宝石的合成及优化
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表面扩散目前常用于蓝宝石和红宝石。
实例：蓝宝石的扩散处理
扩散元素：Fe+Ti 扩散条件： 温度 1800℃； 时间 24h 扩散层厚度： 0.1~0.25mm
扩散处理宝石的颜色鲜艳美丽，且十分稳定。 扩散处理宝石的颜色分布不均，棱角处的颜色较浓 。 在浸液中轮廓清楚。因此这种宝石比较容易识别。
扩散处理蓝宝石
助熔剂法的优点是适用性强，要求的温度低，因此设备相对简 单。缺点是，晶体生长速度慢，生长周期长，且有此助熔剂有毒性和 腐蚀性，容易污染环境。
原料：Al2O3 +Cr2O3 助熔剂: Na2AlF6 生长温度：980-1050℃ 生长过程：将助熔剂和原料混合后放入坩埚并均匀熔化。然
后保持温度980-1050℃，温差20℃。而后，炉温以0.5-1℃ 的速度下降，Al2O3 达到过饱和，从熔体中析出。随着温度 的下降，晶体不断生长。助熔剂法的生长速度较慢，整个过 程完成约需要一年左右。
助熔剂法合成红宝石
助熔剂法的晶体生长过程类似于自然界的晶体从 岩浆中结晶的过程，因此生长的宝石晶体特点接近于天然宝 石，不易区别。
助熔剂法合成宝石中所含有的有助于鉴别的特点是它 可能含有助熔剂的残余以及从坩埚壁上掉下来的铂金片等包 裹体。 助熔剂法合成红宝石中所含铂金片包裹体
钻石的合成方法
一、 合成钻石的历史和现状
当高压釜内加入原料、溶液和籽晶并密封后，用加热 器进行加温，在釜内产生温度和压力。高压釜下部由于温度 较高，原料中的SiO2逐渐向溶液中溶解。而高压釜上部的温 度较低，溶液处于过饱和状态。SiO2便析出，在籽晶上逐步 生长成晶体。经过一个周期的生长后，便可打开高压釜，取 出晶体。
水热法的生长条件最接近于自然界宝石生长的条件。因此， 用水热法合成的宝石不易与相应的天然宝石相区别。水水热法合成宝 石中可能含有的包裹体有：
合成宝石中大多数氧化物类的晶体，如红宝石、蓝 宝石、尖晶石、变石、YAG、GGG等都可用提拉法生长。
装置与晶体生长过程
提拉法的生长装置由坩埚，熔体（原料）、晶种与晶体提拉 机构、高频加热器与温度控制系统以及炉体和气氛控制系统等组成。 坩埚材料主要是耐高温抗腐蚀的铂、铱、钼等金属。
装置与晶体生长过程
该方法的特点是设备简单、晶体生长速度快，成本 低。它是目前合成宝石的最常用的方法
焰熔法的装置主要包括三个部分： 原料系统：主要有料筒、振动器和原料。原料为Al2O3和
Cr2O3。因为红宝石的主要成分为Al2O3,其中的Cr2O3是用来产生 红宝石的红色。
燃烧系统：主要有氧气、氢气、火焰、耐火砖、冷却套等。焰 熔法采用氢氧焰作为热源。两个相套的管子分别输入氢气和氧气，在 喷嘴处混合后燃烧，产生2500℃的高温，用来熔化原料。
晶体生长时，将所需的原料放入坩埚内，并用高频线圈 加热至原料熔化。将熔体表面的温度控制在晶体熔点，让晶 种接触熔体表面。然后在拉杆的作用下缓慢旋转提拉。在晶 种的端部发生结晶作用，形成圆棒状的晶体。
装置与晶体生长过程
提拉法生长的晶体质量好，宝石中的内含物较少。有时 含有少量的气泡及弯曲生长纹。
ห้องสมุดไป่ตู้
水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下
生长系统：生长晶体（梨晶）、籽晶、旋转杆等
晶体生长过程
