合成钻石及鉴定PPT课件
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4. 紫外荧光和磷光：短波紫外光下，合成钻石具 有特征的荧光，部分钻石具有磷光。
.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
17
5. 阴极发光：合成钻石具有规则的阴极发光试样，八面 体发光区和立方体发光区排列规则。
天然钻石表现为复杂的发光图案。
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合成钻石的CL图象
.
20
天 然 钻 石 的 图 象
CL
.
21
天然钻石的CL图象
.
23
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24
9．用 Diamond Sure & Diamond View （钻石光谱鉴定仪 和钻石结构荧光鉴定仪）测试：
前者测试大多数天然钻石的415nm的吸收线；
后者检测合成钻石显示的立方-八面体式样的紫外荧光。
.
25
10．籽晶及籽晶幻影区：
某些合成钻石中存在的沿着四方形种晶向外 生长延伸的，边缘由相对明亮的细线构成的锥 状生长区。无论种晶是否被切磨掉，幻影区仍 可存在，浸液中观察更明显。
.
22
6. 吸收光谱：合成钻石通常为Ib型，缺失415nm吸收谱。 而大多数天然钻石具有415nm、452nm、465nm、 478nm吸收线。
如将合成钻石进行高压高温处理，亦可产生Ia型钻石。
7.晶体形态差异：合成钻石大多为立方体和八面体的聚 形，合成钻石的形态和合成的温度、压力相关。
8. 部分合成钻石具有磁性，因钻石中较多的微小金属触 媒包裹体所致。
又称分裂球无压装置。该装置压力是通过 将液体注入压力筒内获得，而不是靠水压机提 供。内部反应舱内有加热装置，籽晶、钻石粉 和金属触媒。
时间：7天左右，约5mm单晶体，时间长，大 晶体
.
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8
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9
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e. 合成钻石晶体形态： 多为立方体和八面体聚形，与温压条件有关
T：1300→1600℃时， 晶形由立方体→截角立方体→立方-八面体→截顶八面 体→八面体
.
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（三）合成钻石的特征及鉴定
1．颜色：早期合成钻石多呈特征的黄色，常显沙漏 状色带，现在可以合成近无色的钻石；
.
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.
15
2．多种形态的金属触媒包裹体：
针尖状，面包渣状及各种不规则状的金属触媒（金属 光泽）
.
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3. 晶体表面有不规则树枝状生长花纹，与天然钻 石表面 三角生长标志或阶梯状生长纹明显不同。
.
3
b．金属触媒（催化剂）作用：
金属触媒：Fe 、 Ni、 Co、 Pd等合金 作用：降低合成的温度、压力，
提高合成效率（石墨→钻石转变率提高）。 无触媒时需更高温度：设备、技术条件困难
c. 原料：钻石粉或石墨， 合成较大颗粒的钻石需籽晶作为晶核，围绕 它生长合成钻石晶体。
.
4
d．合成方法： 总体上有三种类型方法： （1）静压法：包括种晶触媒法、静压触媒法、 静压直接转变法； （2）动力法：如爆炸法、液中放电法等； （3）亚稳定区生长法：如化学气相沉淀法、 常压高温合成法等。
5 ．1990年， 俄罗斯公布用BARS系统生长合成
钻石成果。
.
1
早期合成钻石晶体
.
2
（二）合成原理、设备及过程、方法：
1．原理及理论基础 a． 高温高压生长
天然钻石的生长环境、包裹体、晶体结构和实验模 拟研究表明：钻石生长于高温高压的条件；
合成的温压范围：50~80kb 1350~1800℃
钻石在常温常压下为亚稳定状态，因钻石中C-C 键要转变为石墨结构需很大能量，因而钻石可以在常 温、常压下可稳定存在。
六、合成钻石及鉴定
（一）合成钻石的历史及作用
1．1953年， 瑞士工程公司（ASEA）首次合成工
业用途的钻石；
2．1955年， 美国通用电气公司（GE）合成钻石
成功；
3．1959年， De Beers 的钻石实验室；
4．1985年， 日本住友电器工业（Sumitomo E. I.）
公司开始生产合成钻石；
.
26
合成钻石的处理：
Ib型：在1600℃, 5.5Gpa以上时， Ib中的孤N→A或B中心转变；以减轻颜色。 亦可合成Ⅱa型钻石 但合成及处理成本仍很高
.
27
宝石级钻石合成方法：种 晶 触 媒 法
.
5
种晶触媒法，又包括：
压带法和俄罗斯的BARS系统
（1）压带法：将钻石粉作为碳源放在生
长舱内，生长舱放在两个碳
化钨砧之间，再使其经受高
温高压作用，生长舱底部的
温度比顶部略低，顶部钻石
粉溶解并朝底部运动，钻石
在低温区围绕籽晶开始生长。
.
