合成钻石处理成红色钻石的机制及其特征

钻石的联合处理已成为钻石改色处理的主要手段之一,红色钻石一直是研究者希望通过联合处理得到的钻石品种。基于联合处理过程中的色心转变,对15颗Ib型高温高压合成钻石样品进行辐照和高温高压联合处理,得到了一系列红色钻石。合成钻石样品经过辐照处理后颜色具有黄绿色调,辐照和高温高压联合处理后变成了红色、紫红色、橙红色,其红色的产生与(N-V)-色心有关。采用傅里叶红外光谱仪以及USB4000光纤光谱仪对比分析合成钻石样品处理前、后的红外光谱和紫外-可见光谱,得到此类改色钻石的鉴定特征。红外光谱测试结果表明,本次实验样品处理前、后钻石的类型没有发生变化。辐照后样品的紫外-可见光谱在741nm处有吸收峰;辐照和高温高压联合处理后样品在紫外-可见光谱中637nm处的吸收峰,400~450nm范围内的吸收以及550nm左右的吸收峰均可以作为辐照和高温高压联合处理红色钻石的鉴定特征。     

钻石颜色处理技术的实验进展与研究

选择三类不同钻石(天然Ia型钻石、高温高压合成钻石、黄绿色Nova钻石)样品,先后进行辐照、热处理和高温高压处理、以及该三种处理方法的联合处理,探索钻石颜色处理方法,并对样品处理前后进行FTIR光谱和UV-VIS光谱分析,初步探讨其颜色改变的原因。实验表明:处理技术可以有效的改变钻石的颜色,并获得了黄色-金黄色、紫红-红色、蓝-绿色等不同颜色的钻石。     

俄罗斯高温高压处理钻石特征

采用显微观察、红外光谱、可见吸收光谱和低温光致发光谱等分析方法,对9颗俄罗斯高温高压处理钻石样品进行了研究。结果表明,该类钻石样品的内部多见石墨化现象,尤以彩色钻石样品更明显;金黄色、紫红色、黄绿色样品为ⅠaAB型,浅黄色样品为ⅠaB型,近无色样品为Ⅱa型;样品的可见吸收光谱因颜色不同而差异显著,其中金黄色样品可见475 nm处的吸收宽带,紫红色样品可见638,614,595 nm处的吸收峰,黄绿色和浅黄色样品可见415,475,503 nm处的吸收峰,近无色样品则为较光滑的平直曲线。此外,该类样品在低温光致发光谱中可见575 nm与637 nm处强发光峰。这些特征为探讨该类钻石的晶格缺陷与呈色机理提供了一定的科学依据。     

ⅠaAB型天然钻石复合处理实验

基于钻石在复合处理(辐照和高压高温处理)过程中的色心转变,在一定的处理工艺条件下,对25粒ⅠaAB型天然钻石进行复合处理,辐照处理后钻石呈浅蓝色、蓝绿色、绿色,复合处理后钻石呈金黄色和褐黄色。采用红外光谱仪,USB4000光纤光谱仪对复合处理前后的实验样品进行测试,发现复合处理前后钻石样品的红外光谱没有明显变化,钻石的类型没有改变,辐照处理后样品的紫外-可见吸收光谱在500~750nm的透光率减弱,750~800nm的透光率有所增加,辐照产生了741nm处的吸收凹谷,复合处理后,由辐照产生的辐照损伤心741nm消失,复合处理后钻石样品在500~800nm的透光率增加,表现在肉眼可以观察到钻石的亮度有所提高。     

复合处理下CVD合成钻石光谱与荧、磷光动态变化特征的研究

以浙江某两家企业近期产出的CVD合成钻石为研究对象,基于光致发光(PL)光谱,结合DiamondView^(TM)钻石观测仪等设备,就CVD合成钻石在高能电子束辐照、高温高压及退火过程中,对PL光谱与荧、磷光动态变化特征予以跟踪检测。结果表明:在405nm激发光源下,HTHP处理可使存在于CVD合成钻石中468nm与533nm处的零声子线减弱直至消失;辐照处理导致钻石产生470nm处的TR12光学缺陷;在532nm激发光源下,HTHP处理导致样品PL谱图中575nm与572nm处的峰强比值N(1575/572)相比处理前明显减小,但经HTHP处理再经辐照处理的CVD合成钻石其辐照前后样品PL光谱无明显改变;此外,高温高压与辐照处理均可改变样品的磷光特性,且HTHP处理对样品进行去褐色调的同时可明显改变样品的荧光颜色。     

