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合成钻石在工业和科学上具有巨大的潜力

2019-12-02    来源:互联网    编辑:赵辉

合成钻石在工业和科学使用上具有巨大的潜力,在宝石市场也如此,虽然珠宝商一再宣称由于生产成本高,合成钻石不会对天然钻石构成威胁,但自九十年代起,合成钻石已出现于宝石市场,在《Gems & Gemology》陆续有所报道。 合成钻石的方法目前应用最广泛的是爆炸法,用于合成工业用钻石;而宝石级钻石,则采用熔媒法。

合成钻石与天然钻石鉴别的基础是其不同的生长模式。天然钻石的基本生长模式为八面体单形,而合成钻石的生长,一般呈立方-八面体聚形模式,生长模式决定了钻石部分物理光学性质。钻石的原始晶形在切磨之后消失,但它的生长模式可通过电子束激发的阴极荧光图像表现出来。

不同的晶面由于对不同杂质的吸附而显示出不同的荧光颜色与强度,表现出与单形明显相关的性质。使用强烈的紫外光照射可得到相同的钻石表面的荧光图像。因此,有人提出记录每一粒合成钻石的台面荧光图像,作为其“指纹”鉴定特征。

合成钻石的这一生长模式还导致了颜色的不均匀分布的常见性,颜色分带的明显程度从微弱至强不等。绝大多数天然钻石,都有415nm吸收线的存在,但未见于合成钻石。

天然钻石的紫外荧光,一般在长波紫外光下的反应比短波紫外光下强烈或相近,而在合成钻石中,表现出明显的短波紫外光下反应比长波强烈。

天然钻石含有多种固体矿物包体,这是合成钻石不会具有的。合成钻石中往往含有较多的金属熔媒包体,呈浑圆状或拉长状,或孤立出现,或呈小群出现,有时可因之表现出被强磁铁吸引的性质。

因此,天然与合成钻石的鉴别应该采取现象观察与性质测定综合进行。

通过微波等离子法、热丝法、火焰法、等离子喷射法等,可以在低压环境下在硅或金属基底上合成工业上广泛使用的多晶CVD钻石材料,或者在单晶钻石基底上合成单晶CVD钻石。其主要特点是:

①外形呈板状,{111}和{110}面不发育;

②颜色多为暗褐色和浅褐色,极少数情况下长成近无色和蓝色;

③放大检查可见不规则深色包体和点状包体,可有平行的生长色带;

④正交偏光下有强烈的异常消光,不同方向上的消光也有所不同;

⑤紫外线下通常有弱的橘黄色荧光。

在Maidenhead的De Beers DTC研究中心,研制出了两种可快速鉴定天然钻石与合成钻石的仪器。

1.Diamond sure

Diamond Sure可快速检查大量的刻面钻石,包括镶好的与未镶的。它能自动地、高灵敏度地检测出415nm吸收线的存在,这条谱线存在于绝大多数天然钻石中而未见于合成钻石。

它的大小为268mm×195mm×107mm,重2.8kg,放置待测钻石于直径4mm的光纤探头上,一次检测仅需4秒钟。若检测出415nm谱线,液晶表面显示“PASS(通过)”,若无则显示“REFER FOR FURTHER TESTS(需作进一步检测)”。有时显示出“INSUFFICIENT LIGHT(照明不充足)”,那是因为钻石太大、太暗或过浓的黄色。

2.Diamond View

Diamond View由一荧光成像装置(附带摄像机)和一显像电脑组成,它可将反映生长模式的刻面钻石表面荧光图像显示于屏幕上。基于此荧光模式,有经验的操作者能正确鉴定是天然钻石还是合成钻石,一般一分钟内能鉴别二或三个荧光图像。

通过Diamond Sure与Diamond View的配合使用,能够批量地鉴定任何天然钻石与合成钻石。