国产大颗粒宝石级无色高压高温合成钻石的鉴定特征

自2015年年初以来,市场上出现大量的无色高压高温(HPHT)合成小钻石作为配石用于首饰镶嵌,这给日常鉴定带来很大的挑战,近来又见大颗粒无色HPHT合成钻石。为了更好的了解不同厂商生长的无色HPHT合成钻石的特征,笔者对收集到的20粒山东济南中乌新材料有限公司合成无色HPHT钻石样品进行了宝石学及光谱学测试。结果表明,10粒无色圆钻形抛光样品颜色级别可达到D—E,净度级别为VS及以下,含有金属包裹体并可被磁铁吸引,正交偏光显微镜下具有低干涉色和弱的异常双折射现象,而另10粒原石样品晶形主要为立方体和八面体聚形,可见部分(110)和(113)晶面,含金属包裹体,均可被磁铁吸引。紫外-可见吸收光谱数据显示弱的270nm处吸收;红外光谱测试显示所有样品为Ⅱa型,含有少量的B元素;虽然激光拉曼光致发光光谱测试未检测到特征的杂质发光峰,但在DiamondViewTM下可以观察到强蓝绿色磷光,清晰的八面体和立方体分区特征等最主要的鉴定特征。     

宁波晶钻公司CVD合成钻石的宝石学特征及其与国外Ⅱa公司的对比研究

近年来,国内CVD合成钻石迅速发展,生产技术水平日新月异。对宁波晶钻公司2017年生产的一批CVD合成钻石进行全面测试,并与市面上最常见的新加坡Ⅱa公司所生产的CVD合成钻石进行比较。结果表明:宁波晶钻公司生产的CVD合成钻石的基本宝石学性质与天然钻石的相同;CVD合成钻石样品中存在黑色多晶质钻石包裹体,层纹结构等结构特征;光致发光光谱显示,CVD合成钻石存在737、637、575 nm的CVD特征吸收峰,Ⅱa公司生产的CVD合成钻石除几处主要的特征峰还有766、659、607 nm的特征峰,揭示了不同厂家在合成生长条件及工艺方面存在差异。此外,对于CVD合成钻石不同区域的微区测试,解明了N杂质掺入不成功和原料脱氢不完全是CVD合成钻石边缘及局部结晶度不佳的原因所在,对于CVD合成钻石的溯源有一定的意义。     

光致变色CVD合成钻石的特征

自2012年国家珠宝玉石质量监督检验中心(NGTC)实验室检测到未经揭示CVD合成钻石以来,每年都可检测到不同特征的CVD合成钻石.2014年国家珠宝玉石质量监督检验中心(NGTC)北京实验室收到几粒钻石,检测结果为CVD合成钻石,但其特征与之前所发现的CVD合成钻石有很大区别,它们的紫外-可见光吸收光谱在737 nm处的吸收很强,且随着737 nm处吸收的增强,短波紫外光下的荧光逐渐减弱.为此,对其中一粒特征CVD合成钻石样品进行了常规宝石学测试及光谱学测试.结果发现,该CVD合成钻石样品经DiamondViewTM超短波紫外光照射后,颜色由近无色变为灰蓝色.为进一步探究颜色改变的原因,对该CVD合成钻石样品紫外光照射前、后的紫外-可见光吸收光谱做详细测试分析,结果显示,紫外光致变色主要原因是:该CVD合成钻石样品中的Si含量异常高,超短波高能紫外光激发导致(Si-V)-和(Si-V)0之间的转化.这种光致变色CVD合成钻石在国内实验室为首次发现,实验室鉴定时应关注(Si-V)中心的变化.     

