钻石的类型及颜色成因剖析PPT课件
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请你回答
在低温下用分光镜测定在(a)具415nm (b)496、 503和595nm (c)637nm (d)741吸收带，解释 这些吸收线是由于什么引起，预期每个钻石的 颜色。 说明下列钻石黄色（开普顿黄色）、 鲜黄色、蓝色、绿色带皮、粉红色。 钻石的蓝白色荧光与什么吸收有关。
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（二）II型钻石
1. Ⅱa型 Ⅱa型钻石几近纯净，含可忽略不计的氮。是极佳 的热导体。 不含任何空穴或晶格变形的Ⅱa型钻石是无色的。 不导电，具有最高导热性，在电子工业中常作为散热 片，自然界罕见，不到天然钻石总量的1%。 可透过低于220nm的紫外光,红区无明显吸收带, 将不含 硼的称为IIa型, 含硼的称为IIb
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各种各样颜色的钻石
第21页/共40页
饱和度
Fancy Light Fancy Fancy Intense
色 （浅彩）
（彩）
（浓彩）
调
Fancy Vivid （强彩）
Fancy Dark （暗彩）
Fancy Deep
（深彩）
对于较少见的颜色，如蓝色和粉红色等，其与近无色钻石M-Z
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（一）I型钻石
1、Ia型钻石 Ia型钻石中含A集合体、N3中心、 B集合体，主要杂质氮的 含量可达0.2%。大部分钻石属于这一类型。能透过400 – 300nm的紫外光显示与N相关的吸收带。
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2、Ib型 以孤氮形式出现 , 为黄、黄绿或褐色,也称Canary黄 。 503、637nm存在吸收光谱，在1130cm-1有红外吸收峰。
A集合体会导致红外光谱区 1282cm-1的吸收，但无可 见光区的吸收，因而对颜 色无影响。
双原子氮原子结构图
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3、N3中心
N3中心或N3色心,即3个氮原子环绕1个空穴。 在可见光蓝到紫区的415nm处 有明显吸收（叫N3吸收）， N3中心能吸收从蓝色到紫外末端 的光谱，是产生黄色的主要原因， N3中心越多、钻石就越黄。
彩钻因其极为瑰丽、稀少
而身价百倍。
各种颜色的钻石
第19页/共40页
黄色或褐色钻石，其颜色必须达到足够深度，例如 在GIA分级体系中必须深于Z比色石，才能称为“彩 钻”。至于其他颜色的钻石，虽颜色较浅或颜色饱 和度较低，仍可称为“彩钻”。 在彩钻中，红色和绿色是最罕见的，其次是红紫色、 紫色、橙色、蓝色、粉红色和黑色，而黄色和褐色 较常见。
上述以563nm宽吸收带为特征
人工处理粉红色钻石637吸收线
第32页/共40页
粉红色钻石
塑性变形导致的一些褐色和粉色的钻石中可见到 纹理现象。
第33页/共40页
3、辐照产生的空穴致色 高能粒子束轰击钻石时, 将碳原子轰击出钻石的晶体结构， 产生结构缺陷，称色心,吸收某些可见光而呈现颜色。 天然辐射损伤致色的钻石有741nm吸收（GR1吸收）、许多绿 色钻石由-粒子辐射引起。
第17页/共40页
2、淡褐-褐绿系列（咖啡系列） 极淡的褐色到褐 色、褐绿色。 是自然界另一类 较常见的钻石，商 业上俗称咖啡钻。
黄色、绿色和褐色钻
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3、彩色系列
颜色达到一定饱和度， 具有清晰、特征色调 的钻石称为彩色钻石， 包括黄色、黄绿色、 粉红色、紫红色和 蓝色，红色最罕见。
二、钻石类型的划分
利用红外光的吸收及紫外光的透过能力的差异，来确定钻 石的类型 实质是内部杂质元素类型和存在形式的差异 采用的仪器为傅立叶变换红外光谱仪和紫外—可见光 分光光度计
第6页/共40页
根据钻石中是否明显存在氮，将钻石分为两种类型 将含氮的钻石称为I型钻石，并依据存在形式进一步分为Ia 和Ib型，将不含数量明显氮的钻石称为II型钻石，并依据 含硼情况，分为不含硼的IIa型和含硼的IIb型
色级相当的部分可描述为faint(轻微)、very light(很浅)和
light(浅)，也就是说，这些彩钻可分级和描述为：
Faint Very light Light Fancy Light Fancy etc..
