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检测cvd钻石的仪器

admin 人造钻石 2020年08月03日

  【导语】:“ CVD钻石定义、分级及处理方法CVD钻石 synthetic diamond,完全或部分通过人工方法生长并由碳原子(可含少量其他杂质原子)构成的等轴晶系 ”

  CVD钻石 synthetic diamond,完全或部分通过人工方法生长并由碳原子(可含少量其他杂质原子)构成的等轴晶系晶体,其物理性质、化学成分和晶体结构与天然钻石基本相同。

  化学气沉积法合成单晶钻石 chemical vapor deposition syntactic diamond,以碳基混合气体为碳源,通过微波加热或直流电弧放电等方法,使得导入化学气相沉积装置内的碳基混合气体离解。离解出的活性碳原子在衬底上结;生长成CVD钻石单;体,简称为“CVD合成钻 石”。

  高温高压法CVD钻石 high temperature and high pressure synthetic diamond,以石墨或金刚石粉为碳源,在高温高压条件下,使得熔化于金属触媒(铁、镍等)中的碳原子在金刚石籽晶上结晶生长成CVD钻石单晶体,简称为“HPHTCVD钻石”。

  辐照处理 irradiation treatment,采用快中子或带电粒子辐照CVD钻石,使其产生辐射损伤心,改变CVD钻石颜色的处理方法。

  CVD钻石类型,根据CVD钻石内杂质原子(氮、硼)在其晶格中的存在形式,将CVD钻石分为I型(la型、I b型), II型(IIa型、IIb型)。

  化学成分:C,可能含有H、N、B、Si、Ni等微量元素。结构状态:单形或聚形;晶体。晶系:等轴晶系。结晶习性:CVDCVD钻石呈板状晶形,该类CVD钻石多由(111)、(100)、(110)等单形组成的聚形;HPHTCVD钻石多由(111)、(100)、(110)单形组成的聚形。晶面常发育枝晶状或阶状生长纹理等 表晶微形貌特征,偶见(111)晶面上的三角蚀像。

  颜色:无色及淡黄-浅黄,浅褐黄,橙黄色,粉色,紫红色,红色,蓝色等。光泽:金刚光泽。解理:平行八面体方向(111)的中等或完全解理。莫氏硬度:10。密度:3.52 g/cm-3士 o.1 g/cm-3。光性特征:均质体,常见由内应力作用导致的异常双折射现象(异常消光)。多色性:无。折射率:2.417(超出常规折射仪的测试范围)双折射:无。

  发光性与发光图像观察:长波(LW)紫外灯下,CVDCVD钻石多发弱-中的橙黄色、橙红色、黄绿 色、蓝绿色荧光,HPHTCVD钻石多呈惰性。短波(SW)紫外灯下,HPHTCVD钻石多发淡黄色、橙黄 色、黄绿色强弱不等的荧光。钻石观测仪下,部分CVDCVD钻石发磷光,并呈现特征的层状生长纹理。 多数HPHTCVD钻石发强弱不等的磷光,并呈现特征的几何对称生长分区结构。

  绝大多数CVD合成无色钻石(IIa型)可见737 nm[Si-V]特征吸收峰(室温或液氮条件下),经 HPHT处理后易出现270 nm附近弱吸收峰;HPHT合成黄色钻石(Ib型)出现自550 nm附 近向短波方向,其吸收强度递增。HPHT合成蓝色钻石(IIb型)在可见光波长范围内,向长波方向其 吸收强度递增。

  位于1 000 cm-1〜1 400 cm-1波数范围内,CVD(IIa型)和HPHT合成无色钻石(I a型)未见由 杂质N原子振动导致的特征吸收谱带。HPHT合成黄色钻石(I b型)出现由单原子氮(N)振动导致 的1130cm-1 ,1344cm-1附近特征红外吸收谱带。经HPHT处理后,其内单原子氮可不同程度发生聚合,并部分转变为双原子氮,进而出现1130cm-1、1344cm-1、1282cm-1 一组特征红外吸收谱带 (IaA〜Ib 型)

  位于2000cm-1至近红外波数范围内,未经HPHT处理的无色CVDCVD钻石常出现3123cm-1、3323cm-1、5425cm-1、6856cm-1、7354cm-1、8753 cm-1等与CH键振动导致的红外吸收谱带, 经HPHT处理后上述红外吸收谱带可不同程度消失。HPHT合成无色钻石常出现由少量B原子振动导致的2801cm-1附近的特征红外吸收谱带,HPHT合成蓝色钻石常出现由B原子振动导致的1290cm-1附近的特征红外吸收谱带。

  大多数CVD合成无色钻石(IIa型)在室温或低温液氮条件下,可见强弱不等的737 nm(Si-V)PL 峰。HPHT合成无色钻石可见强弱不等的883 nm、885 nm(Ni-V)PL峰。

  10倍放大镜、宝石显微镜、紫外-可见-近红外光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、 光致发光光谱仪、钻石观察仪、阴极发光仪(CL)、 X射线荧光光谱分析仪(XRF)。

  放大检查,宝石显微镜下,观察并记录送检钻石样品的内外部特征。视样品表现出的特征,选择加载正交偏光片或浸油条件下观察送检钻石样品的异常双折射现象。除具天然属性钻石的内外部特征之外,余下送 检钻石样品视为疑似CVD钻石进行下一步测试。

  紫外-可见-近红外光谱分析,在室温或低温(液氮)条件下,对送检钻石样品的紫外-可见-近红外吸收光谱进行测试。将具有N3 心(415 nm、402 nm、393 nm、384 nm)和B心(300 nm附近)吸收峰,且无270 nm、737 nm等吸收峰的 送检钻石样品筛查出,余下送检样品视为疑似CVD钻石进行下一步测试。

  红外光谱分析,测试并记录送检钻石样品的红外光谱特征,确定送检钻石样品的类型,并将IIa型、IIa型〜IIb 型、I b型、I b型〜I aA型的钻石样品筛查出,并视为疑似CVD钻石进行下一步测试。

  发光图像分析,利用钻石观测仪(diamond view)及阴极发光显微镜,观察并记录疑似CVD钻石样品的发光图像,依 据其发光图像特征进一步确定钻石或CVD钻石。若依据发光图像特征仍无法区分者,视为疑似合成钻 石进行下一步测试。

  光致发光光谱分析,在室温或低温(液氮)条件下,进一步测试上述疑似CVD钻石样品的光致发光光谱特征。

  X射线荧光光谱分析仪(XRF),必要时,利用X射线荧光光谱分析仪对上述疑似CVD钻石样品进行元素分析。


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