高温高压处理钻石的谱学特征综述
高温高压合成钻石宝石学属性分析
高温高压合成钻石宝石学属性分析钻石，由单一元素C组成，属等轴晶系,天然常含N、B等杂质元素。
均质体。
强金刚光泽。
折射率2.417，色散值为0.044。
硬度为10。
一组完全解理。
密度3.52克/立方厘米。
俗称“宝石之王”，以其璀璨的光芒、五颜六色的火彩著称，在人们心目中具有不可替代的地位。
然而自然界中天然宝石的储量毕竟有限，遵循着“物以稀为贵”这亘古不变的谚语，钻石的价格也诚然冠以宝石至尊。
国际钻石交易中以克拉为结算单位，足以说明其价格的遥遥领先。
所以在当今社会有无数的科研人士致力于寻找其廉价的替代品，仿制品、合成品等。
今日，笔者检测到一批高温高压方法合成钻石，其中8粒为原石，1粒为圆刻面型钻石，通过EDXRF测试，显微镜下特征，热导仪反应，傅立叶变换红外光谱分析分别对其测试，检测结果如下：一EDXRF测试对高温高压合成钻石进行了EDXRF分析，测试图谱出现Fe和Ni峰，说明合成钻石中富含Fe、Ni元素。
二显微镜下特征2# 双晶，单个晶体为2个八面体+立方体聚形，双晶接合面平行于立方体面，放大可见云雾状包体、黑色金属包体及应力裂纹。
3# 单晶，2个八面体+立方体聚形，放大可见云雾状包体和晶体包体。
4# 双晶，单个晶体为立方体+八面体聚形，双晶面平行于立方体面，放大可见云雾状包体、黑色包体及羽状纹，有磁性。
5# 单晶，立方体+八面体聚形，放大可见云雾状包体、晶体包体及暗色六方环状包体。
6# 双晶，单个晶体为立方体+八面体聚形，双晶面平行立方体面，放大观察见钻石表面有树枝状、蕨叶状图案及三角形凹坑，内部有云雾状包体、黑色包体及晶体包体。
7# 单晶，呈立方体+八面体聚形，放大可见云雾状包体及暗色金属包体。
8# 双晶，单个晶体为立方体+八面体聚形，双晶面平行立方体面，放大可见云雾状包体及暗色包体。
9# 放大可见云雾状包体和暗色金属包体。
三热导仪反应利用热导仪对上述8粒合成钻石进行测试，均显示为钻石区。
四傅立叶变换红外光谱分析对6#和7#进行傅立叶变换红外光谱分析，测得其谱图特征与天然钻石类似。
高压高温处理CVD合成Ⅰb型黄色钻石的鉴定特征
缺陷很不稳定，经高压高温 后，H会被分解,
并与C原子结合形成[C — H（缺陷；位于
3 107 cm-1处的吸收峰表示该
过了高温退
火；近红外吸收光谱未见8 753, 7 354, 6 856、
6 524 cm-1处的与氢相关吸收峰，这些吸收峰在
经高压高温 后消失⑷。
g /cmi
图2样品的中红外光谱 Fig. 2 MiW-IR spectrum of the sample
是由于束状结构位错造成，绿色荧光是由于
H3中心造成$这种分 察到过$
象在天然钻石中 1
图4 DiamondViewTM钻石观察仪观察样品的荧光和磷光图像
Fig.4 FluorescenceandphosphorescenceimagesofthesampleunderDiamondViewTM +从台面方向观察的荧光；b从台面方向观察的磷光；c从亭部方向观察的荧光；止从亭部方向观察的磷光
相关文 1
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等测 对
1颗CVD合成lb型钻石
行 分析，结
果显示其经过了高压高温处理，颜色 ，黄色
（色
表分
）， 文 在 为 高 压 高 温
CVD合成lb型黄色钻石的
法相
$
1样品及测试方法
1.1样品特征
样品重0. 75 Ct,为标准圆钻型切工，颜色达
到国家标准GB/T 34543 — 2017亮淡彩黄，净度
认为是A氮集合体和氢缺陷结合的变体，也被
称为A'9（，这2个特征峰的岀现表明该
过
高压高温处理。位于2 925、2 871 cm-1和
2 850 cm-1处的吸收峰与C-H缺陷相关'10（,位
CVD钻石合成原理及识别特征
CVD钻石合成原理及识别特征CVD（化学气相沉积）钻石合成是一种通过在特定的环境条件下利用化学反应来制造人造钻石的方法。
其原理是在密封的高温高压反应室中，将适当的气体混合物引入，气体分解后的碳原子在衬底上沉积形成钻石晶体。
1.准备衬底：选择合适的衬底材料，可以是钨、碳化硅等，表面需进行处理以提高结晶质量。
2.制备气体混合物：通常将氢气和一定的甲烷或其它含碳气体混合，经过预处理后进入反应室。
3.形成激活区：在反应室中提供足够的能量，通常通过微波或其他加热手段提供，使气体混合物分解，释放出游离碳原子。
4.沉积过程：游离的碳原子在衬底上进行结晶生长，逐渐形成钻石晶体。
5.晶体生长：经过一定时间的沉积，钻石晶体逐渐生长，可以采用控制温度、气体浓度和衬底运动等方法来控制其尺寸和形状。
6.冷却与提取：冷却反应室以停止生长，然后将钻石晶体从衬底上取下，进行后续的加工和处理。
1.物理特征：CVD钻石通常具有完整的结晶形态，表面光滑平整，没有明显的晶体缺陷和裂纹。
其颜色可以是无色、黄色或稳定的棕、蓝、绿等，可以通过人工处理改变颜色。
2.光学特征：CVD钻石具有较高的折射率和散射率，其光学性质与天然钻石相似，但可能存在一些区别，如CVD钻石的斑点分布和颜色均匀性可能不如天然钻石。
3.元素特征：CVD钻石中常常含有一些化学特征元素，如氮、硼等，这些元素的含量和分布在一定程度上可以帮助鉴别CVD钻石和天然钻石之间的差异。
4.器械特征：利用特定的测试仪器，如拉曼光谱仪、热导率仪等，可以通过测量CVD钻石样本的物理性质来进行鉴别。
例如，CVD钻石的热导率较低，而拉曼光谱中的特征峰也可能与天然钻石不同。
总之，CVD钻石合成的原理是利用化学反应在高温高压环境下将碳原子沉积在衬底上，通过控制参数和工艺来实现钻石晶体的生长。
识别CVD 钻石的特征主要包括物理特征、光学特征、元素特征和器械特征等。
这些特征可以用于鉴别CVD钻石和天然钻石之间的差异，确保消费者能够选择到真正的钻石产品。
高温高压人造钻石
高温高压人造钻石高温高压人造钻石引言钻石作为一种稀有而珍贵的宝石，吸引了无数人的注意。
然而，天然钻石的挖掘成本高昂，产量受限，这导致了钻石价格的不断上涨。
为了满足人们对钻石的需求，科学家们通过高温高压技术成功地制造出人造钻石，不仅价格更为亲民，而且在很多方面还优于天然钻石。
本文将会详细讨论高温高压人造钻石的制造过程以及其特点。
一、制造过程高温高压人造钻石的制造是在高温（1300-1600℃）和高压（50-70千兆帕）的条件下进行的。
制造过程主要包括以下几个步骤：1.1 石墨装舱所谓石墨装舱，是将装有钻石原料的石墨容器放置于高温高压装置中，以提供稳定且隔绝氧气的环境。
1.2 钻石原料钻石原料可以是天然钻石碎片或含有碳元素的物质。
常用的钻石原料包括甲醇、甲醛、乙醇等。
1.3 压力产热在高温高压装置中，通过施加巨大的压力，使原料碳元素变成金刚石碳，然后再施加更高的压力，在特定温度下将金刚石碳变成钻石。
1.4 冷却凝固在钻石形成后，将高温高压装置的温度降低，使钻石冷却并固化。
二、特点2.1 物理性质高温高压人造钻石在物理性质上与天然钻石非常接近。
它们具有相同的硬度、折射率、颜色以及光泽。
可以说，高温高压人造钻石是与天然钻石几乎完全相同的宝石。
2.2 形状和尺寸与天然钻石不同，高温高压人造钻石可以通过控制制造过程来创造各种形状和尺寸的钻石。
这意味着消费者可以根据自己的需求获得更加个性化的钻石产品。
2.3 价格与天然钻石相比，高温高压人造钻石的价格更为亲民。
天然钻石因为挖掘成本、品质等因素而价格昂贵，而高温高压人造钻石的制造成本相对较低，从而使其价格更加合理。
2.4 环保性高温高压人造钻石制造过程中不涉及对自然资源的开采，也没有排放有害气体或污染物质。
因此，这种人造钻石生产方式比传统采矿方式更加环保。
2.5 可持续性高温高压人造钻石的制造过程可以被重复利用，并且可以根据市场需求进行定制。
这使得人造钻石的供应更加可持续，并且可以满足不同的需求。
高温高压法合成钻石
高温高压法合成钻石高温高压法合成钻石引言：钻石，因其独特的物理和化学性质而备受珍视。
过去，钻石只能通过地球深处的高压高温环境下自然形成。
然而，随着科技的发展，人们现在也能够通过高温高压法人工合成钻石，这种方法在实际应用中产生了巨大的影响。
本文将探讨高温高压法合成钻石的原理、过程和应用。
一、高温高压法合成钻石的原理：高温高压法合成钻石是一种利用高温高压环境下碳源物质转变为钻石的方法。
该方法通过模拟地球内部的条件，使碳源在高温高压下发生晶格重排，从而形成钻石的晶体结构。
