无色-近无色高温高压合成钻石的谱图特征及其鉴别方法

实验室发现大量小颗粒的无色高温高压(HPHT)合成钻石与天然钻石混杂镶嵌在各种饰品中,前人提出荧光和磷光特征是主要的快速区分特征,然而荧光、磷光特征的差异并不能完全将HPHT合成钻石与天然钻石区分开来。本文将常规的宝石学观察分析与多种高精度谱学测试相结合,对五粒不同的无色-近无色HPHT合成钻石样品进行深入研究。结果表明,五粒钻石在紫外可见吸收光谱无270 nm吸收或是只有极弱的270 nm吸收,随着颜色级别的降低,270 nm吸收越明显。红外光谱测试显示,各粒样品中都含有不等量的硼元素。光致发光光谱测试表明,HPHT合成钻石含有与微量N、Ni、Si等相关的晶格缺陷。超短波紫外光源激发下,所有的HPHT合成钻石都有强磷光,在钻石观察仪下可以观测到清晰的八面体和立方体分区特征。显然,不同的合成钻石的特征略有差异,但综合其荧光及磷光特征以及红外、紫外、光致发光光谱特征,可以准确地将无色HPHT合成钻石与对应的天然钻石区分开来。

高温高压法合成钻石的宝石学特征

采用宝石显微镜、红外光谱仪、X荧光光谱仪、紫外荧光灯、Diamond View^(TM)等对济南某公司生长的高温高压合成的黄色、无色、蓝色钻石样品进行详细地测试与分析。结果表明,高温高压合成钻石放大观察可见内部含有棒状、柱状、细小微粒状的金属包裹体,个别样品内部相对纯净,净度级别可达VS_1;红外吸收光谱测试显示,无色合成钻石为IIa型,黄色合成钻石为Ib型,蓝色合成钻石为IIb型。X荧光光谱测试显示所有钻石都具有强烈的铁峰,无色和蓝色合成钻石未检出镍,5号样品检测出铁和镍,6号样品检测除铁和镍外还有锰。无色和蓝色合成钻石在Diamond View^(TM)下具有蓝白色荧光,并具有磷光现象且发光时间可达60多秒;合成黄色钻石在Diamond View^(TM)下具有黄绿色荧光,无磷光现象。这些高温高压合成钻石都具有"黑十字"现象,并可见四边形生长环带。紫外-可见光分光光谱仪测试合成钻石,均未检测到415nm吸收线。

山东产大颗粒高温高压合成钻石的多种谱学方法研究

山东济南中乌新材料有限公司利用六面顶油压机生产出大颗粒钻石,为了掌握这些合成钻石的品质及与天然钻石的区分方法,采用宽频诱导发光光谱仪(GV5000)、红外光谱仪、钻石特征光谱检测仪(PL5000)、激光诱导击穿光谱仪和X射线能谱仪,对该公司生产的225粒无色、蓝色和黄色高温高压(HPHT)合成钻石进行检测,并与天然钻石对比。HPHT合成钻石样品的晶形以(111)晶面和(100)晶面共存的聚形为主导。原石切磨成圆钻形成品的出成率在20%~67%之间,净度级别为VVS—P,颜色级别为D—H。通过GV5000分析,三种颜色样品均可观察到立方八面体生长结构发光图案,无色HPHT合成钻石为强蓝色荧光和磷光,发光峰位于495nm,与晶格中的顺磁氮有关;蓝色HPHT合成钻石为蓝-绿蓝色荧光和蓝色磷光,发光峰位于501nm,与晶格中的顺磁氮、硼有关;黄色HPHT合成钻石为弱绿色荧光和磷光,显示556和883nm Ni^+相关发光峰,这些特征可与天然钻石相区分。红外光谱分析表明,无色HPHT合成钻石在1332~1100cm^-1无明显氮相关吸收,在2802cm^-1有B^0相关吸收,为含有少量硼的Ⅱa型;蓝色HPHT合成钻石位于1294cm^-1有与B-相关的强吸收,归属为Ⅱb型;黄色HPHT合成钻石位于1130和1344cm-1有与孤氮相关的明显吸收,归属为Ⅰb型。PL5000光致发光光谱显示,三种颜色HPHT合成钻石可检测到659,694,707,714和883nm等镍相关缺陷发光峰。相比之下,无色和黄色天然钻石通常为Ⅰa型,具有1282和1175cm^-1等聚合氮的红外光谱吸收,光致发光光谱通常可检测到415nm(N3)零声子线,由孤氮、硼和镍等缺陷导致的光谱特征极为罕见。因此,红外光谱和光致发光光谱特征可作为重要的鉴别依据。激光诱导击穿光谱仪检测到无色HPHT合成钻石的出露包裹体主要成分为Fe。X射线能谱分析显示,对于含包裹体较多的样品,无色和蓝色HPHT合成钻石可检测到Fe,黄色HPHT合成钻石可检测到Fe和Ni,为其中包裹体的成分,这可作为HPHT合成钻石鉴定性特征。综上所述,通过GV5000超短波紫外荧光和磷光测试,配合红外光谱和光致发光光谱特征,结合包裹体成分特征,可以有效区分该研究的合成钻石和天然钻石。

