钻石知识点整理

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1、钻石的基本性质1. 矿物名称：金刚石（Diamond）,在矿物学上属于金刚石族。2. （1）化学成分：主要是C （质量分数可达99. 95%）,微量元素有N （最常见）、B、H、 Si、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、S、惰性气体及稀土稀有元素（达50多种，决定钻石的类 型、颜色及物理性质）。（2）分类：N以类质同象形式替代C而进入晶格，N原子的含量和存在形式对钻石的 性质有重要影响，同时也是钻石分类的依据。杂质及其存在形 式红外吸收特征（cm-1）颜色特征自然界含量其他特点I型laIaA： A心/A集合 体，双原子N（N2）1282、 1212无色黄色约98%导热性天然钻石IaB： B心/B集

2、合 体，49个N+ 一个空位、片晶N135813781175、 1010IaAB: A+B 心、N31282135813781175、 1010lbC中心，孤N1344、 1130黄、棕导热性天然钻石、HPHT合成钻石II型Ila不含N,*或w(N)小于0. 001%无色棕 色、粉色导热性（最 高）天然钻石、CVD合成钻 石、HPHT处理 钻石（改色）IIb含少量硼（B）2800、 2457蓝色导热性， 导电性天然钻石、HPHT合成钻石*杂质 H 不参与钻石的分类，但会产生颜色，使钻石发灰。3. 结晶学性质（1） 晶体结构：等轴晶系（最咼对称型：3L44L36L29PC）,立方面心格子，*同质

3、多象 变体是石墨；（2）晶形：常呈单晶，常见有八面体、菱形十二面体和立方体，有些黑色金刚石为 多晶集合体。蚀象可见倒三角（八面体）、四边形凹坑（立方体）、线理或显微 圆盘状花纹（菱形十二面体）；4. 光学性质（1）按颜色分类：无色浅黄（褐、灰）色系列（*开普系列）；彩色系列（2）颜色成因：微量元素N、B和H原子进入钻石的晶体结构之中而产生的颜色（H可导致灰色、灰蓝色）； 晶体塑性变形而产生位错、缺陷，对某些光能的吸收而使其呈现颜色； 包裹体致色。*a. 无色钻石：能带理论可见光能量低于带隙能，不足以激发价带 中的电子，因而没有光波被吸收，钻石是无色透明的；b. 黄色钻石：色心理论la型钻石中，

4、不同聚合态形式的N形成不同的结构 缺陷，从而形成不同的色心，对可见光产生不同的吸收，钻石的颜色 是由多个色心共同作用的结果。如, N2心（478nm）、N3心（415nm）能带理论一一lb型钻石中，N原子比C原子结构多出的一个电子在 带隙内形成一个杂质能级，使带隙能降低，引起紫一蓝光范围内的光 被吸收，其他光透过，钻石呈现黄色。c. 蓝色钻石:色心理论B比C少一个电子，会形成一个空穴色心， 吸收 500nm 以上的光，从而产生蓝色；或 H 杂质导致。d. 粉色、褐色：塑形变形一一导致晶体结构缺陷，和改变钻石中N 的聚集速率和形式，使钻石形成不同颜色，且钻石颜色的均匀程度 也与塑性形变的均匀性有

5、关。e. 绿色、蓝绿色:长期天然辐射作用形成损伤色心，还可形成黑色、 蓝色、黄褐色。f. 黑色钻石:多晶集合体、大量黑色内含物（石墨等）和裂隙造成。 （ 3）金刚光泽，透明（受内含物影响）（4）光性:均质体，偶见异常消光。（无多色性）（5）折射率: 2.417（天然无色透明矿物折射率最大者，使之强光泽、强亮度） 色散: 0.044（天然无色透明矿物色散值最大者，使之强火彩）（ 6）发光性:a. 紫外荧光：无一强，颜色多样，通常（长波）LW （短波）SW,偶见磷光； 成因:与 N 有关（聚合状态不同，荧光效应不同）N3蓝白色荧光，90%以上；（会提咼钻石的色级，荧光过强者，会影响钻石的透明度和降