(微弱) (很浅)
(浅)
(浅彩)
(彩) (等等)
第22页/共40页
棕色钻 金黄钻 橙色钻
第34页/共40页
整体呈绿色的钻石很 少， 德累斯顿是最有 名的绿钻石重41克拉， 梨形切工。 钻石的体 色是由于天然辐射造 成结构损伤而致色。
德累斯顿绿钻
第35页/共40页
因高能粒子是撞击碳原子，故很少能穿到钻石晶 体的深 处，通常只是表面以下0.002mm(2微米)。 故天然辐照产生的大都是具绿皮的钻石，一旦切磨和抛光， 该绿色薄层就没有了。
粉红钻 绿钻
蓝钻
紫色钻
各种颜色的钻石
第23页/共40页
第24页/共40页
二、颜色的成因
杂质元素致色
辐射致色 塑性变形致色 矿物包裹体致色
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1、杂质元素致色 影响钻石颜色的杂质元素：氮（N）、硼（B）、氢（H）， 以氮（N）最为常见，也最为重要。 1) 黄色(Cape)系列 Ⅰa型钻石，含N2、N3、B集合体， 随N2、N3中心的富集， 黄色加深
人工： H3、H 4
595nm吸收
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4) 蓝色钻石
天然蓝色钻石B致色, B电子吸收红色波长, 残色为蓝色。
蓝色 重31克拉 现存于华盛顿史密桑尼博物馆 尤金兰钻石
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2、塑性变形致色
塑性变形是在高温高压 的环境下，使钻石的结 构发生错位，使之吸收 某些波长而产生颜色, 有褐色、粉红色。
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4、包裹体致色 一般是由无数的暗色不透明包裹体引起。当用透射光检测 时都显示深灰色。 黑色钻石在自然界中极为罕见。
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请你回答
钻石中的杂质氮以什么样的形式存在于 钻石中。 描述钻石中氮和硼对钻石物理性质的影响。 用什么性质将钻石划分为IaA、IaB、IIa和 IIb型，详述之间差别。 详述钻石颜色的成因。
第12页/共40页
2. Ⅱb型
Ⅱb型钻石含作为主要杂 质的硼元素。
硼以孤立原子形式随机取代 钻石晶体结构中的碳原子。 每个硼原子比碳原子少1个 电子，这一缺陷导致光谱红 端的吸收，使Ⅱb型钻石呈 蓝色。
第13页/共40页
Ⅱb型钻石在长波紫外光下呈惰性，但在短波紫外光下会发 红色荧光。 Ⅱb型钻石不同于其他类型的钻石，它显示半导电性。电阻 随升温而迅速降低，对温度变化很敏感, 作热敏电阻来测 量温度的变化。 Ⅱb型钻石在自然界极少见。霍普钻是最著名的Ⅱb型钻石。
N3中心原子结构图
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4、集合体氮
由4-9个氮原子占据C-C位置或许多氮原子沿一定 方向聚结成几个原子厚的薄层，即片晶氮，称为 B集合体。 B集合体会导致红外光谱区1185cm1的吸收，但无可见光区的吸收，因 而对颜色无影响。
大多数含B集合体的钻石同时也含3 氮原子集合体
第5页/共40页
Ⅱb型钻石为半导体, 1986年开始，合成钻石中加入硼并排除N， 合成出了Ⅱb型钻石。
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不同类型钻石的物理性质和颜色特点
类型
I型
II 型
吸收峰
显示与氮有关的吸收，400-300nm 不显示与氮相关的吸收缝，
紫外光透过
400-200nm紫外光透过
氮的存 在形式
颜色 丰度 导热性
导电性
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感谢您的观看！
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这一情况发生在地下。
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Baidu Nhomakorabea
褐色钻石
1) 褐色钻石 褐色钻石是由子碳原子错位或内部晶格变形所致
褐色钻石光谱图 褐色钻石可见503nm强吸收线、537、512、494-495nm弱 吸收线。
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2) 粉红和红紫色钻石 从粉红-红紫-褐色的连续 变化, 伴有塑性变形过程 Ia：415、478、563nm吸收 IIa：390、 396 、563 nm 吸收Argyle粉红色钻石: 415、503、、563nm吸收
