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揭秘钻石造假手段

admin 人造钻石 2021年08月26日

  图1.这四种近无色圆形钻石被认定为缺乏典型的Si和Ni相关缺陷的HPHT合成钻石。照片由Nuttapol Kitdee。

  使用高压高温(HPHT)方法生长的近无色合成钻石已经在行业中引起了极大的关注,并且已经开发了各种筛选方法来区别它们的特征。一般来说,以前的实验室数据看出其中描述的标本是非常小的圆形面,范围在0.005到0.01克拉。

  最近GIA的曼谷实验室收到了四个的近无色的元多面型宝石。他们的重量在0.07和0.09克拉,比以前发现的数量略多。所有这些都使用傅立叶变换红外(FTIR)光谱鉴定为IIb型H色的钻石。它们最有趣的特征是当在液氮温度下通过光致发光(PL)光谱分析(图2)时,不存在与硅或镍相关的吸收峰。通常在HPHT合成金刚石中观察到的光谱显示与736.6 / 736.9nm的带负电荷的硅裂缝缺陷SiVt相关的吸收双峰以及在883.0 / 884.7nm处的相关的Ni相关缺陷。

  图2.在液氮温度下观察到的PL光谱特征缺乏相关的SIV的736.6 / 736.9 nm发射双峰-在八百八十四分之八百八十三纳米(右,830nm的缺陷(左,514激光激发)与Ni相关的缺陷双峰激光激发)。

  在DiamondView仪器中中观察到的增长模式是确实保持不变的特征。特征角生长模式和蓝绿色荧光以及相关的绿色磷光仍然提供有助于天然和人造钻石分离的重要依据(图3)。用宝石显微镜检查显示金属和棒状夹杂物(图4),也有助于将这些识别为合成钻石。

  对这四种近似大小的HPHT合成钻石的研究揭示了非典型的PL光谱。然而,其他识别手段(夹杂物,通过DiamondView观察到的生长模式及其磷光反应)在识别中仍然起着重要作用。有趣的是,提交给GIA进行鉴定的HPHT合成近红钻石越来越多,表明合成技术的持续改进。

  图1.这种0.42克拉绿色HPHT合成金刚石显示出没有放大观察到的明显的生长纹。

  HPHT生长的合成钻石主要为无色,黄色和蓝色,这取决于生长过程中杂质的控制。其他颜色很罕见。在这项研究中,在纽约实验室中通过HPHT技术已经合成出一种浓艳的绿色HPHT合成金刚石。

  该钻石方形切割合成金刚石的重量为0.42克拉,测量台面4.42×4.34毫米,亭部深度为2.59毫米,颜色为深绿色(图1)。在放大下观察到的大量小金属夹杂物(图2)导致样品表现出磁性。HPHT合成钻石中的磁性是常见的但不是诊断特征。天然钻石也可能表现出磁性,仅在极少数情况下。

  图2.绿色合成金刚石显示强烈的磁性,由丰富的金属夹杂物引起。由保罗·约翰逊提供照片 视野〜1.4 mm。

  进一步检查,从其FTIR中间吸收光谱(图3)可以看出,金刚石被确定为IIb型(含有杂质硼)。该钻石中碳原子间有未补偿的硼的浓度为0.013±0.003ppma。这个量虽然可以检测,但不是钻石产生绿色的原因。据报道,俄罗斯新钻石合成技术(NDT)生产的许多合成钻石也含有这种含量的硼杂质,是在生长过程被掺杂进去的。DiamondView成像显示了HPHT合成金刚石的典型沙漏生长结构(图4),导致非常强的磷光可能是掺杂有硼元素。在FTIR谱中注意到与氮杂质与相关的吸收特征,由N +引起的1332cm -1处的相对强的峰。在今天的合成钻石中看到这样的特征是不寻常的。由于Ni +间隙空位UV-Vis-NIR吸收光谱显示出强烈的镍元素相关吸收峰,在685nm处观察到带(图5)。这个间隙空位在大约555-585nm处产生,导致肉眼可观察到的绿色。该钻石最有可能是HPHT处理后生长以激活Ni +并引起这种元素的吸收。非常罕见的是,这是由于镍相关杂质而产生的浓艳的绿色HPHT合成金刚石。

