合成钻石及鉴定推荐课件

1、2021/8/221六、合成钻石及鉴定（一）合成钻石的历史及作用 11953年，年， 瑞士工程公司（瑞士工程公司（ASEA）首次合成工首次合成工 业用途的钻石；业用途的钻石； 21955年，年， 美国通用电气公司（美国通用电气公司（GE）合成钻石合成钻石 成功；成功； 31959年，年， De Beers 的钻石实验室；的钻石实验室； 41985年，年， 日本住友电器工业（日本住友电器工业（Sumitomo E. I.） 公司开始生产合成钻石；公司开始生产合成钻石； 5 1990年，年， 俄罗斯公布用俄罗斯公布用BARS系统生长合成系统生长合成 钻石成果。钻石成果。 2021/8/222早期合

2、成钻石晶体2021/8/223（二）合成原理、设备及过程、方法： 1原理及理论基础原理及理论基础 a 高温高压生长高温高压生长 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；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：合成的温压范围：5080kb 13501800 钻石在常温常压下为亚稳定状态，因钻石中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。温、常压下可稳定存在。 2021/8/224b

3、金属触媒金属触媒（催化剂）作用：催化剂）作用： 金属触媒：金属触媒：Fe 、 Ni、 Co、 Pd等合金等合金 作用：降低合成的温度、压力，作用：降低合成的温度、压力， 提高合成效率（石墨提高合成效率（石墨钻石转变率提高）。钻石转变率提高）。 无触媒时需更高温度：设备、技术条件困难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，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。它生长合成钻石晶体。2021/8/225d合成方法：合成方法： 总体上有三种类型方法：总体上有三种类型方法： （1）静压法：包括种晶触

4、媒法、静压触媒法、）静压法：包括种晶触媒法、静压触媒法、 静压直接转变法；静压直接转变法； （2）动力法：如爆炸法、液中放电法等；）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、）亚稳定区生长法：如化学气相沉淀法、 常压高温合成法等。常压高温合成法等。 宝石级钻石合成方法：宝石级钻石合成方法：种种 晶晶 触触 媒媒 法法 2021/8/226种晶触媒法，又包括： 压带法和俄罗斯的压带法和俄罗斯的BARS系统系统 （1）压带法压带法：将钻石粉作为碳源放在生将钻石粉作为碳源放在生 长舱内，生长舱放在两个碳长舱内，生长舱放在两个碳 化钨砧之间，再使其经受高化钨砧之间，再使

5、其经受高 温高压作用，生长舱底部的温高压作用，生长舱底部的 温度比顶部略低，顶部钻石温度比顶部略低，顶部钻石 粉溶解并朝底部运动，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在低温区围绕籽晶开始生长。2021/8/227（2）BARS系统：系统： 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2021/8/2282021/8/2292021/8/22102021/8/22112021/8/22122021/8/2213e. 合成钻石晶体形态：合成钻石晶体形

6、态： 多为立方体和八面体聚形，与温压条件有关多为立方体和八面体聚形，与温压条件有关T：13001600时，时， 晶形由立方体晶形由立方体截角立方体截角立方体立方立方-八面体八面体截顶八面截顶八面体体八面体八面体2021/8/2214 （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；2021/8/22152021/8/22162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）2021/8/22173. 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。4. 紫外荧光和磷光：

7、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。2021/8/22185. 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。2021/8/22192021/8/2220合成钻石的合成钻石的CL图象图象2021/8/2221天然钻石的天然钻石的CL图象图象2021/8/2222天然钻石的天然钻石的CL图象图象2021/8/22236. 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

8、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。 2021/8/22242021/8/22259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。 2021/8/222610籽晶及籽晶幻影区：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。可存在，浸液中观察更