合成鉆石與鑒別方法

1、合成鉆石與鑒別方法摘要：鉆石是被人們所喜愛的東西，被稱為寶石之王，一直以來(lái)被人們作為財(cái)富和愛情的象征，同時(shí)因?yàn)殂@石資源有限，出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況。為了滿足市場(chǎng)需求，人們便發(fā)明了合成鉆石。本文主要對(duì)合成鉆石的方法以及合成鉆石的鑒別方法進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：合成鉆石；鑒別方法鉆石在現(xiàn)代的科技和工業(yè)領(lǐng)域被普遍使用到，初期進(jìn)行鉆石合成因?yàn)槌杀靖?、顆粒小等原因，一直沒(méi)有非常高的商業(yè)價(jià)值。但是，在合成技術(shù)不斷的發(fā)展提高下，當(dāng)前的市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了一些比較不錯(cuò)的合成鉆石品牌。這也引起鉆石行業(yè)對(duì)合成鉆石的重視。天然鉆石和合成鉆石都是有碳原子組成的，晶體排列順序也是相同的，這些特性導(dǎo)致合成鉆石和天然鉆石非常不容易被區(qū)

2、分，所以，如何可以對(duì)合成鉆石和天然鉆石進(jìn)行區(qū)分，是當(dāng)前寶石鑒定工作人員的重要研究課題。合成鉆石的發(fā)展史在18世紀(jì)，人們經(jīng)過(guò)研究證明鉆石是由碳原子構(gòu)成的，至此，便開始了合成鉆石的研究，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的研究，終于在瑞典的實(shí)驗(yàn)室中，誕生了第一塊合成鉆石。接著，1959年，人工鉆石已經(jīng)開始商業(yè)化生產(chǎn)。目前，中國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)家都擁有了合成鉆石的技術(shù)。直至80年代，發(fā)明了化學(xué)氣相沉積發(fā)進(jìn)行鉆石合成，使用此方法合成出來(lái)的鉆石被稱作最潔凈的鉆石。直至近代，我國(guó)科學(xué)家通過(guò)使用二氧化碳作為碳源，研究出了大顆粒的純凈鉆石，首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳和金剛石的轉(zhuǎn)化。在世界上引起了非常大的轟動(dòng)。在科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展下

3、，市場(chǎng)上出現(xiàn)了越來(lái)越多的合成鉆石，如何更加準(zhǔn)確的對(duì)自然鉆石和合成鉆石進(jìn)行鑒別，是寶石鑒定工作人員的必備技能。鉆石的合成技術(shù)石墨、鉆石等都是有碳原子構(gòu)成的，通過(guò)模仿天然鉆石的形成條件，把碳原子通過(guò)特定的環(huán)境條件進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而得到合成鉆石。理論上來(lái)說(shuō)，任何形式的碳原子都可以轉(zhuǎn)變成鉆石，但是經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，不同類型的碳元素所形成的鉆石質(zhì)量、大小、數(shù)量是各部相同的。因?yàn)槭D(zhuǎn)變成鉆石所需的自由能最小，所以，石墨是合成鉆石的重要材料之一。當(dāng)前，科學(xué)家已經(jīng)掌握了幾種鉆石合成的方法，根據(jù)不同的鉆石成長(zhǎng)環(huán)境，合成的主要方式為:亞穩(wěn)態(tài)生長(zhǎng)的低壓化學(xué)氣相沉積法和高溫高壓條件法兩種。2.1亞穩(wěn)態(tài)生長(zhǎng)的低壓化學(xué)氣相沉積

4、法亞穩(wěn)態(tài)生長(zhǎng)的低壓化學(xué)氣相沉積法又叫CVD，指的是把具有揮發(fā)性質(zhì)的碳元素化合物和其他物質(zhì)進(jìn)行發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)變成不具備揮發(fā)性的物質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)的原子會(huì)按照特定的位置進(jìn)行沉淀、集聚、硬化，然后就形成鉆石薄膜，鉆石薄膜可以切割成寶石的形狀。同時(shí)CVD還可以用來(lái)對(duì)天然鉆石進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)在加工好的鉆石商覆蓋鉆石膜，來(lái)達(dá)到提高耐久性和顏色品級(jí)的效果。2.2高溫高壓法高溫高壓法又叫做HPHT法。天然鉆石是碳原子在地下深處在地幔中經(jīng)過(guò)高溫、高壓轉(zhuǎn)化來(lái)的，所以，科學(xué)家也想到通過(guò)對(duì)自然環(huán)境中的高溫高壓進(jìn)行人工的模擬，從而實(shí)現(xiàn)石墨向鉆石的轉(zhuǎn)變。即高溫高壓法。此方法通過(guò)把金屬催化劑和石墨進(jìn)行組合，然后在79GPa