Ia
Ib
IIa
IIb
A集合体、B集合体 A+B集合体、N3中心
孤氮
基不本含不硼含氮，含硼0.5×10-6
无色~浅黄色
黄、黄绿、褐色 无色（褐色） 蓝-灰色
98% 好
（1000-2000W/m0C）
极少见 好
极少见
极少见
最好
好
（2600W/m0C） （1600W/m0C）
绝缘体
绝缘体
绝缘体
半导体
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第一节 钻石类型的划分
钻石的化学成份是碳，在没有结构缺陷影响颜色的前提下,钻 石是无色的。 这种情况在自然界是极为罕见的。
第1页/共40页
一、钻石中氮的存在形式
依红外光谱确定氮的存在或类型
1、孤氮 单原子N , 一个氮原子占据 碳原子四面体的中间位置
第2页/共40页
孤氮原子结构图
2、双原子氮
双叫A集合体或N2, 两个相 邻的碳原子被氮所替代
第二节 钻石的颜色及其成因
一、颜色类型的划分
1、无色—浅黄色系列 无色到带有不同浓度黄色 调的浅黄色钻石，称为开 普系列或好望角系列。
无色到具有明显黄色、褐色调的钻石
第16页/共40页
开普系列钻石不论从原石还是成品供应量上都是居第一位。
在这个系列中，从D色到M-Z色级，黄色调逐渐增强，其 商业价值逐渐降低。但当黄色的饱和度超过Z色级时，钻 石已不再属于开普系列，而是进入彩色钻石系列，叫彩黄 钻石，其商业价值很大。
第26页/共40页
蓝区见到 415、423、435、465和478nm处的吸收 ,其中 415nm为吸收强峰。
黄色系列钻石在光谱蓝区末端的吸收
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2) Canary黄 (金黄色)
孤氮中心，503、637nm吸收
3) Fancy系列(深黄、棕黄色) H3、H 4辐照损伤中心色心所致
天然： H3 503nm 、H 4 415、477、496nm吸收
请你回答
在低温下用分光镜测定在(a)具415nm (b)496、 503和595nm (c)637nm (d)741吸收带，解释 这些吸收线是由于什么引起，预期每个钻石的 颜色。 说明下列钻石黄色（开普顿黄色）、 鲜黄色、蓝色、绿色带皮、粉红色。 钻石的蓝白色荧光与什么吸收有关。
第11页/共40页
（二）II型钻石
1. Ⅱa型 Ⅱa型钻石几近纯净，含可忽略不计的氮。是极佳 的热导体。 不含任何空穴或晶格变形的Ⅱa型钻石是无色的。 不导电，具有最高导热性，在电子工业中常作为散热 片，自然界罕见，不到天然钻石总量的1%。 可透过低于220nm的紫外光,红区无明显吸收带, 将不含 硼的称为IIa型, 含硼的称为IIb
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各种各样颜色的钻石
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饱和度
Fancy Light Fancy Fancy Intense
色 （浅彩）
（彩）
（浓彩）
调
Fancy Vivid （强彩）
Fancy Dark （暗彩）
Fancy Deep
（深彩）
对于较少见的颜色，如蓝色和粉红色等，其与近无色钻石M-Z
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（一）I型钻石
1、Ia型钻石 Ia型钻石中含A集合体、N3中心、 B集合体，主要杂质氮的 含量可达0.2%。大部分钻石属于这一类型。能透过400 – 300nm的紫外光显示与N相关的吸收带。
第9页/共40页
第10页/共40页
2、Ib型 以孤氮形式出现 , 为黄、黄绿或褐色,也称Canary黄 。 503、637nm存在吸收光谱，在1130cm-1有红外吸收峰。
A集合体会导致红外光谱区 1282cm-1的吸收，但无可 见光区的吸收，因而对颜 色无影响。
双原子氮原子结构图
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3、N3中心
N3中心或N3色心,即3个氮原子环绕1个空穴。 在可见光蓝到紫区的415nm处 有明显吸收（叫N3吸收）， N3中心能吸收从蓝色到紫外末端 的光谱，是产生黄色的主要原因， N3中心越多、钻石就越黄。
彩钻因其极为瑰丽、稀少
而身价百倍。
各种颜色的钻石
第19页/共40页