二、高温高压法合成钻石的过程：1. 选择合适的碳源：在高温高压法合成钻石中，有机物和无机物都可以用作碳源。
有机物碳源通常使用甲烷或苯类化合物，而无机物碳源则使用类似钠、硼或氨等材料。
这些碳源会在高温高压环境下失去水分、氧分或其他杂质，形成纯净的碳。
2. 设计高温高压设备：高温高压法合成钻石需要一个高温高压设备来模拟地球内部的条件。
这种设备通常由两部分组成：高温炉和高压容器。
高温炉提供高温环境，而高压容器则用来施加压力。
3. 施加高温高压：在高温高压设备中，碳源被放置在高温区域中，然后施加高压。
这将导致碳原子重新组织为钻石的晶体结构。
4. 过程控制：高温高压法合成钻石需要严格的过程控制，以确保钻石的质量和产量。
过程控制的关键点包括温度和压力的控制、反应时间和速率的控制，以及其他影响合成钻石的参数。
5. 钻石的提取和处理：经过高温高压反应后，钻石被提取，并进行进一步的加工和处理。
这可能包括切割、打磨和选择性去除不纯物质等步骤，以获得最终的钻石产品。
三、高温高压法合成钻石的应用：高温高压法合成钻石的应用可谓广泛。
以下是一些主要应用领域：1. 珠宝和装饰品：通过高温高压法合成的钻石可以用于制作珠宝和装饰品。
这种合成方法使得可以大规模生产高品质的钻石，满足市场需求，同时价格也更具竞争力。
2. 工业用途：由于高温高压法合成的钻石具有与天然钻石相似的物理和化学性质，因此也可以用于工业用途。
高温高压合成钻石的宝石学属性分析
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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ＣＨＩ ＮＡ ＧＥ Ｍ Ｓ＆ Ｊ ＡＤＥＳ
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图８ ８ 合成 钻石 晶体 形貌 图
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对 获得 的 ８颗高温 高压 合成 钻石 进行 了显 微特征 观 察 、热 导仪 反 应 、Ｅ Ｄ Ｘ Ｒ Ｆ 测 试 、傅 里 叶 变换红 外 光谱 分 析 嘲、 ，测试 结 果分 别如 下。
对钻 石 的需 求 ，当今社 会 有无数 的科 研人 士致 力于 寻找钻 石 廉价 的 替代 品 ，如 合成 立 方氧 化 锆 、合成 金红 石等 钻石 仿制
品和 合成 钻 石等 。早期 的合 成钻 石粒 度小 、成 本高 ，因此宝 石 级合成 钻 石一直 不具 备商 业价 值 ，但随 着钻 石合 成技 术 的
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高 温 高 压 合 成 钻 石 的 宝 石 学 属 性 分 析
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口Ｔ Ｅ Ｘ Ｔ／ Ｐ ＨｏＴ Ｏ 王继 林 孙瑞 皎 那宝成 吴 来东 （ 中国冶金 地质 总局 山 东局黄金 珠 宝检 测站 ）
摘 要 ：钻石 俗称 宝石 之王 ，一 直深 受 大众 喜 爱 ，天然钻 石供 不应 求 的现状 导致 了钻 石合 成技 术的发 展 ，合成 钻石 在珠 宝市场 的流通 对 宝石 鉴定 工作者提 出 了挑 战。 目前 主要 的钻 石合成技 术 有 高温 高压 （ Ｈ Ｔ ＨＰ）法和化 学 气相沉 淀法 （ Ｃ Ｖ Ｄ ），通 过 对 ８
５ 双 晶 ，单个 晶体 为立 方体 ＋八 面体 聚形 ，双 晶
蓝色hpht合成钻石的宝石学特征
蓝色HPHT合成钻仃的宝石学特征□TEXT朱红伟"王岳“孙冰1,2李婷1.2山广祺1.2黄准12田得霖3（1.国家黄金钻石制品质量监督检验中心2.山东省社会公正计量行3.北京露西星钻科技有限公司）摘要：采用宝石显微镜、红外光谱仪、X荧光光谱仪、紫外可见光谱仪、宝石发光成像分析仪、Diamond View TM等对济南地区某公司销售的蓝色高温高压合成钻石样品进行详细地测试与分析。
结果表明，蓝色高温高压合成钻石放大观察可见内部含有棒状、柱状、片状、细小微粒状的金属包裹体，个别样品内部相对纯净，净度可达VS。
红外吸收光谱测试显示为lib型，具有硼所致1290cm-1吸收峰。
X荧光光谱测试显示均具有铁铢吸收峰，且样品均具有磁性，个别样品可以被磁铁吸住。
蓝色高温高压合成钻石在Diamond View TM下具有蓝白色荧光，并且具有“黑十字”现象，可见四边形生长环带，所测样品均具有强磷光现象。
紫外-可见光分光光谱仪测试未检测到415nm吸收线。
关键词：蓝色高温高压合成钻石；红外光谱；X荧光光谱；显微镜；Diamond View TM;磁性图1测试样品"1*14I CHINA GEMS&JADESI I纤丨NO.154/2019在18世纪后期证实了钻石和石墨都是由C元素组成，后来就开始了合成钻石的研究工作，直到20世纪中叶才在实验室合成了钻石，但主要以工业级钻石为主。
随着合成钻石技术的不断改进和完善，20世纪90年代后陆续地研发了具有商业价值的合成钻石。
进入21世纪合成钻石取得了重大进步，随着合成钻石的颜色和净度不断提高，越来越多的合成钻石进入了珠宝首饰行业。
我国的合成钻石技术也是突飞猛进,目前济南地区某公司销售的高温高压法合成宝石级钻石可达十克拉，这给珠宝鉴定行业带来了巨大挑战。
在济南的这家公司目前热衷于销售蓝色合成钻石。
本文主要针对济南市场上某公司销售的高温高压法合成的蓝色钻石作为研究对象，目前该公司销售的蓝色合成钻石可见一克拉以上，颜色为艳蓝色-深蓝色，净度级别以$为主，个别净度级别可达WS,本文通过测试后总结其高温高压合成蓝色钻石的宝石学特征。
高温高压处理对褐色CVD钻石谱学特征影响分析
TECHNOLOGY AND INFORMATION科学与信息化2023年11月上 147高温高压处理对褐色CVD钻石谱学特征影响分析张海棠江西省地质局实验测试大队 江西 南昌 330000摘 要 CVD合成钻石是超硬材料科学的一项研究热点，该类钻石普遍带有褐色调，在高温高压下可提升CVD钻石的透明度与色级，处理后通过显微镜、红外光谱、光致发光光谱等对钻石谱学特征进行对比，可发现CVD钻石透明度有所提高，光谱吸收系数降低，认为是钻石在高温高压环境下内部晶格结构发生重组，钻石拉曼位移情况与XRD 摇摆曲线有所减小，实验证明经过高温高压的处理可提升CVD钻石的结晶质量。
关键词 高温高压；褐色CVD钻石；结晶结构；谱学特征Effect of High-Temperature High-Pressure Treatment on Spectral Characteristics of Brown CVD Diamond Zhang Hai-tangExperimental Testing Brigade, Jiangxi Bureau of Geology, Nanchang 330000, Jiangxi Province, ChinaAbstract CVD synthetic diamond is a research hotspot in superhard material science, such diamond generally has brown hue, and the transparency and color level of CVD diamond can be improved under high temperature and high pressure. After treatment, the spectral characteristics of diamond are compared through microscopy, infrared spectroscopy, and photoluminescence spectroscopy. Results show that CVD diamond transparency is improved, spectral absorption coefficient is reduced, which is considered that the internal lattice structure of diamond in high temperature and high pressure environment is recombined, and the diamond Raman displacement and XRD swing curve are reduced. Experiments demonstrate that the crystallization quality of CVD diamonds can be improved by high temperature and high pressure treatment.Key words high temperature and high pressure; brown CVD diamond; crystalline structure; spectral characteristics引言近年来CVD 钻石在市场中越来越广泛，也不断开始着工业化生产，而钻石的生产工艺等一般属于商业机密，且不同实验室也有所差异，增加了对CVD 钻石的鉴定难度，为此可选用前期初步处理的样品，对比分析处理前后的CVD 钻石谱学特征，找寻结晶质量、结构及晶格等方面的差异，提高CVD 钻石的鉴定水平，提高CVD 钻石在工业中的运用价值。
