合成鉆石及鑒定課件

六、合成鉆石及鑒定（一）合成鉆石的歷史及作用1．1953年，瑞士工程公司（ASEA）首次合成工業(yè)用途的鉆石；2．1955年，美國通用電氣公司（GE）合成鉆石成功；3．1959年，DeBeers的鉆石實驗室；4．1985年，日本住友電器工業(yè)（SumitomoE.I.）公司開始生產(chǎn)合成鉆石；5．1990年，俄羅斯公布用BARS系統(tǒng)生長合成鉆石成果。

1.六、合成鉆石及鑒定（一）合成鉆石的歷史及作用早期合成鉆石晶體2.早期合成鉆石晶體2.（二）合成原理、設(shè)備及過程、方法：

1．原理及理論基礎(chǔ)a．高溫高壓生長天然鉆石的生長環(huán)境、包裹體、晶體結(jié)構(gòu)和實驗?zāi)M研究表明：鉆石生長于高溫高壓的條件；合成的溫壓范圍：50~80kb1350~1800℃鉆石在常溫常壓下為亞穩(wěn)定狀態(tài)，因鉆石中C-C鍵要轉(zhuǎn)變?yōu)槭Y(jié)構(gòu)需很大能量，因而鉆石可以在常溫、常壓下可穩(wěn)定存在。

3.（二）合成原理、設(shè)備及過程、方法：3.b．金屬觸媒（催化劑）作用：

金屬觸媒：Fe、Ni、Co、Pd等合金作用：降低合成的溫度、壓力，提高合成效率（石墨→鉆石轉(zhuǎn)變率提高）。無觸媒時需更高溫度：設(shè)備、技術(shù)條件困難c.原料：鉆石粉或石墨，合成較大顆粒的鉆石需籽晶作為晶核，圍繞它生長合成鉆石晶體。4.b．金屬觸媒（催化劑）作用：4.d．合成方法：

總體上有三種類型方法：（1）靜壓法：包括種晶觸媒法、靜壓觸媒法、靜壓直接轉(zhuǎn)變法；（2）動力法：如爆炸法、液中放電法等；（3）亞穩(wěn)定區(qū)生長法：如化學(xué)氣相沉淀法、常壓高溫合成法等。

寶石級鉆石合成方法：種晶觸媒法

5.d．合成方法：5.種晶觸媒法，又包括：

壓帶法和俄羅斯的BARS系統(tǒng)（1）壓帶法：將鉆石粉作為碳源放在生長艙內(nèi)，生長艙放在兩個碳化鎢砧之間，再使其經(jīng)受高溫高壓作用，生長艙底部的溫度比頂部略低，頂部鉆石粉溶解并朝底部運動，鉆石在低溫區(qū)圍繞籽晶開始生長。6.種晶觸媒法，又包括：6.（2）BARS系統(tǒng)：又稱分裂球無壓裝置。該裝置壓力是通過將液體注入壓力筒內(nèi)獲得，而不是靠水壓機(jī)提供。內(nèi)部反應(yīng)艙內(nèi)有加熱裝置，籽晶、鉆石粉和金屬觸媒。時間：7天左右，約5mm單晶體，時間長，大晶體7.（2）BARS系統(tǒng)：7.8.8.9.9.10.10.11.11.12.12.e.合成鉆石晶體形態(tài)：多為立方體和八面體聚形，與溫壓條件有關(guān)T：1300→1600℃時，晶形由立方體→截角立方體→立方-八面體→截頂八面體→八面體13.e.合成鉆石晶體形態(tài)：13.