黄色或褐色钻石，其颜色必须达到足够深度，例如 在GIA分级体系中必须深于Z比色石，才能称为“彩 钻”。至于其他颜色的钻石，虽颜色较浅或颜色饱 和度较低，仍可称为“彩钻”。 在彩钻中，红色和绿色是最罕见的，其次是红紫色、 紫色、橙色、蓝色、粉红色和黑色，而黄色和褐色 较常见。
上述以563nm宽吸收带为特征
人工处理粉红色钻石637吸收线
第32页/共40页
粉红色钻石
塑性变形导致的一些褐色和粉色的钻石中可见到 纹理现象。
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3、辐照产生的空穴致色 高能粒子束轰击钻石时, 将碳原子轰击出钻石的晶体结构， 产生结构缺陷，称色心,吸收某些可见光而呈现颜色。 天然辐射损伤致色的钻石有741nm吸收（GR1吸收）、许多绿 色钻石由-粒子辐射引起。
第17页/共40页
2、淡褐-褐绿系列（咖啡系列） 极淡的褐色到褐 色、褐绿色。 是自然界另一类 较常见的钻石，商 业上俗称咖啡钻。
黄色、绿色和褐色钻
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3、彩色系列
颜色达到一定饱和度， 具有清晰、特征色调 的钻石称为彩色钻石， 包括黄色、黄绿色、 粉红色、紫红色和 蓝色，红色最罕见。
二、钻石类型的划分
利用红外光的吸收及紫外光的透过能力的差异，来确定钻 石的类型 实质是内部杂质元素类型和存在形式的差异 采用的仪器为傅立叶变换红外光谱仪和紫外—可见光 分光光度计
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根据钻石中是否明显存在氮，将钻石分为两种类型 将含氮的钻石称为I型钻石，并依据存在形式进一步分为Ia 和Ib型，将不含数量明显氮的钻石称为II型钻石，并依据 含硼情况，分为不含硼的IIa型和含硼的IIb型
色级相当的部分可描述为faint(轻微)、very light(很浅)和
light(浅)，也就是说，这些彩钻可分级和描述为：
Faint Very light Light Fancy Light Fancy etc..
(微弱) (很浅)
(浅)
(浅彩)
(彩) (等等)
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棕色钻 金黄钻 橙色钻
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整体呈绿色的钻石很 少， 德累斯顿是最有 名的绿钻石重41克拉， 梨形切工。 钻石的体 色是由于天然辐射造 成结构损伤而致色。
德累斯顿绿钻
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因高能粒子是撞击碳原子，故很少能穿到钻石晶 体的深 处，通常只是表面以下0.002mm(2微米)。 故天然辐照产生的大都是具绿皮的钻石，一旦切磨和抛光， 该绿色薄层就没有了。
粉红钻 绿钻
蓝钻
紫色钻
各种颜色的钻石
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二、颜色的成因
杂质元素致色
辐射致色 塑性变形致色 矿物包裹体致色
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1、杂质元素致色 影响钻石颜色的杂质元素：氮（N）、硼（B）、氢（H）， 以氮（N）最为常见，也最为重要。 1) 黄色(Cape)系列 Ⅰa型钻石，含N2、N3、B集合体， 随N2、N3中心的富集， 黄色加深
人工： H3、H 4
595nm吸收
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4) 蓝色钻石
天然蓝色钻石B致色, B电子吸收红色波长, 残色为蓝色。
蓝色 重31克拉 现存于华盛顿史密桑尼博物馆 尤金兰钻石
第29页/共40页
2、塑性变形致色
塑性变形是在高温高压 的环境下，使钻石的结 构发生错位，使之吸收 某些波长而产生颜色, 有褐色、粉红色。
第36页/共40页
4、包裹体致色 一般是由无数的暗色不透明包裹体引起。当用透射光检测 时都显示深灰色。 黑色钻石在自然界中极为罕见。
第37页/共40页
请你回答
钻石中的杂质氮以什么样的形式存在于 钻石中。 描述钻石中氮和硼对钻石物理性质的影响。 用什么性质将钻石划分为IaA、IaB、IIa和 IIb型，详述之间差别。 详述钻石颜色的成因。
第12页/共40页
2. Ⅱb型
Ⅱb型钻石含作为主要杂 质的硼元素。