料筒中的原料在振动器的作用下，从料筒底部落 下。经过由氢气和氧气燃烧产生的火焰发生熔融作用，产生 的熔体并落在旋转杆顶端的籽晶上冷却结晶。随旋转杆下降， 晶体一层一层地生长，不断长大，形成梨晶。梨晶在生长过 程中，其顶部始终保持厚度约20μm的熔融层。晶体生长速 度一般为1cm/h。 焰熔法合成的梨晶
的、被人们广泛接受的方法”，如加热处理、漂白、浸无色油等。 处理是指“非传统的，尚不被人们接受的优化处理方法”，如
染色处理、辐照处理、表面扩散处理等。
第二节 宝石的优化
一、宝石优化的含义与目的
优化处理的目的是提高宝石的商业价值。对一些缺陷 较多，质量欠佳的宝石进行人工的优化处理，如采用加热、 染色、辐照等方法来改善它们的颜色、透明度等，变废为宝， 提高这些宝石的价值。
热处理宝石一般难以识别。
（四）优化处理方法—幅照处理
利用高能射线和高能粒子辐照宝石，破坏正常的晶 格结构，产生色心，使淡色或无色宝石产生较为鲜艳的颜色。
幅照处理是一种常用的优化处理方法。它可使无色的 钻石变成蓝色、绿色、黄色和红色。它还可将无色的蓝宝石 变成黄色，无色的黄玉变成蓝色，黄色水晶变成紫色。
过液压机产生（4500-9000）X109Pa的压力，以电流加热
到1000-2000℃的高温，利用金属触媒实现石墨向钻石的转
化。
合成钻石晶体呈立方体的与八面体的聚形
宝石级合成钻石的主要识别特征
合成钻石的特征
第二节 宝石的优化
一、宝石优化的含义 宝石的优化处理指除切磨和抛光外，用于改善宝石的外观
（如颜色、透明度、光学效应等）和耐久性的所有方法。 优化处理可进一步划分为优化和处理两类。优化是指“传统
焰熔法合成宝石的特点
1）具有弯曲生长纹。这是焰熔法特殊的晶体生长方式所决定 的。
2）可能含有大量的气泡而不是天然宝石中常见的气液两相的 包裹体。这时因为焰熔法的晶体是在高温下生长的。其中有 大量氢气和氧气的参与但没有水的参与。
3）晶体生长速度快，生产成本低。 焰熔法合成红宝石中的弯曲生长纹
不同的宝石所用原料的成分不同
辐照处理的碧玺
经幅照处理后的各色钻石 处理前后的蓝宝石
幅照处理的宝石的颜色有时是稳定的，几乎无法识别。 有时颜色不稳定，经太阳爆晒或加热会退色。有时其颜色分 布不均匀。
表面处理的结果较易识别。用放大镜仔细观察就不 难发现各种处理的痕迹。箔衬和色衬通过观察亭部的涂层便 可识别。表面涂层容易脱落。
表面镀膜的托帕石
（二）优化处理方法—表面扩散处理
表面扩散处理是在较高的温度下,让着色的离子从宝石 的表面扩散到宝石的晶格中从而使宝石产生颜色。由于着色 离子在晶体中的扩散是很困难的，因此，扩散层只局限于宝 石表面。
还原气氛中热处理后呈蓝色
实例1：蓝宝石的改色
蓝宝石中二价铁单独存在时，它也不呈颜色，而当它 以三价铁存在时，则呈现黄色。因此，对只存在二价铁的无 色蓝宝石，通过在氧化条件下对其进行高温热处理，可变为 黄色。
Fe+2 → Fe+3 黄色（氧化）
氧化气氛中热处理后呈黄色 实例２：红宝石消除丝光，增加透明度
具体的方法有：焰熔法、区熔法、冷坩埚法、提拉法 。
2）从溶液中生长宝石的方法 这类方法的特点是液体的成分与宝石的成分不同，宝
石生长的基本条件是溶液达到过饱和后，晶体从过饱和的溶 液结晶出来。
具体的方法有：水热法、助熔剂法
二、合成方法之一——焰熔法
焰熔法也称维尔纳叶法，是由法国人维尔纳叶于1905 年发明并用于红宝石的合成，至今已有100多年的历史。
合成宝石的主要方法（模拟晶体生长）
