合成宝石特征..docx

合成宝石特征当代由于合成技术的发展，几乎所有天然宝石都可在实验室里合成，而且彼此的特征愈来愈接近，甚至达到难以分辨的程度。一、合成金刚石（钻石）宝石级合成金刚石主要采用高温高压法（HTHP）的BARS压力机生产，目前首饰用合成钻石的主要生产国有俄罗斯、乌克兰、美国等。HTHP合成钻石其主要物理、化学性质与天然钻石类似。（一）晶种触媒法合成金刚石特征1．晶形一般为立方体{100}与八面体{111}的聚形。“BARS”法合成的钻石晶形上可有轻微的歪曲树枝状花纹，波状附生像及残晶薄片，温度过低时晶面的边缘常有突出而中心凹陷，温度过高时，整个晶体变圆。显微镜下可见生长纹理及不同生长区的颜色差异。2．合成钻石晶体一般呈浅黄色、橘黄色、褐色。低温生长者色较浅，高温生长者色较深。颜色明显依赖于所采用的触媒合金。若触媒为Fe－Al合金时，所生晶体为无色，含B（硼）元素其色为蓝，含Ni（镍）元素其色褐黄。颜色分布不均匀，可见沿八面体晶棱平行排列的色带。3．内含物主要是触媒金属，孤立或成群的出现于晶体表面或沿内部生长区间边界定向分布，呈浑圆状、拉长状、点状或似针状。净度以P、SI为主。HTHP合成钻石生长纹发育，其特征因生长区而异。八面体生长区的生长纹平直，并可有褐红色针状包体（仅在阴极发光下可见）；立方体生长区无生长纹，但可有黑十字包体；四角三八面生长区边缘发育有平直生长纹。4．光性特征：常有很弱的异常双折射。干涉色颜色变化不明显，不如天然钻石明显。5．发光性：在紫外灯下、X射线和阴极射线下均呈规则的分区分带发光，不同生长区发出不同颜色的光，且具有规则的几何图形。6．吸收光谱：Ⅰb型者一般明显吸收，有时因生长过程中的冷却作用会造成658nm处的吸收；Ⅰb＋Ⅰa型者在600－700nm处可见数条清晰的吸收线，而无天然钻石的415nm吸收线。（见表2-5）表2-5 合成钻石与天然钻石的鉴别特征项目天然钻石合成钻石颜色多呈无色，浅黄，浅褐，褐色，也有绿色，金黄色，蓝色，粉红色多呈浅黄，浅褐黄色，也有无色，绿色和蓝色，且颜色不均匀，可见沿八面体晶棱平行排列的色带类型多为Ia型，也有Ib型，IIa型IIb型及其混合型多为Ib型，也有IIa型，Ia+Ib型和IIa+IIb型（混合型）晶形多呈八面体，菱形十二面体及其聚形，晶面上会有解体状三角形生长丘多呈立方体，八面体，菱形十二面体及立方八面体，晶面上可有不寻常的树枝状树枝纹，波状附生像及残留的晶薄片包裹体可见钻石、橄榄石、石榴石、尖晶石、辉石等矿物包裹体；Ib型钻石常含暗色针状或片状包裹体常见晶体触媒包裹体，在反射光下呈亮片状，在透射光下呈黑色不透明、长约1mm左右，一般为浑圆或拉长状，孤立或成群出现，常平行于晶体表面或沿内部生长区间边界分布；另有一些包裹体呈尖点状或似针状发光性无规则的分区分带发光现象在紫外灯、X射线和阴极射线下均呈规则的分区分带发光现象吸收光谱Ia型的“Cape”色者有1条或数条清晰吸收线，如415nm、453nm、478nm等Ib型者一般无明显吸收，有时因合成钻石的冷却作用会造成658nm处的吸收；Ib+Ia型者在600~700nm处可见数条清晰吸收谱线磁性无磁性因有含铁包裹体而具磁性（二）化学气相法合成金刚石薄膜（CVD合成钻石）1．物理性质：硬度、导热性、密度、弹性、透光性等物理性质接近或达到天然金刚石。CVD合成钻石呈板状，{111}与{110}面不发育；颜色多为褐色和浅褐色，或为无色和蓝色。正交偏光下具强烈的异常消光，不同方向上有所不同。2．结构缺陷：存在有大量的（111）挛晶、（111）层错或位错。放大检查可见不规则深色包体和点状包体，可有平行的生长色带。3．蓝色合成钻石薄层具导电性，均匀分布在刻面钻石的全部表面。4．钻石膜是多晶体，表面具粒状结构，特征峰在1332cm-1附近，半高宽（FWHM），甚至在1500cm-1附近出现一个宽峰，在紫外线照射下通常出现弱的橘黄色荧光。二、合成碳化硅（合成碳硅石）合成碳化硅主要由莱利法生产，1998年6月首先在美国亚特兰大等城市上市。其宝石学特征如下：（一）颜色无色至浅黄色、浅灰、浅绿、浅褐、浅蓝、绿色和灰色，是由掺入的微量氮铝杂质影响的。如黄色（含氮0.01％）、绿色（含氮0.1％）、蓝绿色（含氮10％）、蓝色（含高量铝）。无色晶体不含氮或通过加入电荷补偿微量元素铝来减少氮的影响。（二）透明度透明，亚金刚光泽。体积达工艺要求。（三）晶系与光性六方晶系，纤锌矿型结构。常呈块状，一轴晶正光性。（四）折射率与色散度折射率2.648-2.691，双折率0.043，聚焦于底尖能看到台面及冠部刻面的反射重影。反射率约为21.0％，色散度0.104。（五）密度与硬度密度3.20-3.24g∕cm3，摩氏硬度9.25左右。诺谱硬度2917－2954