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。     

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。     

俄罗斯高温高压处理钻石特征

采用显微观察、红外光谱、可见吸收光谱和低温光致发光谱等分析方法,对9颗俄罗斯高温高压处理钻石样品进行了研究。结果表明,该类钻石样品的内部多见石墨化现象,尤以彩色钻石样品更明显;金黄色、紫红色、黄绿色样品为ⅠaAB型,浅黄色样品为ⅠaB型,近无色样品为Ⅱa型;样品的可见吸收光谱因颜色不同而差异显著,其中金黄色样品可见475 nm处的吸收宽带,紫红色样品可见638,614,595 nm处的吸收峰,黄绿色和浅黄色样品可见415,475,503 nm处的吸收峰,近无色样品则为较光滑的平直曲线。此外,该类样品在低温光致发光谱中可见575 nm与637 nm处强发光峰。这些特征为探讨该类钻石的晶格缺陷与呈色机理提供了一定的科学依据。     

Ⅰa型褐色金刚石高温高压改色研究进展

Ⅰa型金刚石是世界上最重要的金刚石种类,约占金刚石总量的98%。利用大腔体压机通过优化温度、压力和时间等因素改善工业用途的Ⅰa型褐色金刚石的体色,是提高其经济价值并满足日益加剧的彩色金刚石市场需求的重要技术手段。但由于受金刚石原料的来源及实验技术条件的限制导致国内高温高压环境下对褐色金刚石的改色处理进展缓慢,并且改色后的金刚石很难达到宝石级别。本文对自20世纪60年代以来国内外对Ⅰa型金刚石高温高压(HTHP)改色处理的研究及所取得的成果进行了总结。已有的研究显示,在伴有塑性变形的基础上,不同结构的杂质氮是主要的致色元素。根据高温高压环境下Ⅰa型褐色金刚石内部杂质氮反应原理以及动力学机理,提出只要设计合理的样品组装方式以及恰当的改色处理所需的温压条件,我国普遍使用的六面顶压机同样具备对Ⅰa型褐色金刚石进行商业化改色处理的潜力。     

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。     

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。     

不同颜色翡翠的微量元素及红外光谱特征

不同颜色翡翠的能谱分析结果及紫外可见光谱特征表明；白色翡翠含有Fe,但Fe^3 不能使翡翠产生颜色；Mn可能是紫色翡翠的致色元素；蓝色翡翠较紫色翡翠含有S及较多的Ca、Fe、Mg和较少的Mn，Fe、Mg可使紫色翡翠带蓝色色调；灰绿色翡翠较绿色翡翠有较多的Ca、Fe、Mg和极少的Cr。同时，分析对比了不同颜色A货翡翠和优化处理翡翠的红外光谱特征。     

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。     

湖北天然绿松石与优化处理绿松石的宝石学鉴别特征

本文主要以湖北天然绿松石、浸胶绿松石和注有色胶绿松石为研究对象,结合优化处理工艺过程及所用的胶水混合液,通过宝石学常规测试以及扫描电子显微镜、红外光谱仪、激光拉曼光谱仪和紫外可见光谱仪等宝石学现代仪器的测试分析,研究有效鉴别湖北天然绿松石和浸胶绿松石、注有色胶绿松石的测试方法。结果表明,注有色胶绿松石的颜色较呆板,浸胶和注有色胶绿松石相对密度较低且在长波紫外荧光灯下显示强至弱的蓝色荧光;扫描电镜下可见浸胶和注有色胶绿松石微晶之间的空隙被不同程度的胶质物充填,但该方法为有损法,不推荐使用;红外光谱中2 930、2 860、1 730、1 460 cm-1附近由有机物基团振动所致的红外吸收谱带可有效区分三者,是最为快速、无损、准确的方法;拉曼光谱中2 942、2 873、1 452、1 620、830 cm-1附近的吸收峰可作为鉴别湖北天然绿松石和浸胶或注有色胶绿松石的重要依据;紫外可见光谱中较弱的429 nm吸收峰和宽缓的677 nm吸收带可作为区分天然绿松石和注有色胶绿松石的鉴别依据,但无法区分天然绿松石和浸胶绿松石。     

山东蒙阴钻石的三维荧光光谱特征及其与紫外荧光特征的对比

三维荧光光谱是20世纪80年代发展起来的一种新的荧光分析技术,其与紫外荧光光谱相比,前者能获得激发波长和发射波长同时变化时的荧光强度信息,在多组分混合物的定性与定量分析、在环境、生物、化学等方面的应用较成熟,而在珠宝玉石的测试与研究中则应用较少。选取山东蒙阴矿区产出的25颗钻石样品作为研究对象,采用三维荧光和紫外荧光对其进行了测试与分析。结果表明,该钻石样品的三维荧光光谱特征可分为无荧光谱峰、单荧光谱峰、双荧光谱峰和3个荧光谱峰4种类型,与其紫外荧光特征呈一一对应关系。     

Ⅰa型褐色金刚石结构缺陷的同步辐射白光形貌特征

同步辐射白光形貌术具有射线强度大、准直性好、摄谱时间短、分辨率高等特点,是无损研究晶体缺陷的有效工具．采用该方法对产自山东蒙阴、辽宁瓦房店和湖南沅江3个矿区的31颗典型金刚石样品进行了研究．白光形貌像揭示,金刚石中普遍存在晶体结构畸变的特征,并且变形程度不等,部分严重变形晶体具有异常劳埃衍射式样;其衍射斑点的形态、衬度及条纹变化反映了金刚石晶体结构变形的程度和复杂性．晶格的完整性与金刚石的褐色强度无明显相关性．该类结构缺陷与金刚石的复杂形成过程和深部保存条件有关．     

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。     

基于红外光谱技术的西藏多不杂斑岩型Cu-Au矿床蚀变及矿化特征研究——以钻孔ZK3112为例

多不杂斑岩型Cu-Au矿床是西藏多龙矿集区内的三大矿床之一,随着该区找矿工作逐渐向深部及外围展开,需要较新的技术方法与勘查理念。本文通过短波红外(SWIR)技术对矿区内ZK3112钻孔开展光谱填图工作,在厘清钻孔内蚀变矿物类型、空间分布及矿物组合分带的基础上,对主要蚀变矿物的波谱特征参数变化规律进行统计。研究发现绢云母Al-OH2200Pos的低值(<2200 nm)和绿泥石Fe-OH2250Pos的高值(>2254 nm)均可以指示钻孔内蚀变较强的区域,可快速定位热液矿化中心,是有效的找矿勘查标识。利用ASTER数据提取区域上羟基蚀变信息,发现在多个矿区范围内均出现了与多不杂同样的羟基异常,这说明针对蚀变矿物波谱特征所建立的找矿勘查标志可能同样适用于本区域其他同类型矿床。该研究成果可为多不杂矿床及区域内同类型矿床的找矿勘查工作提供新方法、新理念。