晶体的生长有多种方式：从气体中生长晶体、从液体中 生长晶体和从固体转变为晶体。宝石的晶体通常采用从液体 中生长晶体的方式。其中主要有两类方法： 1）从熔体中生长宝石的方法 2）从溶液中生长宝石的方法
1）从熔体中生长宝石的方法
这类方法的特点是熔体的成分与宝石的成分相同，宝 石生长的基本条件是原料加热熔化后，冷却到熔点以下结晶。
水热法合成红宝石于1943获得成功。 1946年奥地利首先成功合成水热法 祖母绿 1965年美国开始水热法合成祖母绿的商业生产。 1988年我国有色金属工业总公司广西桂林宝石研究所用水热法合成出质量较好
的宝石级祖母绿 。 九十年代俄罗斯合成出了海蓝宝石、红色绿柱石等其它颜色的绿柱石。
它包括高压釜、加热器、控温设备以及原料、溶液、籽晶 等。
宝石 颜色 主要成分
红宝石 红
Al2O3
蓝宝石 蓝
Al2O3
仿变石 灰蓝-紫 Al2O3
着色剂 Cr Fe+Ti V
红
合成尖晶 石
蓝
星光红宝 石
红
星光蓝宝 石
蓝
Al2O3 +MgO Co Al2O3+TiO2 Cr Al2O3+TiO2 Fe+Ti
二、合成方法之二——提拉法
是一种常用的晶体生长方法。能在较短的时间内生 长出高质量的大晶体。但它设备昂贵，生产成本高。
1953年瑞士使用压力球装置首次成功地合成出了40粒小颗的钻石， 1955年美国通用电气公司（GE）也采用压带装置合成出了小颗粒的钻
石。工业级钻石的合成技术得到广泛应用，目前几乎三分之二的工业 用钻已由合成钻石替代了。 1970年美国通用电气公司合成十几克拉大的晶体，但宝石级钻石合成 的成本仍然很高，不能进行大批量的生产。 2000年可切磨的合成钻石只有3500ct，仅占当年天然宝石级钻石产量 的0.01%。
不溶或难溶的物质溶解，或反应生成含有宝石分子的溶液，
通过控制高压釜内溶液的温差产生对流 ，使溶液过饱和而析
出溶质生长晶体的方法。这种方法与天然宝石在热液成矿过
程中形成的方式非常相似。
1882年人们就开始了水热法合成晶体的研究, 最早获得成功的是合成水晶。二 十世纪上叶，由于军工产品的需要，水热法合成水晶投入了大批量的生产。
高压釜是一个用特种钢制作的的圆柱形容器。它耐高温高压和 耐腐蚀。
加热器一般用电阻丝加热，按温度场的要求设计，上部冷，下 部热。
高压釜内加生长晶体所需的原料、矿化剂溶液和籽晶
水热法成长水晶的装置
原料：块石英 溶液：Na2CO3或NaOH和KOH溶液 温度：340-360℃ 压力：1000个大气压 周期：40-60天
二、 高温高压种晶触媒法合成钻石
钻石和石墨是碳的两种同质多像的变体。根据钻石 -石墨的相平衡图可知，在常温常压下石墨是碳的稳定结晶形 式，钻石只有在高温高压下才是最稳定的，在高温高压（相 图中钻石稳定区的条件）下，石墨的中的碳原子会重新按钻 石的结构排列，而形成钻石
合成工业用钻石主要采用静压法中的静压触媒法，通
（一）优化处理方法—表面的简单处理
这是一些最古老的优化处理方法。方法简单，易 于识别。有些方法目前还在应用。主要的种类有：箔衬、色 衬，涂层、镀膜等。
箔衬与色衬是在宝石的亭部贴上一层锡铂或涂上一 层颜色以改善宝石的亮度或颜色。
涂层和镀膜是在宝石的表面涂（镀）上一层有色的膜， 以改善宝石的颜色。
（一）优化处理方法—表面的简单处理 （一）优化处理方法—表面的简单处理
第一节 宝石的合成
一、概 述 合成宝石最早始于十九世纪。二十世纪初，维尔纳叶成功地进
行了合成红宝石和合成蓝宝石的商业化生产。目前，几乎所有的天然 宝石都可以用人工的方法合成出来。
