育钻石普遍价格高,后来一路调整,到现在感觉已经触底了,降不动了。
第三,培育钻石证书乱。
培育证书有GIA,IGI,NGTC,NGIC,NFTC等,有的还分国内外不同标准,很乱,不会分辨的人特别容易吃亏。
第四,培育钻石价格乱。
目前市场在卖有线下品牌店,还有各种中间商,价格有高有低。
区分天然钻石和培育钻石
天然钻石和培育钻石虽然在外观上比较相似,但通过专业设备检测,还是比较容易区分出天然钻石和培育钻石的。在购买钻石时,消费者也可以很方便地通过权威鉴定证书如GIA证书、NGTC证书等了解所购是否为天然钻石。
价格的不同也是培育钻和天然钻的主要区别之一,培育钻是由人工培育出来的,而天然钻石天然形成的钻石,所以天然钻的价格远远比培育钻的要高的多。
培育钻和天然钻的区别还在于特性上,少部分的培育钻可以用吸铁石吸附,这也是鉴别培育钻和天然钻的常用方法之一,而天然钻石是不能够被吸铁石吸附的。但是,仍需要注意的是一些宝石级别的培育钻石还是需要通过专业的设备检测才能够鉴别。
CVD是化学气相沉淀法的简称,是培育钻石的一种方法,通俗的讲:就是科学家模拟天然钻石的生长环境,在实验室用化学气相沉积法培育出来的钻石就是CVD钻石,是真正意义上的钻石,不是那些仿钻。
它是由南非天然钻作为母体在实验室里通过化学气象慢慢长大成为纯碳元素的钻石,使用上是和南非钻石是没有任何区别的,唯一的区别就是南非钻石是在自然的环境成长,CVD钻石是在实验室面长大,但是他的价格是在南非钻是五分之一,是现在珠宝店两大热销的产品之一,性价比还是比较高的,深受结婚一簇和名媛贵族的追捧。
颜慰萱 陈美华
作者简介:颜慰萱,中宝协第三届人工宝石专业委员会高级顾问,原中国地质大学(武汉)珠宝学院院长、教授。
陈美华,中宝协第三届人工宝石专业委员会委员,中国地质大学(武汉)珠宝学院教授。
化学气相沉淀法合成钻石有几种方法,如热丝法、火焰法、等离子体喷射法和微波等离子体法等,但最常用的方法是微波等离子体法。这是高温(800~1000℃)低压(104Pa)条件下的合成方法。用泵将含碳气体——甲烷(CH4)和氢气通过一管子输送到抽真空的反应舱内,靠微波将气体加热,同时也将舱内的一个基片加热。微波产生等离子体,碳从气体化合物的状态分解成单独游离的原子状态,经过扩散和对流,最后以钻石形式沉淀在加热的基片上。氢原子对抑制石墨的形成有重要作用(图1,图2)。
所谓等离子体简单说就是气体在电场作用下电离成正离子及负离子,通常成对出现,保持电中性。这种状态被称为除气、液、固态外物质的第四态。如CH化合物电离成C和H等离子体。
图1 微波等离子体法合成CVD钻石
(据Martineau等,2004)
图2 等离子体及碳结晶示意图
当基片是硅或金属材料而不是钻石时,因钻石晶粒取向各异,所产生的钻石薄膜是多晶质的;若基片是钻石单晶体,就能以它为基础以同一结晶方向生长出单晶体钻石。基片起到了籽晶的作用。用作基片的钻石既可以是天然钻石,也可以是高压高温合成的钻石或CVD合成钻石。基片切成薄板状,其顶、底面大致平行于钻石的立方体面({100}面)。
一、化学气相沉淀法合成钻石的研发史和现状
1952年美国联邦碳化硅公司的William Ever-sole在低压条件下用含碳气体成功地同相外延生长出钻石。这比瑞士 ASEA公司1953年和美国通用电气公司(GE)1954年宣布用高压高温法合成出钻石的时间还要早,因而Eversole被视为合成钻石第一人。但当时CVD法生长钻石的速度很慢,很少有人相信其速度能提升到可供商业性生长。