  图3.绿色合成金刚石的中FTIR光谱,其确定材料为IIb型,在〜0.013ppma下显示未补偿的硼浓度。

  图4.一种面向DiamondView图像(左)和633和785nm的PL映射(右)示出了SIV— 和Ni +。图片由保罗·约翰逊提供

  图5. HPHT合成金刚石的UV-Vis-NIR光谱显示出非常强烈的含Ni元素的相关吸收峰。

  除了硼和镍,该合成金刚石也包含在SIV -杂质在其晶格。最近的研究表明,虽然这种杂质在CVD生长的钻石中很常见,但也可以在HPHT生长的钻石中观察到。使用拉曼映射技术绘制了Si和Ni杂质的分布,结果证明在以前的研究中也观察到与近无色HPHT生长的钻石的研究一致,同时与Ni+和SIV -局限于{111}生长扇区。通常在HPHT生长的钻石中观察到这种结构,这些{111}部分是最发达的并且主导钻石晶体的形态。的SIV -中心不向这些合成钻石的颜色,并且其晶体生长过程中,可以有意或无意地并入(再次参见图4)。

  除了由镍引起的绿色之外,这些光谱和宝石特征与典型的HPHT合成金刚石一致。据报道,这是首次将镍合成钻石呈现出深绿色。这一发现可能意味着增长技术的新发展和进入钻石贸易的新材料。

  人造金刚石生长技术(CVD和HPHT)的发展继续强调需要仔细的观察和测试技术来确定今天在宝石贸易中遇到的新类型的材料。

  大家一定或多或少听说过合成钻石,在购买的时候也总是很小心,就怕中了合成钻石的招。可是要是一整颗钻石都是真的,只有薄薄的一层是假的,碰到这种钻石你又该怎么办呢?

  GIA公布了一份0.33ct Fancy Blue蓝钻的检测报告,这是一颗天然+合成的混合钻石——钻石大部分都是真的,只是在一颗天然钻石的台面上又通过CVD化学沉积法,人工生成了一层蓝色的合成钻石,试图仿制天然蓝钻。

  这也是GIA迄今检测到的第一枚在天然钻石上人工合成达到Fancy 色级彩钻的样品。

  这里先给大家说一下什么叫CVD化学沉淀法。它是一种在高压器里制造钻石的方法,使天然气和氮气加热后,在洗碗机大小的压力室里形成一种碳等离子体。该等离子体不断沉积在压力室底部的碳底层上,并逐渐积聚和硬化,形成钻石薄片,进而切割成宝石外形。

  由于合成钻石技术的不断提高,合成钻石也越来越难辨认,目前国际上人造钻石鉴定最权威的机构是IGI国际宝石学院和GIA美国宝石学院。

  这颗被公布检测报告的钻石是作为‘天然钻石’提交至GIA的。实验室进行检测时,经红外光谱检测,钻石样品内部可以同时看到「氮」和「硼」原子晶体缺陷,表明其混合了Type Ia型和Type IIb型钻石,这在单颗钻石中是非常少见的。

  经过Diamond View进一步检测,钻石底部呈现蓝色荧光,且无磷光,表明这是一颗天然的Type Ia型钻石;而钻石台面上可以看到黄绿色荧光,沿冠部的刻面轮廓可以看到清晰的边界。

  结合晶格缺陷和Diamond View检测结果,GIA鉴定这颗样品为天然+合成的混合钻石,即主体为天然钻石,台面表层为CVD合成蓝钻,合成层的厚度仅有80微米,让原本的无色钻石被重新分级为Fancy Blue蓝色级别。

  蓝钻要比一般钻石稀有的多,一颗小分数的蓝钻价格可能都会比白钻的克拉钻更有价值。也就是说,这样做的目的就是为了改变钻石的颜色,使之可以卖出更高的价钱。只是这样的改色手段,真的是令人防不胜防。返回搜狐,查看更多


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