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。

河南产宝石级高温高压合成钻石的谱学特征及电磁性研究

为快速鉴定高温高压(HPHT)合成钻石,前人已开展了系统的发光特征和谱学特征研究,但对比性分析较少,且对电学性质和磁学性质关注不多。本文结合常规宝石学观察、高精度谱学测试以及导电性和磁性测试,对49粒无色、黄色样品进行了深入研究和对比分析。结果表明:①铁、钴、镍等金属元素的触媒残余是HPHT合成钻石的磁性来源,测试样品均能被磁强达到12000Gs的磁棒吸引。②无色HPHT合成钻石为Ⅱa+Ⅱb型钻石,硼元素的存在导致其具有良好的导电能力,且随着硼含量的增多,导电能力逐渐增强;黄色样品为Ⅰb+ⅠaA型钻石,约三分之一的孤氮转化为A集合体,揭示合成钻石在生长完成后经过了高温退火处理。③硼元素的普遍存在,以及氮元素主要以孤氮原子和A集合体的方式存在,导致了HPHT合成钻石的特征红外光谱;HPHT合成钻石中常含有氮、镍、硅等杂质元素引起的晶格缺陷,导致了特征的光致发光光谱。④无色HPHT合成钻石具有强蓝绿色荧光和磷光,黄色HPHT合成钻石具有绿色荧光,可见明显的立方体-八面体分区现象。本研究表明:谱学特征和发光特征仍然是筛查鉴定HPHT合成钻石的重要依据。现生长技术下合成的HPHT合成钻石在导电性和磁性两方面也与天然钻石存在明显差异,可以作为快速鉴定合成钻石的辅助性依据。

蓝色HPHT合成钻石的宝石学特征

采用宝石显微镜、红外光谱仪、X荧光光谱仪、紫外可见光谱仪、宝石发光成像分析仪、Diamond View TM等对济南地区某公司销售的蓝色高温高压合成钻石样品进行详细地测试与分析。结果表明,蓝色高温高压合成钻石放大观察可见内部含有棒状、柱状、片状、细小微粒状的金属包裹体,个别样品内部相对纯净,净度可达VS。红外吸收光谱测试显示为IIb型,具有硼所致的1290cm-1吸收峰。X荧光光谱测试显示均具有铁镍吸收峰,且样品均具有磁性,个别样品可以被磁铁吸住。蓝色高温高压合成钻石在Diamond View TM下具有蓝白色荧光,并且具有"黑十字"现象,可见四边形生长环带,所测样品均具有强磷光现象。紫外-可见光分光光谱仪测试未检测到415nm吸收线。

HPHT新合成Ⅱa型钻石包裹体与杂质特征及其对鉴定的指示

近年来,中国已成为Ⅱa型高压高温(HPHT)合成钻石的第一生产大国,Ⅱa型合成钻石的鉴定成为一项充满挑战的工作。为了解不同生产厂家的Ⅱa型HPHT合成钻石特征,寻找其鉴定判别依据,收集了我国高压高温(HPHT)生产厂家(HH、J、Z)的钻石样品,对其中11粒Ⅱa型合成钻石典型样品的包裹体及杂质元素分布进行了放大观察及谱学测试。结果显示:(1)当Ⅱa型钻石在DiamondviewTM等设备下测试的荧光颜色与图像不能给出明确的鉴定证据时,丝线状、管状、圆锥状包裹体特征,无晶形的陨碳铁、赤铁矿、磁铁矿包裹体特征,以及细小点状包裹体的分布特征,可以作为判定新的HPHT合成钻石的参考依据;(2)在含有可测试杂质缺陷的样品中,硼、镍等元素的杂质缺陷组合与分布特征,可以作为新的HPHT合成钻石的辅助鉴定依据。