中国3个商业性钻石产地天然钻石的DiamondView^(TM)图像及其意义

对采自我国3个商业性产地山东蒙阴、辽宁瓦房店、湖南常德地区的236片/颗天然钻石样品进行了系统的DiamondViewTM(DV)荧光图像分析,结合CL照相和FTIR的定量计算,探讨了钻石样品DV图像发光结构模式和荧光颜色方面的差异性及其原因。结果表明,3个产地钻石的DV图像和CL图像显示的钻石生长结构基本一致;钻石的发光结构模式与钻石内部氮、氢元素的种类和浓度分布趋势没有明显的一致性,DV图像模式并不完全受钻石类型控制,但DV图像的色调与钻石存在的杂质元素及晶体缺陷有关。钻石的DV图像特征受钻石的生长环境、结晶条件、后期熔蚀、辐照损伤等因素综合制约。从统计学的角度看,3个产地钻石的DV发光模式和荧光颜色有一定的差异,这种差异可以作为区分不同产地来源的钻石的宏观的统计学特征。DiamondViewTM技术在揭示天然钻石生长结构方面和CL发光照相技术效果近似,但更加便利。

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。

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。

DiamondView^(TM)在有机充填碧玺鉴定中的应用

目前主要通过放大检查和红外光谱分析等测试方法对有机充填碧玺进行鉴定,但它们在准确性和直观性方面还存在一些问题。为弥补现有方法的不足,利用DiamondViewTM荧光成像技术对有机充填处理的碧玺样品进行研究。结果显示,在DiamondViewTM下碧玺样品呈绿色或蓝色荧光,部分样品可观察到生长结构特征。分布于碧玺裂隙及凹坑内的有机充填物呈较强的蓝白色荧光,并与碧玺的荧光具有明显的差异和界限。利用DiamondViewTM荧光图像分析,可以快速准确地识别充填物的位置及分布,也为碧玺在充填程度等方面的研究提供了新的思路。

优化处理祖母绿的鉴定方法

对天然及优化处理祖母绿的鉴定方法进行研究和分析。通过传统的显微放大方法观察祖母绿的充填及染色处理痕迹,证明了该方法是鉴别处理祖母绿的一个首选和重要的手段;进一步采用DiamondViewTM对这些样品用进行观察,发现充填裂隙主要呈浅黄绿色荧光,同时可以确定一些宝石显微镜下无法辨别的裂隙,因而可以作为进一步的验证手段。最后通过傅里叶变换红外光谱仪检测有无2 870 cm-1、2 925 cm-1、2 964 cm-1、3 034 cm-1、3 053 cm-1充填胶特征吸收峰以及激光拉曼光谱仪检测有无548 cm-1铬特征峰和1 602 cm-1、1 180 cm-1、1 107 cm-1、817 cm-1、633 cm-1充填胶特征峰来综合判定祖母绿是否经染色或充填胶处理。确立了快速、有效、准确鉴别处理祖母绿的流程和方法,此方法的确立对此类宝石样品的鉴定有着重要的指导意义。

DiamondView^(TM)在宝石检测中的应用

通过对天然、合成钻石,充填处理祖母绿及合成红宝石的检测实验,证明了DiamondViewTM在宝石检测中的多样化应用。实验结果表明,DiamondViewTM还可以直观快速地观察到祖母绿裂隙中的充填物;同时也可以用来检测例如焰熔法合成红宝石等其他合成宝石,是一台比较直观方便的珠宝检测辅助仪器。