6、低钻石的净度）单N橙黄色荧光；I型钻主要为蓝色一浅蓝色荧光，11型钻石以黄色、黄绿色荧光为主； 钻石荧光的颜色或强度不同，钻石的硬度也稍有差别：无色黄荧光蓝白荧光；（区分削磨性）b. X射线下，通常均为蓝白色（选矿）；c. 阴极射线下，发蓝、绿或黄色荧光。（7）吸收光谱：415nm、453nm、478nm、594nm吸收线，无色-浅黄色钻石415nm，褐-绿色钻石504nm窄带。5. 内外部显微特征：矿物包体、生长纹、解理（羽状纹）、色带等。6. 力学性质（1）解理：平行111方向的4组完全解理一一“V”形破口（区别于仿制品），性脆；（2）硬度：摩氏硬度为 10（自然界最硬的矿物）各向异性：八

7、面体方向菱形十二面体方向立方体方向的硬度 无色透明者彩色者；（3）密度： 352（001）gcm37. 热学性质（1）高导热性：热导率为8702010w/（mk），是导热性最高的物质，其中IIa型钻石的 导热性最好；（应用于微电子领域）（PS:钻石的热导率与钻石晶体中碳原子 振动或共振频率有关）（2）低热膨胀性: KM 处理；（ 3 ）可燃性 钻石的激光切割和打孔净度处理技术就是利用了钻石的低热膨胀性和可燃性。8. 电学性质: IIb 型钻石可导电，是优质的高温半导体材料（应用于真空仪器和进行精密测温的仪器）。多数钻石是良好的绝缘体，其中，Ila型钻石的绝缘性最好。合成钻石中如果 含有大量的金

8、属包体也可以导电。9. 亲油斥水性 （选矿-回收钻石）10. 化学稳定性:酸碱不溶解（可用硫酸清洗钻石），但热的氧化剂却可以腐蚀钻石。钻石的鉴定一、无色钻石的鉴定流程 （针对镶嵌）1. 确定种属:区分钻石与仿制品，主要通过肉眼和镜下判断，常见钻石仿制品为合成立方 氧化锆、合成碳硅石、玻璃等。钻石合成立方氧化锆合成碳硅石颜色无色-浅黄荧光白多为浅黄面棱特征面平棱直棱角圆滑棱角圆滑火彩较强，一般以黄色为 主，伴有蓝色较强，以蓝色为主很强，火彩颜色丰富， 多为黄-红色内外部特征粗面腰的“砂糖状” 结构、原始晶面、三 角形或阶梯状生长 纹；天然矿物包体、生长 纹理、羽状纹、须状 腰、“ V”型切口等（

9、与 其他人工仿制品的根 本区别）腰部的打磨痕迹；大多内部洁净，偶见 成群气泡腰部的打磨痕迹；双折射现象明显、丝 状包体而玻璃主要用作仿群镶钻石，可通过观察其腰部、贝壳状断口、玻璃光泽，表面划痕和磨损严重、荧光: SWLW 等进行区分。2. 区分天然、优化处理及合成（1）镜下: a. 天然者天然矿物包体、原始晶面、*长方形或规则环状生长纹理；b. HPHT 合成钻石的 Ni/Fe 金属触媒包裹体（棒状、块状、微粒状）， *不规则或 沙漏形色带；c. CVD 合成钻石的白色云雾状包体、黑色包体、*平行生长色带；d. 优化处理: 激光打孔管道直，内壁磨砂状，尾部收缩或止于包体，表面圆形或伴随崩裂孔洞

10、，“蜈蚣状”包体，“虾线”，黑色残留物等； 充填处理闪光效应，流动状构造，出露线； 覆膜处理覆膜表面光泽较弱，颗粒结构，偶见薄膜脱落现象； HPHT 处理包体晕，裂隙石墨化，表面热损伤；（2）光纤光谱排查：若无色者和带褐色调者有415nm,带黄色调者有415nm和478nm,且 无异常峰，则Pass，否则进行红外光谱检测，出现270nm也需进一步检测。（3） 红外光谱排查：无色者为非II型，褐色钻石存在1282cm-1和1365cm-1，带黄色调者 具氮溢出，则Pass，反之进行Diamond view检测，II型者还需进行激光拉曼检测。（ps： HPHT 合成钻石主要为 Ib、IIb， CV

