合成与处理钻石剖析
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（5170cm-1） H1c色心 6、残余放射性测试、化学成分测试。
IIa型钻石HPHT处理GE-POL
1、处理的方法 （1）1999年美国通用电器公司（GE）研制的使褐
色的IIa型钻石褪色形成白色钻石的工艺； （2）钻石在高温高压下退火处理。 2、变色机理 （1）退火消除了晶格缺陷，也产生了少量的NV色
（1）Ⅰa 型钻石呈黄色、桔黄色； （2）Ⅰb型钻石呈粉红，紫红色或褐色; （3）Ⅱa型钻石为褐色。
钻石的色心
1、N3色心：导致415nm为主的吸收，由三个 N组成面状的三角形，天然成因。
2、GR1色心（又称C色心）：钻石中C缺位造
成的，导致741nm为主的吸收，天然和幅
照成因。
-
3、N-V色心：与1个C缺位相伴的N组成的缺 陷，如果缺陷中俘获了电子，导致637nm 的吸收，如果没有俘获电子，形成575nm 的吸收，辐照成因为主。
合成与处理钻石 的鉴定
主讲教师：袁心强
高温高压合成钻石
1、合成钻石的技术 （1）高温高压合成钻石
二面顶、六面顶、球面顶 （2）CVD合成钻石 2、合成钻石的概况 （1）美国： Gemesis Co.，Chatham Co. Apollo Co. （2）俄罗斯、日本
HPHT-合成钻石的设备
Novatek Corporation
１.钻石的优化处理的目的 （1）彩色处理
辐照、高温高压处理方法，形成彩色钻石。 （2）提高色级处理
高温高压处理消除钻石的褐色，提高色级。
辐照处理+热处理
1、目的：把褐色钻石变为彩色钻石，从而提高价 值；
2、方法1：用中子、γ射线、高能电子、镭等进行 辐照处理，造成晶格缺陷，形成绿色色心；
3、方法2：后续热处理，加快空穴的转化速度， 形成新的空穴：
Gemesis Corporation
HPHT合成钻石的鉴定方法
1、用显微镜观察各种可见的特征； 2、紫外荧光的图案, 阴极发光图案; 3、用X-荧光分析合成钻石中含有的助熔剂金
属成分； 4、紫外-可见-近红外光谱、红外光谱、光致
发光光谱和低温光谱技术等。
HPHT合成钻石的鉴定方法
合成钻石中金属包体
为绿色或黄绿色; 3. 荧光图案: 细致的纹理, 尤其是在阴极发光下易于
观察; 4. 红外光谱: 8753,7354,6856,6425,5564,3323,
3123波数的和H有关的吸收峰,但经HTHP处理后 可除去, 只留下3107波数的H-C峰; 5. 钻石类型: 含有极少量孤N的IIa型。
钻石的优化处理
蓝绿色荧光以及蓝色磷光，具有层状生长纹理。 6.光致发光光谱：737、637、575nm发光峰。 7.红外光谱检测：为IIa型。
• CVD合成钻石干涉色强
IIa钻石弱
CVD合成钻石的紫外荧光图案
a. 橙色的荧光和细密的 b. 经HTHP处理后的呈
生长纹
黄绿色荧光, 生长纹不变
CVD合成钻石的吸收光谱特征
合成钻石
颜色饱和度高有时具 “砂钟”式样的色带
缺失415nm吸收线
不显示或弱的异常消光 呈现弱的黑十字交叉 亮带的异常消光 不同形状Fe—Ni合全包襄体； 呈较规则轮廓的籽晶幻影
阴极发光
可以产生蓝白色荧光，且颜色 和发光强度均匀一致。
具有几何对称生长特征。 八面体区的强度大于立方 体区，并伴有生长纹理。
CVD 合成钻石及特征
CVD 装置
CVD钻石的生长条件
压力： 约0.1大气压的CH4 + H2 气体； 温度： by Plasma, flame or hot filament 支撑体：钻石晶体，如同种晶，保持在
800 - 1000 oC 生长速度：大于 1mm/hour 生长特征：生长层之间具有同构结晶的特
503nm 496nm
415nm
Ia型钻石经辐照处理的黄色钻石的可见光吸收光谱
Ib型钻石经辐照处理的浅红色钻石的可见光吸收光谱
辐照处理钻石鉴别特征
1、颜色伞状分布； 2、颜色饱和度高； 3、蓝色钻石不具导电性。 4、可见光吸收光谱：
741nm、637nm、575nm、595nm,504,496吸收峰； 5、红外光谱：2024nm（4940cm-1）H1b和1934nm
