宝石的合成与改善中遇到的问题解析

宝石的合成与改善中遇到的问题解析1•什么是一型，二型扩散处理蓝宝石？蓝宝石扩散处理原理：在晶体中引入一定含量的铁和钛离子，以替代刚玉分子中的铝。扩散处理需高温条件，略低于宝石熔点的温度，使晶格架扩大，便于半径较大的着色的离子迁移，部分进入到刚玉宝石的表层，使宝石呈现出蓝色。根据扩散层厚度分为：一型（0.004-0.1mm）,二型（深扩散处理）达0.4mm）。2•什么是“KM”激光处理？一种新型的激光处理方法。采用激光加热包裹体，使应力裂隙延伸到钻石的表面，或采用新的激光孔可将钻石内部的天然裂纹与表面的裂隙连接起来，用酸处理这些裂隙以去除深色包裹体。KM激光处理主要用于靠近钻石表面的深色包裹体。处理后通常留下“之”字形横向管道，达到表面的裂隙。何谓化学气相沉淀法（CVD法）？（以合成金刚石膜为例）在较低的温度和压力下合成多晶金刚石薄膜的技术，称CVD法由低分子碳氢化合物（CH4、C2H2、C6H6等）为原料，在一定的温压条件下使其离解，在金刚石或非金刚石（Si、Cu、Si02、A1203、SiC等）衬底上生长出多晶金刚石薄膜层。以金刚石为衬底生长金刚石薄膜的CVD方法又称外延生长法。试述广义和狭义的“熔体法”的概念，分别包括哪些具体的晶体生长方法？广义：凡是从熔融体中结晶生长出晶体的方法，均属于熔体法焰熔法、助熔剂法、冷坩埚熔壳法••••••狭义：利用坩埚直接从相应组成的熔体中结晶出相同成分晶体的方法。不包括焰熔法、助熔剂法、冷坩埚熔壳法、区域熔炼法。根据宝石在热处理过程中内部变化的机理列举热处理技术的原理（不少于五种）根据宝石在热处理过程中内部变化的机理将热处理技术的原理分为八类。使宝石中致色元素改变而产生颜色的变化。加热处理宝石改变其中阳离子的价态，使颜色产生变化。2•使宝石原有的色心被破坏而引起颜色的变化。色心（空穴陷阱）是能够产生颜色的结构缺陷。进入这类色心的电子，吸收某一能量的可见光，产生电子跃迁而呈色。辐照法改色蓝色托帕石，热处理改粉红色托帕石为黄色，紫水晶变黄或绿色，烟水晶变黄绿或无色等都是此类实例。3•使宝石中的杂质扩散或改变存在状态而改变颜色。有些宝石中存在的致色离子，由于存在状态原因，使宝石颜色不好或不能致色，加热可以使致色离子在宝石内均匀扩散，进入晶格质点位置或晶格缺陷，从而改变宝石的颜色。如褐色红宝石f红色红宝石，白色蓝宝石f蓝色蓝宝石。4.使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化。有些宝石中有吸附水、结构水，热处理过程中，不破坏结构水则能完成改色任务；若温度过高结构水被驱逐，宝石发生脱水作用，结构遭破坏便出现不希望的变色。如欧泊加热到300°C土就会失水而破坏它的变彩效应。粉红色玉髓变橙，红或褐色；虎睛石加热产生深褐至红褐色与脱水作用有关。5•使某些宝石发生结晶构型的变化。随温度升高，有些宝石的晶格结构类型会发生变化，从而导致颜色变化。如低型锆石f高型锆石，褐-褐红色f无色透明，使无色锆石作为钻石仿制品。若在还原环境下加热，可得到迷人的浅蓝色-蓝色锆石。6•使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的。对有机宝石如琥珀，在较低的温度下热处理就可以使它软化或熔融，冷却后成透明度高、质地较纯的琥珀，若在软化时加压,还会出现美丽的爆裂花形图案，通常称之为“太阳光芒”7•消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度。宝石中存在的包裹体，影响净度、透明度等。高温热处理能消除不纯包裹体或熔解杂质，达到提高宝石档次的目的。红宝石热处理可去除丝光。据资料表明，市场上销售的高档红宝石和蓝色蓝宝石，许多都是经过高温处理的。