区分合成宝石与天然宝石是宝石界的一项重要且艰巨的任务。为 此，必须首先了解合成宝石的方法，工艺过程和形成环境等，进而找 出它们的鉴定方法和鉴定依据。
扩散处理红宝石中颜色分布不均匀，轮廓清楚 扩散处理红宝石（中）与天然红宝石（右）
和合成红宝石（左）的比较
扩散处理蓝宝石中颜色分布不均匀，轮廓清楚
（三）优化处理方法—热处理
热处理是将宝石放入高温下加热。通过改变宝石中 致色离子的价态，含量以及内部结构等，从而改善宝石的颜 色或透明度等。不同宝石热处理的温度不同，在些在较低的 温度下加热即可达到要求。有的则需要很高的温度。另外， 热处理中还要考虑的一个因素是加热时的氧化还原条件。
1)气液两相包裹体。这也是天然宝石中常有的包裹体。 2)高压釜内壁上掉下的包裹体，如面包渣状包裹体、白金片等。 这是与天然宝石相区别的主要特征。 3)籽晶片
我国的水热法合成祖母绿
水热法合成宝石的识别特征 水热法合成宝石的识别特征
助熔剂法又称高温熔体溶液法，它是将晶体的成分在高温 下溶解于低熔点的助熔剂熔体中，形成饱和溶液。然后通过缓慢降温 等方法，形成过饱和溶液，而使晶体结晶。
对蓝宝石进行热处理的设备
热处理的实例和宝石改善的机理 实例1：蓝宝石的改色
蓝宝石的蓝色是的其中的二价铁和四价钛共同作用 产生的。当四价钛与三价铁存在时，宝石不呈蓝色。若能把 其中的三价铁改变成二价铁，宝石便可呈现蓝色。这种转变 必须在高温且还原条件下进行。
Fe+3 ＋Ti+4 → Fe+2 ＋Ti +4 蓝色 （还原条件）
红宝石中常含有一些金红石包裹体而降低红宝石的 透明度。通过热处理可使其中的金红石包裹体溶解在红宝石 中，使它的透明度大大增加。
宝石的热处理热是天然地质作用的重复和继续。它 产生的效果一般很稳定。它不改变宝石原有的化学成分和物 理性质。可以与未经处理的宝石一样在国际市场上合法销售。 因此被广泛应用。
实例：蓝宝石的扩散处理
扩散元素：Fe+Ti 扩散条件： 温度 1800℃； 时间 24h 扩散层厚度： 0.1~0.25mm
扩散处理宝石的颜色鲜艳美丽，且十分稳定。 扩散处理宝石的颜色分布不均，棱角处的颜色较浓 。 在浸液中轮廓清楚。因此这种宝石比较容易识别。
扩散处理蓝宝石
助熔剂法的优点是适用性强，要求的温度低，因此设备相对简 单。缺点是，晶体生长速度慢，生长周期长，且有此助熔剂有毒性和 腐蚀性，容易污染环境。
原料：Al2O3 +Cr2O3 助熔剂: Na2AlF6 生长温度：980-1050℃ 生长过程：将助熔剂和原料混合后放入坩埚并均匀熔化。然
后保持温度980-1050℃，温差20℃。而后，炉温以0.5-1℃ 的速度下降，Al2O3 达到过饱和，从熔体中析出。随着温度 的下降，晶体不断生长。助熔剂法的生长速度较慢，整个过 程完成约需要一年左右。
助熔剂法合成红宝石
助熔剂法的晶体生长过程类似于自然界的晶体从 岩浆中结晶的过程，因此生长的宝石晶体特点接近于天然宝 石，不易区别。
助熔剂法合成宝石中所含有的有助于鉴别的特点是它 可能含有助熔剂的残余以及从坩埚壁上掉下来的铂金片等包 裹体。 助熔剂法合成红宝石中所含铂金片包裹体
钻石的合成方法
一、 合成钻石的历史和现状
当高压釜内加入原料、溶液和籽晶并密封后，用加热 器进行加温，在釜内产生温度和压力。高压釜下部由于温度 较高，原料中的SiO2逐渐向溶液中溶解。而高压釜上部的温 度较低，溶液处于过饱和状态。SiO2便析出，在籽晶上逐步 生长成晶体。经过一个周期的生长后，便可打开高压釜，取 出晶体。
