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隨著現(xiàn)代合成技術(shù)的日益成熟,CVD合成鉆石的鑒定也越來(lái)越困難,但檢測(cè)技術(shù)也是在不斷的進(jìn)步,目前可以通過各種常規(guī)儀器、大型儀器的綜合使用將合成鉆石鑒定出來(lái)。 相關(guān)方法有: 1、強(qiáng)磁鐵吸附; 2、磷光檢測(cè)及陰級(jí)發(fā)光圖相; 3、UV-Vis 415nm峰檢測(cè)進(jìn)一步鑒別: 4、顯微鏡觀察包裹體、正交偏光鏡觀察結(jié)合; 5、深紫外光觀察鉆石表面結(jié)構(gòu)紋理; 6、DiamondSure、DiamondView、DiamondPlus綜合篩查等方法。 首先我們來(lái)了解一下CVD鉆石人造鉆石的合成方法: 1、高溫高壓合成法:溫度和壓力還是制造晶體的兩項(xiàng)關(guān)鍵因素,其方法是在陶瓷容器中而不是在地下制造鉆石,水壓提供高壓,電力產(chǎn)生高溫,使碳圍繞著直徑為1毫米,由自然鉆石制成的籽晶而形成晶體. 2、化學(xué)氣相淀積合成法:在高壓容器里,用化學(xué)氣體相沉積的方法來(lái)加熱天然氣和氫氣,接著便會(huì)產(chǎn)生一種碳化電漿,電漿隨后會(huì)像雨點(diǎn)一樣撒落在高壓器底部的碳化基片層上。電漿越積越多,而且慢慢變硬,最后形成像鉆石一樣的晶體使天然氣和氮?dú)饧訜岷?,在壓力室里形成一種碳等離子體,該等離子體不斷沉積在壓力室底部的碳底層上,并逐漸積聚和硬化,形成鉆石薄片,進(jìn)而切割成寶石外形。 主要鑒別特征: (1)內(nèi)含物 具有不同形態(tài)合金包裹體,這些包裹體呈渾圓狀、棒狀、板狀、針狀等,其排列方式與內(nèi)部生長(zhǎng)區(qū)界限相關(guān)。包裹體還可呈微粒狀分散于整個(gè)晶體中。這些包裹體不透明,反射光下呈金黃色或玄色,具金屬光澤。種晶及種晶幻影區(qū);種晶幻影區(qū)是在鉆石內(nèi)部存在的沿四方形種晶片向外生長(zhǎng)形成的、邊沿由相對(duì)明亮的細(xì)線構(gòu)成的四方單錐狀生長(zhǎng)區(qū),無(wú)論種晶片是否在加工過程中被磨掉,該幻影區(qū)始終存在,在暗域場(chǎng)中或?qū)@石置于浸液中觀察該現(xiàn)象表現(xiàn)更為清楚。 (2)顏色 盡大多數(shù)合成鉆石呈黃色、渴黃色(大多數(shù))具沙漏狀色帶;而自然鉆石為無(wú)色、淺黃及其它顏色。 (3)吸收譜線 合成鉆石 缺失自然鉆石中無(wú)色-淺黃色系列具有415nm特征 譜線。另外盡大部分自然鉆石為Ⅰa型,而合成鉆石主要為Ⅰb型,少數(shù)情況下有雙原子集合體氮存在。 (4)異常雙折射 正交偏光下,自然鉆石因生長(zhǎng)及運(yùn)移過程的復(fù)雜性表現(xiàn)出復(fù)雜的異常雙折射特征,如不規(guī)則帶狀、波狀、斑塊狀和格子狀等,而合成鉆石異常雙折射表現(xiàn)較弱,某些合成鉆石呈十字形交叉的亮帶。 (5)發(fā)光特征 紫外熒光: 有些合成鉆石在長(zhǎng)波紫外光下呈惰性,在短波紫外光下顯示中等至強(qiáng)的黃綠色熒光,并且具分帶現(xiàn)象,與自然鉆石的熒光特征不同。 陰極發(fā)光儀(電子激發(fā)下):合成鉆石:顏色:黃色-黃綠色,規(guī)則分區(qū)(主方體、八面體區(qū)不同) 自然鉆石:藍(lán)色為主,層狀生長(zhǎng)或復(fù)雜的生長(zhǎng)形式 (6)晶形及表面特征 合成鉆石常以八面體和立方體聚形為主體,并且可發(fā)育菱形十二面體、四角三八面體或三角三八面體晶面。 表面可能顯示樹枝狀生長(zhǎng)紋或不規(guī)則的小丘或瘤狀物與自然鉆石不同。 