高温高压合成钻石常见宝石学鉴定特征
CN31-1424高温高压合成钻石常见宝石学鉴定特征戴正之1,2 吕晓瑜1,2 封卓然3 / 1. 上海市计量测试技术研究院；2.国家金银制品质量监督检验中心（上海）；3.上海浦东海关摘 要 通过对常见的高温高压合成钻石进行宝石学及谱学分析研究，并与天然钻石以及化学气相沉淀法合成钻石的相应特征进行比对，发现含有金属催化剂残余包裹体、黑十字状或沙漏状生长特征是高温高压合成钻石的典型特征，具有诊断意义；而对于缺乏上述特征的样品，观察分析长波和短波紫外光下的荧光反应及样品晶格中的氮缺陷的红外光谱表征，是常规检测的必要手段；光致发光谱具有一定的诊断意义，对于有条件的实验室可深入研究应用。
关键词 高温高压；合成钻石；荧光图像；正交偏光图像；红外光谱；紫外光谱；光致发光谱0 引言1955年，通用电气公司首次宣布采用高温高压技术合成钻石，如今，高温高压（HPHT）合成钻石技术大多数都源于1959年首次开发的温度梯度法。
然而，直到20世纪90年代，这些合成品才达到了足够的大小和宝石品质。
近年来，高压反应舱的设计和钻石生长参数的控制有了很大的进步。
现在，通过HPHT 合成法可以连续生产颗粒更大的无色钻石，并且可以在高压舱内同时生长几颗HPHT 合成钻石晶体。
且随着合成技术的不断提升，合成钻石的品质已可达到与天然钻石媲美的程度。
目前已有国外检测机构开展了对合成钻石进行4C 分级的业务，引起珠宝业的高度关注。
因此，为了避免出现合成与天然钻石混淆的现象，必须对两者进行有效地鉴定区分，以更好地规范市场，促进合成钻石业务的健康发展。
对于合成钻石的鉴别特征，前人已有过相关研究[1][2][3]，笔者在前人研究的基础上，结合实际工作中的测试情况，选取具有代表性的HPHT 合成钻石12颗（包括黄色合成原石2颗、无色抛光圆钻形成品4颗以及粉色合成样品4颗）、化学气相沉淀法（CVD）合成钻石2颗以及1颗天然钻石，作为测试样品用于比对。
经改色粉—红色高温高压合成钻石谱学特征及呈色机理研究
经改色粉—红色高温高压合成钻石谱学特征及呈色机理研究经改色粉—红色高温高压合成钻石谱学特征及呈色机理研究摘要：本文研究了经改色粉合成的红色高压高温合成钻石的谱学特征及其呈色机理。
首先介绍了经改色粉高压高温合成钻石的原理和方法，在此基础上进行了谱学分析，发现改色粉处理可以显著影响合成钻石的谱线强度、形状和位置。
随着改色处理条件的不同，合成钻石的各种谱学参数也有所变化。
接下来，利用X射线衍射和红外光谱等技术对合成钻石的结构和化学成分进行了分析。
结果表明，经过改色处理后合成钻石的晶体结构和化学成分都有一定程度的改变。
进一步通过电子顺磁共振（EPR）分析，研究了合成钻石中色心的形成机制。
实验结果表明，红色高压高温合成钻石中色心主要由顺磁离子交换引起，同时还可能受到多个因素的影响。
最后，通过对红色高压高温合成钻石的颜色机理进行深入研究，建立了合成钻石颜色与其组成、缺陷类型、浓度等因素之间的关系模型，并探讨了钻石颜色的影响因素和控制方法。
关键词：经改色粉，红色高压高温合成钻石，谱学特征，呈色机理，电子顺磁共振，颜色机理。
Abstract:This paper studies the spectral characteristics and coloring mechanism of red high-pressure and high-temperature synthetic diamonds synthesized by the improved color powder. Firstly, the principle and method of high-pressure and high-temperature synthesis of diamonds by the improved color powder are introduced. On this basis, spectral analysis iscarried out, and it is found that the color-changing treatment can have a significant impact on thespectral line intensity, shape, and position of synthetic diamonds. With different color-changing treatment conditions, various spectral parameters of synthetic diamonds also change. Next, the structure and chemical composition of the synthesized diamond are analyzed using techniques such as X-raydiffraction and infrared spectroscopy. The results show that the crystal structure and chemical composition of the synthesized diamond have changed to a certain extent after the color-changing treatment. Furthermore, the formation mechanism of color centers in synthetic diamonds is studied by electronic paramagnetic resonance (EPR) analysis. The experimental results show that the color centers in red high-pressure and high-temperature synthetic diamonds are mainly caused by paramagnetic ion exchange and may also be affected by multiple factors.Finally, by studying the color mechanism of red high-pressure and high-temperature synthetic diamonds in depth, a relationship model between the color of synthetic diamonds and their composition, defect type, concentration, and other factors is established, and the factors affecting and controlling the diamondcolor are discussed.Keywords: Improved color powder, red high-pressure and high-temperature synthetic diamonds, spectral characteristics, coloring mechanism, electronic paramagnetic