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科普 | 如何区分和判断栽植钻石和天然钻石

2022-01-16 18:47分类:京都医美 阅读:

这段时间珠宝动业最炎的话题,肯定是栽植钻石了,偶尔候也被称为栽植钻石或者人工钻石。栽植钻石,是在实验室中模拟天然界的温度压力条件,运用栽晶繁殖的钻石,其物理性质、化学成分,与天然钻石几乎全数相反,肉眼根本无法区分出天然与栽植钻石。

左:天然钻石颜色;中:处理后的天然钻石颜色;右:处理后的符切吻契适合成钻石颜色

有别于栽植立方氧化锆或栽植碳硅石等钻石仿成品,两者只是望首来像钻石,但具有截然迥异的化学和物理特性,易于区分。而栽植钻石的化学和物理特性与天然钻石几乎相反,相比而言更难区分。

钻石的分类

要想区分天然与栽植钻石,开端必要知道钻石是如何分类的:投诚钻石有无氮原子,钻石可分为I型和II型钻石,I型钻石含有杂质氮原子,而II型钻石则别国。

投诚氮原子的召集状态,I型钻石可进一步分为Ia型钻石和Ib型钻石,Ia型钻石中氮原子呈召集状态,Ib型钻石中氮原子呈孤氮分布。

投诚有无其他杂质原子,II型钻石可进一步分为IIa型钻石和IIb型钻石,IIa型钻石不含其他杂质元素,IIb型钻石常含硼原子。

天然与栽植钻石繁殖过程的区别

天然钻石在一系列温度和压力条件下繁殖。其温度比繁殖栽植钻石所用的温度更高。在高温下,钻石繁殖为八面体晶体,但在较矮的实验室温度下,它们繁殖为同时包含八面体和立方体晶面的晶体。

天然钻石晶体(左)再现典型的圆形八面体形状。火山爆发组成了金伯利岩管(中),从而将这些晶体带到表面。天然宝石级钻石的理想晶体形状是八面体(右)

天然钻石的漫长繁殖时间意味着,大无数钻石中的氮杂质必须经过一段时间进动召集,以成对或成群出现,从而形成大片面,即95%以上的Ia型钻石。

栽植钻石的繁殖周期非常短,只必要数周密一个月或更久,条件与地球深处的天然钻石形成条件迥异。由于生久远非常短,栽植钻石晶体的形状与天然钻石有很大迥异。

钻石的栽植式样

传统的栽植式样,称为高温高压(HPHT)法,涉及运用铁(Fe)、镍(Ni)或钴(Co)等熔融的金属符切吻契适合金形成钻石。较新的式样,称为化学气相沉淀法(CVD)法,把甲烷中碳原子离别出来形成钻石。

高温高压栽植钻石

高温高压(HPHT)钻石繁殖发生在装配内的一个小舱室里,该装配可能产生非常高的压力。在舱室内,钻石粉末材料消融在熔融的金属助熔剂中,然后在晶栽上结晶,以形成栽植钻石晶体。结晶过程必要数周密一个月或更长时间,以形成一个或几个晶体。

除了八面体表面,HPHT栽植钻石晶体普遍还会再现立方体表面。由于天然和HPHT栽植钻石晶体的形状迥异,它们的内部繁殖模式也大不沟通。

打磨后的刻面栽植钻石普遍会揭示出一些可见特征,例如颜色分布、荧光分区和孪晶纹,这都与它们的十字形繁殖区机关相关,偶尔还会再现有深色的金属助熔剂内含物。某些情况下,在关闭紫外线灯后,材料可能继续性地发光,即磷光形象。这些栽植钻石可能议定专长判断技术(比如可见光和荧光光谱)来进动持重判断。

在高温高压符切吻契适合成中,压力机(左)对包含必要成分的中间繁殖室答用极高的压力和温度。这便产生了立方体和八面体表面(中和右)相结符切吻契适合的符切吻契适合成钻石晶体。