CVD合成钻石的层状生长结构和紫外荧光特征

最近NGTC实验室检测出多批次CVD合成钻石,这些CVD合成钻石均具有明显的鉴定特征,使用钻石观测仪(DiamondViewTM)观察可见蓝色、橙红色荧光和蓝色磷光以及细密层状生长纹理,光致发光光谱中可见737nm处的特征发光线。这些特征均与其生长结构及生长过程中进入钻石晶体中的杂质有关。笔者以最近检测过程中发现的一颗CVD合成钻石为例,使用高倍率显微技术对其层状结构的微细特征及其在钻石观测仪下的荧光特征的关系进行了详细观察和对比。结果显示,此样品与之前检测到的CVD合成钻石略有差异。此次检测到的样品在钻石观测仪(DiamondViewTM)下观察具有较宽的层状生长分区,层与层之间的分界线十分明显且在高倍显微镜下也可见到细微的生长特征。通过对样品特征的分析,了解了晶体生长过程中多阶段生长条件的变化,更直观的展现了CVD合成钻石的生长过程。

应用钻石观测仪-红外光谱仪-激光诱导击穿光谱仪鉴定无机材料充填翡翠

通过走访翡翠市场得知存在无机材料充填的翡翠,目前与其相关的研究资料较少,对无机材料充填翡翠缺少鉴定依据。本模拟实验使用水玻璃和硅溶胶这两类无机材料对低档翡翠进行充填以了解其鉴定特征。利用常规宝石学测试、钻石观测仪荧光观察、红外光谱分析(FTIR)、激光诱导击穿光谱分析(LIBS)对无机充填翡翠样品进行测试。结果表明:(1)翡翠充填后其透明度、颜色、密度及结构均有所改善。(2)通过钻石观测仪观察,样品中的翡翠颗粒显示出绿色荧光,实验充填材料在裂隙以及颗粒间显示蓝色荧光且颜色分布不均匀。(3)通过中红外反射光谱测试,硅溶胶与水玻璃的谱图有微弱差别,经无机材料充填的样品在1162cm^(-1)、1070cm^(-1)、949cm^(-1),以及579cm^(-1)、529cm^(-1)、470cm^(-1)处的吸收峰逐渐减弱,峰形逐渐变圆滑或消失,结合近红外光谱7062cm^(-1)、5204cm^(-1)、 4537cm^(-1)范围的波谱形态和吸收峰特征鉴别充填翡翠。(4)激光诱导击穿光谱测试,验证了经过硅溶胶或钠钾水玻璃充填的翡翠中硅的含量偏高,钠钾水玻璃充填的翡翠具有钾含量高的特点。模拟实验充填的样品效果有待提高,但从中认识到无机材料充填翡翠的鉴定特征,对理解翡翠的优化处理机理有指导意义。

天然钻石与合成钻石的钻石观测仪鉴定特征研究

通过钻石观测仪(Diamond ViewTM)结合紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR absorption spectra)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对天然钻石、经辐照与热处理的天然钻石、高温高压(HTHP)合成钻石与化学气相沉积(CVD)合成钻石进行了较系统的对比研究。结果表明:无色或近无色天然钻石的荧光颜色通常呈现较单一的蓝色,且无磷光,钻石荧光图像的内部较多可见呈闭合或非闭合的环状结构的生长线或不规则的折线。部分天然钻石无荧光且无磷光或者同时具有蓝色荧光与蓝绿色的磷光,但是鉴于CVD合成钻石较多同时具有荧光与磷光特征。因此,基于钻石有无磷光特征作为天然钻石与合成钻石的定性鉴别依据存在一定局限性。经辐照或热处理后的彩色天然钻石的荧光颜色主要呈非蓝色,部分样品因辐照处理使其自身的颜色发生改变的同时,并由此产生色心缺陷导致钻石荧光的颜色呈现多色性混杂特征。需进一步指出的是,基于UV-Vis-NIR吸收光谱特征与Diamond ViewTM图像中钻石的呈色特性是目前研究钻石经辐照处理较重要的鉴定方法。大部分CVD合成钻石的台面与亭部的局部位置出现独特的因CVD所致的清晰的平行层状生长条纹,同时具有淡蓝色磷光,该方法仍是目前相关CVD合成钻石判定的最为直接依据。