1 樣品描述 送檢樣品為一批裸鉆,大小0.20ct~0.40ct,主要以0.30ct~0.40ct為主,圓鉆形,直徑4.14~4.61mm,全深2.61~2.79mm。 腰棱特征:每粒裸石均為局部刻面腰,局部粗面腰,其中一粒鉆石的腰棱隱約可見一些數(shù)字,懷疑原來(lái)的腰棱字印被磨掉了。 顏色級(jí)別:F~I(xiàn),以G和I為主,少量F、H,帶輕微褐色調(diào)。 凈度級(jí)別:VVS2~VS2,大部分含黑色包體,呈零星分布,有些可見羽狀紋,未見淺色包體。 紫外熒光:絕大多數(shù)樣品短波下的熒光強(qiáng)于長(zhǎng)波,以弱黃為主,少量無(wú)或弱藍(lán)。 2 儀器檢測(cè) 2.1GEM-3000珠寶檢測(cè)儀 運(yùn)用GEM-3000珠寶檢測(cè)儀對(duì)鉆石的吸收光譜進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果顯示,未見415nm吸收線,部分可見737或738nm吸收線,另可見404、435、546、578nm弱的凸起,為鉆石產(chǎn)生的熒光線。結(jié)果如下圖 2.2 紅外光譜分析 確定鉆石類型對(duì)推斷鉆石的成因具有很重要的指示作用。采用TENSOR27布魯克紅外光譜儀對(duì)鉆石進(jìn)行了逐一測(cè)試。測(cè)試條件:采用鏡面反射法,分辨率為8cm-1,測(cè)量范圍500~4000cm-1,掃描信號(hào)累加為32次。測(cè)試結(jié)果顯示,樣品鉆石均顯示Ⅱ型鉆石的圖譜,在1126cm-1附近可見弱吸收峰。目前,市場(chǎng)上見到的CVD合成鉆石一般為Ⅰb、Ⅱa型鉆石,紅外測(cè)試時(shí),如果1130cm-1處有吸收,則鉆石可能為Ⅰb型;1100-1400cm-1范圍內(nèi)無(wú)吸收,則鉆石可能是Ⅱa型。結(jié)果如下圖 2.3 鉆石觀察儀(Dianmondview) 在鉆石觀察儀(Diamondview)下,樣品顯示出不同于天然鉆石的發(fā)光現(xiàn)象和生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)(如下圖)。測(cè)試現(xiàn)象顯示,這批鉆石發(fā)黃綠色熒光并伴有強(qiáng)藍(lán)綠色磷光,顯示密集的線狀生長(zhǎng)紋理和微波狀紋理。而天然鉆石通常發(fā)相對(duì)均勻的藍(lán)色-灰藍(lán)色熒光,偶見黃色和藍(lán)白色,且發(fā)光區(qū)形態(tài)很不規(guī)則。 2.4 正交偏光鏡下觀察 正交偏光鏡下觀察這批鉆石,普遍出現(xiàn)強(qiáng)烈的條帶狀異常消光現(xiàn)象。 綜合以上測(cè)試,最終可判定這批裸鉆為CVD合成鉆石:常規(guī)儀器測(cè)試主要關(guān)注樣品的鏡下包體特征以及熒光特征;GEM-3000珠寶檢測(cè)儀測(cè)試,無(wú)415nm吸收線;紅外光譜分析,顯示Ⅱ型鉆石的譜線特征;在鉆石觀察儀(Diamond view)下發(fā)黃綠色熒光并伴有強(qiáng)藍(lán)綠色磷光,顯示出密集的線狀生長(zhǎng)紋理和微波狀紋理;正交偏光鏡下可見平行于一個(gè)或兩個(gè)方向的條帶狀異常消光現(xiàn)象。建議各檢測(cè)機(jī)構(gòu)在對(duì)鉆石樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí),重點(diǎn)關(guān)注鉆石的吸收光譜,若無(wú)415nm吸收線,則要進(jìn)一步進(jìn)行大型儀器分析測(cè)試。
以下為廣東省珠寶玉石及貴金屬檢測(cè)中心(GTC)CVD合成鉆石實(shí)物樣品鑒別過程:
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