StellarNet拉曼光谱仪用于区分自然和人造钻石
什么是**钻石?
**钻石形成于地表下**过100公里深处,再伴随着火山喷发等地质活动上升到地面。地幔中的高温高压使碳元素结晶形成钻石,偶尔会将周围的尘埃或液体杂质包裹进去。包裹杂质的钻石通常含有少量的钠、钾和其他能揭示其形成环境信息的矿物质。**钻石可分为一型钻石与二型钻石,两者主要区别是氮含量,二型钻石的纯度特别高,氮杂质较少,这种钻石只占**钻石的2%。
什么是人造钻石?
传统的合成方法,称为高温高压 (HPHT) 法,涉及利用铁 (Fe)、镍 (Ni) 或钴 (Co) 等熔融的金属合金形成钻石。较新的方法,称为化学气相沉淀法 (CVD) 或低压高温 (LPHT) 法,都是使用钻石晶体或板块被用作晶种,以开始合成。
而宝石级人造钻石采用高温**高压合成法 (UPHT)和等离子增强化学气象沉积合成法(PECVD)制造。本来人造钻石主要用于制造切割工具等工业用途上,但现在同样也被使用在珠宝首饰上。
StellarNet拉曼光谱仪可以用于区分**钻石和人造钻石,StellarNet生产的拉曼光谱仪主要有:Raman-SR、Raman-SR-TEC、Raman-HR-TEC-532、Raman-HR-TEC-1064和HYPER-Nova等。本文就StellarNet拉曼光谱仪可以从吸收谱线、发光特征、晶形及表面特征3个方面对钻石进行鉴定。
钻石和氧化锆石
StellarNet拉曼光谱仪可以帮助你确定那块闪闪发光的岩石的成分。钻石和氧化锆石都是清晰和闪闪发光。但其中一种完全由四面体金刚石结构中排列的碳原子组成,另一种是锆和氧的化合物ZrO2。在肉眼看来,两者都很漂亮……但在拉曼光谱仪的光谱分析看来,它们的拉曼特征完全不同。
(左图为钻石的晶体结构,右图为氧化锆石的晶体结构)
钻石的拉曼特征很*识别,因为钻石中的所有碳原子都是平等的四面体共价键合。这意味着晶格中每个原子之间的相同振动特性是相同的,这反映在所示的拉曼光谱数据中。钻石的拉曼特征和氧化锆晶体的拉曼特征完全不同。
使用StellarSCOPE、Raman-HR-TEC-532光谱仪和激光将钻石(**和合成)的532nm拉曼光谱与立方氧化锆进行比较,蓝色为立方氧化锆,红色为**钻石,紫色为人造钻石。你可以看到钻石中碳的1332cm-1特征峰。
鉴别**钻石和人造钻石
那么,现在你知道你有一颗钻石……但它是**形成的,还是在实验室里创造的呢?
主要鉴别特征:
(1)内含物
具有不同形态合金包裹体,这些包裹体呈浑圆状、棒状、板状、针状等,其排列方式与内部生长区界限相关。包裹体还可呈微粒状分散于整个晶体中。这些包裹体不透明,反射光下呈金黄色或黑色,具金属光泽。
(2)颜色
绝大多数合成钻石呈黄色、渴黄色(大多数)具沙漏状色带;而**钻石为无色、浅黄及其它颜色。而目前品质较好的CVD钻石也能达到无色或浅咖啡色,肉眼几乎无法辨认。
(3)吸收谱线
合成钻石 缺失**钻石中无色-浅黄色系列具有415nm较为特征 谱线。另外绝大部分**钻石为Ⅰa 型,而合成钻石主要为Ⅰb 型,少数情况下有双原子集合体氮存在。
(4)异常双折射
正交偏光下,**钻石因生长及运移过程的复杂性表现出复杂的异常双折射特征,如不规则带状、波状、斑块状和格子状等,而合成钻石异常双折射表现较弱,某些合成钻石呈十字形交叉的亮带。
(5)发光特征
紫外荧光: 有些合成钻石在长波紫外光下呈惰性,在短波紫外光下显示中等至强的黄绿色荧光,并且具分带现象,与**钻石的荧光特征不同。
阴极发光仪(电子激发下):
合成钻石:颜色:黄色-黄绿色,规则分区(主方体、八面体区不同)
**钻石:蓝色为主,层状生长或复杂的生长形式
(6)晶形及表面特征
合成钻石常以八面体和立方体聚形为主体,并且可发育菱形十二面体、四角三八面体或三角三八面体晶面。
表面可能显示树枝状生长纹或不规则的小丘或瘤状物与**钻石不同。
利用StellarNet拉曼光谱仪,可以在(3)(5)(6)这几个方面鉴别钻石的特征。
Raman-HR-TEC-532拉曼光谱仪
StellarNet的客户正在努力识别**钻石和人造钻石,甚至为每种钻石创建*特的光谱指纹。有研究表明,通过利用钻石的光学吸收光谱和阴极发光光谱,可以清楚地识别出**钻石和高压钻石。使用荧光技术,不同的岩石、矿物和宝石对紫外线的反应往往明显不同,因此也可以用StellarNet拉曼光谱仪鉴别其他的宝石。
随着人造钻石技术的不断成熟,发展出尽可能多的鉴别特征并综合利用,才能为鉴别**钻石和人造钻石提供有力的证据。但要确定一颗钻石是否是人工合成的,还是依赖于符合资格的宝石实验室的检测。
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