11、D 主要为 IIa）。*各类型钻石的特征红外光谱：IaA1282cm-1、1212 cm-1；IaB13581378 cm-1、1175 cm-1、1010 cm-1；IaAB1282 cm-1、13581378 cm-1、1175 cm-1、1010 cm-1； Ib1344 cm-1、1130 cm-1 ；II型在10001500 cm-1无特征吸收，其中IIb在2800 cml 2457 cm-1有吸收。（4）Diamond view:通过发光样式判定天然和合成钻石。a. 天然钻石常见蓝色回形生长纹或滑移线；b. Ib型HPHT合成钻石具四个方向的颜色分区，II型HPHT合成者还具 有蓝

12、色-蓝绿色荧光、立方八面体图案、强蓝色磷光（持续时间长）；c. CVD 合成钻石可见层状生长纹理，偶见由不同时期生长造成的荧光颜 色差异；（5）激光拉曼：a. II型HPHT处理天然钻石结合741nm、575nm和637nm峰强比进行判断，无 741nm 时，处理前 575nm/637nm1.7，处理后 637nm/575nm2.5；三 者都无，则无法判定；b. DF镀膜者1332cm-1偏移，且半高宽宽。c. CVD合成钻石特征峰为737nm；d. HPHT合成钻石可有880nm/883nm镍（Ni）峰；二、钻石的优化处理及鉴别1. 激光打孔：（1）白色圆形管道：管道直，内壁无结构，呈磨砂玻

13、璃状，偶见溶蚀残留物，尾部收缩或止于包体；出露于表面的近圆形开口，或伴随崩裂和激光烧蚀痕；（ps :天然管道的孔洞非圆形，内壁可见晶面条纹，具方向性，常见多条管道 近乎平行出现，一般垂直111面。）（2）新型处理KM： “蜈蚣状”羽纹出露至表面，偶见黑色残留物，“虫洞” 蚀痕、“虾线”等。2. 充填处理：（1）闪光效应：平行裂面方向上观察，为单一颜色，且不同光源下呈现不同颜色（ *暗域下呈橙黄或紫-紫红、粉红色等，亮域下呈蓝-蓝绿、绿黄、黄色 等），随样品转动只有明暗的变化，其颜色不会改变，在偏光片下转动观察也 只有明暗变化；（ps：天然干涉色在垂直裂面方向上观察，同时可见多种颜色，偏光片下转

14、 动观察颜色会出现变化。）（2）充填物：通常为流动状构造（与裂隙的厚薄有关）、絮状结构、气泡、近 于平行的白色细线、表面残余、不完全充填区域、充填物一般呈棕黄色（厚时 可见）*无闪光裂隙充填：羽状纹无色半透明、蝉翼状，推断其充填物与钻石的折射率相近，这时需要镜下结合荧光灯、DV、大型仪器进行检测。（ps：天然者可见铁质微粒浸染形成的天然色斑，且分布范围宽，或可见辐照斑点。）（3）出露线；（4）裂隙可见度低；（ps :天然者可见度高，常见为羽状结构。（ 5） X 光照相：在 X 光下，充填物近于不透明，充填区域呈白色轮廓；X 荧光能谱仪:检测充填物中的微量元素（如 Pb）。3. HPHT处理：常

15、用作钻石的彩色处理，和Ila型褐色钻石的退色处理。（1）镜下:包体周围有羽裂，裂隙分布黑色石墨，表面热损伤；（2）光谱类方法检测相关缺陷中心：光致发光（PL）、红外吸收（FTIR）、紫 外-可见光吸收（UV-VIS ）等。如，对Ila型无色钻石，PL: 处理前 575nm/637nm1.7，可见 741nm；处理后 637nm/575nm2.5, 741nm 可能 消失。*GE钻石：IIa型褐色钻石一无色（偶见淡粉或淡蓝色），色级高，稍具雾状 外观，带褐或灰色调，内部常见羽毛状裂隙，并伴有反光，裂隙常出露到钻 石表面、部分愈合的裂隙、解理以及形状异常的包体；正交偏光下偶见异常 明显的应变消光效应；腰棱处“GE POL”或“Bellataire”标记。Nova钻石：Ia型褐色钻石一鲜艳的黄-绿色，异常消光强烈，具强黄绿色荧 光并伴有