合成蓝宝石

冷坩埚法的冷却管和加热装置
冷却水铜管及底座构成的“杯”
（3）冷坩埚法合成宝石的鉴别特征
① 生长特征：
冷坩埚法采用自发结晶 的生长方式，所以没有 特别的生长结构。
②包裹体：
含有未完全熔化的面包 屑状的氧化锆粉末和因 冷却速度过快而产生气 体包体。
合成立方氧化锆中的未熔粉末 合成立方氧化锆中的气泡
三、从溶液中结晶宝石
蓝色者：Co谱,540, 580和 635nm处有 吸收带； 红色：红区只有一条荧光光谱线 浅黄绿色：445nm，422nm线
无色者：SW下强蓝白色； 蓝色者：SW：红色或蓝白色 红色：红色荧光
斑纹状消，红色尖晶石例外
蓝色者：Fe谱，蓝区458nm有吸收带； 红色者：红区5条—管风琴状荧光谱线（交 叉滤色镜下观察）
无色：惰性 蓝色：惰性 红色：红色荧光 全消光
2.晶体提拉法 (丘克拉斯基法 )
（1）基本原理 提拉法是将构成晶体的原料放在坩埚中加
热熔化，在熔体表面接种晶提拉熔体，在受控 条件下，使种晶和熔体的交界面上不断进行原 子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长 出单晶体。
用于合成蓝宝石、红宝石、钇铝榴石、钆镓 榴石、变石和尖晶石等重要的宝石晶体。
二、从熔体中结晶宝石
从熔体中结晶合成宝石的基本过程：
粉末原料 → 加热 → 熔化 → 冷却
→ 超过临界过冷度 → 结晶
包括： a）焰熔法 b）晶体提拉法 c）冷坩埚法
1.焰熔法(维尔纳叶法 )
（1）基本原理 焰熔法是从熔体中生长单晶体的方
法。其原料的粉末在通过高温的氢氧火 焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在 种晶上固结逐渐生长形成晶体。
1.水热法
（1）基本原理 水热法是利用高温高压的水溶液溶解矿
合成尖晶石很少显示 色带。
d. 吸收光谱
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。
e. 荧光
合成蓝宝石有时显示蓝白色或绿白色荧光， 天然的为惰性；
③金属包体 提拉法合成的宝石是在耐高温的铱、
钨或钼金属坩埚中熔化原料的，所以可能 含有金属包体。
④未熔粉末：提拉法生长的宝石晶体原料在 高温下加热熔化，偶尔可见未熔化的原料 粉末。
⑤杂质包体：由于原料不纯或配比不当，可 对熔体造成污染，形成晶体的杂质包体。
3.冷坩埚法
（1）基本原理 冷坩埚法仅用于生长合成立方氧化锆晶
合成蓝色尖晶石为强红色荧光，而天然的为 惰性。
合成红宝石通常比天然红宝石的红色荧光明 显强。
f. 异常双折射； 合成尖晶石的斑纹状消光现象。
合成星光刚玉与天然星光刚玉的区别
合成星光刚玉
天然星光刚玉
内含物
大量气泡和未熔粉末；
各种晶体包体、气液包体、指纹状
金红石针极其微小，难以辨认； 包体；金红石针较粗，易识别；
合成宝石和人造宝 石
主讲教师：杜中文
一、人工宝石的有关概念
人工宝石：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。
合成宝石：部分或完全由人工制造的、有天然 对应物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相对应的天 然宝石基本相同。
人造宝石：由人工制造的、没有天然对应物的 晶质和非晶质材料。
弯曲色带明显
直角状或六方色带
星带外观 星光浮于表面，星线直、匀、细，星光发自内部深处；
特征 连续性好；中心无宝光
星线中间粗，两端细，可不连续；
中心有宝光
焰熔法合成尖晶石与天然尖晶石的区别
A． 内含物 B． 折射率 C． 相对密度
合成尖晶石
包体少，偶有气泡，形态狭长或异形； 色带少见，仅见于红色尖晶石中
体。由于立方氧化锆的熔点很高，没有适用 的金属坩埚，而是采用原料本身作坩埚，使 其内部熔化，外部冷却形成一层未熔壳，起 到坩埚的作用。熔化的材料在熔体温度逐渐 下时结晶。
（2）冷坩埚壳法工艺
1 熔壳盖；
2 石英管；
3 通冷却水的铜 管； 4 高频线 圈（RF）； 5 熔体；
6 晶体；
7 未熔料；
8 通冷却水底座
由两种或两种以上的物质组成的均匀混合物称为 溶液，溶液由溶剂和溶质组成。合成晶体所采用的溶 液包括：低温溶液（如水溶液、有机溶液、凝胶溶液 等）、高温溶液（即熔盐）。
溶液中生长宝石晶体的方法：水热法和助熔剂法。 从溶液中结晶合成宝石的基本过程：
原料 → 加热 → 溶解（迁移、反应）
→ 过饱和 → 析出结晶
天然尖晶石
气液包体常见晶体包体：尤其是八面体形 色带少见
1.727 ，红色尖晶石1.725
3.63，红色尖晶石：3.60-3.66；仿青金 岩的烧结蓝色尖晶石：3.52
1.714-1.718, 高铬的红色尖晶石: 1.74 镁锌尖晶石: 1.715-1.80 锌尖晶石: 1.80
3.60
D． 光谱 E． 荧光 F．正交偏光镜
（2）晶体提拉法工艺
①加热系统 ②坩埚和种晶夹 ③传动系统 ④气氛控制系统 ⑤后热器
（3）提拉法合成宝石的识别特征
①弧形生长纹 提拉法生长的宝石晶体，由于提拉和旋转作 用，会产生弯曲的弧形生长纹，但不如焰熔 法明显。
提拉法合成红宝 石的弯曲生长纹
②气泡 提拉法合成的晶体，都会含有气体包
体，且气泡分布不均匀。提拉法常可见拉 长的或哑铃状气泡。
（2）合成工艺
焰熔法合成装置： 维尔纳叶炉
供料系统
燃烧系统
生长系统
下降系统
维尔纳叶法合成装置
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（3）焰熔法合成宝石的品种
焰熔法合成宝石的品种主要有： 合成红宝石、合成蓝宝石、合成星光红宝石、合成星 光蓝宝石、合成尖晶石、合成金红石、人造钛酸锶等。
（3）焰熔法合成宝石的识别特征
a.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。
b.包裹体和色带
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；
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。
c. 弧形生长纹
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。