&温度骤变可能引起珠宝玉石内部产生裂纹。绝大部分宝石都是热的不良导体，热膨胀系数较小，在加热速度太快或冷却过程太快时产生内应力，容易产生裂纹；有些玉石中含有较多的气-液包裹体，在高温下爆裂，产生裂纹或指纹状包裹体，如蓝宝石中包裹体周围的“晕”。利用该特性可制造如晕彩石英等光学效果。辐照处理钻石有哪些鉴别特征？颜色分布：天然彩钻，为直线状或角状色带与晶面平行，人工致色，平行于琢型宝石的小面。处理产生的颜色分布集中，与琢型、轰击方向有关。亭部辐照：圆钻型底尖成环状,形成“伞状效应”.阶梯型靠近底面有与其平行的窄色带。冠部辐照：冠部刻面轮廓颜色富集，围绕腰棱的深色环。边部轰击：无特征的图案，靠近轰击源一侧颜色深吸收光谱：黄钻H4色心引起的吸收线。含氮无色钻石经辐照+加热处理一黄色（H3和H4色心），且以H4为主；天然黄钻没有H4或H4色心不明显。反之不成立。595nm或H1b和H1c线。辐照黄钻可存在595nm的吸收线，但在加热处理中，随温度上升，595nm吸收线会消失，同时在红外光谱区将出现H1b和H1c吸收线。导电性：天然蓝钻能导电和透过短波紫外光，辐照蓝钻则不导电列举八种宝石合成方法，并针对每种合成方法写出两种相关的宝石名称？焰熔法：合成红宝石、合成蓝宝石及人造钛酸锶等水热法：合成水晶、合成祖母绿、合成红宝石等助熔剂法：查塔姆合成祖母绿、合成蓝宝石及GGG等熔体法：提拉法-合成红、蓝宝石、合成变石及YAG等。导模法-合成红宝石、合成猫眼等区域熔炼法：合成刚玉类宝石、合成变石和YAG等。冷坩埚熔壳法：合成立方氧化锆（CZ）晶体高温超高压法：合成金刚石、合成翡翠等化学沉淀法：合成欧泊、合成碳化硅、合成金刚石薄膜等其它：利用玻璃、陶瓷、塑料工艺制作玻璃猫眼等仿制品珍珠染色的两种方法及银染色黑珍珠的鉴别特征？外部着色法：最常用方法是硝酸银染黑色，工艺：1.将珍珠浸泡在稀硝酸银和氨水溶液中，浸泡好的珍珠放在阳光或硫化氢气体中还原一黑色，产生的黑色调与天然黑珍珠相似，颜色对光、热稳定。根据需要使用不同的化学试剂染成所需要的颜色。例如：高锰酸钾溶液一棕色、天然有机染料和苯胺染料一各种颜色中心染色法：在养殖珍珠的线孔注入染料，染料根据所需颜色（银色、白色等）决定。 染色后，在珠核-珍珠质的接合处可见一条染色线染杂色的珍珠鉴别容易，因其颜色与天然产出相差太大。黑珍珠、天然与染色处理的颜色和外观极相似，需要综合肉眼观察和仪器检测。

肉眼和放大观察：肉眼观察是鉴别银盐着色最快速的方法：整体观察需丰富经验，显示与天然不同的色调。放大：染料集中在珠孔附近或成脉状分布。可用棉球蘸稀硝酸在珍珠上试搽，外加颜色会被搽到棉球上。使用时要小心，属于破坏性的方法。仪器测试：紫外荧光法：长波紫外线下：天然黑珍珠呈亮红-暗红褐色，有些无荧光。染色黑珍珠荧光不明显或呈暗绿色。； X射线荧光光谱法：X射线照射并测量荧光波长，可检测染色的银。X射线照相法： 利用银透不过X光的性质呈现白色的特征鉴别。在肉眼和显微镜放大基础上，加上仪器测试，综合分析，结论较确切。简述水热法生长宝石的优缺点？水热法的优点：（1）生长存在相变（如a石英等）的材料；（2）生长有较高完美性的优质大晶体；（3）与自然界晶体生长的条件很相似。水热法的主要缺点：（1）需要特殊的高压釜和安全防护措施；（2）需要适当大小的优质籽晶；（3）整个生长过程不能观察；（4）投料是一次性的，生长晶体的大小受高压釜容器的限制。助熔法生长的宝石晶体有哪些特征？a包裹体特征：固相包裹体（结晶相包裹体、助熔剂包裹体、未熔化熔质包裹体和坩埚金属材料的包裹体）；气相包裹体，由助熔剂的挥发性造成；有时气相和固相包裹体会同时存在，还可构成气-固二相包裹体。b生长条纹：平直的生长条纹，由很细的包裹体或成分变化、人为的温度波动和对流等引起；c替代性杂质及成分不均匀性：助熔剂阳离子焰熔法合成宝石的原理及装置（并作出示意图）基本原理：焰熔法是从熔体中生长单晶体的方法。