（三）合成鉆石的特征及鑒定

1．顏色：早期合成鉆石多呈特征的黃色，常顯沙漏狀色帶，現(xiàn)在可以合成近無色的鉆石；14.（三）合成鉆石的特征及鑒定14.15.15.2．多種形態(tài)的金屬觸媒包裹體：針尖狀，面包渣狀及各種不規(guī)則狀的金屬觸媒（金屬光澤）16.2．多種形態(tài)的金屬觸媒包裹體：16.3.晶體表面有不規(guī)則樹枝狀生長花紋，與天然鉆石表面三角生長標(biāo)志或階梯狀生長紋明顯不同。4.紫外熒光和磷光：短波紫外光下，合成鉆石具有特征的熒光，部分鉆石具有磷光。17.3.晶體表面有不規(guī)則樹枝狀生長花紋，與天然鉆石表面三角生5.陰極發(fā)光：合成鉆石具有規(guī)則的陰極發(fā)光試樣，八面體發(fā)光區(qū)和立方體發(fā)光區(qū)排列規(guī)則。天然鉆石表現(xiàn)為復(fù)雜的發(fā)光圖案。18.5.陰極發(fā)光：合成鉆石具有規(guī)則的陰極發(fā)光試樣，八面18.19.19.合成鉆石的CL圖象20.合成鉆石的CL圖象20.天然鉆石的CL圖象21.天然鉆石的CL圖象21.天然鉆石的CL圖象22.天然鉆石的CL圖象22.6.吸收光譜：合成鉆石通常為Ib型，缺失415nm吸收譜。而大多數(shù)天然鉆石具有415nm、452nm、465nm、478nm吸收線。如將合成鉆石進(jìn)行高壓高溫處理，亦可產(chǎn)生Ia型鉆石。7.晶體形態(tài)差異：合成鉆石大多為立方體和八面體的聚形，合成鉆石的形態(tài)和合成的溫度、壓力相關(guān)。8.部分合成鉆石具有磁性，因鉆石中較多的微小金屬觸媒包裹體所致。23.6.吸收光譜：合成鉆石通常為Ib型，缺失415nm吸收譜。24.24.9．用DiamondSure&Diamond

View（鉆石光譜鑒定儀和鉆石結(jié)構(gòu)熒光鑒定儀）測試：前者測試大多數(shù)天然鉆石的415nm的吸收線；后者檢測合成鉆石顯示的立方-八面體式樣的紫外熒光。

25.9．用DiamondSure&DiamondVi10．籽晶及籽晶幻影區(qū)：某些合成鉆石中存在的沿著四方形種晶向外生長延伸的，邊緣由相對明亮的細(xì)線構(gòu)成的錐狀生長區(qū)。無論種晶是否被切磨掉，幻影區(qū)仍可存在，浸液中觀察更明顯。26.10．籽晶及籽晶幻影區(qū)：26.合成鉆石的處理：Ib型：在1600℃,5.5Gpa以上時，Ib中的孤N→A或B中心轉(zhuǎn)變；以減輕顏色。亦可合成Ⅱa型鉆石但合成及處理成本仍很高27.合成鉆石的處理：27.六、合成鉆石及鑒定（一）合成鉆石的歷史及作用1．1953年，瑞士工程公司（ASEA）首次合成工業(yè)用途的鉆石；2．1955年，美國通用電氣公司（GE）合成鉆石成功；3．1959年，DeBeers的鉆石實驗室；4．1985年，日本住友電器工業(yè)（SumitomoE.I.）公司開始生產(chǎn)合成鉆石；5．1990年，俄羅斯公布用BARS系統(tǒng)生長合成鉆石成果。

28.六、合成鉆石及鑒定（一）合成鉆石的歷史及作用早期合成鉆石晶體29.早期合成鉆石晶體2.（二）合成原理、設(shè)備及過程、方法：

1．原理及理論基礎(chǔ)a．高溫高壓生長天然鉆石的生長環(huán)境、包裹體、晶體結(jié)構(gòu)和實驗?zāi)M研究表明：鉆石生長于高溫高壓的條件；合成的溫壓范圍：50~80kb1350~1800℃鉆石在常溫常壓下為亞穩(wěn)定狀態(tài)，因鉆石中C-C鍵要轉(zhuǎn)變?yōu)槭Y(jié)構(gòu)需很大能量，因而鉆石可以在常溫、常壓下可穩(wěn)定存在。

30.（二）合成原理、設(shè)備及過程、方法：3.b．金屬觸媒（催化劑）作用：

金屬觸媒：Fe、Ni、Co、Pd等合金作用：降低合成的溫度、壓力，提高合成效率（石墨→鉆石轉(zhuǎn)變率提高）。無觸媒時需更高溫度：設(shè)備、技術(shù)條件困難c.原料：鉆石粉或石墨，合成較大顆粒的鉆石需籽晶作為晶核，圍繞它生長合成鉆石晶體。31.b．金屬觸媒（催化劑）作用：4.d．合成方法：