从1956年开始苏联科学家通过研究显著提高了CVD合成钻石的速度,当时是在非钻石的基片上生长钻石薄膜。20世纪80年代初这项合成技术在日本取得重大突破。1982年日本国家无机材料研究所(NIRIM)的Matsumoto等宣布,钻石的生长速度已超过1μm/h。这在全球范围内引发了将这项技术用于多种工业目的的兴趣。
20世纪80年代末,戴比尔斯公司的工业钻石部(现在的Element Six公司)开始从事CVD法合成钻石的研究,并迅速在这个领域取得领先地位,提供了许多CVD合成多晶质钻石工业产品。
这项技术也在珠宝业得到应用,那就是把多晶质钻石膜(DF)和似钻碳体(DLC)作为涂层(镀膜)用于某些天然宝石也包括钻石的优化处理。
尽管当时CVD合成钻石的生长速度有了很大提高,使得有可能生长出用于某些工业目的和宝石镀膜的较薄的钻石层,但要生产可供切磨刻面的首饰用材料,因需要厚度较大的单晶体钻石,仍无法实现。一颗 05克拉圆钻的深度在3mm以上,若以0001mm/h速度计算,所需的钻坯至少要生长18周。可见,低速度依然是妨碍CVD法合成厚单晶钻石的主要因素。
20世纪90年代,CVD合成单晶体钻石的研发取得显著进展。先是1990年荷兰 Nijmegen大学的研究人员用火焰和热丝法生长出了厚达05mm的CVD单晶体。后在美国,Crystallume公司在1993年也报道用微波CVD法生长出了相似厚度的单晶体钻石;Badzian等于1993年报道生长出了厚度为12mm的单晶体钻石。DTC和Element Six公司生产出了大量用于研究目的的单晶体钻石,除掺氮的褐色钻石和纯净的无色钻石外,还有掺硼的蓝色钻石和合成后再经高压高温处理的钻石。
进入21世纪,首饰用CVD合成单晶体钻石的研发有了突破性进展。
美国阿波罗钻石公司(Apollo Diamond Inc)多年从事CVD合成单晶钻石的研发。2003年秋,开始了首饰用CVD合成单晶钻石的商业性生产,主要是Ⅱa型褐色到近无色的钻石单晶体,重量达1克拉或更大些。同时,开始实验性生产Ⅱa型无色钻石和Ⅱb型蓝色钻石。阿波罗钻石公司预计其成品刻面钻石在2005年的总产量为5000~10000克拉,大多数是025~033克拉的钻石,但也可生产1克拉的钻(图3,图4)。
图3 无色—褐色CVD钻石
(据Martineau等,2004)
图4 CVD钻石的设备及合成工艺
(据DTC,2005)
2005年5月在日本召开的钻石国际会议上,美国的Yan和Hemley(卡内基实验室)等披露,由于技术方法的改进,他们已能高速度(100μm/h)生长出5~10克拉的单晶体,这个速度约5倍于用高压高温方法和其他CVD方法商业性生产的钻石。他们还预言能够实现英寸级(约300克拉)无色单晶体钻石的生长。
由此可见,首饰用CVD合成钻石的前景是十分喜人的,它对于钻石业的影响也是不可低估的。
二、化学气相沉淀法合成单晶钻石的特征和鉴别
近年来一些研究和鉴定机构一直致力于研究合成单晶钻石的特征和鉴别。我们在这里所要介绍的资料来自于美国宝石学院《Gems&Gemology》杂志上的3篇论文。
1)Wuyi Wang等(2003)对阿波罗钻石公司此前生产的13粒样品的性质和鉴定特征进行了总结。
2)Martineau等(2004),综述了对 DTC和Element Six公司近15年来生产的上千颗实验样品(包括合成后切磨成刻面的样品)的研究结果。样品中除有与阿波罗钻石公司相同的含氮的褐色钻石和纯净的近无色钻石外,还有掺硼的蓝色钻石和合成后再经高压高温处理的钻石。
3)Wuyi Wang等(2005),对法国巴黎第13大学 LIMHP-CNRS实验室生长的6颗实验样品的性质和鉴定特征进行了总结,其中3颗是掺氮的,另外3颗则是在尽量减少杂质含量的条件下生长的高纯度钻石。