水热法的生长条件最接近于自然界宝石生长的条件。因此， 用水热法合成的宝石不易与相应的天然宝石相区别。水水热法合成宝 石中可能含有的包裹体有：
合成宝石中大多数氧化物类的晶体，如红宝石、蓝 宝石、尖晶石、变石、YAG、GGG等都可用提拉法生长。
装置与晶体生长过程
提拉法的生长装置由坩埚，熔体（原料）、晶种与晶体提拉 机构、高频加热器与温度控制系统以及炉体和气氛控制系统等组成。 坩埚材料主要是耐高温抗腐蚀的铂、铱、钼等金属。
装置与晶体生长过程
该方法的特点是设备简单、晶体生长速度快，成本 低。它是目前合成宝石的最常用的方法
焰熔法的装置主要包括三个部分： 原料系统：主要有料筒、振动器和原料。原料为Al2O3和
Cr2O3。因为红宝石的主要成分为Al2O3,其中的Cr2O3是用来产生 红宝石的红色。
燃烧系统：主要有氧气、氢气、火焰、耐火砖、冷却套等。焰 熔法采用氢氧焰作为热源。两个相套的管子分别输入氢气和氧气，在 喷嘴处混合后燃烧，产生2500℃的高温，用来熔化原料。
晶体生长时，将所需的原料放入坩埚内，并用高频线圈 加热至原料熔化。将熔体表面的温度控制在晶体熔点，让晶 种接触熔体表面。然后在拉杆的作用下缓慢旋转提拉。在晶 种的端部发生结晶作用，形成圆棒状的晶体。
装置与晶体生长过程
提拉法生长的晶体质量好，宝石中的内含物较少。有时 含有少量的气泡及弯曲生长纹。
ห้องสมุดไป่ตู้
水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下
生长系统：生长晶体（梨晶）、籽晶、旋转杆等
晶体生长过程
料筒中的原料在振动器的作用下，从料筒底部落 下。经过由氢气和氧气燃烧产生的火焰发生熔融作用，产生 的熔体并落在旋转杆顶端的籽晶上冷却结晶。随旋转杆下降， 晶体一层一层地生长，不断长大，形成梨晶。梨晶在生长过 程中，其顶部始终保持厚度约20μm的熔融层。晶体生长速 度一般为1cm/h。 焰熔法合成的梨晶
的、被人们广泛接受的方法”，如加热处理、漂白、浸无色油等。 处理是指“非传统的，尚不被人们接受的优化处理方法”，如
染色处理、辐照处理、表面扩散处理等。
第二节 宝石的优化
一、宝石优化的含义与目的
优化处理的目的是提高宝石的商业价值。对一些缺陷 较多，质量欠佳的宝石进行人工的优化处理，如采用加热、 染色、辐照等方法来改善它们的颜色、透明度等，变废为宝， 提高这些宝石的价值。
热处理宝石一般难以识别。
（四）优化处理方法—幅照处理
利用高能射线和高能粒子辐照宝石，破坏正常的晶 格结构，产生色心，使淡色或无色宝石产生较为鲜艳的颜色。
幅照处理是一种常用的优化处理方法。它可使无色的 钻石变成蓝色、绿色、黄色和红色。它还可将无色的蓝宝石 变成黄色，无色的黄玉变成蓝色，黄色水晶变成紫色。
过液压机产生（4500-9000）X109Pa的压力，以电流加热
到1000-2000℃的高温，利用金属触媒实现石墨向钻石的转
化。
合成钻石晶体呈立方体的与八面体的聚形
宝石级合成钻石的主要识别特征
合成钻石的特征
第二节 宝石的优化
一、宝石优化的含义 宝石的优化处理指除切磨和抛光外，用于改善宝石的外观
（如颜色、透明度、光学效应等）和耐久性的所有方法。 优化处理可进一步划分为优化和处理两类。优化是指“传统
焰熔法合成宝石的特点
1）具有弯曲生长纹。这是焰熔法特殊的晶体生长方式所决定 的。
2）可能含有大量的气泡而不是天然宝石中常见的气液两相的 包裹体。这时因为焰熔法的晶体是在高温下生长的。其中有 大量氢气和氧气的参与但没有水的参与。
