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CVD合成钻石的鉴定方法

随着现代合成技术的日益成熟,CVD合成钻石的鉴定也越来越困难,但检测技术也是在不断的进步,目前可以通过各种常规仪器、大型仪器的综合使用将合成钻石鉴定出来。
相关方法有:
 1、强磁铁吸附;
 2、磷光检测及阴级发光图相;
 3、UV-Vis 415nm峰检测进一步鉴别:
 4、显微镜观察包裹体、正交偏光镜观察结合;
 5、深紫外光观察钻石表面结构纹理;
 6、DiamondSure、DiamondView、DiamondPlus综合筛查等方法。

首先我们来了解一下CVD钻石人造钻石的合成方法:
1、高温高压合成法:温度和压力还是制造晶体的两项关键因素,其方法是在陶瓷容器中而不是在地下制造钻石,水压提供高压,电力产生高温,使碳围绕着直径为1毫米,由自然钻石制成的籽晶而形成晶体.
2、化学气相淀积合成法:在高压容器里,用化学气体相沉积的方法来加热天然气和氢气,接着便会产生一种碳化电浆,电浆随后会像雨点一样撒落在高压器底部的碳化基片层上。电浆越积越多,而且慢慢变硬,最后形成像钻石一样的晶体使天然气和氮气加热后,在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。

主要鉴别特征:
(1)内含物 具有不同形态合金包裹体,这些包裹体呈浑圆状、棒状、板状、针状等,其排列方式与内部生长区界限相关。包裹体还可呈微粒状分散于整个晶体中。这些包裹体不透明,反射光下呈金黄色或玄色,具金属光泽。种晶及种晶幻影区;种晶幻影区是在钻石内部存在的沿四方形种晶片向外生长形成的、边沿由相对明亮的细线构成的四方单锥状生长区,无论种晶片是否在加工过程中被磨掉,该幻影区始终存在,在暗域场中或将钻石置于浸液中观察该现象表现更为清楚。
(2)颜色 尽大多数合成钻石呈黄色、渴黄色(大多数)具沙漏状色带;而自然钻石为无色、浅黄及其它颜色。
(3)吸收谱线 合成钻石 缺失自然钻石中无色-浅黄色系列具有415nm最为特征 谱线。另外尽大部分自然钻石为Ⅰa型,而合成钻石主要为Ⅰb型,少数情况下有双原子集合体氮存在。
(4)异常双折射 正交偏光下,自然钻石因生长及运移过程的复杂性表现出复杂的异常双折射特征,如不规则带状、波状、斑块状和格子状等,而合成钻石异常双折射表现较弱,某些合成钻石呈十字形交叉的亮带。
(5)发光特征 紫外荧光: 有些合成钻石在长波紫外光下呈惰性,在短波紫外光下显示中等至强的黄绿色荧光,并且具分带现象,与自然钻石的荧光特征不同。 阴极发光仪(电子激发下):合成钻石:颜色:黄色-黄绿色,规则分区(主方体、八面体区不同) 自然钻石:蓝色为主,层状生长或复杂的生长形式

                      CVD合成钻石阴极变化发光图                                                      天然钻石阴极变化发光图
(6)晶形及表面特征 合成钻石常以八面体和立方体聚形为主体,并且可发育菱形十二面体、四角三八面体或三角三八面体晶面。 表面可能显示树枝状生长纹或不规则的小丘或瘤状物与自然钻石不同。

以下为广东省珠宝玉石及贵金属检测中心(GTC)CVD合成钻石实物样品鉴别过程:
1 样品描述
送检样品为一批裸钻,大小0.20ct~0.40ct,主要以0.30ct~0.40ct为主,圆钻形,直径4.14~4.61mm,全深2.61~2.79mm。
腰棱特征:每粒裸石均为局部刻面腰,局部粗面腰,其中一粒钻石的腰棱隐约可见一些数字,怀疑原来的腰棱字印被磨掉了。
颜色级别:F~I,以G和I为主,少量F、H,带轻微褐色调。
净度级别:VVS2~VS2,大部分含黑色包体,呈零星分布,有些可见羽状纹,未见浅色包体。
紫外荧光:绝大多数样品短波下的荧光强于长波,以弱黄为主,少量无或弱蓝。


2 仪器检测
2.1GEM-3000珠宝检测仪
运用GEM-3000珠宝检测仪对钻石的吸收光谱进行了测试。结果显示,未见415nm吸收线,部分可见737或738nm吸收线,另可见404、435、546、578nm弱的凸起,为钻石产生的荧光线。结果如下图

2.2 红外光谱分析
确定钻石类型对推断钻石的成因具有很重要的指示作用。采用TENSOR27布鲁克红外光谱仪对钻石进行了逐一测试。测试条件:采用镜面反射法,分辨率为8cm-1,测量范围500~4000cm-1,扫描信号累加为32次。测试结果显示,样品钻石均显示Ⅱ型钻石的图谱,在1126cm-1附近可见弱吸收峰。目前,市场上见到的CVD合成钻石一般为Ⅰb、Ⅱa型钻石,红外测试时,如果1130cm-1处有吸收,则钻石可能为Ⅰb型;1100-1400cm-1范围内无吸收,则钻石可能是Ⅱa型。结果如下图
2.3 钻石观察仪(Dianmondview)
在钻石观察仪(Diamondview)下,样品显示出不同于天然钻石的发光现象和生长结构(如下图)。测试现象显示,这批钻石发黄绿色荧光并伴有强蓝绿色磷光,显示密集的线状生长纹理和微波状纹理。而天然钻石通常发相对均匀的蓝色-灰蓝色荧光,偶见黄色和蓝白色,且发光区形态很不规则。

2.4 正交偏光镜下观察
正交偏光镜下观察这批钻石,普遍出现强烈的条带状异常消光现象。


综合以上测试,最终可判定这批裸钻为CVD合成钻石:常规仪器测试主要关注样品的镜下包体特征以及荧光特征;GEM-3000珠宝检测仪测试,无415nm吸收线;红外光谱分析,显示Ⅱ型钻石的谱线特征;在钻石观察仪(Diamond view)下发黄绿色荧光并伴有强蓝绿色磷光,显示出密集的线状生长纹理和微波状纹理;正交偏光镜下可见平行于一个或两个方向的条带状异常消光现象。建议各检测机构在对钻石样品进行检测时,重点关注钻石的吸收光谱,若无415nm吸收线,则要进一步进行大型仪器分析测试。

声明:本文前文理论部分由百荣仪器技术中心完善编辑整理,实物测试内容为广东省珠宝玉石及贵金属检测中心(GTC)原创,来源:珠宝学友会(微信ID:GTCzhubao) 作者:GTC马青  ,转载请注明出处。欢迎珠宝检测领域的朋友相互沟通交流,技术热线:0769-33838766  微信18676281008



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