上述论文中所涉及的样品都是用化学气相沉淀法中的微波法生长的,因而论文所总结出的特征和鉴别方法有许多共同点,但由于合成技术方法(包括实验目的和条件,掺杂类型和浓度以及基片类型等)的差别,它们的特征也存在某些差别。
1晶体
因为是以天然钻石、高压高温合成钻石或CVD合成钻石切成平行{100}晶面(立方体面)或与{100}交角很小的薄片作为基片,故CVD法生长出的单晶体大都呈板状,有大致呈{100}方向的大的顶面,偶尔可在边部见到小的八面体面{111}和十二面体面{110}。八面体面{111}和十二面体面{110}分布的部位通常含较多的包裹体,是生长质量较差也不易抛光的部位(图5,图6)。
图5 天然钻石、HTHP合成钻石和CVD合成钻石晶体形态
图6 天然钻石和CVD合成钻石的形态差异
用差示干涉差显微镜或宝石显微镜放大观察掺氮钻石的生长表面,可观察到“生长阶梯”,它由“生长台阶”和将它们分隔开的倾斜的“立板”构成(图7,图8)。
图7 CVD钻石在{100}面上看到的表面生长特征(据 Wuyi Wang等,2005)
图8 掺氮钻石表面的“生长阶梯”现象
(据 Martineau等,2004)
2钻石类型和颜色
Martineau等(2004)把DTC和Element Six公司迄今的实验样品归纳为4类。
(1)掺氮的CVD合成钻石
因为合成过程中难免会有少量空气进入反应舱,而空气中含氮,添加的原料气体中也会有杂质氮,故要完全排除合成钻石中的氮是困难的。含氮少时属于Ⅱa型,含氮多时属于Ⅰ b型。除少数为近无色外,绝大多数带褐色调(法国巴黎第13大学的样品有带灰色调的),这明显不同于带**调的天然的和高压高温合成的钻石。阿波罗钻石公司现有产品大都属于这一类,多数为Ⅱa型,少数为I b型。已有的实验表明,氮有助于明显提高合成钻石的生长速度,因而有时可人为地有控制地掺氮(图9)。
(2)高压高温处理的掺氮的CVD合成钻石
实验表明,高压高温热处理可以减弱掺氮CVD合成钻石的褐色调。由于掺氮CVD合成钻石的褐色调是与N-V(氮-空穴)心等因素有关而与塑性变形无关,故高压高温减色也是与改造 N-V(氮-空穴)心等有关,而与修复塑性变形无关。
(3)掺硼的CVD合成钻石
合成过程中在原料气体中加入 B2H6,所得到的合成钻石将含少量的硼,属于Ⅱb型,其颜色为浅蓝至深蓝色(图10)。
(4)除氢外无其他杂质的高纯度CVD合成钻石
属于近无色到无色的Ⅱa型钻石。由于氢是原料气体的组成部分,有杂质氢是不可避免的,因而关键是严格控制氮和硼,这有相当难度,而且生长速度比掺氮的要慢许多(图11)。
图9 掺氮褐色CVD钻石
图10 掺硼蓝色CVD钻石
(图9~11据 Martineau等,2004)
图11 高纯度CVD钻石
3颜色分带
在垂直晶体生长方向(即平行于{100}面的方向)进行放大观察,在Element Six公司的实验样品中可看到颜色的成层分布。在掺氮的褐色钻石中可见褐色的条带,而在掺硼的蓝色钻石中可见蓝色的条带(图12)。
在阿波罗钻石公司的产品中也见到有褐色的条带。
图12 阿波罗钻石公司的产品中的褐色条带
(据Wuyi Wang等,2003)
4包裹体
较少含包裹体,不是在所有样品中都能观察到。主要是一些针点状包裹体,还有一些小的黑色不规则状颗粒,叫非钻石碳(图13)。因这些在天然的和高压高温合成的钻石中也能见到,故鉴定意义不大。但微波CVD合成钻石中不会有高压高温合成钻石中常见的金属包裹体,也不会有磁性。
阿波罗钻石样品中的几颗掺氮成品钻石的净度级别为VS1到SI2。
图13 针点状包裹体(左)和非钻石碳包裹体(右)
