合成钻石及鉴定PPT课件.ppt

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1、.1六、合成钻石及鉴定(一)合成钻石的历史及作用 11953年, 瑞士工程公司(ASEA)首次合成工 业用途的钻石; 21955年, 美国通用电气公司(GE)合成钻石 成功; 31959年, De Beers 的钻石实验室; 41985年, 日本住友电器工业(Sumitomo E. I.) 公司开始生产合成钻石; 5 1990年, 俄罗斯公布用BARS系统生长合成 钻石成果。 .2早期合成钻石晶体.3(二)合成原理、设备及过程、方法: 1原理及理论基础 a 高温高压生长 天然钻石的生长环境、包裹体、晶体结构和实验模拟研究表明:钻石生长于高温高压的条件; 合成的温压范围:5080kb 13501

2、800 钻石在常温常压下为亚稳定状态,因钻石中C-C键要转变为石墨结构需很大能量,因而钻石可以在常温、常压下可稳定存在。 .4b金属触媒(催化剂)作用: 金属触媒:Fe 、 Ni、 Co、 Pd等合金 作用:降低合成的温度、压力, 提高合成效率(石墨钻石转变率提高)。 无触媒时需更高温度:设备、技术条件困难c. 原料:钻石粉或石墨, 合成较大颗粒的钻石需籽晶作为晶核,围绕 它生长合成钻石晶体。.5d合成方法: 总体上有三种类型方法: (1)静压法:包括种晶触媒法、静压触媒法、 静压直接转变法; (2)动力法:如爆炸法、液中放电法等; (3)亚稳定区生长法:如化学气相沉淀法、 常压高温合成法等。

3、 宝石级钻石合成方法:种 晶 触 媒 法 .6种晶触媒法,又包括: 压带法和俄罗斯的BARS系统 (1)压带法:将钻石粉作为碳源放在生 长舱内,生长舱放在两个碳 化钨砧之间,再使其经受高 温高压作用,生长舱底部的 温度比顶部略低,顶部钻石 粉溶解并朝底部运动,钻石 在低温区围绕籽晶开始生长。.7(2)BARS系统: 又称分裂球无压装置。该装置压力是通过将液体注入压力筒内获得,而不是靠水压机提供。内部反应舱内有加热装置,籽晶、钻石粉和金属触媒。 时间:7天左右,约5mm单晶体,时间长,大晶体.8.9.10.11.12.13e. 合成钻石晶体形态: 多为立方体和八面体聚形,与温压条件有关T:130

4、01600时, 晶形由立方体截角立方体立方-八面体截顶八面体八面体.14 (三)合成钻石的特征及鉴定 1颜色:早期合成钻石多呈特征的黄色,常显沙漏状色带,现在可以合成近无色的钻石;.15.162多种形态的金属触媒包裹体: 针尖状,面包渣状及各种不规则状的金属触媒(金属光泽).173. 晶体表面有不规则树枝状生长花纹,与天然钻石表面 三角生长标志或阶梯状生长纹明显不同。4. 紫外荧光和磷光:短波紫外光下,合成钻石具有特征的荧光,部分钻石具有磷光。.185. 阴极发光:合成钻石具有规则的阴极发光试样,八面 体发光区和立方体发光区排列规则。 天然钻石表现为复杂的发光图案。.19.20合成钻石的CL图

5、象.21天然钻石的CL图象.22天然钻石的CL图象.236. 吸收光谱:合成钻石通常为Ib型,缺失415nm吸收谱。而大多数天然钻石具有415nm、452nm、465nm、478nm吸收线。 如将合成钻石进行高压高温处理,亦可产生Ia型钻石。7.晶体形态差异:合成钻石大多为立方体和八面体的聚形,合成钻石的形态和合成的温度、压力相关。8. 部分合成钻石具有磁性,因钻石中较多的微小金属触媒包裹体所致。 .24.259用 Diamond Sure & Diamond View (钻石光谱鉴定仪和钻石结构荧光鉴定仪)测试: 前者测试大多数天然钻石的415nm的吸收线; 后者检测合成钻石显示的立方-八面体式样的紫外荧光。 .2610籽晶及籽晶幻影区: 某些合成钻石中存在的沿着四方形种晶向外生长延伸的,边缘由相对明亮的细线构成的锥状生长区。无论种晶是否被切磨掉,幻影区仍可存在,浸液中观察更明显。.27合成钻石的处理:Ib型:在1600, 5.5Gpa以上时,Ib中的孤NA或B中心转变;以减轻颜色。亦可合成a型钻石但合成及处理成本仍很高

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