3）晶体生长速度快，生产成本低。 焰熔法合成红宝石中的弯曲生长纹
不同的宝石所用原料的成分不同
辐照处理的碧玺
经幅照处理后的各色钻石 处理前后的蓝宝石
幅照处理的宝石的颜色有时是稳定的，几乎无法识别。 有时颜色不稳定，经太阳爆晒或加热会退色。有时其颜色分 布不均匀。
表面处理的结果较易识别。用放大镜仔细观察就不 难发现各种处理的痕迹。箔衬和色衬通过观察亭部的涂层便 可识别。表面涂层容易脱落。
表面镀膜的托帕石
（二）优化处理方法—表面扩散处理
表面扩散处理是在较高的温度下,让着色的离子从宝石 的表面扩散到宝石的晶格中从而使宝石产生颜色。由于着色 离子在晶体中的扩散是很困难的，因此，扩散层只局限于宝 石表面。
还原气氛中热处理后呈蓝色
实例1：蓝宝石的改色
蓝宝石中二价铁单独存在时，它也不呈颜色，而当它 以三价铁存在时，则呈现黄色。因此，对只存在二价铁的无 色蓝宝石，通过在氧化条件下对其进行高温热处理，可变为 黄色。
Fe+2 → Fe+3 黄色（氧化）
氧化气氛中热处理后呈黄色 实例２：红宝石消除丝光，增加透明度
具体的方法有：焰熔法、区熔法、冷坩埚法、提拉法 。
2）从溶液中生长宝石的方法 这类方法的特点是液体的成分与宝石的成分不同，宝
石生长的基本条件是溶液达到过饱和后，晶体从过饱和的溶 液结晶出来。
具体的方法有：水热法、助熔剂法
二、合成方法之一——焰熔法
焰熔法也称维尔纳叶法，是由法国人维尔纳叶于1905 年发明并用于红宝石的合成，至今已有100多年的历史。
合成宝石的主要方法（模拟晶体生长）
晶体的生长有多种方式：从气体中生长晶体、从液体中 生长晶体和从固体转变为晶体。宝石的晶体通常采用从液体 中生长晶体的方式。其中主要有两类方法： 1）从熔体中生长宝石的方法 2）从溶液中生长宝石的方法
1）从熔体中生长宝石的方法
这类方法的特点是熔体的成分与宝石的成分相同，宝 石生长的基本条件是原料加热熔化后，冷却到熔点以下结晶。
水热法合成红宝石于1943获得成功。 1946年奥地利首先成功合成水热法 祖母绿 1965年美国开始水热法合成祖母绿的商业生产。 1988年我国有色金属工业总公司广西桂林宝石研究所用水热法合成出质量较好
的宝石级祖母绿 。 九十年代俄罗斯合成出了海蓝宝石、红色绿柱石等其它颜色的绿柱石。
它包括高压釜、加热器、控温设备以及原料、溶液、籽晶 等。
宝石 颜色 主要成分
红宝石 红
Al2O3
蓝宝石 蓝
Al2O3
仿变石 灰蓝-紫 Al2O3
着色剂 Cr Fe+Ti V
红
合成尖晶 石
蓝
星光红宝 石
红
星光蓝宝 石
蓝
Al2O3 +MgO Co Al2O3+TiO2 Cr Al2O3+TiO2 Fe+Ti
二、合成方法之二——提拉法
是一种常用的晶体生长方法。能在较短的时间内生 长出高质量的大晶体。但它设备昂贵，生产成本高。
1953年瑞士使用压力球装置首次成功地合成出了40粒小颗的钻石， 1955年美国通用电气公司（GE）也采用压带装置合成出了小颗粒的钻
石。工业级钻石的合成技术得到广泛应用，目前几乎三分之二的工业 用钻已由合成钻石替代了。 1970年美国通用电气公司合成十几克拉大的晶体，但宝石级钻石合成 的成本仍然很高，不能进行大批量的生产。 2000年可切磨的合成钻石只有3500ct，仅占当年天然宝石级钻石产量 的0.01%。
不溶或难溶的物质溶解，或反应生成含有宝石分子的溶液，
通过控制高压釜内溶液的温差产生对流 ，使溶液过饱和而析
出溶质生长晶体的方法。这种方法与天然宝石在热液成矿过
