宝石合成与优化

人工宝石指完全或部分由人工生产或制造的、用于制作首饰及装饰品的材料，分为合成宝石、人造宝石、拼合宝石、再造宝石。合成宝石指部分或完全由人工制造的晶质或非晶质材料，这些材料的物理性质、化学成分及晶体结构和与其对应的天然宝石基本相同。必须在其所对应天然珠宝玉石名称前加“合成”二字，禁止使用生产厂、制造商的名称直接定名，禁止使用易混淆或含混不清的名词定名。人造宝石指由人工制造的晶质或非晶质材料，然而这些材料没有天然对应物。定名必须在材料名称前加“人造”二字，禁止使用生产厂、制造商的名称直接定名。禁止使用易混淆或含混不清的名词定名，不允许用生产方法参与定名。拼合宝石指两种或两种以上材料经人工方法拼合在一起，在外形上给人以整体琢磨印象的宝石。逐层写出组成材料名称，在组成材料名称之后加“拼合石”三字或以顶层材料名称加“拼合石”三字，由同种材料组成的拼合石，在组成材料名称之后加“拼合石”三字，对于分别用天然珍珠、珍珠、欧泊或合成欧泊为主要材料组成的拼合石，分别用拼合天然珍珠、拼合珍珠、拼合欧泊或拼合合成欧泊的名称即可，不必逐层写出材料名称。再造宝石指将一些天然宝石的碎块、碎屑经人工熔结后制成。在所组成天然珠宝玉石名称前加“再造”二字。人工晶体的共性1、颜色均一、内部缺陷少；2、原料和成品均较大；3、常见单相气态包体（水热法产品除外），它们多呈圆形或拉长的水滴形； 4、常见未熔融之熔质包体（水热法产品除外），其常呈不透明的白色面包渣状；5、由Cr致色的任何品种，在紫外线下均呈鲜明的红色荧光；6、绿色品种在查尔斯镜下常呈红色。

合成宝石的研究思路（1）从熔体中结晶的主要有焰熔法、提拉法和冷坩埚法。（2）从溶液中结晶的主要有水热法和助熔剂法。（3）固相生长：高温高压法合成钻石·其它方法: 化学沉淀法合成欧泊、绿松石、孔雀石、青金岩等。

1.为什么焰熔法生长出的宝石晶体要进行退火处理？焰熔法生长宝石因为温度不很稳定，使晶体位错密度较高，为消除热应力带来的晶体缺陷，必须进行高温退火处理

2焰熔法晶体生长过程分哪几个阶段？(1) 接籽晶，用晶种法代替晶芽的自发生长。(2) 扩大放肩，扩大晶种的面积或称扩大晶种的直径。(3) 等径生长，其生长直径虽不完全相同，但基本上最后成为倒梨形，即梨晶。

2.如何鉴别焰熔法生长的刚玉类宝石？合成红、蓝宝石中常可见气泡和未熔粉末出现，一般气泡小而圆，或似蝌蚪状；可单独或成群出现；红宝石中常常为细密的弧形生长纹，类似唱片纹；蓝宝石中色带较粗而不连续；黄色蓝宝石很少含有气泡，也难见色带。天然红宝石和蓝宝石都显示直或角状或六方色带。合成蓝宝石的光谱见不到天然蓝宝石通常可以见到的蓝区的吸收，或450nm的吸收带十分模糊。合成蓝宝石有时显示蓝白色或绿白色荧光，天然的为惰性；合成红宝石通常比天然红宝石的红色荧光明显强。

3.如何鉴别焰熔法生长的尖晶石类宝石？合成尖晶石中气泡和未熔粉末较少出现，偶尔出现的气泡多为异形。合成尖晶石很少显示色带。合成蓝色尖晶石显示典型的钴谱（分别位于540、580、635nm的三条吸收带），天然蓝色尖晶石显示的是蓝区的吸收带，为铁谱。合成蓝色尖晶石为强的红色荧光，而天然的也为惰性

