经改色粉-红色高温高压合成钻石谱学特征及呈色机理研究

摘要

本文主要针对中国某公司所生产的经改色处理为粉-红色的高温高压(HPHT)合成钻石的基础宝石学特征、谱学特征及呈色机理进行研究。期望通过这一研究既可以为粉-红色系列合成钻石的检验提供依据，又可以为材料学及物理学领域合成钻石的研究提供理论基础支持。　　本文主要采用宝石显微镜、珠宝发光分析仪、DiamondViewTM、显微红外光谱仪、紫外-可见光光谱仪、光致发光光谱仪、X射线荧光光谱仪对6颗圆明亮型切工粉-红色HPHT合成钻石进行测试研究。　　研究表明，该批次钻石内部通常可见不透明的金属触媒包体呈针状、(短)柱状、点状及不规则状等。样品放大可见明显颜色分带现象，呈典型“沙漏状”或不规则状。在DiamondViewTM下具明显的发光分区，部分样品从台面观察清晰可见立方体、菱形十二面体、八面体的发光分区，呈典型的“黑十字”现象；部分样品在台面仅见明显的发光分区现象而不可见“黑十字”现象，说明随钻石切磨方向不同观察到的发光分区图像有明显的差异。所有样品呈现红-橙红色荧光，荧光颜色与钻石晶格内部所含杂质或缺陷有关。　　所有样品在紫外-可见光光谱中可见260nm吸收带，红外光谱中样品H-01~03存在1131和1344cm-1吸收峰，说明该批次样品属于Ⅰb型或近乎Ⅱa型的Ⅰb型。样品存在575nm处的(N-V)0缺陷或637nm处(N-V)—缺陷，741、595、384nm与辐照相关的吸收，1450cm-1处与辐照后退火处理相关的吸收。在PL光谱中同样也存在575、637nm峰值，这类缺陷为使钻石呈现粉-红色体色及红-橙红色荧光的主要原因。3H心、GR1心与588nm吸收/发光峰为辐照及退火处理的依据。通过X射线荧光光谱仪测试发现可知样品的X射线荧光光谱中呈现Cu、Fe、Ni、Zn等元素的荧光峰。　　综合以上测试分析，样品为经辐照处理加退火处理复合工序处理的Ⅰb型粉-红色高温高压合成钻石。推断其呈色反应机制为：通过高温高压法合成的钻石，首先经过辐照处理产生呈电中性的空位(V0)，随后经过约800~1000℃的中低温退火处理产生(N-V)0/—缺陷与其他缺陷共同致色，使钻石呈现粉-红色。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 钻石的合成历史及研究现状

1.3 钻石改色技术研究现状

1.4 粉-红色钻石呈色机理研究现状

1.5 研究内容及主要工作量

第二章 样品特征及基础宝石学测试

2.1 样品特征描述

2.2 显微镜下观察

2.3 发光性

2.4 发光分区现象

本章小结

第三章 谱学特征测试结果

3.1 紫外-可见光吸收光谱测试

3.2 显微红外光谱测试

3.3 光致发光光谱测试

3.4 X射线荧光光谱仪测试

第四章 实验样品的分类与归属

4.1 钻石分类与实验样品的分类

4.2 实验样品的谱学特征归属

4.3 实验样品的宝石学鉴定结果

本章小结

第五章 样品与天然及CVD合成粉-红色钻石对比分析

5.1 基础宝石学测试对比分析

5.2 谱学测试对比分析

本章小结

第六章 实验样品的呈色机理探讨

6.1 实验样品的晶格缺陷探讨

6.2 实验样品的反应机制探讨

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果

作者简介

致谢