其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在籽晶上固结逐渐生长形成晶体。合成红、蓝宝石、合成星光红蓝宝石、合成尖晶石、合成金红石、人造钛酸锶等。焰熔法合成装置由供料系统、燃烧系统和生长系统组成，合成过程是在维尔纳叶炉中进行的。供料系统、下：生长系统、燃烧系统氟气入口氢气入口炉体一助熔法生长的宝石晶体的概念？助熔剂法:将组成宝石的原料在高温下溶解于低熔点的助熔剂中，使之形成饱和熔融液，然后通过缓慢降温或在恒定温度下蒸发熔剂等方法，使熔融液处于过饱和状态，从而使宝石晶体析出生长的方法。此法在一定程度上模拟了自然界的岩浆分异结晶成矿过程。“Kashan”合成红宝石、合成蓝宝石、“Chatham”合成祖母绿、YAG、GGG、合成金绿宝石、合成尖晶石等。高温高压法合成宝石的概念？咼温超咼压法合成宝石是指利用咼温超咼压设备，使粉末样品在咼温超咼压条件下，产生相变、熔融进而结晶生长合成宝石的方法。实质：固一固结晶作用高温超高压：指温度＞500°C,压力〉1.0X109Pa条件的获得：静压法（油压机），动力法（爆炸法或核爆炸）。高温高压条件下形成的宝石矿物有金刚石、翡翠等什么是扩散处理？扩散处理就是在高温或超高温条件下，通过某种元素在宝石中以扩散的方式来改变宝石内致色元素的种类、含量和元素间的比例，从而达到改变宝石外观特征（如颜色、透明度）的一种化学处理方法。红蓝宝表面处理有哪几种方法?有何异同？表面处理：是采用简单的不改变宝玉石基本性质。改善质量的一类物理修饰法。宝石的表面处理分为：涂层法、镀膜法和贴箔法。宝石的表面处理有很长的历史。主要特点是用一些无色或有色的薄膜状物质均匀附于宝石表面，以达到改善宝石颜色状和表面光洁度，增强宝石光泽及掩盖宝石表面缺陷（坑、裂、擦痕等）的目的。a涂层 将有色膜或具有强反射的膜涂于宝石表面、亭部刻面或底面以改善它们的颜色或亮度的方法，也称为覆膜。涂色和涂层处理都具有欺骗性，应予以公开。b镀膜 在分子或原子层次上运用沉淀技术、喷镀技术、晶体生长技术等高新技术，在宝石表面铺设多层分子或原子膜，厚度从几-几百nm。薄膜一般是透明的，带有所需的颜色，不仅可以填平宝石表面的凹点擦痕，使宝石极光洁、平整，光泽度提高；且可以增加宝石的颜色浓度或加色，镀膜处理一般都会影响宝石的透明度。镀膜宝石的光泽、折射率与未镀膜宝石不同；荧光下镀金属膜的宝石显示强虹彩效应，如钻石的火彩。c贴箔也称“背衬”、“底衬”，是一种古老的方法。现在这种方法已较少使用。宝石底面或亭部刻面上贴有色或强反射的箔片，改善颜色或外观。贴有色箔的处理也称为色衬（colorbacking）。经贴箔处理的宝石常常被封闭镶嵌于首饰上，加以掩盖。贴箔处理的宝石必须公开。简述两种高温高压处理钻石的主要原理？高温高压处理（HPHT）将塑性变形产生的结构缺陷致色的褐色钻石，放在高温高压炉中进行处理，来改善或改变钻石颜色的方法。HPHT处理主要有两种类型：褐色Ila型和Ia型钻石高温高压处理，有助于Ila型褐黄色金刚石晶体克服其所处的势垒，促使金刚石晶体中的晶格缺陷在高温高压条件下发生重组、湮灭，使之修复至塑性变形前的初始稳定状态，并最大限度地恢复其原本无色的面貌。Ia型褐黄色金刚石晶体内由于存在致色杂质氮原子和空位，在现有高温高压处理技术条件下，尚无法消除其褐黄色而提高其色级。因此，只有在金刚石晶体原本存在的晶格缺陷基础上，通过高温高压处理并进一步加剧其塑性变形强度，促进晶体内晶格缺陷的增殖，从而达到改色（褐黄色转变为黄绿色、金黄色，少见粉红色及蓝色）之目的。高温高压修复型:将少见的二型褐色的钻石处理成无色的钻石，偶尔可出现淡粉色或淡蓝色。