河南产宝石级高温高压合成钻石的谱学特征及电磁性研究

为快速鉴定高温高压(HPHT)合成钻石,前人已开展了系统的发光特征和谱学特征研究,但对比性分析较少,且对电学性质和磁学性质关注不多。本文结合常规宝石学观察、高精度谱学测试以及导电性和磁性测试,对49粒无色、黄色样品进行了深入研究和对比分析。结果表明:①铁、钴、镍等金属元素的触媒残余是HPHT合成钻石的磁性来源,测试样品均能被磁强达到12000Gs的磁棒吸引。②无色HPHT合成钻石为Ⅱa+Ⅱb型钻石,硼元素的存在导致其具有良好的导电能力,且随着硼含量的增多,导电能力逐渐增强;黄色样品为Ⅰb+ⅠaA型钻石,约三分之一的孤氮转化为A集合体,揭示合成钻石在生长完成后经过了高温退火处理。③硼元素的普遍存在,以及氮元素主要以孤氮原子和A集合体的方式存在,导致了HPHT合成钻石的特征红外光谱;HPHT合成钻石中常含有氮、镍、硅等杂质元素引起的晶格缺陷,导致了特征的光致发光光谱。④无色HPHT合成钻石具有强蓝绿色荧光和磷光,黄色HPHT合成钻石具有绿色荧光,可见明显的立方体-八面体分区现象。本研究表明:谱学特征和发光特征仍然是筛查鉴定HPHT合成钻石的重要依据。现生长技术下合成的HPHT合成钻石在导电性和磁性两方面也与天然钻石存在明显差异,可以作为快速鉴定合成钻石的辅助性依据。     

CVD合成钻石的层状生长结构和紫外荧光特征

最近NGTC实验室检测出多批次CVD合成钻石,这些CVD合成钻石均具有明显的鉴定特征,使用钻石观测仪（DiamondViewTM）观察可见蓝色、橙红色荧光和蓝色磷光以及细密层状生长纹理,光致发光光谱中可见737 nm处的特征发光线.这些特征均与其生长结构及生长过程中进入钻石晶体中的杂质有关.笔者以最近检测过程中发现的一颗CVD合成钻石为例,使用高倍率显微技术对其层状结构的微细特征及其在钻石观测仪下的荧光特征的关系进行了详细观察和对比.结果显示,此样品与之前检测到的CVD合成钻石略有差异.此次检测到的样品在钻石观测仪（DiamondViewTM）下观察具有较宽的层状生长分区,层与层之间的分界线十分明显且在高倍显微镜下也可见到细微的生长特征.通过对样品特征的分析,了解了晶体生长过程中多阶段生长条件的变化,更直观的展现了CVD合成钻石的生长过程.     

无色-近无色高温高压合成钻石的谱图特征及其鉴别方法

实验室发现大量小颗粒的无色高温高压(HPHT)合成钻石与天然钻石混杂镶嵌在各种饰品中,前人提出荧光和磷光特征是主要的快速区分特征,然而荧光、磷光特征的差异并不能完全将HPHT合成钻石与天然钻石区分开来。本文将常规的宝石学观察分析与多种高精度谱学测试相结合,对五粒不同的无色-近无色HPHT合成钻石样品进行深入研究。结果表明,五粒钻石在紫外可见吸收光谱无270 nm吸收或是只有极弱的270 nm吸收,随着颜色级别的降低,270 nm吸收越明显。红外光谱测试显示,各粒样品中都含有不等量的硼元素。光致发光光谱测试表明,HPHT合成钻石含有与微量N、Ni、Si等相关的晶格缺陷。超短波紫外光源激发下,所有的HPHT合成钻石都有强磷光,在钻石观察仪下可以观测到清晰的八面体和立方体分区特征。显然,不同的合成钻石的特征略有差异,但综合其荧光及磷光特征以及红外、紫外、光致发光光谱特征,可以准确地将无色HPHT合成钻石与对应的天然钻石区分开来。     

稀土长余辉发光材料SrAl2O4：Eu^2＋,Dy^3＋的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法在低温、还原气氛下制备了长余辉发光材料SrAl2O4:Eu^2 ,Dy^3 用X射线粉晶衍射对其进行了物相鉴定，表明在1050℃已经得到纯相的SrAl2O4产物，1150-1400℃物相没有改变．仍是SrAl2O4相．研究了灼烧工艺、铕和锶的比值、硼酸的加入量、激活剂铕和镝的比值、基质元素铝和锶的比值等条件对SrAl2O4:Eu^2 ,Dy^3 长余辉发光材料的相对发光强度的影响．结果表明：采用H2作还原气氛，灼烧温度为1200℃，恒温2h，然后随炉自然降温的生产工艺，可制备出发光性能优良的长余辉发光材料．     

海南蓬莱蓝宝石的光致发光谱学特征及意义

从光致发光光谱角度探讨了海南蓬莱蓝宝石的呈色机理.结果发现:与蓝宝石吸收光谱的500～700 nm吸收宽带相比,在500～720 nm发光波段内存在566.8 nm锐峰、600 nm左右肩峰和Cr~(3+)的694.2 nm特征峰.600 nm肩峰与其吸收峰镜像对称,566.8 nm处锐峰的产生原因复杂.600 nm肩峰可能与Fe~(2+)-Fe~(2+)离子对的电子跃迁有关;566.8 nm锐峰因532 nm激光激发Fe~(2+)-Ti~(4+)或Fe~(2+)-Fe~(3+)间的电荷迁移带,通过晶格造成Si~(4+)、Mg~(2+)等微量杂质离子敏化而产生.光致发光谱中呈现更多谱峰,能呈现离子跃迁时不同离子间发生的相互作用,为500～700 nm吸收宽带由不同致色机制的叠加给出了直接证明,是一种能全面地研究宝石矿物中致色元素能级结构的有效方法.     

