鑽石的鑒定及優化處理|鑽石|天然寶石|珠寶鑒定

鑽石的優化處理主要是指利用各種物理方法（放射性輻照和高溫處理），把那些不被人們喜愛的顏色（如淺黃、淺褐和褐色）改善，而得到受歡迎的白或其他彩色（黃、綠、藍、紅色）：其次，是利用雷射技術對鑽石中的包裹體進行淨度處理。  
    1.鑽石顏色優化處理的過去和現在  
    其實，人們對鑽石顏色的優化有很長的歷史了，過去用於改善鑽石顏色的辦法十分簡單，比如1652年，人們就知道在鑲嵌鑽石時置薄箔於底部以提高其色調，或是用蔬菜染色劑、墨水等塗在鑽石表面或腰棱以改善其顏色或提高色級。1905年英國化學家William　Crookes發現了埋在鐳的溴化物中的鑽石可變成綠色的現象。這是放射性輻照改色的開始，到1932年人們終於找到了一條即可以使鑽石顏色改善，又能避免放射性對人體損傷的安全有效的改色途徑。  
　　目前，輻照改色的途徑主要有：  
　　(1)鐳照射處理（α粒子）（在氡氣中著色更快）；  
　　(2)人工產生的元素鋂輻射處理(α粒子）；輻射後的金剛石進行強有力的清洗，可以不帶有任何放射性痕跡；  
　　(3)迴旋加速器處理（質子、氘核、α粒子）；用迴旋加速產生高速運動的上述粒子來轟擊金剛石，使之著色；  
　　(4)線性加速器（高能電子）；  
　　(5)核反應爐處理（高能中子）；  
　　其中後兩種是較常採用的，尤其核反應爐處理得到的金剛石顏色分佈比較均勻。值得注意的是採用加速器處理時，樣品事先必須冷卻，以防止輻射產生的熱量使金剛石驟然升溫造成熱振盪，使樣品破碎。處理的物件絕大部分Ia型，輻照的結果一般是綠色、藍綠色，再加熱處理就得到黃綠色、強黃色、橙色或橙褐色；對數量極少數的I型鑽石處理的最終結果可能會得到粉紅色或紫色；Ⅱ型鑽石的最終處理結果是棕色。  
　　熱處理一般都是和輻照處理相伴進行的，單獨熱處理的情況不多，前人曾有過單獨熱處理將Ia型金剛石變成鮮明的黃色，在不同條件下處理使Ia型和Ib型金剛石相互轉變的研究記錄。單獨熱處理的關鍵是溫度的控制和氣氛的匹配。  
　　我們對湖南砂礦金剛石採用吸收光譜、電子順磁共振譜和紅外光譜等手段進行的研究表明：其黃色、綠色和褐色等顏色金剛石的色心是雜質離子和放射性輻照產生的晶格空位。實驗發現了孤氮中心（≥2.22ev）；N3-N2中心(2.985ev,2.596ev)；GR1中心(1.673ev)；595中心(2.086ev)；H3和H4中心(2.463ev和2.499ev)；3H中心(2.462ev)。本區金剛石的顏色本質是由於存在聯合色心。其黃色或褐色金剛石的顏色是由於多種色心的疊加，此結論與中科院地化所陳豐、郭九皋等人的研究結果基本一致。本區砂礦金剛石改色雖具多變性，但只要弄清呈色機制，控制溫、壓和氣氛等條件，完全可以提高金剛石的檔次。同時在實驗中我們發現金剛石中存在氫鍵，其具體存在方式（C-H,H2O，或OH)尚不清楚，認為它是金剛石中除N和B之外的第三種致色雜質元素，有關研究工作正在進行中。  
　　CVD鍍膜是鑽石顏色優化的一項新技術，一般在Ia型刻面鑽石的冠部用化學氣相沉積法鍍上一層厚幾個到幾十個微米的天藍色合成金剛石膜來仿造天然藍鑽石。  
    2.輻照處理鑽石的鑒定方法  
　　對於用人工輻照配合熱處理而得到的綠、藍、黃、橙、粉紅、棕色鑽石可以考慮從以下幾個方面予以鑒別。  
　　(1)光譜特徵  
　　1956年GIA的研究人員發現經輻照和加熱處理的鑽石在595nm處有吸收，而天然鑽石沒有，雖然後來的研究發現這一吸收峰在高溫處理（大於1000℃）中可以消失，但又會出現1963nm和2024nm兩處新的吸收。因此595nm、1936nm和2024nm處的任一吸收峰是人工輻照的診斷譜線。  
　　人工輻照成因的黃色鑽石顏色是由H3中心（引起503nm吸收峰）和H4中心（引起496nm吸收峰）導致，而且一般以H4為主，顯示496nm強峰。天然的黃色鑽石往往以H3為主，顯示503nm強峰。由於H4是收B氮集合體引起，因此不含B氮集合體的Ia型鑽石經人工輻照後不會產生496nm強帶。  
　　人工輻照致色的粉紅色鑽石可顯示595nm和637nm吸收線，而且在570nm處可見螢光線。天然致色的粉紅色鑽石主要顯示563nm寬頻。  
　　在Ia型鑽石上鍍膜的藍鑽石常顯示出N3中心和415nm吸收帶，而天然藍鑽是由硼致色，不會顯示415nm吸收峰。  
　　(2)顏色分佈特徵：  
　　人工輻照致色的彩鑽常顯示與其結構無關的色帶，如環繞亭部的傘狀陰影，環繞冠部的深色帶及一側深一側淺的現象，這些分佈特徵在浸油中觀察更為清晰。  
　　CVD鍍膜的藍鑽在顯微鏡下可於其腰、棱附近見到白色不規則體。  
　　(3)放射性檢測  
　　用使底片感光的方法或蓋革計數器可以檢測出明顯的殘餘放射性。用高純鍺γ－射線光譜儀，碘化鈉γ－射線探測儀、閃爍探測儀可以檢測出微量的殘餘放射性。  
　　(4)導電性檢測  
　　天然藍鑽是半導體，在電導儀上的讀數一般是20-70V，很少高於130V，而CVD鍍膜的藍鑽常顯示高於130V的讀數。  
    3.鑽石淨度的優化處理－裂隙充填  
　　除了顏色優化之外，設法提高其淨度也是目前鑽石優化處理的一個重要方面。  
　　天然鑽石中包裹體和裂縫會影響其淨度。人們利用鐳射高能量、細光束，高准直度的特點，除去鑽石內部的包裹體，提高其淨度。  
　　八十年代以色列YAHUDA公司發明了鑽石的裂隙充填技術。他們首先用鐳射打孔至鑽石內部暗色包裹體，用強酸將內含物溶出，再用其他折射率相近的物質將孔填上。填充後的鑽石，其淨度可提高2-3個級別。填充的材料有兩種：一種是“有彩光充填”，這種傳統的充填方法是以鑽玻璃做為充填材料，填充後裂隙處保留有彩光，但這種彩光不象未充填之前的七色彩光，而總是呈現七彩光中兩種相鄰的顏色（比如黃綠、藍紫等）。另一種是無彩光充填，裂隙處沒有因充填而呈現雙色彩光，是由C、H、O等元素組成的新的填充材料，研究者認為是一種透明的樹膠。由於這種充填裂隙處不再有彩光，很難被發現，更具有隱蔽性。