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合成钻石进入市场 光谱检测辨明“真假”

2020年12月26日 09:55:14来源:仪器网

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  【仪器网 材料化工】无论是西方神秘学青睐的水晶,还是东方追捧的翡翠,亦或是一直备受市场欢迎的红宝石、蓝宝石、祖母绿等名贵宝石,在二十世纪之后,在那句“钻石恒久远,一颗永流传”之后,就再也没有动摇过钻石“宝石之王”的地位。被赋予了忠贞爱情象征的钻石,也成为市场普及度最高的宝石之一。
 
  虽然现在市场上钻石的昂贵和深入人心与戴比尔斯公司在南非矿藏发现后的大量广告营销有着不可分割的关系,但是钻石本身同样有着不菲的价值。一方面是因为钻石矿床勘探和开采成本高,宝石级钻石的数量少;另一方面,钻石的加工程序复杂,对加工人员的工艺水平要求很高。只有经过符合钻石本身物理光学性质的合理切割,一颗钻石才能拥有令人炫目的璀璨光芒。
 
  钻石是由单一的碳元素在高温高压下紧密堆积结晶形成的晶体矿物。碳元素是常见的元素,然而钻石的人工合成却比其他宝石更难。不过目前市场上已经出现了很多人工合成钻石。目前钻石的合成方法有两种:高温高压法(High-Pressure High-Temperature)和化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition)。这两种方法合成的钻石被称为HPHT钻石和CVD钻石。
 
  高温高压法以金刚石粉末为原料,利用熔融金属溶剂溶解金刚石粉末并在超高压力下进行结晶,形成钻石晶体。HPHT钻石成本高昂,合成周期长,在很长时间内甚至比天然钻石的价格还要昂贵。而且HPHT钻石的物理特性与天然钻石也有较大区别,比如晶体形状、内部生长结构等。因此HPHT钻石与天然钻石的区分较为简单。
 
  化学气相沉积法则是以碳基气体(例如天然气)为原料,通过微波放电、加热等方式使氢原子和碳原子离解,其中游离的碳原子沉积结晶。化学气相沉积法合成的宝石级CVD钻石与天然钻石的特征基本相同,而且弥补了高温高压法的多种不足。CVD钻石也已经进入了商业市场。
 
  CVD钻石与天然钻石的区分没有HPHT钻石那样简单,而且一般CVD钻石都会经过HPHT处理,增加了检测难度,只有运用先进的图像技术和光谱学检测才可以鉴别。较为常用的检测方法是红外光谱,一般CVD合成钻石的生长氛围氢含量过量,在光谱中常出现与氢有关的复杂吸收特征,而天然钻石中氢的吸收峰通常在3 107cm-1处。还有光致发光光谱技术,部分CVD钻石具有稳定的737nm和946nm吸收谱,而天然钻石中少有737nm峰。此外还可根据发光特征区分,CVD钻石在长短波紫外光的反应变化较大,可呈惰性至橙红色,而天然钻石中发红色荧光的钻石数量很少。
 
  随着技术的发展,钻石人工合成技术的成本还会进一步下降,人工合成钻石的价格也会随之降低。天然钻石仍有独特的价值,与其他珠宝相同,人工钻石不会对天然钻石产生很大的威胁。但是需要担忧的是不良商家用人工钻石代替天然钻石欺骗消费者。当人工钻石的合成技术得到普及,人工钻石成为普通人也能够消费的平价宝石,也许钻石检测市场也会迎来跨越式发展。
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