“彩妆”之下的钻石

宝石学家们通过研究认为，由于金刚石在形成后遭遇的塑性变形所产生的位错及其伴生的点缺陷是褐色钻石的致色原因。1999年，美国Nova公司利用高温高压技术将Ia型褐色钻石处理为黄绿色。目前这一方法正被广泛应用在对褐色钻石的处理之中。     

高温高压处理钻石的谱学特征综述

综述了近年来高温高压处理钻石的成果。该处理方法的对象主要有天然钻石、高温高压合成钻石以及化学气相沉淀法合成钻石。系统地总结和分析了该类处理钻石的谱学特征,包括紫外-可见光吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、光致发光光谱及荧光特征,提供了其主要的鉴定依据。     

钻石高温高压处理技术

天然Ⅰa型褐色钻石在高温高压条件下通过加载塑性变形的强度, 促进晶体内部位错的增殖和滑移, 使钻石由褐色改变为黄绿色; 高温高压有助于Ⅱa型褐色钻石克服其所处的势垒, 促使钻石中的位错发生攀移、重组、湮灭, 使之修复至塑性变形前的初始稳定状态, 并最大限度地恢复其原本无色的面貌.天然灰色钻石在高温高压条件下发生了石墨-钻石的同质多象转变, 微细石墨包裹体消失, 灰色调消除, 钻石透明度显著增强.     

高温高压合成钻石的宝石学属性分析

钻石俗称宝石之王,一直深受大众喜爱,天然钻石供不应求的现状导致了钻石合成技术的发展,合成钻石在珠宝市场的流通对宝石鉴定工作者提出了挑战。目前主要的钻石合成技术有高温高压(HTHP)法和化学气相沉淀法(CVD),通过对8粒高温高压合成钻石进行显微特征观察、热导仪测试、EDXRF测试和傅里叶变换红外光谱分析,总结了高温高压合成钻石的宝石学特性,为今后对高温高压合成钻石的鉴别提供部分参考。     

HPHT合成钻石在首饰中的鉴别特征

国家黄金钻石制品质量监督检验中心收到待检的百余件群镶钻石首饰中发现混有大量HPHT合成黄色钻石。采用宝石显微镜、红外光谱仪、X射线荧光光谱仪、紫外-可见光分光光谱仪、紫外荧光灯、DiamondViewTM等对HPHT合成钻石样品做了详细地测试与分析。结果表明,这些HPHT合成钻石样品具有较为统一的黄色,放大检查可见合成钻石内部含有大量棒状、柱状、细小微粒状的铁镍合金包裹体,且几乎都有磁性,有些磁性甚至较强;样品的红外反射光谱非常特征,均具有明显的1131cm-1处的吸收峰,为Ib型钻石,而Ib型钻石在天然钻石中极少见到;X射线荧光光谱测试显示有强烈的铁峰和镍峰,且在短波紫外线下多数具有绿黄色荧光。HPHT合成钻石在DiamondViewTM下具有不同程度的黄绿色荧光,部分具有黑十字现象。     

HTHP处理钻石的结构缺陷与颜色转变机制

通常褐色钻石可能伴随着塑性变形,在滑移面附近可能有一个高浓度的断键。当这些钻石在合成钻石生长的温压条件下,滑移面的一些破裂处可能会开始愈合,并会导致一部分空穴和间隙被释放。被释放的空穴会发生移动,与不同形式的氮结合产生新的色心,将使得钻石经HTHP处理后呈现不同的颜色。研究表明,褐色钻石经HTHP处理后呈黄色,主要与H3心、H4心、N3心和孤氮有关;处理后呈绿色或黄绿色,主要与H2心、H3心有关;处理后呈红色,主要与较高浓度的（N-V）-心有关;IIa型钻石处理后呈白色,则主要由于空穴与间隙一起消失湮没,与不能产生新色心有关。     

湖南金刚石的褐斑特征及其意义

湖南省是我国3个主要金刚石产地之一, 所产金刚石的表面有大量的褐色斑点. 其褐斑的颜色有黄色、黄褐色、褐色、黑色等, 主要分布在金刚石的溶蚀面上, 与金刚石的类型无关. 在阴极发光仪下, 褐斑区不发光, 边部呈均匀的黄绿色. 拉曼光谱显示: 褐斑中心区存在大量的空位, 本征峰峰位漂移, 由褐斑中心向外, 峰值逐渐增大, 半高宽逐渐减小. 褐色主要由自然界放射性粒子的辐照造成. 从褐斑的特点来看, 湖南金刚石在形成砂矿后可能经过热变质作用, 现代河流砂矿只是对原砂矿进行再次改造.     

