CVD合成鉆石的鑒定方法

隨著現(xiàn)代合成技術(shù)的日益成熟，CVD合成鉆石的鑒定也越來越困難，但檢測技術(shù)也是在不斷的進(jìn)步，目前可以通過各種常規(guī)儀器、大型儀器的綜合使用將合成鉆石鑒定出來。

相關(guān)方法有：

 1、強(qiáng)磁鐵吸附；

 2、磷光檢測及陰級發(fā)光圖相；

 3、UV-Vis 415nm峰檢測進(jìn)一步鑒別：

 4、顯微鏡觀察包裹體、正交偏光鏡觀察結(jié)合；

 5、深紫外光觀察鉆石表面結(jié)構(gòu)紋理；

 6、DiamondSure、DiamondView、DiamondPlus綜合篩查等方法。

首先我們來了解一下CVD鉆石人造鉆石的合成方法：

1、高溫高壓合成法：溫度和壓力還是制造晶體的兩項關(guān)鍵因素，其方法是在陶瓷容器中而不是在地下制造鉆石，水壓提供高壓，電力產(chǎn)生高溫，使碳圍繞著直徑為1毫米，由自然鉆石制成的籽晶而形成晶體.

2、化學(xué)氣相淀積合成法：在高壓容器里，用化學(xué)氣體相沉積的方法來加熱天然氣和氫氣，接著便會產(chǎn)生一種碳化電漿，電漿隨后會像雨點一樣撒落在高壓器底部的碳化基片層上。電漿越積越多，而且慢慢變硬，最后形成像鉆石一樣的晶體使天然氣和氮氣加熱后，在壓力室里形成一種碳等離子體，該等離子體不斷沉積在壓力室底部的碳底層上，并逐漸積聚和硬化，形成鉆石薄片，進(jìn)而切割成寶石外形。

主要鑒別特征：

（1）內(nèi)含物 具有不同形態(tài)合金包裹體，這些包裹體呈渾圓狀、棒狀、板狀、針狀等，其排列方式與內(nèi)部生長區(qū)界限相關(guān)。包裹體還可呈微粒狀分散于整個晶體中。這些包裹體不透明，反射光下呈金黃色或玄色，具金屬光澤。種晶及種晶幻影區(qū)；種晶幻影區(qū)是在鉆石內(nèi)部存在的沿四方形種晶片向外生長形成的、邊沿由相對明亮的細(xì)線構(gòu)成的四方單錐狀生長區(qū)，無論種晶片是否在加工過程中被磨掉，該幻影區(qū)始終存在，在暗域場中或?qū)@石置于浸液中觀察該現(xiàn)象表現(xiàn)更為清楚。

（2）顏色 盡大多數(shù)合成鉆石呈黃色、渴黃色（大多數(shù)）具沙漏狀色帶；而自然鉆石為無色、淺黃及其它顏色。

（3）吸收譜線 合成鉆石 缺失自然鉆石中無色－淺黃色系列具有415nm特征 譜線。另外盡大部分自然鉆石為Ⅰa型，而合成鉆石主要為Ⅰb型，少數(shù)情況下有雙原子集合體氮存在。

（4）異常雙折射 正交偏光下，自然鉆石因生長及運移過程的復(fù)雜性表現(xiàn)出復(fù)雜的異常雙折射特征，如不規(guī)則帶狀、波狀、斑塊狀和格子狀等，而合成鉆石異常雙折射表現(xiàn)較弱，某些合成鉆石呈十字形交叉的亮帶。

（5）發(fā)光特征 紫外熒光： 有些合成鉆石在長波紫外光下呈惰性，在短波紫外光下顯示中等至強(qiáng)的黃綠色熒光，并且具分帶現(xiàn)象，與自然鉆石的熒光特征不同。 陰極發(fā)光儀（電子激發(fā)下）：合成鉆石：顏色：黃色-黃綠色，規(guī)則分區(qū)（主方體、八面體區(qū)不同） 自然鉆石：藍(lán)色為主，層狀生長或復(fù)雜的生長形式