resonance, color mechanismThe color of synthetic diamonds is closely related to their composition, defect type, concentration, and other factors. A relationship model has been established to understand the mechanism of red high-pressure and high-temperature synthetic diamonds in depth. This model helps to understand the factors that affect and control diamond color.One of the key factors that affects diamond color is the concentration of impurities. For example, nitrogen impurities are responsible for the yellow and brown hues that are commonly seen in diamonds. However, in high-pressure and high-temperature synthetic diamonds, nitrogen impurities are removed through a purificationprocess, resulting in a pure, colorless diamond.On the other hand, the introduction of certain impurities can also give rise to vivid, fancy colors in diamonds. The improved color powder method is one such example where small quantities of transition metal impurities are introduced during diamond growth. The spectral characteristics of these impurities can then be used to control the color of the resulting diamond.Another important factor that affects diamond color is the type of defects present in the crystal lattice. For example, the presence of nitrogen-vacancy defects can give rise to a pink or red hue. These defects can be intentionally created through the addition of specific impurities or through ion irradiation.Electronic paramagnetic resonance is a useful technique for studying the defects and impurities present in diamonds. By analyzing the spectra obtained using this technique, researchers can gain insights into the electronic structure of the defects and impurities and how they affect the diamond's optical properties.In conclusion, the color of synthetic diamonds isinfluenced by a variety of factors, including impurity concentration, defect type and concentration, and growth conditions. Understanding these factors and their interactions is key to controlling and optimizing the color of synthetic diamondsScientists and engineers are constantly working to improve the properties of synthetic diamonds,including their color. One application for colored synthetic diamonds is the jewelry industry, where they can be used as affordable alternatives to natural diamonds or to create unique and vibrant pieces that cannot be found in natural diamonds.Another potential application for colored synthetic diamonds is in electronics. The unique electronic properties of diamond, combined with its optical transparency, make it a promising material for use in high-performance electronic devices such as high-power transistors and radiation detectors. Color centers can also be used as qubits in quantum computing, since they can exhibit long spin relaxation times and robustness against noise.Research into the color of synthetic diamonds is ongoing, as scientists and engineers seek to improve the quality and range of colors available. Byunderstanding the fundamental physical properties that underlie diamond color, researchers can develop new growth techniques and synthesis strategies that lead to structurally and chemically homogeneous diamond crystals with controlled impurities and defects. These materials can then be tailored for specific applications in electronics, photonics, and other fields.Overall, the study of synthetic diamond color provides a fascinating glimpse into the complex interplay between structure and function in materials science.It also highlights the potential for innovative and transformative applications of diamond-based materials in a wide range of fields. As research in this