HTHP合成钻石在首饰中的鉴别特征(上)①

朱红伟,李婷,李桂华

(国家黄金钻石制品质量监督检验中心,山东济南250014)

HTHP合成钻石在首饰中的鉴别特征(上)①

朱红伟,李婷,李桂华

(国家黄金钻石制品质量监督检验中心,山东济南250014)

采用宝石显微镜、红外光谱仪、X荧光光谱仪、紫外-可见光分光光谱仪、紫外荧光灯、Diamond View等对HPHT合成钻石做了较详细的测试与分析。结果表明:这些HTHP合成钻石具有较为一致的黄色,放大检查可见合成钻石内部含有大量棒状、柱状、细小微粒状的铁镍合金包裹体,这些合成钻石几乎都有磁性甚至有些磁性较强。HTHP合成钻石的红外反射光谱非常特征均具有明显的1131cm-1的吸收峰,为Ib型钻石(此类钻石在天然钻石中极少见到)。HTHP合成钻石在X荧光光谱仪下有强烈的铁峰和镍峰,并且在短波紫外线下多数具有绿黄色荧光。HTHP合成钻石在Diamond View下具有不同程度的黄绿色荧光,个别具有黑十字现象。

HTHP合成钻石;红外光谱;X荧光光谱;显微镜;Diamond View

早在18世纪的后期就已经证实了钻石和石墨都是由碳元素组成的,后来就开始了合成钻石的研究工作,直到20世纪中叶才在实验室合成出了人工钻石,但主要都是工业级的。随着合成钻石技术的不断改进和完善,90年代以后陆续地发现了具有商业价值的合成钻石,现在由于合成钻石的成本不断降低,会有越来越多的合成钻石出现在珠宝首饰中。吴舜田对天然钻石的红外光谱特征做了较为详细的分析;何雪梅依据天然金刚石的红外光谱特征将其系统分类;陆太进对目前钻石的优化处理及合成钻石的进展做了相关报道。但以上研究都是基于钻石裸石做的分析,对于首饰中合成钻石鉴别特征的研究极少。

当小分数合成钻石以群镶方式混杂于钻石首饰中时,如何快速有效地将其鉴别出来尤为重要。目前,在这一方面尚缺乏系统的研究,为使研究进一步完善,笔者将对这一问题将展开较为细致的研究。

1 样品来源

近期国家黄金钻石制品质量监督检验中心在客户送检的三百余件钻石首饰中,发现百余件钻石群镶首饰都含有黄色钻石,后经检测这些黄色钻石均为HTHP合成钻石。

2 测试方法和结果

2.1 外观特征

在珠宝检测过程中发现百余件钻石群镶样品,发现大量有深浅不同的黄色、褐黄色钻石,颜色相对一致(如图1),钻石大小多为3～4mm。

图1 部分样品图片Fig.1 The pictures of some samples

2.2 宝石显微镜观察

在宝石显微镜下对合成钻石样品仔细观察,发现大多数合成钻石内部具有典型包体,这些包体呈短柱状、棒状、不规则状,或呈细小的微粒状散布于整个钻石中(如图2至图6),在反射光下这些包体均呈现金属光泽,透射光下不透明,这些包体应为HTHP合成钻石中的铁或铁镍合金触媒金属包体。

图2 不规则状的金属包体Fig.2 Irregula metallic inclusions

图3 平行棒状的金属包体Fig.3 Parallel rod-like metallic inclusions

图4 细小微粒状金属包体Fig.4 Fine grain metallic inclusions

图5 短柱状金属包体Fig.5 Short columnar metallic inclusions

2.3 红外光谱分析

实验采用德国BUKER TENSOR 27型傅里叶变换红外光谱仪,利用漫反射附件,测试条件:室温25℃,相对湿度35%,分辨率4cm-1,扫描次数64次,测量范围400～4000cm-1。

图6 柱状和角粒状金属包体Fig.6 Columnar and granular metallic inclusions

通过对大量的合成钻石测试,测试结果显示所有样品均显示1131 cm-1的尖锐吸收峰,此吸收峰为氮原子在红外光谱中的特征吸收线,应属于Ib型钻石(如图7)。但天然Ib型钻石极少,此次测量的这些黄色钻石均属于Ib型。在自然界中大约98%的钻石为Ia型,其红外光谱的特征吸收峰位为1282cm-1和1175cm-1,这主要是由双原子氮和集合体氮的吸收所致(如图8)。

图7 HTHP合成钻石红外光谱Fig.7 Infrared spectrum of HTHP synthetic diamonds

图8 天然Ib钻石的红外光谱Fig.8 Infrared spectrum of natural diamonds

[1] 吴舜田,钻石的红外光谱[J].宝石和宝石学杂志,1999,3(1): 33-34.

[2] 何雪梅.天然金刚石的红外光谱特征及其分类[J].地质与勘探, 2000,7(4):45-47.

[3] 陆太进.钻石鉴定和研究的进展[J].宝石和宝石学杂志,2010, 12(4):1-5.

[4] 张培莉.系统宝石学[M].北京:地质出版社, 2006.5.

Distinction Character of Synthetic Diamond in Jewelry

ZHU Hong-wei,LI Ting,LI Gui-hua
(National Gold&Diamond Testing Center,Jinan,250014,China)

A detailed test and analysis has been conducted on HPHT synthetic diamond by a various techniques including Gem Microscope,infrared spectrometer,X fluorescence Spectrometer,Ultraviolet-visible spectrophotometer,UV fluorescent lamp and Diamond View.The result shows that these HTHP synthetic diamonds is relatively consistent in a yellow color.Large amount of rodlike columnar fine grain ferronickel inclusions can be observed in these synthetic diamond under microscope.All of these diamonds are magnetic and some of them are strong magnetic.Infrared reflective spectrum for all the synthetic diamonds have an obvious 1131cm-1absorption peak which belongs to Ib type diamond (this type of diamond is rarely seen among natural diamond).Strong iron and nickel peaks are observed in the X-ray fluorescence pattern of the HTHP synthetic diamonds and most of them emit green yellow fluorescence.HTHP synthetic diamonds emit varying degrees of green yellow fluorescence under Diamond View and some of them show a black cross phenomenon.

HTHP Synthetic Diamond;infrared spectrum;X-ray fluorescence spectrum; Microscope;Diamond View

TQ164;TS933

A

1673-1433(2014)03-0026-04

2014-06-10

朱红伟(1982-),男,本科,宝石及材料工艺学专业,工程师,主要从事珠宝首饰检测与教学工作。