合成钻石饰品“Lightbox Jewelry”的宝石学特征

国家珠宝玉石质量监督检验中心(NGTC)收集了无色、粉色、蓝色的合成钻石饰品品牌"Lightbox Jewelry"的样品,并进行了详细的测试工作,包括显微镜观察、发光图像观察、光谱学测试等。研究表明,Lightbox Jewelry饰品的主石为CVD合成钻石,红外光谱均显示为Ⅱa型;拉曼光致发光光谱均可测得596/597 nm发光线,指示样品均未经历过后期高压高温处理,部分可测得737 nm双线,粉色样品还可见明显的595、637、741 nm等特征吸收,推测其在合成后期可能经历了辐照退火处理;蓝色样品紫外-可见吸收光谱可见621 nm宽带、741 nm吸收峰,红外光谱可见9 287 cm~(-1)吸收峰,推测其经历了辐照处理。对无色配石进行了测试研究,发现绝大多数配石为高压高温合成钻石,另外混入了个别天然钻石。     

国内市场小颗粒无色高压高温合成钻石的鉴定特征

2015年,国家珠宝玉石质量监督检验中心(NGTC)深圳实验室先后在送检的镶嵌饰品中检测出多批次混杂在配镶副石中的无色小颗粒高压高温(HPHT)合成钻石,本文对这些饰品的特征进行了详细的测试和分析。结果表明,小颗粒高压高温合成钻石样品中可见Fe、Ni等金属包裹体,并大多具有磁性;红外光谱可检测到弱的2 802cm~(-1)跟B相关的吸收峰;钻石观察仪下可见蓝色-蓝绿色荧光的几何状生长分区以及强蓝色磷光;紫外-可见-近红外光谱可检测到与Ni相关吸收线(685,880nm);小颗粒钻石自动排查仪(AMS)测试结果均为"referⅡ型"或"refer"。虽然前人对无色高压高温合成钻石已有少量研究,但在实验室送检样品的配石中属首次发现,这应引起重视和警惕。     

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。     

合成及改色钻石的鉴定特征

近年来,多批未经揭示的高质量合成及改色钻石进入钻石市场,不仅欺骗了消费者,同时给鉴定机构带来了很大的挑战。为此,笔者对从某公司购得的一批合成及改色钻石进行了详细观察测试,包括放大观察,发光现象及光谱特征测试等。研究结果显示,化学气相沉淀法(CVD)合成钻石均近于无色,高压高温(HPHT)合成钻石均呈黄色,两者净度级别均较高,经辐照处理后钻石样品呈蓝色,但净度差;CVD合成钻石的紫外-可见吸收光谱没有显示明显特征吸收峰,辐照处理钻石显示GR1辐照损伤心;在DiamondViewTM下,合成钻石样品可见蓝色荧光和层状生长纹。用常规的鉴定方法难以将合成和天然钻石区分,需要结合紫外-可见吸收光谱,DiamondViewTM下的荧光图像等特征才能准确鉴别。     

一颗辐照处理绿色Ⅱa型钻石的鉴定特征探讨

平均每一万颗钻石中才有一颗彩色钻石,而在彩色钻石中绿色钻石非常稀少,颜色能够达到艳彩级别的更是十分罕见。绿色钻石的成因主要有四类,其中最为常见的是辐照,并且该种成因致色的钻石的红外类型包括Ia型和Ⅱa型,但在实际检测中,天然辐照Ⅱa型钻石极为罕见。在NGTC深圳实验室发现Ⅱa型绿色钻石样品,这引起了检测人员的注意,经过检测,判定其为辐照处理钻石。通过测试样品的红外吸收光谱、紫外—可见近红外吸收光谱和光致发光光谱等特征,发现样品在741nm处呈现出较强的吸收,并且伴随着红区的一段宽吸收;在近红外光谱上可见9280cm~(-1)的强吸收峰;在光致发光光谱上可见3H发光峰(503.4nm),并伴随着540.7nm发光峰。     