area continues, it is likely that we will see even more exciting developments in the color and properties of synthetic diamonds in the years to comeThe study of synthetic diamond color is just one facet of the larger field of materials science. This fieldis dedicated to understanding the properties and behavior of a wide range of materials, from metals and semiconductors to plastics, ceramics, and composites. Materials science plays a crucial role in modern technology, as it provides the foundation for the development of new materials and products that arestronger, lighter, more durable, and more efficient than their predecessors.One area of particular interest in materials scienceis the development of new materials for renewable energy technologies. Solar cells, wind turbines, and other renewable energy devices require materials that can convert sunlight, wind, or other sources of energy into usable electrical power. Diamond-based materials may play a role in this area, as they have unique electronic and optical properties that could be useful for solar cells, sensors, and other energy-related applications.The study of synthetic diamond color also has implications for the field of photonics, which is dedicated to the development of new technologies that harness the properties of light. Photonics has applications in a wide range of fields, from telecommunications and data storage to medical imaging and defense. Diamond-based materials may be useful in this area, as they have exceptional optical properties, including high transparency, low absorption, and high thermal conductivity.In addition to their potential applications in renewable energy and photonics, diamond-basedmaterials also have important medical applications. Synthetic diamonds have been used as medical implants due to their biocompatibility and resistance to corrosion. Diamond-based coatings have also been developed that can reduce friction and wear in medical devices, such as joint replacements.Finally, the study of synthetic diamond color highlights the importance of interdisciplinary research in materials science. Understanding the properties and behavior of materials requires expertise in physics, chemistry, mathematics, engineering, and a range of other fields. By bringing together scientists and engineers with diverse backgrounds and skillsets, researchers can approach complex problems from multiple perspectives and develop innovative solutions that would be impossible to achieve otherwise.In conclusion, the study of synthetic diamond color provides a fascinating glimpse into the complex world of materials science. This field holds incredible potential for developing new materials with unique properties that can be harnessed for a wide range of applications, from renewable energy and photonics to medicine and beyond. As research in this area continues, we are likely to see even more excitingdevelopments in both the color and properties of synthetic diamonds, as well as in the broader field of materials science as a wholeIn conclusion, materials science is a rapidly growing field with incredible potential for developing new materials with unique properties. Synthetic diamonds are just one example of the fascinating research being conducted in this area, with exciting developments in color and properties. As we continue to explore the possibilities of materials science, we can expect to see even more groundbreaking advancements that have the potential to revolutionize industries and change our world。
高压制备多晶钻石的方法及其机理研究
高压制备多晶钻石的方法及其机理研究多晶钻石是一种有趣的材料，它具有许多优异的性质，例如高硬度、高抗磨损性、高导热性和高耐腐蚀性等，因此在许多工业领域得到广泛应用。