(据Wuyi Wang等,2003)
5异常双折射(图14,图15)
图14 CVD钻石异常消光(左)和天然钻石异常消光(右)
(据Wuyi Wang等,2003)
图15 平行生长方向观察(上)和垂直方向观察(下)
(据 Martineau等,2004)
在正交偏光显微镜下垂直立方体面观察,通常可见到由残余内应变而导致的格状的异常双折射,显示低干涉色,但围绕一些缺陷可见到高干涉色。整体上其异常双折射弱于天然钻石,但在边部八面体面{111}和十二面体面{110}分布部位有较强的异常双折射和较高的干涉色。
6紫外荧光
阿波罗公司的13颗样品,在LW UV下有8颗呈惰性,其余的呈微弱的橙、橙黄或**;在SW LV下除1颗样品外都显示从微弱到中等的橙到橙**。未见有磷光。
法国巴黎第13大学的样品,包括掺氮的和高纯度的,除1颗是连同基片的未确定外,其余在LW UV和SW UV下均呈惰性。
Element Six的14颗掺氮刻面钻石在LW UV和SW UV下均呈弱橙色到橙色。8颗刻面的高纯度CVD合成钻石在LW UV和SW UV下均呈惰性。5颗刻面的掺硼钻石在LM UV下均呈惰性,在SW UV下均呈绿蓝色并有蓝色磷光。
综上所述,除掺硼钻石外大多数CVD合成钻石在 LW UV和SW UV下的反应变化很大,可呈惰性到橙色,很难作为鉴定依据。
7用 DiamondView(钻石观测仪)观察到的发光现象
用戴比尔斯的DiamondView观察CVD合成钻石在短波紫外光下的发光特点,发现掺氮钻石呈现强橙到橙红色的荧光(图16,图17,图18),这与N-V心有关。经高压高温处理的掺氮钻石主要呈绿色。高纯度的CVD合成钻石在 DiamondView下不显橙色荧光,但有些样品有微弱的蓝色发光,这与晶格中的位错有关。这种蓝色发光也会出现在掺氮钻石的四个角。CVD合成掺硼钻石呈亮蓝色荧光,一些部分为绿蓝色(图19),有磷光效应,可延续几秒到几十秒钟。CVD钻石在Diamond-View下不显示天然钻石的八面体发光样式和高压高温合成钻石的立方-八面体发光样式。有趣的是,当CVD钻石是在高压高温合成钻石的基片上生长,而基片又未去掉时,可看到高压高温合成钻石的立方-八面体发光样式(图20)。
图16 DiamondView观察CVD钻石的发光现象
(据Martineau等,2004)
图17 DiamondView观察阿波罗钻石的发光现象
(据Wuyi Wang等,2003)
CVD掺氮钻石在垂直{100}的切面上可看到密集的斜的条纹(条纹间距相当稳定,不同样品中从0001mm到 02mm不等)。这是CVD合成掺氮钻石一个重要的鉴别特征。天然Ⅱa型钻石虽偶尔也有橙色发光,但没有这种条纹。掺氮钻石经高压高温处理后的发光变为绿色到蓝绿色,但密集的条纹依然可见(图21)。
图18 在高压高温合成钻石基片上生长的CVD钻石,在DiamondView下与基片呈不同颜色
(据Wuyi Wang等,2003)
图19 CVD合成掺硼钻石的荧光
(据Wuyi Wang等,2003)
图20 CVD掺氮(左)和CVD高纯度钻石(右)荧光
(据Wuyi Wang等,2005)
图21 未处理及高温高压处理后荧光对比
(据 Martineau等,2004)
CVD掺硼钻石在DiamondView下同样显示条纹或是凹坑或两者都有,这一特征未见于天然Ⅱb型蓝色钻石(图22)。
图22 CVD掺硼钻石的条纹和凹坑
(据Martineau等,2004)
8阴极发光图像
同上述DiamondView发光特征。
9光致发光光谱和阴极发光光谱(图23,图24)