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。     

高压高温处理CVD合成Ⅰb 型黄色钻石的鉴定特征

大多数合成Ⅰb型黄色钻石为高压高温合成类型,CVD合成Ⅰb型黄色钻石在国内至今鲜有相关报道。近期,NGTC深圳实验室在检测过程中首次发现了1颗经高压高温处理的CVD合成Ⅰb型黄色钻石样品。该CVD合成Ⅰb型黄色钻石样品的鉴定分析有助于高效检测疑难样本,对检测行业和规范珠宝市场有重要意义。通过测试CVD合成Ⅰb型黄色钻石样品的红外光谱、紫外-可见吸收光谱、紫外荧光图像和光致发光光谱等特征来总结其鉴定方法。结果显示,由[Si-V]缺陷导致的737、766 nm和946 nm处的发光峰,以及荧光图像上显示明显的条纹生长结构,是该类CVD合成钻石的重要判定特征;同时,未发现596 nm和597 nm双线发光峰、显示较弱的3 123 cm~(-1)吸收峰以及明显的3 107 cm~(-1)吸收峰、H3(503.2 nm)发光峰、N3(415.2 nm)发光峰可判定该CVD合成Ⅰb型黄色钻石样品后期经过高压高温处理。     

NGTC实验室发现未揭示的CVD合成钻石鉴定特征研究

2012年以来,国家珠宝玉石质量监督检验中心(NGTC)先后在送检的裸石和镶嵌钻石饰品中遇到未经揭示的CVD合成钻石。为了更好地了解这些新出现的CVD合成钻石的特征,NGTC实验室对接受送检中发现的所有未经揭示的样品进行了详细的分析测试。测试结果表明,这些合成钻石均呈近无色的Ⅱa型,光致发光光谱(Photoluminescence)中可见737nm发光线,钻石观测仪(DiamondViewTM)下可见蓝绿色荧光、蓝色磷光以及CVD合成钻石典型的层状生长纹理特征。因此,仅用常规的鉴定方法很难将CVD合成钻石与天然钻石区分,但结合光致发光光谱特征和钻石观测仪荧光图像特征,可以准确地鉴定这类CVD合成钻石。     

紫外及可见分光光度计在印染测试中的应用

紫外及可见光的光子,具有能量的数量级,与分子中的电子能级之间的跃迁大致相当。化合物分子中含有某些原子基团时,在紫外区与可见光区波谱图中会出现特征吸收带,这些原子基团称为发色团。不饱和的碳氢化合物大多数是极性的,故在常温时吸收谱带不大明显,然而最大吸收处的强度与波长总是与有关发色团的特征相关,一般普通溶剂的发色团特性波长与最大强度如表1。 1.纯度的检查 主要用于检查那些在某一波长范围内对光没有特征吸收的化合物中的具有特征吸收的杂质。例如检查乙醇中有否醛的含量,可用蒸馏水作参比溶液,在270～290nm处测量吸光度（光密度）,如在280nm处有吸收,     

合成钻石的现状及鉴定特征

长期以来,合成的黄色及彩色钻石由于其粒度小或者成本高,在商业市场上较为少见。近年来,随着合成钻石技术的发展和突破,合成钻石逐渐进入珠宝市场,为大众所接受。本文通过整合近年来合成钻石的数据及资料,对合成钻石的现状进行了总结和分析,并对比天然钻石的鉴定特征,对市场中存在的高温高压法(HPHT)合成钻石、化学气相沉淀法(CVD)合成钻石及处理合成钻石的鉴定特征作出总结。合成钻石大多具有与天然钻石不同的荧光,如"黑十字"荧光、层状生长纹荧光。HPHT合成钻石的类型主要为Ⅰb型、ⅠaA型、Ⅱa型、Ⅱb型,CVD合成钻石类型主要为Ⅱa型、Ⅰb型,不同的是前者多具有典型的铁或铁镍合金金属触媒包裹体。此外,大部分CVD合成钻石的拉曼光谱在1420cm~(-1)处存在吸收宽带。处理合成钻石与天然钻石更难分辨,需要借助红外光谱、紫外—可见吸收光谱、光致发光光谱(PL光谱)等手段才能准确鉴别。     