因含有金属包体而被 磁铁吸住的合成钻石
来自百度文库
HPHT合成钻石的鉴定方法
紫外荧光图案
HPHT合成钻石的鉴定特征
签定 特征 颜色
吸收 光谱
异常 双折射
内含物
天然钻石
颜色柔和，色泽明亮 415nm特征吸收线，除此之外还 有423nm、435nm、478nm吸收谱 线
带状、波状、斑块状，格子状 异常消光
天然矿物包襄体．
钻石的色心
7、594色心：色心的结构不清楚，是典型的 辐照+高温处理成因；
8、H1b，H1c色心：位于红外光区的2024nm （4940cm-1）和1934nm（5170cm-1）的吸 收，594色心分别与A集合体、 B集合体结 合形成的新集合体，辐照+高温处理成因。
415N3
GR1
人工辐照处理的绿色钻石的各种色心： GR1、N3、N2,和H3的可见吸收光谱
性 H气：H2分压易导致石墨的形成
CVD合成钻石鉴别特征
1.大小：克拉重量较大，多数约0.50克拉。 2.颜色：为近无色，色级I-J。 3.净度级别：多数为VS，可见黑色包体。 4.紫外荧光：橙色，经过HTHP处理后，长波紫外灯
下无荧光，短波紫外光下具有弱或极弱荧光。 5.DiamondView：可见橙色荧光，经HTHP处理后为
无色CVD
橙-粉红色CVD
CVD合成钻石
• 无色CVD光致 发光光谱
• 633nm激光为 激发光源
• 736.6、736.9 的发光峰
• Si-V色心
NV- (637nm)
NV0(575nm) Laman峰
光致发光光谱
CVD 合成钻石的NV- / NV°发光峰
CVD合成钻石特征总结
1. 颜色: 淡褐色到深褐色, 经HTHP处理后近于无色; 2. 紫外和阴极发光: 橙色或成红色,经HTHP处理后
钻石的色心
4、H4色心：N的B集合体（环绕1个空穴的4 个N原子）俘获1个空穴，造成496nm的吸 收，主要是辐照处理成因；
5、H3色心：N的A集合体（成对的2个N原子） 俘获1个空穴，造成503nm的吸收，主要是 辐照处理成因；
6、H2色心：GR1色心与H3色心组合形成H2 色心，导致986nm的吸收，辐照+高温处理 成因；
IIa型钻石HPHT处理GE-POL
1、处理的方法 （1）1999年美国通用电器公司（GE）研制的使褐
色的IIa型钻石褪色形成白色钻石的工艺； （2）钻石在高温高压下退火处理。 2、变色机理 （1）退火消除了晶格缺陷，也产生了少量的NV色
（1）Ⅰa 型钻石呈黄色、桔黄色； （2）Ⅰb型钻石呈粉红，紫红色或褐色; （3）Ⅱa型钻石为褐色。
钻石的色心
1、N3色心：导致415nm为主的吸收，由三个 N组成面状的三角形，天然成因。
2、GR1色心（又称C色心）：钻石中C缺位造
成的，导致741nm为主的吸收，天然和幅
照成因。
-
3、N-V色心：与1个C缺位相伴的N组成的缺 陷，如果缺陷中俘获了电子，导致637nm 的吸收，如果没有俘获电子，形成575nm 的吸收，辐照成因为主。
合成与处理钻石 的鉴定
主讲教师：袁心强
高温高压合成钻石
1、合成钻石的技术 （1）高温高压合成钻石
二面顶、六面顶、球面顶 （2）CVD合成钻石 2、合成钻石的概况 （1）美国： Gemesis Co.，Chatham Co. Apollo Co. （2）俄罗斯、日本
HPHT-合成钻石的设备
Novatek Corporation
１.钻石的优化处理的目的 （1）彩色处理
辐照、高温高压处理方法，形成彩色钻石。 （2）提高色级处理
高温高压处理消除钻石的褐色，提高色级。
辐照处理+热处理
1、目的：把褐色钻石变为彩色钻石，从而提高价 值；
2、方法1：用中子、γ射线、高能电子、镭等进行 辐照处理，造成晶格缺陷，形成绿色色心；
3、方法2：后续热处理，加快空穴的转化速度， 形成新的空穴：
Gemesis Corporation
HPHT合成钻石的鉴定方法
1、用显微镜观察各种可见的特征； 2、紫外荧光的图案, 阴极发光图案; 3、用X-荧光分析合成钻石中含有的助熔剂金
属成分； 4、紫外-可见-近红外光谱、红外光谱、光致
发光光谱和低温光谱技术等。