在拉曼光谱仪上分别使用325nm(HeCd,氦镉)、488nm(氩离子)、514nm(氩离子)、633nm(HeNe,氦氖)和785nm(近红外二极管)激光束照射Element Six公司的各种样品并研究其发光光谱,以及用阴极射线照射 Element Six公司的各种样品并研究其发光光谱,Martineau等(2004)得出了表1结果。
表1 各种钻石的发光光谱特征
Martineau等同意Zaitsev(2001)的意见,认为467nm和533nm只出现在CVD合成钻石中,但指出高压高温处理后将不复存在;也同意Wuyi Wang等(2003)的意见,认为596nm和597nm对于CVD掺氮钻石有鉴定意义,但指出并非所有样品都有596/597峰。
10紫外-可见光-近红外吸收谱和红外吸收谱(图25,图26,图27)
图23 用514氩离子激光束辐照掺氮CVD钻石产生的发光光谱
(据Martineau等,2004)
图24 用325nm氦镉激光束辐照含氮CVD钻石(A)和同一样品经高压高温(B)产生的发光光谱
(据Martineau等,2004)
图25 掺氮CVD钻石(A)和同一钻石经高压高温处理后(B)的紫外-可见光吸收谱
(据Martineau等,2004)
用几种类型的光谱仪研究Element Six公司各种类型的CVD合成钻石后,Martineau等(2004)得出了表2结果。
表2 各种钻石的光谱特征
Martineau等(2004)认为,紫外-可见光-近红外光谱中的365nm、520nm、596 nm和625nm吸收对于CVD合成掺氮钻石是特征的,在高压高温处理的掺氮钻石中已不见,也未见于天然钻石和高压高温合成钻石中。
图26 阿波罗公司掺氮CVD钻石的红外光谱
(据Wuyi Wang等,2003)
Martineau等(2004)还同意 Wuyi Wang等(2003)的意见,认为红外光谱中与氢有关的8753cm-1,7354 cm-1,6856 cm-1,6425 cm-1,5564 cm-1,3323 cm-1和3123 cm-1对于CVD合成掺氮钻石是特征的,在高压高温处理的掺氮钻石中已不见,也未见于天然钻石和高压高温合成钻石中。3107cm-1吸收出现在高压高温处理后,也见于某些天然钻石。
图27 阿波罗掺氮CVD钻石的红外吸收谱
(据Wuyi Wang,2005)
11X射线形貌分析
在平行于生长方向的切面上进行的X射线形貌分析显示出明显的柱状结构,而在垂直生长方向的切面上看到的是许多暗色斑点或呈模糊的格子状。分析认为这种柱状结构是钻石晶体生长过程中一些位错从基片分界面或靠近分界面处出现并开始向上延伸的结果。
三、结束语
对于现今少量进入市场的成品掺氮钻石,略带褐色调、成品厚度较薄以及异常消光特点等能为鉴别提供一些线索,但最终的鉴别需要依靠大型实验室的DiamondView和阴极发光图像分析和谱学资料,包括发光光谱和吸收光谱资料。由于CVD合成单晶体钻石工艺的不断完善,特别是高纯度CVD钻石的出现及对掺氮CVD钻石的高压高温热处理,使现今能有效鉴别掺氮CVD钻石的发光图像特征和谱学特征也不再有效,这就进一步增加了鉴别的难度。但我们相信宝石学界一定会不断分析总结新出现的情况,找到鉴别的办法。
主要参考文献
Philip MMartineau,Simon CLawson,Andy JTay-lor2004Identification of synthetic diamond grown using chemical vapor deposition(CVD)Gems&Gemology,40(1):2~25