硼以孤立原子形式随机取代 钻石晶体结构中的碳原子。 每个硼原子比碳原子少1个 电子，这一缺陷导致光谱红 端的吸收，使Ⅱb型钻石呈 蓝色。
第13页/共40页
Ⅱb型钻石在长波紫外光下呈惰性，但在短波紫外光下会发 红色荧光。 Ⅱb型钻石不同于其他类型的钻石，它显示半导电性。电阻 随升温而迅速降低，对温度变化很敏感, 作热敏电阻来测 量温度的变化。 Ⅱb型钻石在自然界极少见。霍普钻是最著名的Ⅱb型钻石。
N3中心原子结构图
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4、集合体氮
由4-9个氮原子占据C-C位置或许多氮原子沿一定 方向聚结成几个原子厚的薄层，即片晶氮，称为 B集合体。 B集合体会导致红外光谱区1185cm1的吸收，但无可见光区的吸收，因 而对颜色无影响。
大多数含B集合体的钻石同时也含3 氮原子集合体
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Ⅱb型钻石为半导体, 1986年开始，合成钻石中加入硼并排除N， 合成出了Ⅱb型钻石。
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不同类型钻石的物理性质和颜色特点
类型
I型
II 型
吸收峰
显示与氮有关的吸收，400-300nm 不显示与氮相关的吸收缝，
紫外光透过
400-200nm紫外光透过
氮的存 在形式
颜色 丰度 导热性
导电性
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感谢您的观看！
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这一情况发生在地下。
第30页/共40页
Baidu Nhomakorabea
褐色钻石
1) 褐色钻石 褐色钻石是由子碳原子错位或内部晶格变形所致
褐色钻石光谱图 褐色钻石可见503nm强吸收线、537、512、494-495nm弱 吸收线。
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2) 粉红和红紫色钻石 从粉红-红紫-褐色的连续 变化, 伴有塑性变形过程 Ia：415、478、563nm吸收 IIa：390、 396 、563 nm 吸收Argyle粉红色钻石: 415、503、、563nm吸收
Ia
Ib
IIa
IIb
A集合体、B集合体 A+B集合体、N3中心
孤氮
基不本含不硼含氮，含硼0.5×10-6
无色~浅黄色
黄、黄绿、褐色 无色（褐色） 蓝-灰色
98% 好
（1000-2000W/m0C）
极少见 好
极少见
极少见
最好
好
（2600W/m0C） （1600W/m0C）
绝缘体
绝缘体
绝缘体
半导体
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第一节 钻石类型的划分
钻石的化学成份是碳，在没有结构缺陷影响颜色的前提下,钻 石是无色的。 这种情况在自然界是极为罕见的。
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一、钻石中氮的存在形式
依红外光谱确定氮的存在或类型
1、孤氮 单原子N , 一个氮原子占据 碳原子四面体的中间位置
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孤氮原子结构图
2、双原子氮
双叫A集合体或N2, 两个相 邻的碳原子被氮所替代
第二节 钻石的颜色及其成因
一、颜色类型的划分
1、无色—浅黄色系列 无色到带有不同浓度黄色 调的浅黄色钻石，称为开 普系列或好望角系列。
无色到具有明显黄色、褐色调的钻石
第16页/共40页
开普系列钻石不论从原石还是成品供应量上都是居第一位。
在这个系列中，从D色到M-Z色级，黄色调逐渐增强，其 商业价值逐渐降低。但当黄色的饱和度超过Z色级时，钻 石已不再属于开普系列，而是进入彩色钻石系列，叫彩黄 钻石，其商业价值很大。
第26页/共40页
蓝区见到 415、423、435、465和478nm处的吸收 ,其中 415nm为吸收强峰。
黄色系列钻石在光谱蓝区末端的吸收
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2) Canary黄 (金黄色)
孤氮中心，503、637nm吸收
3) Fancy系列(深黄、棕黄色) H3、H 4辐照损伤中心色心所致
天然： H3 503nm 、H 4 415、477、496nm吸收