然而，单晶钻石的制备过程繁琐，成本高昂，因此越来越多的研究者开始关注多晶钻石的制备技术。
高压制备是其中一种常用的方法，下面将介绍高压制备多晶钻石的方法及其机理研究。
一、高压制备多晶钻石的方法在高压制备多晶钻石的过程中，通常使用钻石粉末和金属催化剂作为原料，将它们置于高温高压下反应，制备多晶钻石。
其中，金属催化剂的选择是十分重要的，不同的催化剂对多晶钻石的质量和形态都有着很大的影响。
1. 催化剂的选择常用的催化剂有铁、镍、钴等金属，其中镍是最常用的催化剂之一。
镍可以催化碳与氢的反应，生成金属碳化物，而其中的碳可以进一步形成钻石。
此外，钡、铷、锰等元素也可以作为催化剂，但是它们的催化效果相对较差，需要在制备过程中加入一定的量。
2. 反应条件的控制在高压制备多晶钻石的过程中，反应的温度和压力是非常重要的参数。
通常情况下，反应温度在1400℃～1700℃之间，反应压力在4GPa～7GPa之间。
此外，反应时间也是制备多晶钻石的关键因素之一，一般需要数小时至数十小时不等。
3. 处理方式的优化在制备完毕后，多晶钻石还需要进行后续处理，以进一步提高其质量和形态。
常用的处理方式有烧蚀法、酸洗法、电解法等。
其中，烧蚀法可以使多晶钻石表面更加光滑，酸洗法可以去除表面的杂质，电解法可以使多晶钻石的形态得到优化。
二、高压制备多晶钻石的机理研究高压制备多晶钻石的机理是一个复杂的过程，需要涉及物理化学、热力学等多个学科的知识。
下面将简要介绍其中的关键环节。
1. 初期反应的机理在初期反应阶段，金属催化剂会与氢气反应，生成金属碳化物。
此外，残余的氢气还会和钻石粉末反应，生成石墨。
这些过程同时进行，并最终导致多晶钻石的形成。
2. 高压高温下的化学反应在高压高温下，钻石和金属碳化物都会处于一个高度的活性状态。
工业钻石的超高压高温物理性质研究
工业钻石的超高压高温物理性质研究工业钻石是一种经过人工合成的钻石，具备与自然钻石相似的物理和化学性质，并且具有更多的应用潜力。
随着科学技术的不断发展，研究人员对工业钻石的超高压高温（HPHT）物理性质进行了深入研究。
本文将对工业钻石的超高压高温物理性质研究进行探讨。
首先，让我们来了解一下什么是超高压高温。
超高压高温是指将物质暴露在高压和高温环境下的过程。
在这种极端条件下，物质的结构和性质可能会发生巨大的变化。
这种方法被广泛应用于材料研究领域，以提高材料的性能和相应的应用。
工业钻石在超高压高温下的物理性质研究旨在深入了解钻石的结构、强度、导电性、光学性质以及热传导性能等关键参数。
通过研究这些性质，可以更好地理解和改善工业钻石的制备过程及其在实际应用中的表现。
一种常用的方法是利用研究装置（如研磨器、高压电熔炉等）对工业钻石样品进行超高压高温处理，并通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜等手段进行表征和分析。
这些技术可以提供有关工业钻石晶体结构、缺陷和杂质含量以及晶粒尺寸等信息。
研究发现，超高压高温处理可以显著改变工业钻石的各项物理性质。
首先，经过超高压高温处理的工业钻石晶体结构变得更加完整和有序。
这种结构改变使得工业钻石具备更强的硬度和耐磨性，进而提高了其在磨削和切割等领域的应用价值。
此外，超高压高温处理还能够影响工业钻石的导电性能。
研究表明，在一定条件下，工业钻石可以具备半导体或导体的导电性质。
这为工业钻石在电子元器件和光电子器件等领域的应用提供了新的可能。
光学性质是工业钻石的另一个重要性质。
超高压高温处理可以提高工业钻石的折射率和发光特性。
这使得工业钻石在光学器件和激光技术等领域具备更广泛的应用前景。
此外，超高压高温处理还可以改善工业钻石的热传导性能。
传统的工业钻石由于晶粒的尺寸和排列方式的限制，热传导性能常常不尽人意。
通过超高压高温处理，可以使工业钻石晶粒尺寸更加均匀，进而提高热传导性能。
这对于工业钻石在散热材料和热管理领域的应用具有重要意义。
无色－近无色高温高压合成钻石的谱图特征及其鉴别方法
无色－近无色高温高压合成钻石的谱图特征及其鉴别方法宋中华;陆太进;苏隽;高博;唐诗;胡宁;柯捷;张钧【期刊名称】《岩矿测试》【年(卷),期】2016(035)005【摘要】实验室发现大量小颗粒的无色高温高压（HPHT）合成钻石与天然钻石混杂镶嵌在各种饰品中，前人提出荧光和磷光特征是主要的快速区分特征，然而荧光、磷光特征的差异并不能完全将 HPHT 合成钻石与天然钻石区分开来。
本文将常规的宝石学观察分析与多种高精度谱学测试相结合，对五粒不同的无色－近无色HPHT 合成钻石样品进行深入研究。
结果表明，五粒钻石在紫外可见吸收光谱无270 nm 吸收或是只有极弱的270 nm 吸收，随着颜色级别的降低，270 nm 吸收越明显。
红外光谱测试显示，各粒样品中都含有不等量的硼元素。
光致发光光谱测试表明，HPHT 合成钻石含有与微量 N、Ni、Si 等相关的晶格缺陷。
超短波紫外光源激发下，所有的 HPHT 合成钻石都有强磷光，在钻石观察仪下可以观测到清晰的八面体和立方体分区特征。
显然，不同的合成钻石的特征略有差异，但综合其荧光及磷光特征以及红外、紫外、光致发光光谱特征，可以准确地将无色 HPHT合成钻石与对应的天然钻石区分开来。
【总页数】9页(P496-504)【作者】宋中华;陆太进;苏隽;高博;唐诗;胡宁;柯捷;张钧【作者单位】国家珠宝玉石质量监督检验中心，北京 100013;国土资源部珠宝玉石首饰管理中心，北京 100013;国家珠宝玉石质量监督检验中心，北京 100013;国家珠宝玉石质量监督检验中心，北京100013;国家珠宝玉石质量监督检验中心，北京 100013;国家珠宝玉石质量监督检验中心，北京 100013;国家珠宝玉石质量监督检验中心，北京 100013;国家珠宝玉石质量监督检验中心，北京 100013【正文语种】中文【中图分类】O657.32;O657.33【相关文献】1.国产大颗粒宝石级无色高压高温合成钻石的鉴定特征 [J], 宋中华;陆太进;柯捷;苏隽;唐诗;高博;胡宁;张钧;王笃福2.国内市场小颗粒无色高压高温合成钻石的鉴定特征 [J], 兰延;梁榕;陆太进;张天阳;宋中华;马泓;马瑛3.有无N3的无色与近无色天然钻石的荧光与光谱特征研究 [J], 严俊;邵惠萍;黄雪冰;严雪俊;余思逸;胡仙超4.国内市场发现小颗粒无色高温高压合成钻石 [J], 马佳5.国产大颗粒宝石级无色高压高温合成钻石研究简讯 [J], 宋中华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高压高温处理的诺瓦钻石的研究
高压高温处理的诺瓦钻石的研究F.D e W eerdt J.V an Royen(D iamond H igh Council,Certificates D epartm ent,Hoveniersstraat,Hoveniersstraat22,2018A ntw erp,Belgium)摘 要:对诺瓦钻石公司(N ovadiamond)高压高温处理的7颗钻石进行了研究。
紫外2可见光2近红外和傅里叶转换红外光谱分析揭示了高压高温处理钻石的某些典型特征。
关键词:高压高温处理;钻石;光谱仪中图分类号:P619.28 文献标识码:A 文章编号:10082214X(2001)0120031204 现代技术对钻石业的影响不断扩大。
改变钻石的颜色并由此提高钻石价值的方法越来越先进,特别是钻石的高压高温处理变得越来越重要。
由于方法和知识的扩展,这项技术已更为完善和可行。
高压高温处理的目的是在较高的温度和压力下改变晶体中的缺陷。
在这样的温度下,使缺陷变得可移动并发生聚集,从而改变钻石的颜色;还有一些缺陷会解体,这也可导致颜色变化。
在此项处理中使用的条件参数与天然钻石生长环境的压力和温度(1200～1300℃)相似。
但为了缩短聚集所需的漫长时间,在高压高温处理中使用了更高的温度(1400～2000℃或更高)和压力(70000大气压)。
如何检测这些处理,对世界各地的钻石分级实验室都是个主要问题。
美国诺瓦钻石公司的新闻称,原为褐色调的Ia型钻石用高压高温处理将其改成黄绿色钻石,并非用辐照方法。
1 钻石中的缺陷钻石中的缺陷(如替位式氮)被碳原子锁定。
由于碳原子的强聚合力,其高能垒降低了缺陷的活动性。
在高压高温下,热能使缺陷克服能垒,从而扩散到钻石晶格中。
虽然较高的压力对缺陷的活动性及由此对缺陷聚集的“反应”速率有负面影响,但它对钻石在高温下保持稳定(即防止钻石变成石墨)是必需的。
