高温高压处理钻石的谱学研究

对高温高压处理钻石进行了显微观察及红外光谱、低温紫外－可见－近红外吸收光谱和光致发光谱等谱学研究，认为钻石的去色是由于高温高压过程引起晶格结构的重组，从而得出天然褐色钻石的致色与位错附近的孤氮－空穴（N－V）的眯缺陷有关的结论。同时也提供了高温高压处理钻石的一些谱学特征，如红外光谱中较弱的3107cm^-1峰，紫外－可见吸收光谱中的325nm宽带，光致发光谱中的575nm与637nm峰。     

高温高压改色处理Ⅰa型褐色钻石的光谱鉴定特征

Ⅱa型钻石的高温高压改色及褪色研究已开展了大量工作,然而对Ⅰa型Cape系列褐色钻石在高温高压处理条件下的行为尚不明确。为解析实验室钻石鉴定工作中遇到的黄色钻石颜色成因问题,本文选取了Ⅰa型Cape系列褐色钻石作为研究对象,进行高温高压改色处理实验,并对处理前后的样品的紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱以及光致发光光谱等谱学特征进行对比分析。结果表明:经高温高压改色处理后,钻石颜色由灰褐色变为褐黄色,钻石的紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和光致发光光谱也发生了很大改变。经处理的褐色钻石,其紫外可见吸收光谱中除原有的415nm和477nm吸收外,还产生503.2nm吸收,同时550nm至短波的吸收增强,钻石因此由原来的灰褐色变为褐黄色;红外吸收光谱中,1498、1520、1547cm~(-1)三个峰变为一个以1498cm~(-1)为中心的吸收宽峰;光致发光光谱中,产生了明显的H3(503.2nm)以及H2(986.2nm)缺陷。本研究获得的光谱变化特征为准确鉴定高温高压改色处理的Cape型钻石提供了依据,也为更好地理解晶格中氮、氢等相关的格子缺陷在高温高压条件下的变化机理提供了实验数据和分析。     

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。     

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。     

高温高压处理褐色钻石改色机理分析

采用红外光谱仪、拉曼光谱仪对经六面顶压机进行高温高压处理的褐色钻石进行了光谱分析,并在此基础上进行了改色机理分析。结果显示,含有氮杂质的Ⅰa A、Ⅰa AB型钻石样品在5.6 GPa、1 650℃的高温高压环境下,实验时间从30 min开始钻石样品的颜色由褐色改变成鲜艳的黄色,这种现象主要与H3心、H4心、N3心和孤氮有关;样品随着处理时间的增加呈现鲜艳的黄绿色,这种现象主要与H2心、H3心有关。     

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...     

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,但产生该吸收的原因未知,仍需进一步研究,此外与Chameleon钻石相比,相似黄色钻石中氮杂质的聚合程度更高;Chameleon钻石及相似黄色钻石表现出以700nm为中心的特征发光带,此外Chameleon钻石还可检测到H3等与N-V相关缺陷及489、883、884nm等与Ni-N相关缺陷产生的发光峰。综合以上光谱学特征对比分析可知,Chameleon钻石存在与A型氮、孤氮、镍杂质及氢杂质有关的某种缺陷结构,与相似黄色钻石的光谱特征具有明显差异。本次研究对探明Chameleon钻石具热致变色现象的根本原因具有参考意义。     

俄罗斯富铁型水热法合成祖母绿特征研究

针对近期市场上出现的俄罗斯富铁型水热法合成祖母绿,采用电子探针、傅里叶变换红外光谱仪和紫外-可见光谱仪等测试分析方法,从化学成分、宝石学特征及谱学进行初步研究。结果表明,俄罗斯富铁型水热法合成祖母绿内部有特征的红棕色假六方片状金属固体包裹体,化学成分以贫碱富铁含铜为特征,环状分子通道内I型水和Ⅱ型水同时存在,在760nm处有由Fe3＋的d-d电子跃迁导致的特征吸收峰。除此之外,笔者对比分析了俄罗斯富铁型、传统水热法合成祖母绿、桂林水热法合成祖母绿、助熔剂法合成祖母绿及天然祖母绿样品在谱学上的差异。     