这些高净度的褐色到灰色钻石，经过处理后的颜色大都在D到G的范围内，但稍具雾状外观，带褐或灰色调而不是黄色调。在高倍放大下可见内部纹理，常见羽毛状裂隙，并伴有反光，裂隙常出露到钻石表面，部分愈合的裂隙，解理以及形状异常的包体。高温高压增强型钻石：将常见的一型褐色钻石处理成鲜艳的黄色-绿色钻石。该类钻石发生强的塑性变形，异常消光强烈，显示强黄绿色荧光并伴有白垩状荧光。焰熔法生长的宝石晶体有哪些优缺点？优点a无需坩埚，b可生长高熔点（＞2800°C）的宝石晶体，c晶体生长速度较快，生长大尺寸晶体，d设备较简单，生产率高，适于工业化生产，e生长过程可进行观察缺点a温度梯度大，生长晶体质量欠佳，b不易控温，内应力大，位错密度高，须退火处理，c对粉料纯度和粒度要求高，原料成本高，d不能生长易于挥发和氧化的宝石材料水热法合成祖母绿的鉴定特征？a存在籽晶核，b红外光谱，I+II—天然、I—合成（水热法）c固态包裹（双折射晶体、多相填充腔体、扭曲羽状、纱状、絮状，钉状、针状）d强红色荧光，滤色镜下强红色。e色底衬下，强光照射会出现红色简单描述狭义熔体法生长宝石晶体的方法？狭义：利用坩埚直接从相应组成的熔体中结晶出相同成分晶体的方法。不包括焰熔法、助熔剂法、冷坩埚熔壳法、区域熔炼法。熔体法是目前生长各种大型单晶和特定形状单晶最常用的方法，生长方法主要有两种：晶体提拉法一一丘克拉斯基法，是利用籽晶从熔体中提拉生长出晶体的方法。（原理：将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化，在熔体表面接籽晶提拉熔体，在受控条件下，使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体。）合成红宝石、无色蓝宝石、YAG、GGG、变石及尖晶石熔体导模法一一定型晶体生长法，是直接从熔体中拉制出各种截面形状的方法。熔体提拉法的变种，适用于片状、管状和异型截面的晶体生长。（原理：将原料放入坩埚中加热熔化，熔体通过毛细管作用上升至模具顶端，在模具顶部液面上接籽晶提拉熔体，使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出与模具边缘形状相同的单晶体。）合成红、蓝宝石、YAG、GGG、尖晶石、金绿宝石1.描述市场上出现的充填处理的红宝石的两种处理方法及鉴定特征？塑料、玻璃、合成树脂等填充可增强颜色、掩盖裂隙。尤其红宝石裂隙发育，为了得到完美，利用硬玻璃等物质与刚玉同熔，使玻璃熔化在裂隙中。再加工、抛光后充当优质刚玉宝石。刚玉宝石填充物：硼盐、水玻璃、石蜡、塑料、硅土、高铅玻璃及其他相关的溶剂等。传统充填处理红宝石的鉴别（1） 注胶处理的刚玉宝石其裂隙处的光泽不同，胶的光泽低于刚玉主体的光泽，裂隙较大时，针尖触之，胶可被划动。红外光谱中可出现胶的吸收峰。（2） 玻璃充填的刚玉宝石往往裂隙十分发育,用表面反射光观察裂隙内玻璃的光泽明显低于刚玉主体光泽，大的裂隙处充填玻璃平面往往凹陷，红外光谱检验也可能发现玻璃的存在。充填过程往往会在裂隙或空洞中留有气泡。（3） 正交检测：通过正交偏光镜可看到全消光的玻璃质填充物，而天然刚玉宝石则没有此现象。（4） 盐酸法：盐酸可有效去除刚玉类宝石的填充物。（5） X光分析：可区别出填充物的结构不同。新型铅玻璃充填处理红宝石1） 充填物为黄色透明物质，存在大量扁平气泡和小空隙。2） 在所有的观察方向上，充填裂隙的可见度非常低，但在充填的裂隙上会呈现弱到中等程度的蓝一紫一橙红色闪光。3） 表面抛光都较差，因为充填物的硬度明显低于刚玉本身的硬度。4） 在高能短波紫外光辐射下，充填物具有强蓝色荧光，与红宝石的红色荧光对比明显；而红宝石中传统充填的玻璃一般呈惰性或具弱的灰色荧光。2•化学气相沉淀法（CVD法）合成碳硅石的鉴别特征以及为什么说合成碳硅石是最佳的钻