稀土Ce,Tb在SrAl2O4基质中发光性的初步试验研究

本文报道了利用CeO2,Tb4O7和SrAl2O4为主原料合成SrAl2O4:(Ce,Tb)光致绿色发光粉体研究结果，实验研究表明Ce^3 ，Tb^3 含量、保温时间等主要合成条件对合成样品发光性能具有重要影响，并对其发光机理进行了初步探讨。     

辐射处理金刚石的谱学研究及其意义

利用傅立叶显微红外光谱、紫外-可见-近红外吸收光谱、低温光致发光谱、拉曼光谱等4种谱学方法,对10颗辐照改色（R1-R10）的彩色天然金刚石进行了研究。利用可见吸收光谱和低温光致发光谱研究了金刚石石中的点缺陷产生系列的色心峰,指出在可见吸收光谱中除了有N3心吸收峰外,还可见595和637色心峰;在低温光致发光谱中发现有色心组合峰575,595和637等的出现,此组合峰与近红外区4929cm^-1处的H1b和5156cm^-1处的H1C色心峰共同存时,不仅是辐照处理绿色金刚石的鉴定证据,也是辐照处理各种彩色金刚石的重要的标志之一。本研究为辐射处理金刚石的鉴别和工艺流程提供了新的谱学依据和思路。     

Chameleon钻石与其相似黄色钻石光谱学特征的对比分析及颜色成因

Chameleon钻石（俗称“变色龙钻石”）是一种具有光致变色和热致变色现象的彩色钻石,在受热后或长时间在暗室中会由黄绿色变为黄色,在实际工作中发现与Chameleon钻石颜色相似的黄色钻石并不具有此类“变色”现象。为了研究Chameleon钻石与相似黄色钻石的差异,并进一步探究产生光致变色和热致变色现象的原因,本文选取Chameleon钻石和与其颜色相似的黄色钻石作为研究对象,进行加热实验,观察加热前后钻石颜色、紫外可见光吸收光谱的变化情况,探寻导致热致变色的原因,并对样品的红外吸收光谱及光致发光光谱特征进行详细分析与比较。结果表明：Chameleon钻石受热后由黄绿色变为黄色,在超短波紫外线下显示绿色荧光和磷光,相似黄色钻石样品无磷光及变色现象;所有样品均有从紫外光至510nm逐渐减弱的连续吸收和480nm吸收宽带,Chameleon钻石具650～800nm吸收宽带,相似黄色钻石无该吸收带,加热后吸收带消失是其产生热致变色的主要原因;进一步对样品的缺陷类型进行对比分析,Chameleon钻石红外光谱可见孤氮特征及与片晶无关的1430cm-1宽吸收带,该峰未在相似黄色钻石中出现,但产...     

利用吸收和发光光谱技术分析高温高压天然富氢钻石的鉴定特征

对不同类型褐色钻石进行高温高压处理和结构特性研究是钻石研究中的难点和重点之一。前人对富氢钻石的研究主要集中于其特殊的生长结构以及其形成环境的探讨,而对富氢钻石经高温高压处理后的变化特征鲜有涉及。本文对经高温高压处理前后的富氢钻石的红外光谱、紫外可见吸收光谱以及光致发光光谱等谱学特征进行了对比,研究其鉴定特征。结果表明:高温高压处理前后的富氢钻石的光谱特征具有明显差异,特别是红外光谱,经处理后的钻石中与氮氢有关的吸收峰如3310 cm~(-1)、3232 cm~(-1)、3189 cm~(-1)等明显减弱甚至消失,并出现与孤氮有关的新的2688 cm~(-1)吸收峰;紫外可见光吸收光谱中,经处理的褐色钻石中的无选择性吸收(钻石呈褐色的原因)变为孤氮的典型吸收,即550 nm至短波的吸收以及N_3中心(415 nm)的吸收均明显增强,因此钻石也由原来的褐色变为黄色。钻石经处理前后的光致发光光谱中,与氮原子有关的缺陷类型、峰的强度以及缺陷组合也有变化。本文获得的光谱变化特征,为准确鉴定高温高压处理的黄色富氢钻石提供了依据,也为解释与氢和氮相关的晶格缺陷在高温条件下的变化机理提供了理论基础。     

矿物中的色心:以金刚石氮心为例

色心是矿物颜色的主要形成机制之一,含色心的矿物有钾盐、石盐、萤石、石英和金刚石等.本文主要介绍金刚石中的色心,金刚石中有众多的缺陷,特别是其中的氮心.氮心由一个置换碳的氮和一个空位组成,包括电中性的NV0和带负电的NV-,NV-心可以用作室温量子比特.本文叙述了NV-心的结晶构造和电子结构,以及通过NV-心的光致发光、电子自旋和核自旋一步步地建立电子和核的量子比特.最后,讨论了氮心在量子信息、传感器和生命科学等领域的应用前景.