钻石——颜色成因.doc

钻石的颜色成因 一、钻石的颜色类型 三个系列： 开普系列：无色、微黄-黄色的连续渐变系列 褐色系列：微褐-褐色的连续渐变系列 花色系列：具有清晰特征色彩，颜色饱和度高，价值高的有色钻石 褐色及黄色是否作为花色系列依市场变化而定。 二、钻石中杂质类型及分类 1、钻石中N的存在形式及其特点 氮取代钻石晶格中的碳原子的形式相当的多样，不同的形式还会引起钻石物理性质的变化，目前已经知道，N 至少以四种不同的形式存在于钻石的晶格中： （1）单原子N a、特点：N占据彼此不相连的C原子的位置，称为孤N或者C中心 b、识别：503，637nm ，1130cm－1吸收光谱线 c、归类：Ib 注：天然的Ⅰb 型钻石很少，仅占Ⅰ型钻石总数的0.1% 左右 但是合成钻石，如不经特殊处理，都属于Ⅰb 型。 （2）双原子N（A集合体） a、特点：两个N占据两个相邻C原子的位置并形成缔合体稳定下来，这种形式被称为A 集合体或N2中心。 b、识别： 红外区：☆1282cm－1，1365 cm－1，1175 cm－1 可见光蓝光区：478nm c、归类：IaA （3）三原子N（N3中心） a、特点：三个氮原子取代三个相邻的碳原子，组成三角形的原子团，并在三角形原子团的中央产生一个结构空位，形成所谓的N3色心。 b、识别： 红外区：无特征吸收峰 可见光紫光区：415nm c、归类：Ia型或IaA/B型 注：N3色心导致在紫光区的吸收，是钻石产生黄色体色的主要原因 （4）集合体N（B中心） a、特点：4个N或4个以上的N原子占据相应的C原子位置，N原子亦可聚集成小片晶。 b、识别：红外区：1370cm－1 2.钻石的分类★ N、B能够影响钻石的颜色和性质 最有效的研究方法：红外吸收光谱 按用途可分为工业钻石和宝石级钻石两大类。 按照对红外光的吸收及紫外光的透过能力差异可以确定钻石的类型。 三、天然钻石的颜色成因★ 影响颜色的4个因素：（具体内容见钻石基础教程P23——25） 杂质呈色 塑性变形 天然辐射损伤中心 矿物包裹体 各种颜色的钻石的颜色成因： 无色钻石：纯净，无杂质，无晶格变形 黄色钻石： （1）Cape系列：N2、N3、B中心 光谱：415，423，435，465，478nm （2）Canary黄：金黄色，孤氮中心(杂化轨道，使带隙由5.4ev(2.2ev，吸收大量蓝、紫光，所以显金黄色) 光谱：503，637nm （3）Fancy系列：深黄，棕黄色，由H3、H4（辐照损伤中心）色心所致 光谱：天然——H3：503nm，H4：415、477、496nm 人工——H3＋H4，595nm 褐色：塑性变形，碳原子位错或内部晶格变形 光谱：495、503、512、537nm 粉红色、紫红色：与褐色成因相似 光谱：Ia—— 415、478、560nm IIa——390、396、560nm Argyle粉红——415、503、560nm 蓝色：B原子所致，其外层为3个价电子，与C原子形成共价键时产生空穴，并被相邻的C原子的电子充填，电子吸收长波（红色），残余色呈蓝色 黑色：大量暗色不透明包裹体：微晶状，铁质矿物或分子级石墨。 绿色：辐照损伤中心所致，天然钻石常为很薄的绿色表皮 。 钻石颜色的成因 钻石颜色 颜色成因 鉴别特征（与处理的对比） 蓝色 B替代晶格中C的位置，产生空穴 天然：IIb型，颜色较浅，半导体，有磷光； 辐照处理：Ia型，颜色深，绝缘体， 绿色 受辐照作用，晶格位置上的C缺失，形成空穴 天然：颜色较浅，不均匀，裂隙处较浓，非常稀有。 辐照处理：颜色较深，较均匀，有伞状结构，429, 470, 503, 595, 637, 741等吸收峰。 黄色 N替代晶格中C的位置，产生孤氮中心，或H3、H4色心 天然：Ib型（N－V色心导致），蓝光区吸收； 辐照处理：Ia型，741、595、2024，1936nm吸收峰； HPHT处理有绿色调，很强的黄绿色荧光，细小裂隙、石墨化、条纹状异常消光 褐色 塑性变形：碳原子位错或内部晶格变形 天然：503强吸收峰 辐照：595、1936、2024nm吸收峰 粉红－紫红 塑性变形，导致晶体结构缺陷 天然：塑性变形，560吸收带 辐照处理：Ib型钻石，以637nm的拉曼光致发光光谱为特征吸收 三、钻石人工致色 一、辐照处理＋热处理 辐照处理使暗淡色彩的钻石变成较为鲜艳色彩的花色钻石 方法：通过原子/亚原子、粒子轰击钻石来改