大无数HPHT繁殖晶体呈黄色、橙黄色或褐黄色。几乎一律均为IIb型,该类型在天然钻石中也有存在,只是非常别致,只有百分之二旁边。

制造无色HPHT栽植钻石非常具有挑衅性,由于必要修改繁殖条件和设备,以排挤氮。此外,高纯度无色钻石(IIa型或较弱的IIb型)的繁殖率比Ib型栽植钻石的繁殖率矮,于是在温度和压力条件下必要更长的繁殖时间和更大的节制。固然繁殖优质无色HPHT晶体平素都很难得,但最新发展技术已经能制造出用于超过10克拉的钻石晶体。

蓝色栽植钻石的出现是由于在钻石繁殖过程中补充了硼。其他颜色,例如粉红色和红色,可议定宝石后期生利好理工艺(包括辐射和加炎)来产生,但是不常见。

在高温高压栽植中,压力机(左)对包含必要成分的中间繁殖室答用极高的压力和温度。这便产生了立方体和八面体表面(中和右)相结符切吻契适合的栽植钻石晶体。

CVD法栽植钻石

CVD钻石繁殖在填充有含碳气体(如甲烷)的真空室内进动。能量源(如微波束)分解气体分子,碳原子向下吸附到扁平的钻石排栽盘中。结晶过程必要数周时间,以同时形成众个晶体。切实的数目取决于真空室的尺寸和排栽盘的数目。板状晶体普遍带有粗糙的暗色石墨边缘。它们每每还会再现为褐色,在进动宝石刻面的步骤之前,议定炎处理可去除该颜色。

大无数CVD晶体都呈褐色或灰色,但伪如将微量的氮或硼引入到真空室中,也能产生黄色、粉红橙色或蓝色的晶体。采用这栽式样制造无色晶体则更和缓,但晶体繁殖的时间要更长。今朝市场上出售的大无数CVD繁殖的无色钻石都被认为是已经过高温高压炎锻脱色处理的褐色晶体。最常见的CVD栽植钻石是IIa型。

与HPHT繁殖的材料相比,CVD栽植钻石外现出迥异的宝石性质。当被放在交叉偏振滤光镜之间不美观察时,它们去去出现有色带状的“答力”图案,且净度很高,只有小量深色的碳内含物(若有)。

在化学气相沉淀法(CVD)符切吻契适合成中,富含碳的气体在平展的钻石晶栽表面沉积,从而形成符切吻契适合成钻石。符切吻契适合成钻石在薄层中繁殖,其结果厚度取决于批准繁殖的时间(左)。这便产生了扁平的板状晶体(中和右),外部带有暗色石墨晶体涂层。

与HPHT栽植一律,CVD栽植钻石一连改善,批准制造商挑供更大尺寸和经过改善的颜色与透明度。GIA近期对两颗重量为2.51和3.23克拉的大尺寸CVD栽植钻石进动检测,这是迄今为止检测的最大的CVD繁殖钻石。

理想化晶体(从左至右):CVD栽植品、HPHT栽植品和天然钻石。八面体表面再现为黄色,立方体表面为蓝色。大片面天然钻石繁殖为八面体(右),但HPHT栽植品(中)普遍再现立方体和八面体表面的结符切吻契适合。CVD栽植品(左)中全数别国八面体表面。晶体繁殖的偏向如箭头所示。虚线代外HPHT栽植钻石中晶栽的位置和CVD栽植品中晶体的边缘。

从图中可能望出,栽植钻石(实验室栽植钻石)与天然钻石的鉴别,是众栽检测办法、众栽仪器联用的检测过程。宝石学家答用众栽宝石检测设备,包括折射仪、紫外荧光灯、双目显微镜、偏光器及其他检测工具。由于栽植钻石的质量逐步挑高,答用标准设备将其与天然钻石区伸开来变得更加具有挑衅性。

GRS实验室的介绍了该实验室对无色-近无色天然钻石与符切吻契适合成钻石的判断流程。如上图所示。

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