遇见合成钻石
时间: 2008-04-16 10:44:36     文章来源: GTC您专业的珠宝技术顾问  作者：未知

马丽

现在市场上出现的黄色系列的彩钻越来越多，2007年12月17日总部检测室就检测了一批黄色系列的彩钻，其中有一件在常规检测中怀疑为合成钻石，之后外送做了阴极发光，最后确定该件样品为合成钻石。

在初步检测中，我们所检测的基础数据如下：

①颜色：褐黄色

②琢型：椭圆刻面形

③紫外荧光：LW：无—弱橙黄色/SW：中黄绿色

④内部特征：不规则金属包体（如图所示：在透射光下不透明，在反射光下具黄色金属光泽）

⑤吸收光谱：不特征

⑥热导性：达钻石热导区

目前合成钻石的检测中最成熟、快速、有效的技术主要为大型仪器和专用仪器，如阴极发光检测、红外光谱仪、DiamondSure、DiamondPlus等，但在实际检测工作中常规实验室条件不能很好满足检测需要，因此我们需要尽可能的应用常规仪器来鉴定合成钻石。

1．颜色

黄色系列的彩钻根据色心理论，Ia型钻石中不同聚合态形式的N可形成不同的结构缺陷，从而形成不同的色心，对可见光产生不同的吸收，钻石的颜色是由多个色心共同作用的结果。如果Ia型钻石中N以原子对形式（又称为IaA型）取代相邻C原子的位置，引起晶格畸变形成N2心，造成了蓝区478nm、452nm、439nm的吸收；若N以3个原子围绕空穴组合在一起（又称为IaAB型），形成N3心，造成了蓝紫区415nm以及423nm、435nm、465nm、475nm的吸收。由于N3心、N2心吸收了可见光中的紫光和蓝光，从而使钻石呈现黄色。

根据能带理论，Ib型钻石中，N原子比C原子结构多一个电子，这个多余电子的带隙内形成一个杂质能级，它的存在使带隙能降低2.2eV。所以只要大于2.2eV的任何光量子都能把多余电子激发到导带中，并由此引起紫光—蓝光范围内的光被吸收，其他光透过，钻石呈现黄色。

2．形状

资料研究表明：合成钻石主要为八面体和立方体的聚型（HTHP法）和板状（CVD法）,同时受合成工艺的限制，其成品晶形不会太大。所以一般的合成在钻石的加工过程中，为了满足保值的目的，不采用标准圆钻型切工（损耗率近40%），通常会根据晶形采用祖母绿型或椭圆形刻面型。

3．紫外荧光

通常情况下，合成钻石的在LWUV下的荧光强度要弱于SWUV。而根据戴比尔斯研制的Diamond View合成钻石鉴别仪的原理，应用紫外灯作为照明源对褐黄色和橙黄色合成钻石和黄色天然钻石的荧光图案作观察分析。结果表明，所见合成钻石的荧光图案具有一定的规律性和特征性，图案分月个区呈方形重叠的十字交叉形，中心为浅黄方形区，该色区四周被深黄色的阶梯形色所环绕，外围是呈十字放射状灰色区与灰色区呈明显衬度的浅黄色背景区。与Diamond-View鉴别仪所描述的图案形态基本相似。分析认为，该荧光图案的形成与金属熔剂合成钻石在生长过程中，因籽晶的存在使得{111),{110}和{100}晶，面的生长环境和晶面生长的不同形貌与化学成分在不同晶面的择优分布相关联，与合成钻石的切磨方位有关。这种图案在天然钻石中几乎不曾见到。

而资料表明：HTHP法合成钻石受自身不同生长区的限制，其发光性有明显的分带性。因此在紫外荧光下灰色的交叉十字和不均匀的荧光均可以揭示合成钻石的可能。

4．内部显微特征

根据目前检测中所碰到的钻石，基本上能达到首饰级别的内部未见特征包体，如作为触媒的铁镍等合金、颜色的不均匀、色带。但在净度级别上基本以SI、P级为主。

5．可见光光谱

大多数天然开谱系列钻石（即N3）主要为Ia型，可造成可见光中415nm处的吸收，而合成钻石（Ib型）就不存在。所以只要足够大的天然钻石，通常采用反射光观察的方式都可以看到415nm吸收。

6．红外吸收光谱

红外吸收光谱法是一种区分天然与合成钻石比较有效的鉴别方法。无论是天然还是合成钻石中都含有氮杂质，它的红外吸收十分灵敏，氮的各种存在形式或含量都能被准确测量。目前所知的褐黄色或橙黄色的合成钻石一般都是Ib型钻石，其杂质氮是以分散的单原子形式替代晶体结构中的碳原子。红外光谱中仅出现1130cm^-1，时，可认为是合成金刚石。天然黄色钻石中最常见的是Ia型，这是由于N3所致。天然1b型黄色宝石级钻石很罕见，具有分散状氮的天然Ib型钻石也总是包含少量的以集块形式存在的氮原子，因此，天然Ib型钻石的红外光谱不仅显示与Ib型有关的吸收带而且还显示少量Ia型特征引起的弱带。根据这一特征即可以鉴别天然Ib型与合成Ib型钻石。（见图）