（6）晶形及表面特征 合成鉆石常以八面體和立方體聚形為主體，并且可發(fā)育菱形十二面體、四角三八面體或三角三八面體晶面。 表面可能顯示樹枝狀生長紋或不規(guī)則的小丘或瘤狀物與自然鉆石不同。

以下為廣東省珠寶玉石及貴金屬檢測中心（GTC）CVD合成鉆石實物樣品鑒別過程：

1 樣品描述

送檢樣品為一批裸鉆，大小0.20ct～0.40ct，主要以0.30ct～0.40ct為主，圓鉆形，直徑4.14～4.61mm，全深2.61～2.79mm。

腰棱特征：每粒裸石均為局部刻面腰，局部粗面腰，其中一粒鉆石的腰棱隱約可見一些數(shù)字，懷疑原來的腰棱字印被磨掉了。

顏色級別：F～I(xiàn)，以G和I為主，少量F、H，帶輕微褐色調(diào)。

凈度級別：VVS2～VS2，大部分含黑色包體，呈零星分布，有些可見羽狀紋，未見淺色包體。

紫外熒光：絕大多數(shù)樣品短波下的熒光強(qiáng)于長波，以弱黃為主，少量無或弱藍(lán)。

2 儀器檢測

2.1GEM-3000珠寶檢測儀

運用GEM-3000珠寶檢測儀對鉆石的吸收光譜進(jìn)行了測試。結(jié)果顯示，未見415nm吸收線，部分可見737或738nm吸收線，另可見404、435、546、578nm弱的凸起，為鉆石產(chǎn)生的熒光線。結(jié)果如下圖

2.2 紅外光譜分析

確定鉆石類型對推斷鉆石的成因具有很重要的指示作用。采用TENSOR27布魯克紅外光譜儀對鉆石進(jìn)行了逐一測試。測試條件：采用鏡面反射法，分辨率為8cm-1，測量范圍500～4000cm-1，掃描信號累加為32次。測試結(jié)果顯示，樣品鉆石均顯示Ⅱ型鉆石的圖譜，在1126cm-1附近可見弱吸收峰。目前，市場上見到的CVD合成鉆石一般為Ⅰb、Ⅱa型鉆石，紅外測試時，如果1130cm-1處有吸收，則鉆石可能為Ⅰb型；1100-1400cm-1范圍內(nèi)無吸收，則鉆石可能是Ⅱa型。結(jié)果如下圖

2.3 鉆石觀察儀（Dianmondview）

在鉆石觀察儀（Diamondview）下，樣品顯示出不同于天然鉆石的發(fā)光現(xiàn)象和生長結(jié)構(gòu)（如下圖）。測試現(xiàn)象顯示，這批鉆石發(fā)黃綠色熒光并伴有強(qiáng)藍(lán)綠色磷光，顯示密集的線狀生長紋理和微波狀紋理。而天然鉆石通常發(fā)相對均勻的藍(lán)色-灰藍(lán)色熒光，偶見黃色和藍(lán)白色，且發(fā)光區(qū)形態(tài)很不規(guī)則。

2.4 正交偏光鏡下觀察

正交偏光鏡下觀察這批鉆石，普遍出現(xiàn)強(qiáng)烈的條帶狀異常消光現(xiàn)象。

綜合以上測試，最終可判定這批裸鉆為CVD合成鉆石：常規(guī)儀器測試主要關(guān)注樣品的鏡下包體特征以及熒光特征；GEM-3000珠寶檢測儀測試，無415nm吸收線；紅外光譜分析，顯示Ⅱ型鉆石的譜線特征；在鉆石觀察儀（Diamond view）下發(fā)黃綠色熒光并伴有強(qiáng)藍(lán)綠色磷光，顯示出密集的線狀生長紋理和微波狀紋理；正交偏光鏡下可見平行于一個或兩個方向的條帶狀異常消光現(xiàn)象。建議各檢測機(jī)構(gòu)在對鉆石樣品進(jìn)行檢測時，重點關(guān)注鉆石的吸收光譜，若無415nm吸收線，則要進(jìn)一步進(jìn)行大型儀器分析測試。