扩散处理合成蓝宝石的特征及其扩散机制

以焰熔法合成无色蓝宝石为基体、采用Fe和Ti化合物为渗色剂、在超高温条件下进行扩散处理的合成蓝宝石近期出现在国内外珠宝市场上。采用EPMA，FTIR，UV—VIS等分析测试方法，对扩散处理合成蓝宝石的宝石学特征及其扩散机制进行了测试与研究。结果表明，扩散处理合成蓝宝石渗层的主要化学成分ω（FeOT）为1．69％～1．02％，ω（TiO2）为0．57％～0．39％，其横断面上FeOT和TiO2化学配比极不均匀，化学成分自外向内呈现较明显的分带现象；Fe^2＋／Ti^4＋荷移是导致扩散处理合成蓝宝石中VIS吸收光谱b带（573-578nm）形成并呈色的主要原因，当ω（FeOT）：ω（TiO2）≤3：1时，有利于维持渗层中Fe^2＋／Ti^4＋荷移的基本配比关系，从而形成蓝色渗层；扩散处理合成蓝宝石的红外吸收光谱中，一组由v（OH）伸缩振动致红外吸收弱谱带分别出现在3371，3309，3231cm^-1处，并伴有v（NH）伸缩振动致3186cm^-1红外吸收弱谱带；此外，扩散处理合成蓝宝石的刻面上残留不规则的网状淬火裂纹及热蚀凹坑，内部存在气泡或气泡群，在SW下发出强度不等且不均匀的蓝白色荧光。研究认为，扩散处理合成蓝宝石中Fe^2＋和Ti^4＋离子的微观扩散迁移作用受控于表层空位迁移能、空位扩散系数及空位浓度梯度。

天然与人工辐射绿色钻石中晶格辐射损伤的差异性及其光谱学表征

基于绿色金刚石的人工辐射实验研究结果,针对近年来面市的天然与人工辐射绿色钻石在检测过程中面临的难点问题,采用激光拉曼光谱仪、紫外-可见光谱仪、光致发光谱仪、红外光谱仪等光谱学测试方法,拟就天然与人工辐射绿色金刚石样品的宝石学和光谱学特征进行测试与分析。结果表明,以吸附态形式附着在金刚石表面的次生铀矿物为天然辐射源,由其^(238) U同位素链上原子核自发衰变过程中释放出α射线是导致金刚石表面绿色辐射斑点或绿色薄壳形成的主要缘由。金刚石表面绿色辐射斑点由外向内随着晶格辐射损伤程度的增强,其蜕晶化程度依次递增直至趋于非晶态。与此相对应,由其表面绿色辐射斑点内晶格振动导致的1332 cm^(-1)附近拉曼峰强度自外向内依次递减,直至湮灭。反之,1625 cm^(-1)附近拉曼峰强度及其半高宽值自外向内依次递增。鉴于天然与人工辐射源产生的放射性强度与辐射剂量的差异性,故在金刚石中诱生的GR1心浓度及与之对应的光谱学特征亦有所不同。依据绿色钻石中GR1心(741nm)PL峰的分裂程度和半高宽,UV-Vis光谱中GR1心的ZPL、声子伴线(边带)和电子-声子耦合谱带的组合特征,并配合由H1a、H1b、H1c心振动导致的1450、4936、5165 cm^(-1)附近特征红外吸收峰等综合检测参数有助于区分天然与人工辐射处理绿色钻石。