總體上有三種類型方法：（1）靜壓法：包括種晶觸媒法、靜壓觸媒法、靜壓直接轉(zhuǎn)變法；（2）動力法：如爆炸法、液中放電法等；（3）亞穩(wěn)定區(qū)生長法：如化學(xué)氣相沉淀法、常壓高溫合成法等。

寶石級鉆石合成方法：種晶觸媒法

32.d．合成方法：5.種晶觸媒法，又包括：

壓帶法和俄羅斯的BARS系統(tǒng)（1）壓帶法：將鉆石粉作為碳源放在生長艙內(nèi)，生長艙放在兩個碳化鎢砧之間，再使其經(jīng)受高溫高壓作用，生長艙底部的溫度比頂部略低，頂部鉆石粉溶解并朝底部運動，鉆石在低溫區(qū)圍繞籽晶開始生長。33.種晶觸媒法，又包括：6.（2）BARS系統(tǒng)：又稱分裂球無壓裝置。該裝置壓力是通過將液體注入壓力筒內(nèi)獲得，而不是靠水壓機(jī)提供。內(nèi)部反應(yīng)艙內(nèi)有加熱裝置，籽晶、鉆石粉和金屬觸媒。時間：7天左右，約5mm單晶體，時間長，大晶體34.（2）BARS系統(tǒng)：7.35.8.36.9.37.10.38.11.39.12.e.合成鉆石晶體形態(tài)：多為立方體和八面體聚形，與溫壓條件有關(guān)T：1300→1600℃時，晶形由立方體→截角立方體→立方-八面體→截頂八面體→八面體40.e.合成鉆石晶體形態(tài)：13.

（三）合成鉆石的特征及鑒定

1．顏色：早期合成鉆石多呈特征的黃色，常顯沙漏狀色帶，現(xiàn)在可以合成近無色的鉆石；41.（三）合成鉆石的特征及鑒定14.42.15.2．多種形態(tài)的金屬觸媒包裹體：針尖狀，面包渣狀及各種不規(guī)則狀的金屬觸媒（金屬光澤）43.2．多種形態(tài)的金屬觸媒包裹體：16.3.晶體表面有不規(guī)則樹枝狀生長花紋，與天然鉆石表面三角生長標(biāo)志或階梯狀生長紋明顯不同。4.紫外熒光和磷光：短波紫外光下，合成鉆石具有特征的熒光，部分鉆石具有磷光。44.3.晶體表面有不規(guī)則樹枝狀生長花紋，與天然鉆石表面三角生5.陰極發(fā)光：合成鉆石具有規(guī)則的陰極發(fā)光試樣，八面體發(fā)光區(qū)和立方體發(fā)光區(qū)排列規(guī)則。天然鉆石表現(xiàn)為復(fù)雜的發(fā)光圖案。45.5.陰極發(fā)光：合成鉆石具有規(guī)則的陰極發(fā)光試樣，八面18.46.19.合成鉆石的CL圖象47.合成鉆石的CL圖象20.天然鉆石的CL圖象48.天然鉆石的CL圖象21.天然鉆石的CL圖象49.天然鉆石的CL圖象22.6.吸收光譜：合成鉆石通常為Ib型，缺失415nm吸收譜。而大多數(shù)天然鉆石具有415nm、452nm、465nm、478nm吸收線。如將合成鉆石進(jìn)行高壓高溫處理，亦可產(chǎn)生Ia型鉆石。7.晶體形態(tài)差異：合成鉆石大多為立方體和八面體的聚形，合成鉆石的形態(tài)和合成的溫度、壓力相關(guān)。8.部分合成鉆石具有磁性，因鉆石中較多的微小金屬觸媒包裹體所致。50.6.吸收光譜：合成鉆石通常為Ib型，缺失415nm吸收譜。51.24.9．用DiamondSure&Diamond

View（鉆石光譜鑒定儀和鉆石結(jié)構(gòu)熒光鑒定儀）測試：前者測試大多數(shù)天然鉆石的415nm的吸收線