紫外—可见光纤光谱仪在无色宝石检测中的应用

物质对不同波长的光会进行选择吸收,紫外—可见光纤光谱仪利用这一特征来对物质进行定性分析,通过紫外可见吸收光谱帮助判断物质的结构及化学组成。紫外可见吸收光谱作为需要检测的项目也列入现行国家标准GB/T 16553-2017《珠宝玉石鉴定》,成为实验室目前常见的检测手段之一。许多无色宝石品种外观差异较小,肉眼很难区分,但因成分、结构等差异,呈现出不同的紫外可见吸收光谱特征。因此,紫外—可见光纤光谱仪是检测鉴定工作不可或缺的设备之一,具有无损、准确的特点。本文通过查阅文献,以及对多种无色宝石样品测试,综合论述了紫外可见吸收光谱在天然无色宝石检测中的应用,如钻石、锆石、托帕石、水晶;紫外可见吸收光谱在鉴别合成宝石、处理宝石方面的应用,如合成钻石;以及紫外可见吸收光谱在宝石研究方面的应用,如钻石结构类型判断、结构特征分析等。同时本文得到了多种无色宝石的紫外吸收光谱特征,丰富了光谱数据,为检测鉴定提供参考。     

电子辐照产生蓝色钻石的工艺条件探索

钻石辐照处理后的颜色受辐照源类型、辐照剂量、辐照温度、钻石类型等因素影响。采用束流能量、束流强度不同的电子加速器对43粒钻石进行辐照处理,分析辐照前后钻石的光谱学特征与实验结果的关系,发现:在束流能量为2 MeV、束流强度为10mA的电子直线加速器下,10~12 MGy辐照即可使钻石着色;随着辐照剂量增加,颜色饱和度增加,明度下降;辐照结束后,部分G色级及以上色级的Ⅰa型天然钻石和2颗近无色Ⅱa型CVD合成钻石辐照为蓝色;辐照剂量率对钻石辐照处理结果影响不大;水循环冷却系统保证辐照中热量耗散适宜,40℃以内的辐照温度可保证辐照中钻石裂隙不发生延展;辐照后辐照蓝色钻石在415~478nm间蓝光透过率明显高于其他颜色辐照钻石。     

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。     

富铬酵母的研制

研究了富铬酵母的培养方法,发现培养基中低浓度的铬（＜100mg/kg）对酵母生长起促进作用,且随着铬浓度的增加酵母对铬的富集作用亦增加。用200－320nm波长范围对富铬酵母及普通酵母溶液进行紫外扫描,发现在260nm处有一特征的吸收峰。富铬酵母中有机铬占总铬量的97．6％。     

黄色配镶钻石中合成钻石的鉴定

小颗粒黄色合成钻石常会与天然黄色钻石混合出现在批量裸石中或是作为配石出现在各种镶嵌饰品中。近期,笔者在日常检测中,发现一枚祖母绿戒指配镶的263粒黄色钻石中混有合成钻石,为了探索镶嵌中的小颗粒黄色合成钻石与天然钻石的鉴别方法,笔者对所有的黄色配镶钻石做了尽可能的详细测试,包括显微镜下内部特征观察、不同能量下的紫外荧光和磷光观察(普通的宝石荧光灯、GV5000、DiamondView~(TM))、显微红外吸收光谱以及光致发光光谱等测试。分析结果表明,其中7粒钻石为高温高压合成钻石,其红外吸收光谱显示均为纯Ib型,不含聚合氮,不含任何与氢有关的吸收峰,而其余的天然黄色钻石主要为IaA-Ib或Ib-IaA型,含有与氢有关的吸收峰(1 405,3 107cm~(-1)等)或含有与孤氮有关的吸收峰(1 352,1 358cm~(-1)等),此外合成钻石荧光较强,颜色为亮绿色,而天然钻石荧光则很弱,所有的合成钻石都可以检测到弱的与镍有关的883/884nm双发光峰。因此根据显微红外吸收光谱特征辅以荧光观察等方法,可以将镶嵌中的小颗粒黄色合成钻石与天然钻石区分开来。     

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。     

氯化溴中试技术的研究

文章在实验室合成氯化溴工艺（低温-液相技术）的基础上，实现了100t／a氯化溴合成的中试技术研究，中试结果及分析表明：合成温度在-15℃～-13％之间，相应产品中溴含量为69．29％（理论值为69．27％）；紫外吸收分光光度计检测氯化溴在四氯化碳溶液中的吸收峰对应的吸收波长为380nm，与文献值吻合。中试的成功，填补了国内氯化溴产品和技术空白，并为其大规模生产奠定了基础。