Wuyi Wang,Thomas Moses,Robert CLinares2003Gem-quality synthetic diamonds grown by a chemical vapor deposition(CVD)methodGems&Gemolo-gy,39(4):206~283
Wuyi Wang,Alexandre Tallaire,Matthew SHall2005Experimental CVD synthetic diamonds from LIMHP-CNRS,FranceGems&Gemology,41(3):234~244
CVD钻石是一种由直径10到30纳米钻石晶体合成的。
人造钻石是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石,早期的人造钻石由于空气中的氮原子进进钻石晶体而呈淡淡的糖稀颜色,经过科学家的改良制作方法,生产的人造钻石在外观上和自然钻石没有任何差异。
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天然钻石:是世界上公认的最珍贵的宝石,矿物名称是金刚石。在矿物学上属于金刚石族。
人工钻石:分合成钻石、优化处理钻石。
人工钻石与天然钻石的区分方法:
1、人工钻石的鉴别方法
(1)合成钻石
[1]高温高压合成钻石
颜色:以**、桔**、褐色为主,价格很有竞争力;而蓝色和近无色等颜色,由于技术难度大,成本高而极难见到。
内部显微特征:可见细小的铁或镍铁合金触媒金属包体。部分合成钻石具磁性,可见不规则状颜色分带、沙漏形色带等。
净度:以P、SI级为主,个别可达VS级甚至VVS级。
吸收光谱:缺失415nm吸收线。
异常双折射:很弱,干涉色变化不明显。
紫外荧光特性:长波紫外线下荧光呈惰性,在短波紫外光下发光性有明显分带现象,为无至中的淡**、橙**、绿**不均匀的荧光,局部可有磷光。
[2]CVD合成钻石
颜色:多为暗褐色和浅褐色,也可以生长近无色和蓝色的产品,但非常困难。
内部显微特征:可见不规则深色包体和点状包体。可有平等的生长色带。
异常双折射:有强烈的异常消光,不同方向上的消光也有所不同。
紫外荧光特性:长短波紫外线下,有弱的橘**荧光。
(2)优化处理钻石
[1]颜色优化处理
①传统颜色优化处理:
古老的处理方法是在钻石表面涂上薄薄一层带蓝色的、折射率很高的物质,这样可使钻石颜色提高1-2个级别,更有甚者在钻石表面涂上墨水、油彩、指甲油等,以便提高钻石颜色的级别,也有的在钻戒底托上加上金属箔。这些方法很原始,也极容易鉴别。
②辐照改色钻石及其鉴定:
辐照改色是物理改色法,只用适用于有色而且颜色不好的钻石。
颜色分布特征:色带分布位置及形状与琢形形状及辐照方向有关。当来自回旋加速器的亚原子粒子,从亭部方向对圆多面型钻石进行轰击时,透过台面可看到辐照形成的颜色呈伞状围绕亭部分布,在这种情况下,阶梯形琢形的钻石仅能显示出靠近底尖的长方形色带。当轰击来自钻石的冠部时,则琢型钻石的腰棱处将显示一深色色环。当轰击来自钻石琢形侧面时,则琢型靠近轰击源一侧颜色明显加深。
吸收光谱:有595nm或H1b和H1c线的出现。
导电性:辐照形成的蓝色钻石不具导电性。
③GE钻石
又称为高温高压修复型钻石,处理后的颜色大都在D到G的范围内,但稍具雾状外观,带褐或灰色调而不是**调。高倍放大下可见内部纹理,常见羽毛状裂隙,并伴有反光,裂隙常出露到钻石表面、部分愈合的裂隙、解理以及形状异常的包体。这种钻石鉴定起来比较困难,通用电气公司曾承诺由他们处理的钻石在腰棱表面用激光刻上“GE POL”或“Bellataire”字样。
④Nova钻石