5、和4001600K的壓力下轉(zhuǎn)化成鉆石。通常使用到的金屬催化劑為Ni、Fe、Co等。這種技術(shù)得到的鉆石顆粒一般都比較小，想要使用這種方法生產(chǎn)出顆粒直徑比較大的鉆石，通常需要更高的溫度和壓力。生產(chǎn)成本非常的高，對(duì)設(shè)備要求也比較高。當(dāng)前，此技術(shù)還沒(méi)有辦法生產(chǎn)出寶石級(jí)的鉆石。定合成鉆石的技術(shù)因?yàn)樘烊汇@石和合成鉆石形成的環(huán)境是不同的。合成鉆石是通過(guò)高溫高壓產(chǎn)生的，所以，合成鉆石和天然鉆石是存在著一定的差異性的，這也是鑒別合成鉆石的理論基礎(chǔ)。3.1晶體狀態(tài)的不同合成鉆石大多數(shù)的晶體狀態(tài)為八面體聚形為主體。很少會(huì)出現(xiàn)四角三八面體、菱形十二面體，合成鉆石的面看起來(lái)比較的平、棱角比較的尖銳。而天然鉆石比較常見的

6、為八面體單行體，很少可以看到八面體聚形和立方體，且晶體表面呈凸圓形，棱角比較平滑，外形也不對(duì)稱。3.2放大鑒別法（1）因?yàn)楹铣摄@石時(shí)會(huì)使用Co、Fe、Ni等金屬元素作為催化劑，所以在合成的鉆石晶體中經(jīng)常會(huì)看到黑色不透明的拉伸形或渾圓形的金屬包體。在天然鉆石中所含有的包體多為礦物包體。例如橄欖石、尖晶石、石墨等。而且加入合成鉆石中的金屬包體過(guò)大，會(huì)受到磁鐵的引力。（2）合成鉆石的形狀為八面體聚形，而且在合成晶體時(shí)，因?yàn)闀?huì)吸收到不同的晶體，鉆石顏色會(huì)因?yàn)殡s質(zhì)含量的不同而出現(xiàn)不同的顏色。所以，合成鉆石的色帶是不勻稱的，主要以暗淡的黃色為主，幾何圖案的形狀比較規(guī)則。而天然鉆石的色帶比較勻稱，個(gè)別時(shí)候晶

7、體中心的色帶顏色會(huì)比較深。（3）合成鉆石上的紋理主要為立方體和八面體相聯(lián)系的“砂鐘”式紋理，天然鉆石的紋理主要是沿著八面體晶面形成的紋理。3.3紫外熒光鑒別法使用紫外熒光在區(qū)分合成鉆石和天然鉆石方面是非常的方便的。天然鉆石在受到短紫外線照射時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)出一種黃綠色的熒光。在受到長(zhǎng)紫外線照射時(shí)，會(huì)顯示出藍(lán)白色熒光，熒光通常分布狀態(tài)為帶狀，且熒光分布是不勻稱的。合成鉆石不管是在短紫外線，還是長(zhǎng)紫外線的照射下，均為黃綠色熒光，不過(guò)短紫外線產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度比較強(qiáng)，八邊形和十字形熒光的主要分布方式，關(guān)閉熒光后偶爾還會(huì)有磷光現(xiàn)象出現(xiàn)。3.4進(jìn)行分光鑒別法當(dāng)前，黃色和褐黃色是合成鉆石的主要光譜顏色，因此，使用臺(tái)

8、式分光鏡或者手持式分光鏡進(jìn)行光譜檢查是非常重要的。光譜顏色為淡黃色、白色的為鉆石。黃色、褐黃色為合成鉆石。3.5紅外吸收光譜鑒別法氮雜質(zhì)在合成鉆石和天然鉆石中都包含有。氮雜質(zhì)對(duì)紅外線吸收非常敏感。當(dāng)前，b氮是合成鉆石中主要含有的氮雜質(zhì)，屬于lb型鉆石。而天然鉆石中含有N3，所以，主流的天然鉆石水la型鉆石。同時(shí)lb天然鉆石中不僅有分散鉆石，同時(shí)也含有集成形式存在的氮原子。所以，天然鉆石同時(shí)具有l(wèi)a和lb的吸收帶。依據(jù)這一特性可以對(duì)合成鉆石和天然鉆石進(jìn)行區(qū)分。4結(jié)論天然鉆石在自然界中是非常的少的，屬于珍稀資源，深受人們的喜愛，但是卻存在求大于供的情況。所以，人們對(duì)合成鉆石展開了大力的研究，且取得了非常大的成就，很多合成鉆石已經(jīng)逐步走向商業(yè)化。這也就要求鑒定人員有一個(gè)非常高的鑒定水平?？紤]到每一個(gè)鉆石自身的特定都是不同的，所以在對(duì)其進(jìn)行鑒定的過(guò)程中，一定要