HPHT合成钻石的鉴定方法
合成钻石中金属包体
为绿色或黄绿色; 3. 荧光图案: 细致的纹理, 尤其是在阴极发光下易于
观察; 4. 红外光谱: 8753,7354,6856,6425,5564,3323,
3123波数的和H有关的吸收峰,但经HTHP处理后 可除去, 只留下3107波数的H-C峰; 5. 钻石类型: 含有极少量孤N的IIa型。
钻石的优化处理
蓝绿色荧光以及蓝色磷光，具有层状生长纹理。 6.光致发光光谱：737、637、575nm发光峰。 7.红外光谱检测：为IIa型。
• CVD合成钻石干涉色强
IIa钻石弱
CVD合成钻石的紫外荧光图案
a. 橙色的荧光和细密的 b. 经HTHP处理后的呈
生长纹
黄绿色荧光, 生长纹不变
CVD合成钻石的吸收光谱特征
合成钻石
颜色饱和度高有时具 “砂钟”式样的色带
缺失415nm吸收线
不显示或弱的异常消光 呈现弱的黑十字交叉 亮带的异常消光 不同形状Fe—Ni合全包襄体； 呈较规则轮廓的籽晶幻影
阴极发光
可以产生蓝白色荧光，且颜色 和发光强度均匀一致。
具有几何对称生长特征。 八面体区的强度大于立方 体区，并伴有生长纹理。
CVD 合成钻石及特征
CVD 装置
CVD钻石的生长条件
压力： 约0.1大气压的CH4 + H2 气体； 温度： by Plasma, flame or hot filament 支撑体：钻石晶体，如同种晶，保持在
800 - 1000 oC 生长速度：大于 1mm/hour 生长特征：生长层之间具有同构结晶的特
503nm 496nm
415nm
Ia型钻石经辐照处理的黄色钻石的可见光吸收光谱
Ib型钻石经辐照处理的浅红色钻石的可见光吸收光谱
辐照处理钻石鉴别特征
1、颜色伞状分布； 2、颜色饱和度高； 3、蓝色钻石不具导电性。 4、可见光吸收光谱：
741nm、637nm、575nm、595nm,504,496吸收峰； 5、红外光谱：2024nm（4940cm-1）H1b和1934nm
因含有金属包体而被 磁铁吸住的合成钻石
来自百度文库
HPHT合成钻石的鉴定方法
紫外荧光图案
HPHT合成钻石的鉴定特征
签定 特征 颜色
吸收 光谱
异常 双折射
内含物
天然钻石
颜色柔和，色泽明亮 415nm特征吸收线，除此之外还 有423nm、435nm、478nm吸收谱 线
带状、波状、斑块状，格子状 异常消光
天然矿物包襄体．
钻石的色心
7、594色心：色心的结构不清楚，是典型的 辐照+高温处理成因；
8、H1b，H1c色心：位于红外光区的2024nm （4940cm-1）和1934nm（5170cm-1）的吸 收，594色心分别与A集合体、 B集合体结 合形成的新集合体，辐照+高温处理成因。
415N3
GR1
人工辐照处理的绿色钻石的各种色心： GR1、N3、N2,和H3的可见吸收光谱
性 H气：H2分压易导致石墨的形成
CVD合成钻石鉴别特征
1.大小：克拉重量较大，多数约0.50克拉。 2.颜色：为近无色，色级I-J。 3.净度级别：多数为VS，可见黑色包体。 4.紫外荧光：橙色，经过HTHP处理后，长波紫外灯
下无荧光，短波紫外光下具有弱或极弱荧光。 5.DiamondView：可见橙色荧光，经HTHP处理后为
无色CVD
橙-粉红色CVD
CVD合成钻石
• 无色CVD光致 发光光谱
• 633nm激光为 激发光源
• 736.6、736.9 的发光峰
• Si-V色心
NV- (637nm)
NV0(575nm) Laman峰
光致发光光谱
CVD 合成钻石的NV- / NV°发光峰
CVD合成钻石特征总结
1. 颜色: 淡褐色到深褐色, 经HTHP处理后近于无色; 2. 紫外和阴极发光: 橙色或成红色,经HTHP处理后
钻石的色心
4、H4色心：N的B集合体（环绕1个空穴的4 个N原子）俘获1个空穴，造成496nm的吸 收，主要是辐照处理成因；
5、H3色心：N的A集合体（成对的2个N原子） 俘获1个空穴，造成503nm的吸收，主要是 辐照处理成因；
6、H2色心：GR1色心与H3色心组合形成H2 色心，导致986nm的吸收，辐照+高温处理 成因；