4.焰熔法生长星光宝石时，产生星光效应的关键步骤是什么？过多的氧化铝未熔形成无数细小针状包体导致月光效应，有时甚至形成星光。

水热法固有鉴定特征①生长条纹②特殊包体合成祖母绿中可能形成的硅铍石包体呈针状或钉状，且出现多个时呈平行排列。③晶种片

焰熔法①原始晶形，焰熔法合成的宝石原始晶形都是梨形。而天然宝石的晶体形态为一定的几何多面体。2包裹体3未熔粉末4色带5弧形生长纹（唱片纹）6吸收光谱7荧光

助熔剂法固有鉴定特征①贵金属碎片包体②助熔剂包体

助熔剂法是将组成宝石的原料在高温下溶解于低熔点的助熔剂中，使之形成饱和溶液，然后通过缓慢降温或在恒定温度下蒸发熔剂等方法，使熔融液处于过饱和熔法或熔剂法。

助熔剂法根据晶体成核及生长的方式不同分为两大类：自发成核法和籽晶生长法。

助熔剂法生长红宝石的鉴别助熔剂法生长红宝石晶体的特征与天然宝石非常相似。特别是宝石晶体生长过程中或多或少存在着包裹体、生长条纹、位错和替代性杂质等缺陷，有效的模仿了天然宝石中各种宝石的内含物主要特征有：A.固相包体（1）助熔剂残余包体（2）结晶物质包体（3）坩埚金属材料包体（4）未熔化熔质包体（5）种晶包体B.气相包体C.气固两相包体D.平直的生长条纹E.生长丘F.替代性杂质及成分不均匀性

助剂法合成祖母绿的鉴别（1）助熔剂残余常呈羽纱状、云雾状、云翳状、管状、网状，与天然宝石内的包体形态明显不同。

助溶剂在反射光下，表面呈黄色至粉红色，亮域下不透明呈褐色、灰黑色，显粒状结构。天然祖母绿中多出现天然矿物包体，方解石、云母、透闪石或阳起石等晶体包体（2）二相包体（3）籽晶片（4）硅铍石（5）铂金片

水热法海蓝宝石的生长与祖母绿相似，它通过掺进致色的铁质而获得。具体来说，生长海蓝宝石是在不加任何贵金属内衬的不锈钢高压釜中进行的，生长温度是590-610℃，温度梯度70-130℃，压力1000-1500巴，培养料为铍、铝、硅的氧化物，高铁含量取自不锈钢高压釜的釜壁。为了使生长出来的是海蓝宝石而不是含铁无色的绿柱石，工艺过程中必须使大量的二价铁离子占据晶格中的八面体位置。这可以通过给溶液中加入不同量的羟基铁（降低氧的局部压力）和锂盐（提供激发补偿中心）而实现。

人工生长海蓝宝石区别于天然海蓝宝石最独特的现象是它的生长结构，即在与籽晶片接触部位形成一个二次结晶界面（称之为网状结构），镜下表现为籽晶残留物和微小的不透明片晶。此外，有时还可以看到一些多相包体和扭曲成各种形状的羽状包体。

1.为什么生长立方氧化锆晶体的方法称为“冷坩埚熔壳法”？

合成立方氧化锆的熔点最高为2750℃。几乎没有什么材料可以承受如此高的温度而作为氧化锆的坩埚。该方法将紫铜管排列成圆杯状“坩埚”，外层的石英管套装高频线圈，紫铜管用于通冷却水，杯状“坩埚”内堆放氧化锆粉末原料。高频线圈处于固定位置，而冷坩埚连同水冷底座均可以下降。为了使冷坩埚内的氧化锆粉末熔融，首先要让它产生一个大于1200℃的高温区，将金属的锆片放在“坩埚”内的氧化锆材料中，高频电磁场加热时，金属锆片升温熔融为一个高温小熔池（图5-4），氧化锆粉末就能在高频电磁场下导电和熔融，并不断扩大熔融区，直至氧化锆粉料除熔壳外全部熔融为止，此技术称为"引燃"技术。

物体的致色因素

（一）过渡金属元素的内部电子跃迁致色（二）元素离子间的电子转移或电荷转移致色（三）色心致色（四）能带间的转移致色（五）物理光学致色

宝石的改色方法加热和辐照

其它的宝石改善方法１．宝石的去杂（１）填隙①裂隙充填②孔洞充填③注入处理（２）去杂①浸出②激光穿孔宝石的表面优化处理：①涂层②镀膜

优化方法有：热处理、漂白、浸蜡（绿松石除外）、浸无色油、染色（仅指玉髓、玛瑙类）处理方法有：浸有色油、充填、浸蜡（仅指绿松石）、染色（除玉髓、玛瑙类外）、辐照、激光钻孔、覆膜、表面扩散

（2）热处理刚玉的鉴别特征经热处理后的红宝石、蓝宝石表现的鉴定特征大致相同1.颜色热处理后的红、蓝宝石可有颜色不均匀的现象，如出现特征的格子状色块、不均匀的扩散晕等。另外热处理前后原色带的颜色、清晰度也会发生不同程度的变化。2.固态包裹体经热处理后的红、蓝宝石其固态包裹体将发生不同程度的变化。红、蓝宝石内部的低熔点包裹体，如长石、方解石、磷灰石等，在长时间的高温作用下发生部分熔解，原柱状晶体边缘将变得圆滑。一些针状、丝状固态包裹体如金红石则随着熔解程度的不断加强转变成断续的丝状、微小的点状等形态，有时高温处理的红、蓝宝石表面可见到一种白色丝斑，是金红石高