一种新的颜色优化处理方法,又称为高温高压增强型或诺瓦钻石(Nova)。该钻石发生强的塑性变形,异常消光强烈,显示强黄绿色荧光并伴有白垩状荧光。这些钻石刻有Nova钻石的标识,并附有唯一的序号和证书。
[2]净度处理
①激光打孔
传统激光打孔处理:钻石表面留下永久性的激光孔眼,而且因充填物质硬度永远不可能与钻石相同,往往会形成难以观察的凹坑。
KM内部破裂法:这种次生裂隙看起来与天然裂隙相似,但这种方法处理不好就容易使钻石破裂。
KM内部缝合法:表面可见蜈蚣状包体,呈不自然弯曲的裂隙,在垂直包体两侧伸出很多裂隙;在激光处理的连续裂隙中有未被完全处理掉的零星黑色残留物。
②裂隙充填
闪光效应:有明显闪光效应,暗域下常见闪光颜色是橙**、紫红色、粉色,其次为粉橙色。亮域下常见闪光颜色是蓝绿色,绿色、绿**和**。同一裂隙的不同部位可表现出不同的闪光颜色,充填裂隙的闪光颜色可随样品的转动而变化。
流动构造:裂隙内常保留充填物充填过程中的流动构造。
捕获气泡:看上去像一组指纹状包体,也可能很小,而呈亮点。
絮状结构:充填物质过厚时可产生一种絮状结构,有时这种絮状结构又可演变成一种网状结构,很容易发现。
微小裂隙:在一些充填裂隙中,发现有白色近于平行的细线,可能是裂隙中的微小裂隙。这一特征很微弱,仅在光纤灯的强光照明下才能观察到。
充填物颜色:充填物比较厚时,能见到浅棕色至棕**或橙**充填物的颜色。这种充填物的体色在充填的空洞和激光孔中才能观察到。
不完全充填:通常极细窄,看上去像细白的划痕或暗域下的擦痕,可能是钻石蒸洗时部分充填物被去除造成的。
表面残余:部分充填物残留于钻石表面。
[3]钻石膜
多晶体,表面有有粒状结构;用拉曼光谱测定,优质DF钻石膜,特征峰在33300px-1附近,半高宽;质量差的DF钻石膜,特征峰频移大,强度减弱,甚至在37500px-1附近出现一个宽峰。
[4]拼合钻石
由钻石(作为顶层)与廉价的水晶或人造无色蓝宝石等(作为底层)粘合而成,粘合技术非常高,可将其镶嵌在首饰上将粘合隐藏起来,使人不容易发现。这种宝石台面上放置一个小针尖,就会看到两个反射像,一个来自台面,另一个来自接合面,而天然钻石不会出现这种现象。仔细观察,无论什么方向,天然钻石都因其反光闪烁,不可能被看穿,而钻石拼合就不同,因为其下部分是折射率低的矿物,拼合石的反光能力差,有时光还可透过。
2、天然钻石的鉴别方法(这里介绍肉眼鉴别方法)
(1)毛坯鉴定:
[1]光泽:金刚光泽,“亮晶晶”的外表。
[2]外观形态和表面特征:常见晶体形态是八面体、菱形十二面体及二者的聚形,在无色透明矿物中具有这几种晶形的矿物为数较少。另外,还有一个特征是钻石的晶石花纹,不同晶面具有不同特征的生长纹,如八面体晶面常见三角形生长纹,三角形的尖端指向八面体的晶棱;立方体晶面常具正方形或长方形生长纹,与立方体平面呈45度夹角;菱形十二面体晶面则常见平行于长对角线方向的凹槽等。
[3]密度:天然钻石352g/cm3。
(2)抛光后鉴定:
[1]线条实验:样品台面向下放在一张有线条的纸上,如果是钻石则看不到纸上的线条。
[2]倾斜实验:将样品中台面向上,置于黑色背景中,从垂直于台面方向开始观察,将观察者处向外倾斜,观察台面离观察者最远的区域,如果出现一个暗窗,则说明该样品不是钻石。
[3]亲油性实验:用油性笔在天然钻石表面划过时可留下清晰而连续的线条;相反,划过钻石仿制品表面时,墨水常用聚成一个个小液滴,不能出现连续的线条。
[4]托水性实验:充分清洗样品,将小水滴点在样品上,如果水滴能在样品的表面保持很长时间,则说明该样品为钻石。
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