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（2）BARS系统：
.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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5. 阴极发光：合成钻石具有规则的阴极发光试样，八面 体发光区和立方体发光区排列规则。
天然钻石表现为复杂的发光图案。
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合成钻石的CL图象
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天 然 钻 石 的 图 象
CL
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天然钻石的CL图象
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9．用 Diamond Sure & Diamond View （钻石光谱鉴定仪 和钻石结构荧光鉴定仪）测试：
前者测试大多数天然钻石的415nm的吸收线；
后者检测合成钻石显示的立方-八面体式样的紫外荧光。
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10．籽晶及籽晶幻影区：
某些合成钻石中存在的沿着四方形种晶向外 生长延伸的，边缘由相对明亮的细线构成的锥 状生长区。无论种晶是否被切磨掉，幻影区仍 可存在，浸液中观察更明显。
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6. 吸收光谱：合成钻石通常为Ib型，缺失415nm吸收谱。 而大多数天然钻石具有415nm、452nm、465nm、 478nm吸收线。
如将合成钻石进行高压高温处理，亦可产生Ia型钻石。
7.晶体形态差异：合成钻石大多为立方体和八面体的聚 形，合成钻石的形态和合成的温度、压力相关。
8. 部分合成钻石具有磁性，因钻石中较多的微小金属触 媒包裹体所致。
又称分裂球无压装置。该装置压力是通过 将液体注入压力筒内获得，而不是靠水压机提 供。内部反应舱内有加热装置，籽晶、钻石粉 和金属触媒。
时间：7天左右，约5mm单晶体，时间长，大 晶体
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e. 合成钻石晶体形态： 多为立方体和八面体聚形，与温压条件有关
T：1300→1600℃时， 晶形由立方体→截角立方体→立方-八面体→截顶八面 体→八面体
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（三）合成钻石的特征及鉴定
1．颜色：早期合成钻石多呈特征的黄色，常显沙漏 状色带，现在可以合成近无色的钻石；
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2．多种形态的金属触媒包裹体：
针尖状，面包渣状及各种不规则状的金属触媒（金属 光泽）
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3. 晶体表面有不规则树枝状生长花纹，与天然钻 石表面 三角生长标志或阶梯状生长纹明显不同。
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b．金属触媒（催化剂）作用：
金属触媒：Fe 、 Ni、 Co、 Pd等合金 作用：降低合成的温度、压力，
提高合成效率（石墨→钻石转变率提高）。 无触媒时需更高温度：设备、技术条件困难
c. 原料：钻石粉或石墨， 合成较大颗粒的钻石需籽晶作为晶核，围绕 它生长合成钻石晶体。
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d．合成方法： 总体上有三种类型方法： （1）静压法：包括种晶触媒法、静压触媒法、 静压直接转变法； （2）动力法：如爆炸法、液中放电法等； （3）亚稳定区生长法：如化学气相沉淀法、 常压高温合成法等。
5 ．1990年， 俄罗斯公布用BARS系统生长合成
钻石成果。
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早期合成钻石晶体
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（二）合成原理、设备及过程、方法：
1．原理及理论基础 a． 高温高压生长
天然钻石的生长环境、包裹体、晶体结构和实验模 拟研究表明：钻石生长于高温高压的条件；
合成的温压范围：50~80kb 1350~1800℃
钻石在常温常压下为亚稳定状态，因钻石中C-C 键要转变为石墨结构需很大能量，因而钻石可以在常 温、常压下可稳定存在。
六、合成钻石及鉴定
（一）合成钻石的历史及作用
1．1953年， 瑞士工程公司（ASEA）首次合成工
业用途的钻石；
2．1955年， 美国通用电气公司（GE）合成钻石
成功；
3．1959年， De Beers 的钻石实验室；
4．1985年， 日本住友电器工业（Sumitomo E. I.）
公司开始生产合成钻石；
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合成钻石的处理：
Ib型：在1600℃, 5.5Gpa以上时， Ib中的孤N→A或B中心转变；以减轻颜色。 亦可合成Ⅱa型钻石 但合成及处理成本仍很高
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宝石级钻石合成方法：种 晶 触 媒 法
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种晶触媒法，又包括：
压带法和俄罗斯的BARS系统
（1）压带法：将钻石粉作为碳源放在生
长舱内，生长舱放在两个碳
化钨砧之间，再使其经受高
温高压作用，生长舱底部的
温度比顶部略低，顶部钻石
粉溶解并朝底部运动，钻石
在低温区围绕籽晶开始生长。
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（2）BARS系统：