程中形成的方式非常相似。
1882年人们就开始了水热法合成晶体的研究, 最早获得成功的是合成水晶。二 十世纪上叶，由于军工产品的需要，水热法合成水晶投入了大批量的生产。
高压釜是一个用特种钢制作的的圆柱形容器。它耐高温高压和 耐腐蚀。
加热器一般用电阻丝加热，按温度场的要求设计，上部冷，下 部热。
高压釜内加生长晶体所需的原料、矿化剂溶液和籽晶
水热法成长水晶的装置
原料：块石英 溶液：Na2CO3或NaOH和KOH溶液 温度：340-360℃ 压力：1000个大气压 周期：40-60天
二、 高温高压种晶触媒法合成钻石
钻石和石墨是碳的两种同质多像的变体。根据钻石 -石墨的相平衡图可知，在常温常压下石墨是碳的稳定结晶形 式，钻石只有在高温高压下才是最稳定的，在高温高压（相 图中钻石稳定区的条件）下，石墨的中的碳原子会重新按钻 石的结构排列，而形成钻石
合成工业用钻石主要采用静压法中的静压触媒法，通
（一）优化处理方法—表面的简单处理
这是一些最古老的优化处理方法。方法简单，易 于识别。有些方法目前还在应用。主要的种类有：箔衬、色 衬，涂层、镀膜等。
箔衬与色衬是在宝石的亭部贴上一层锡铂或涂上一 层颜色以改善宝石的亮度或颜色。
涂层和镀膜是在宝石的表面涂（镀）上一层有色的膜， 以改善宝石的颜色。
（一）优化处理方法—表面的简单处理 （一）优化处理方法—表面的简单处理
第一节 宝石的合成
一、概 述 合成宝石最早始于十九世纪。二十世纪初，维尔纳叶成功地进
行了合成红宝石和合成蓝宝石的商业化生产。目前，几乎所有的天然 宝石都可以用人工的方法合成出来。
区分合成宝石与天然宝石是宝石界的一项重要且艰巨的任务。为 此，必须首先了解合成宝石的方法，工艺过程和形成环境等，进而找 出它们的鉴定方法和鉴定依据。
扩散处理红宝石中颜色分布不均匀，轮廓清楚 扩散处理红宝石（中）与天然红宝石（右）
和合成红宝石（左）的比较
扩散处理蓝宝石中颜色分布不均匀，轮廓清楚
（三）优化处理方法—热处理
热处理是将宝石放入高温下加热。通过改变宝石中 致色离子的价态，含量以及内部结构等，从而改善宝石的颜 色或透明度等。不同宝石热处理的温度不同，在些在较低的 温度下加热即可达到要求。有的则需要很高的温度。另外， 热处理中还要考虑的一个因素是加热时的氧化还原条件。
1)气液两相包裹体。这也是天然宝石中常有的包裹体。 2)高压釜内壁上掉下的包裹体，如面包渣状包裹体、白金片等。 这是与天然宝石相区别的主要特征。 3)籽晶片
我国的水热法合成祖母绿
水热法合成宝石的识别特征 水热法合成宝石的识别特征
助熔剂法又称高温熔体溶液法，它是将晶体的成分在高温 下溶解于低熔点的助熔剂熔体中，形成饱和溶液。然后通过缓慢降温 等方法，形成过饱和溶液，而使晶体结晶。
对蓝宝石进行热处理的设备
热处理的实例和宝石改善的机理 实例1：蓝宝石的改色
蓝宝石的蓝色是的其中的二价铁和四价钛共同作用 产生的。当四价钛与三价铁存在时，宝石不呈蓝色。若能把 其中的三价铁改变成二价铁，宝石便可呈现蓝色。这种转变 必须在高温且还原条件下进行。
Fe+3 ＋Ti+4 → Fe+2 ＋Ti +4 蓝色 （还原条件）
红宝石中常含有一些金红石包裹体而降低红宝石的 透明度。通过热处理可使其中的金红石包裹体溶解在红宝石 中，使它的透明度大大增加。
宝石的热处理热是天然地质作用的重复和继续。它 产生的效果一般很稳定。它不改变宝石原有的化学成分和物 理性质。可以与未经处理的宝石一样在国际市场上合法销售。 因此被广泛应用。