另外一些缺陷的存在则可对反应速率产生正面影响。
高温高压处理钻石如何鉴定
高温高压处理钻石如何鉴定高温高压处理钻石如何鉴定引言：高温高压处理是一种常见的钻石处理方法，它可以改善钻石的颜色和净度。
尽管这种处理方法可以使低品质的钻石变得更有价值，但在钻石市场上，对于经过高温高压处理的钻石有所区别和鉴定是非常重要的。
一、什么是高温高压处理？高温高压处理是一种模拟钻石在地壳深处形成的自然环境，通过应用高温和高压使钻石发生变化。
这种处理方法可改变钻石的内部构造，并消除或减轻钻石的内含物，从而改善它们的颜色和净度。
二、高温高压处理的目的1. 改变颜色：在高温高压处理中，钻石的颜色可以显著改变。
一些处理后的钻石可能呈现出更加饱满、鲜艳的颜色。
2. 改善净度：高温高压处理可以消除或减轻钻石内部的裂纹和黑点等内含物，从而提高钻石的净度。
三、高温高压处理的鉴定方法1. 目测检查：经高温高压处理的钻石在颜色和净度上都会有一定的变化。
鉴定师可以通过目测检查判断钻石是否经过了高温高压处理。
但这种方法存在主观性，对经验和专业知识的要求较高。
2. 实验室检测：实验室是鉴定高温高压处理钻石的最可靠方法。
实验室可以利用各种科学技术，如红外光谱、激光拉曼光谱等来鉴定钻石是否经过高温高压处理。
这些技术可以检测钻石中的氮原子、氮原子对等情况，从而确定钻石是否经过了高温高压处理。
3. GIA证书：GIA是全球著名的钻石鉴定机构，它提供了全面的钻石鉴定服务。
对于经过高温高压处理的钻石，GIA在其证书上会做出相应的标注，以便消费者了解并做出明智的购买决策。
四、购买高温高压处理钻石的注意事项 1. 寻求专业建议：购买钻石前，最好咨询一些专业的鉴定师或经销商。
他们可以提供有关高温高压处理钻石的信息，并帮助你做出明智的购买决策。
2. 检查证书：购买钻石时，务必检查并核对钻石的证书。
证书上应该标明钻石是否经过高温高压处理。
3. 可信的供应商：选择信誉良好的供应商购买钻石，可以减少购买高温高压处理钻石的风险。
结论：高温高压处理是一种常见的钻石石处理方法，它可以改善钻石的颜色和净度。
钻石的红外吸收光谱特征及其在钻石鉴定中的意义
钻石的红外吸收光谱特征及其在钻石鉴定中的意义*汤红云 涂 彩 陆晓颖 钱伟吉 / 上海市计量测试技术研究院摘 要 对天然、合成和处理钻石进行红外光谱的测试，分别对这些样品的红外光谱特征进行描述并对其鉴定特征进行研究，红外光谱不仅可以鉴别钻石类型，还可揭示一些处理特征信息。
根据红外光谱中的氮峰可以了解氮在钻石中的存在方式，从而鉴别部分合成钻石；1 450 cm-1（H1a）吸收峰的出现可作为钻石遭受辐照处理的判定依据之一；Ia型褐黄色钻石1 422 cm-1、1 329 cm-1、1 010 cm-1红外吸收组合谱带的出现可视为钻石经高温高压处理后塑性变形的一个重要识别标志。
关键词 钻石；合成；处理；红外光谱；鉴定0 引言众所周知，钻石具有晶莹剔透、璀璨夺目和坚硬无比的优秀品质，是集最高硬度、强折射率和高色散于一体，任何其他宝石品种不可比拟的一种宝石，故被誉为“宝石之王”。
如今，随着我国国民经济的高速发展，人民群众的物质生活水平也得到了很大提高，钻石再也不像以往那样神秘莫测，更不是只有皇室贵族才能专享的珍品，它已成为普通百姓都可拥有、佩戴的大众宝石，人们更多地把它看成是爱情和忠贞的象征。
自2008年全球金融危机以来，全球钻石产业发生了巨大变化，以中国、印度为代表的新兴钻石首饰市场蓬勃发展。
2009年，中国已成为世界第二大钻石消费大国。
然而随着科技的进步，高科技材料技术在钻石改色上的应用也越来越多，改变钻石的颜色并由此提高钻石价值的改善处理技术（包括钻石的高温高压处理改色、辐照改色等）已达到很高水平，并且朝着多过程混合复加处理的方向发展，不仅能将钻石“漂白”得到高色级钻石（将茶色变成无色）， 还能得到彩色（黄绿色、金黄色）钻石（由无色或茶色改色）。
若经高温高压（HTHP）处理，配以辐照和低温退火可以产生紫色、玫瑰色、棕色等钻石，极大地丰富了彩色钻石市场。
大多数此类钻石用常规手段均不能检测、识别。
近年来，这种未予以明示的经过改色处理的钻石在珠宝贸易中出现，极大地损害了消费者的经济利益，影响了消费* 基金项目：国家质检总局科技计划项目（2011QK102）者对钻石消费的信心，也给日常的钻石鉴定及分级业务带来了不小的影响和挑战。
高温高压合成钻石原理
高温高压合成钻石原理高温高压合成钻石原理引言：钻石是自然界中最硬的物质之一，也是一种宝贵且广泛应用于工业和珠宝制造的材料。
然而，自然生成的钻石资源有限，因此科学家们致力于研究创建人造钻石的方法。
高温高压合成钻石技术应运而生，该技术通过模拟地球内部的高压高温环境，成功合成了高质量的人造钻石。
本文将介绍高温高压合成钻石的原理、过程及其在工业与科研领域的应用。
一、高温高压合成钻石的原理高温高压合成钻石是利用高温高压条件下，通过将碳源暴露在六方晶系的稳定钻石相区域，触发碳的晶化成长，从而合成出人造钻石。
该过程需要模拟地球内部高温高压环境，一般在1500℃至2500℃的温度下施加5-8 GPa的压力。
二、高温高压合成钻石的过程高温高压合成钻石的过程包括三个主要步骤：选择合适的碳源，施加高温高压环境以及快速降温。
1. 选择合适的碳源：碳源是高温高压合成钻石中非常重要的因素，常见的碳源有石墨、液化石墨、溶解的石墨、多晶体石墨等。
其中，石墨是最常用的碳源，因为它是一种纯度较高的碳材料。
2. 施加高温高压环境：在合成钻石过程中，需要施加高温高压环境。
高温可以促进碳原子的运动和重新排列，而高压可以使晶体生长更加稳定。
一般情况下，合成钻石需要在1500℃至2500℃的温度下施加5-8 GPa的压力。
3. 快速降温：在经历高温高压条件后，需要快速降温以保持合成钻石的质量。
缓慢降温可能导致钻石晶体出现破裂或形成其他碳的同素异形体。
三、高温高压合成钻石的应用高温高压合成钻石在工业与科研领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 制造工具钻石：高温高压合成的工具钻石是一种具有优异硬度和抗磨损性能的材料，广泛应用于切割工具、磨削工具和钻孔等领域。
其优点在于耐磨、耐腐蚀，能够保持较长时间的尖锐度。
2. 电子学领域：由于高温高压合成钻石具有优异的导热性、绝缘性和机械性能，因此被广泛应用于电子领域。
比如制造高功率电子器件所需的散热片、薄膜晶体管等。
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第10卷 第1期2008年 3月宝石和宝石学杂志Journal of G ems and GemmologyVol 110 No 11Mar 1 2008高温高压处理钻石的谱学特征综述李桂林,陈美华,颜慰萱,唐娜(中国地质大学珠宝学院,湖北武汉,430074) 收稿日期:2007207209 修回日期:2007212220 作者简介:李桂林(1981—),女,中国地质大学(武汉)珠宝学院宝石学专业硕士研究生。
摘 要:综述了近年来高温高压处理钻石的成果。
该处理方法的对象主要有天然钻石、高温高压合成钻石以及化学气相沉淀法合成钻石。
系统地总结和分析了该类处理钻石的谱学特征,包括紫外2可见光吸收光谱、红外吸收光谱、拉曼光谱、光致发光光谱及荧光特征,提供了其主要的鉴定依据。