高温高压合成黄色钻石颜色成因及改色机理探讨

为了从动态过程中更直观地研究黄色高温高压合成钻石的颜色成因和改色机理,本文对5颗黄色高温高压合成钻石进行高温高压改色实验,并对样品改色前后的红外光谱、光致发光光谱、DiamondViewTM图像进行了分析,发现受合成方法限制,高温高压法合成钻石所含缺陷较多,除应力缺陷外,还含有较多空穴和杂质元素,如N、Ni等,对合成钻石的品质和颜色有较大影响。同时,通过红外光谱和光致发光光谱测试得到,改色前、后合成钻石样品内的色心包括(N_V)-、(N_V)、H3、C心、(Ni_V)-、Ni_N复合体和Ni-。实验所提供的7 GPa高压及1 480℃高温条件有助于钻石晶体内部氮的聚集,从而改变合成钻石的类型,即由Ⅰb型(含少量A集合体)转变为Ⅰb+ⅠaA混合型,同时对合成钻石的颜色也产生了影响。     

HPHT合成钻石在首饰中的鉴别特征

国家黄金钻石制品质量监督检验中心收到待检的百余件群镶钻石首饰中发现混有大量HPHT合成黄色钻石.采用宝石显微镜、红外光谱仪、X射线荧光光谱仪、紫外可见光分光光谱仪、紫外荧光灯、DiamondView^TM等对HPHT合成钻石样品做了详细地测试与分析.结果表明,这些HPHT合成钻石样品具有较为统一的黄色,放大检查可见合成钻石内部含有大量棒状、柱状、细小微粒状的铁镍合金包裹体,且几乎都有磁性,有些磁性甚至较强;样品的红外反射光谱非常特征,均具有明显的1 131 cm^-1处的吸收峰,为Ⅰb型钻石,而Ⅰb型钻石在天然钻石中极少见到;X射线荧光光谱测试显示有强烈的铁峰和镍峰,且在短波紫外线下多数具有绿黄色荧光.HPHT合成钻石在DiamondView^TM下具有不同程度的黄绿色荧光,部分具有黑十字现象.     

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.     

俄罗斯的金刚石及其产业发展

2010年,俄罗斯毛坯金刚石的产量约占世界总产量的25%,并以强劲的增长势头不断改变着世界金刚石市场的供应格局。对近10年发表的有关俄罗斯金刚石的英文文献进行了编译整理,对雅库特、阿尔汉格尔斯克和乌拉尔产出金刚石的宝石矿物学特征进行了比较分析,结果显示,三个产区的金刚石在颜色、形貌、微量杂质元素、发光性、包裹体等方面有一定的差异,这些差异是否可以作为俄罗斯不同金刚石产地来源的标型特征还有待进一步验证。结合俄罗斯近5年来在世界金刚石市场上的表现,简要分析了俄罗斯金刚石对国际市场的影响及金刚石产业发展的情况。有关信息对了解世界金刚石供求关系及国际金伯利进程框架下金刚石产地来源的研究有一定的参考价值。     

西藏罗布莎蛇绿岩铬铁矿中金刚石的研究

在西藏罗布莎豆荚状铬铁矿中发现过金刚石,但迄今仍有人因为自己所取的小试样中没有分离出金刚石而否定罗布莎等地金刚石的存在。由于金刚石涉及西藏雅鲁藏布江缝合线和蛇绿岩、铬铁矿成因等问题,笔者重新在罗布莎铬铁矿中取样,经过选矿,又在1500kg样品中选出了25粒金刚石和近70种伴生矿物。这就表明西藏金刚石是的确存在的,而且它和蛇绿岩的铬铁矿同是深部成因的产物。     

巴西砂矿金刚石产地特征及比较研究

金刚石产地来源的确定是国际性难题,其中由于砂矿金刚石可能存在搬运过程的混合,其产地来源的确定更加具有争议性。巴西金刚石绝大部分来源于砂矿,从成矿地质背景、形貌和颜色、内部结构、矿物包裹体、微量元素、C同位素组成分布等六个要素总结分析了巴西金刚石研究的相关成果,为国际砂矿来源金刚石产地辨识提供参考。研究结果显示,巴西大部分矿区金刚石的特征与世界范围其它矿区的相似,以橄榄岩型为主,难以相互区分。但其中Juina地区和Machado河产地的金刚石具有独特的氮含量（无氮的Ⅱ型为主）和聚集状态,内部结构、矿物包裹体组合及温压环境特征均显示出深部地幔来源的特点,和巴西其它产地具有一定的区分度。与世界范围不同产地砂矿来源金刚石的基本特征对比显示,不同国家具体地区砂矿金刚石在上述不同要素的组合上存在一定的差异性,但总体上要借助现有资料进行产地来源的准确判断还非常困难,需要进行更深入细致的工作。