StellarNet拉曼光谱仪用于区分自然和人造钻石

时间：2022-10-19

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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