关键词:高温高压处理;天然钻石;合成钻石;谱学特征中图分类号:TS93;P619.28 文献标识码:A 文章编号:10082214X (2008)0120029204Spectroscopic Characteristics of HTHP 2T reated DiamondsL I Gui 2lin ,CH EN Mei 2hua ,YAN Wei 2xuan ,TAN G Na(Gem mological I nstit ute ,Chi na U ni versit y of Geosciences ,W uhan 430074,Chi na )Abstract :The achievement s of diamond under high temperat ure and high pressure (H T H P )t reat ment in recent years are summarized.The o bject s of t he t reat ment met hod include main 2ly t he nat ural diamonds ,H T HP synt hetic diamonds and chemical vapor deposition (CVD )synt hetic diamonds.The spect roscopic characteristics of t hese H T HP 2t reated diamonds are systematically reviewed and analysed ,which include t hat of ult raviolet 2visible absorption spectrum ,infrared absorption spect rum ,Raman spectrum ,p hotoluminescence spect rum and fluorescence ,p roviding t he major identification.K ey w ords :H T H P t reat ment ;nat ural diamond ;synt hetic diamond ;spect roscopic character 2istic 自1999年美国GE 公司成功地将褐色钻石处理为无色钻石以来,人们一直致力于高温高压(H THP )处理实验的研究,处理技术日臻完善,处理对象不仅限于天然钻石,还涉及到高温高压条件下的合成钻石和高温低压条件下的化学气相沉淀法(CVD )合成钻石,并取得了一系列进展。
处理技术的成熟为鉴定工作带来了一定的挑战,常规测试手段凸显出其局限性,往往要结合详细的光谱测试。
目前,国内、外关于钻石尤其是合成钻石高温高压处理的资料较少,笔者综述了近几年来高温高压处理钻石的谱学特征及其改色机理,希望能为其鉴定和后续的研究提供参考。
1 天然钻石纯净的、无晶格畸变的钻石在可见光区无吸收,呈无色。
在地幔高温高压环境中结晶的钻石晶体[1]一旦被寄主岩(金伯利岩或钾镁煌斑岩)携带到近地表时,其所处的温度与压力条件迅速改变,导致晶体结构的位错滑移,并诱发晶格缺陷,使一部分原本无色的钻石改变其颜色,形成褐黄色、棕黄色及粉红色钻石[2,3]。
其中褐色调由各种色心混合所致,在紫外2可见光吸收光谱中,其主要吸收带位于503nm (H 3)处和附近的蓝区;次要吸收带中心在550nm,锐线在535.9nm及415nm(N3),这些可见光范围内的吸收使其呈现褐色[3]。
Ⅰ型钻石1999年12月,美国Nova公司宣布可将天然Ⅰa型褐色钻石处理为黄绿色[4]。
处理后的钻石颜色饱和度高,有的还有暗色调;晶面上留有灼烧的蚀象和凹痕,甚至还有石墨化的痕迹;在长波紫外线下,大部分钻石有较强的黄绿色荧光[5]。
Ⅰa型褐色钻石在一定的压力条件下加热到1800℃时,其处理前、后的紫外2可见光吸收光谱有所变化[6]。
处理前,钻石具有较弱的503nm 处的吸收;处理后,呈现黄色,503nm处的吸收峰明显增强,出现415nm处的弱峰。
Alan T.Col2 lins等[6,7]认为,这两组峰值的变化是由于钻石内部的空位被N原子捕获所致;当加热到2025℃时,呈现绿色,紫外2可见光吸收光谱中出现986nm(H2)和637nm[(N-V)-]处的吸收,红外吸收光谱[6]中出现与孤N相关的1344cm-1处的吸收峰。
这说明,伴随着温度的进一步升高, A心(1282cm-1)分裂成一定浓度的孤N原子,空位被单个N原子捕获,形成N-V心。
同时,孤N原子作为施主能级,使H3[(N-V-N)]转变为H2[(N-V-N)]-1。
相关研究表明,A (1175cm-1),B,C(1344cm-1)和H2可作为高温高压处理的依据[6,8]。
Thomas Hainschwang 等[9]进一步指出,H2吸收可作为高温高压处理的指示性依据,但发现在极少数未处理样品中也存在A,B,C和H2,因此,将该特征作为高温高压处理的诊断性依据仍需谨慎。
J ef Van Royen等[10]对ⅠaB型钻石进行了高温高压处理实验后,其褐色调消除,颜色级别可达D—G。
实验表明,通过高温高压处理可以将该类型褐色钻石改为无色钻石,但其改色机理仍需要进一步研究探索。
Ⅱ型钻石1999年3月,美国的GE公司和L KI公司(Lazare Kaplan International)宣布,经过高温高压处理,可以显著改善钻石的颜色。
其处理钻石的类型99%为Ⅱa型,处理后通常为无色—近无色,80%的色级为D—G;净度级别都较高,61%的钻石为IF或VVS1级别[11],这种类型的钻石称为GE钻石。
在紫外2可见光吸收光谱[12]中,高温高压处理后的Ⅱa型钻石的N3吸收明显增强,同时伴有与孤N相关的270nm处吸收。
在514nm(Ar)激光辐照下的低温光致发光光谱[12]中,处理前样品显示出极强的575,637nm峰,处理后其峰值明显减弱。
Christop her P.Smit h等[12]将孤N原子的产生归为N-V心的瓦解,N3吸收的明显增强是由于处理过程中空位和可移动的N原子形成所致;还发现,钻石经过处理后,有很多吸收峰消失,但没有出现新的吸收峰,该特征可用于鉴定未处理钻石。
在光致发光光谱中,如果出现558.8,566.8,569.0,600～620nm处的一组吸收带,则预示着该钻石未经过处理。
Smit h等[12]和Fisher等[13]经过研究发现,大部分GE钻石的光致发光光谱的637nm峰强于575nm峰,因此,该特征可作为GE钻石的一个指示性依据。
Alan T.Collins[6]指出,Hanni经研究发现,可以根据光致发光光谱中637nm峰的峰形来鉴别钻石是否经过高温高压处理,如果此峰的半高宽小于或等于0.45nm则为未处理钻石,若大于或等于0.53nm则为处理的。
但有些样品并不遵循上述量化标准,因此,在鉴定过程中要参考其它的辅助依据。
亓利剑等[2]指出,在低温条件下3738cm-1处的拉曼谱锐峰对鉴别高温高压处理Ⅱa型无色钻石具有重要意义;如果蓝色钻石在2087, 795cm-1处的拉曼谱峰计数强度大于1330cm-1处的时,则可能经过高温高压处理。
Ⅱa型钻石的高温高压处理是一个修复塑性变形的过程,空位被填隙原子湮灭,使晶格发生重构,结构有序化,致使褐色调减弱[12,14]。
其经过处理后,大部分都呈无色或近无色,偶尔也有部分样品出现粉红色,还有少量的Ⅱb型钻石呈现蓝色[15]。
Alan T.Collins[6]推测,这是由于高温高压实验减弱了钻石的褐色调,而使其显现出潜在的粉红色和蓝色。
2合成钻石的高温高压处理现今市场上有两种合成钻石,一种是在高温高压条件下运用温度梯度法生长的合成钻石,采用不同的高压设备,如压带、四面顶、六面顶和BA RS装置,同时添加金属触媒,常用的生长温度为1300～2000℃,压力为5.0～6.5G pa;另一种是在高温低压条件下用化学气相沉淀法生产的03 宝石和宝石学杂志 2008年适合于首饰用的合成钻石,最常用的方法是微波等离子体法,温度大约为800～1000℃,压力约为0.1个大气压。
这些合成钻石还可以经过人工处理,如辐照、热处理或辐照后热处理,来改变其颜色。
高温高压合成钻石J ames E.Shigley等[16]对Novo sibirsk公司生产的3颗经过高温高压处理的黄色—绿黄色合成钻石进行研究发现,这些钻石的色带很明显,都有黄色荧光,且长波紫外光的强度大于短波紫外光的强度;其紫外2可见光吸收光谱显示出较复杂的吸收峰,具有460～660nm的一系列锐峰,这与Ni杂质有关;在红外吸收光谱中C心的吸收很弱,A心的吸收较强。
Lawson和Kanda[17,18]在研究合成钻石时发现,绿色合成钻石中Ni为主要的杂质元素,呈正价,含N量相对较少;黄色合成钻石中N为主要的杂质元素,含Ni量相对少且呈负价。
笔者认为,Ni和N杂质元素可能对钻石的颜色有一定的影响。
A.Yelisseyev等[19]选用含N和Ni杂质元素高的黄色Ⅰb型合成钻石在高压条件下加热,当加热到1950℃时样品仍为黄色,当加热到2200℃时,呈现出浅黄绿色。
通过分析其红外吸收光谱发现,处理前C心浓度较高,当加热到1950℃时,A集合体的浓度增加,C心的浓度降低,与J ames E.Shigley等[20]的观察结果一致;继续加热到2200℃时,几乎全部以A集合体的形式出现。
通过分析电子顺磁共振(ESR)实验数据得出,杂质原子能占据钻石晶格中的不同位置,从而出现不同的价态,如Ni原子可呈0价、负1价、正2价,N原子可呈中性或正价,它们组合可形成多种不同的复合体[19]。