离子注入技术——宝石优化处理的新技术

选取蓝宝石、钻石、翡翠、岫玉等宝石材料进行Be、Ti、Cr、H离子的注入实验,并对注入后的部分样品进行了热处理实验。采用能量色散型X射线荧光能谱仪、紫外-可见分光光度计、红外光谱仪对样品进行了测试。结果表明,样品经过离子注入处理后,表面光泽普遍明显增强;Be离子不是致色元素,也可影响宝石颜色;钻石注入H离子后颜色显著变成黄褐色;山东蓝宝石注入Ti离子后颜色变鲜艳,说明其颜色深是由富Fe贫Ti所致;不同温度热处理后,样品的外观没有出现较明显的变化,稳定性较好。激光烧蚀等离子体质谱技术(ICP-MS)、能量色散型X射线荧光能谱仪(EDXRF)是离子注入检测的重要手段。     

辐照处理彩色钻石的缺陷中心及阴极发光谱

鉴于钻石的发光光谱与其吸收光谱之间在镜对称关系这一性质,采用ＥＰＭＡ－阴极发光仪和阴极发光显微镜,对辐照处理彩色钻石的阴极发光及发光变特征进行研究。结果表明,辐射处理彩钻多属发光,其发光色调、强度、谱位与钻石内部杂质氮、氢原子、塑性形变、辐射损伤等缺陷中心密切相关。在发光结系组合中,除Ｎ２,Ｎ３氮原子心和５９５,ＧＲ１（７４１）辐射损伤心外,还存在由钻石晶格自振动产生的晶格振动心,另出了５１５,５     

养殖珍珠的辐照处理

采用电子加速器对淡水和海水养殖珍珠进行辐照实验, 获得了大量的辐照改色样品. 实验表明, 辐照产生的颜色是稳定的, 辐照后珍珠不具有残余放射性. 淡水珍珠辐照改色的效果明显, 海水珍珠只能得到稍带银灰色的效果. 为了探讨珍珠辐照改色的机理, 对天然的文石和方解石晶体也进行了辐照实验. 通过系统对比辐照前、后珍珠的各种性质, 总结了辐照珍珠的鉴别特征, 讨论了辐照改色的机理. 认为珍珠中的有机成分与水的放射化学反应及Mn在辐照过程中的氧化作用是珍珠辐照改色的主要原因.     

石墨重结晶现象与金刚石生长机制(上)

石墨材料在高温高压条件下,大量的C原子和原子团溶解于催化剂合金中,当回到常温常压下,过饱和的C会从合金晶格中析出来,形成的石墨晶体存在于合金中,成为重结晶石墨。文章详细地分析了高温高压合成金刚石过程中石墨的重结晶现象,通过实验论证了压力和温度对这一过程的影响,研究了石墨-合金界面两者的相互渗透以及此一界面上金刚石的成核与长大。认为金刚石优先在石墨-金刚石界面成核并长大,并且跟石墨的重结晶过程有关。     

山东金刚石晶体中氮片晶的分布特征及其表面微形貌

为研究山东蒙阴金伯利岩型金刚石晶体中氮片晶的分布特征,采用红外光谱仪对116粒宝石级金刚石晶体样品中的氮片晶进行分析,并采用微分干涉显微镜观察氮片晶在金刚石表面所具有的物理化学性质及其表面微细结构。结果表明,80.2%的金刚石样品中具有氮片晶;在个别浅褐色、八面体金刚石样品{111}面上观察到平行于[100]晶带方向的长条状蚀像,这些蚀像相互平行,大小不等。显微红外光谱对具长条状蚀像的金刚石样品{111}面的测试结果表明,该类晶体均具有较强的氮片晶的吸收峰(1359~1375cm-1)。综合浅褐色、八面体金刚石样品的红外光谱及其表面微形貌特征,推测长条状蚀像是由氮片晶的出露点受优先选择性腐蚀而致。     

珍珠的金黄色染色工艺及染色珍珠的鉴定

使用有机染料直接冻黄(C28H24O8N4S2)对淡水珍珠进行染金黄色实验。通过正交实验分析了影响染色效果的4种因素,获得了相对理想的染色条件。在对珍珠染色的膨化处理和固色处理中发现,使用蒸馏水降低膨化剂中苯和氨水的浓度,可以降低化学试剂对珍珠层的破坏,对珍珠层质地较疏松的珍珠尤为有效。对比常用的两种固色方法发现,硫酸铜溶液对染色珍珠的固色效果较好。染金黄色珍珠的主要鉴定特征为:染色珍珠表面的瑕疵、裂纹及孔眼处都有颜色浓集的现象;在紫外灯下染色珍珠发强黄绿色荧光,其拉曼光谱显示很强的荧光背景。