人造宝石复习资料.doc

化学沉淀法合成宝石的鉴1、 合成碳化硅的鉴别：以六方晶系具有偏光性（在偏光镜下呈四明四暗）区分钻石的均质体2、 若有包体没有天然钻石的矿物包体3、 590型测试器钻石有反应发出响声，而合成碳化硅则没有反应4、 用红外光谱，吸收光谱区分钻石合成欧泊的鉴别1、 以具有颜色鲜艳，规则，界限分明和具有蜥蜴皮状结构2、 紫外荧光性的观察：合成白欧泊在紫外线下具有中等强度的蓝色荧光，无磷光。而天然的可有磷光且磷光持续的时间长。欧泊的人工合成的原理：1、组成二氧化碳和少量的水其中二氧化硅呈小球状进程有序排列2、二氧化硅的粒度要在138nm-333nm之间才能产生衍射或变彩，并在不同的粒度范围产生不同的颜色的变彩，其中241nm变彩最多。区域熔炼法的基本原理：1、可以使原料按区熔化2、分区熔化时色素粒子可以均匀的分布于晶体中3、分区熔化与结晶不会产生界限，位错等缺陷可以形成一个单晶。高温超高压合成金刚石的鉴别项目天然钻石合成钻石颜色多呈无色、浅黄、浅褐、褐色，也有绿色，金黄色，蓝色，粉红色等多呈浅黄色，浅褐色也有无色、蓝绿色和蓝色，且颜色不太均匀，可见八面体晶棱平行排列的色带类型晶形多呈八面体 菱形十二面体及他们的聚形，晶面上可有阶梯状生长丘疹立方体 八面体 菱形十二面体及立方八面体，晶面上可有不寻常的树枝状生长纹 波状生长附生向像及残留的籽晶薄片包裹体钻石 橄榄石 石榴石 尖晶石 辉石等矿物包裹体；ib型钻石暗色针状或片状包裹体常见金属触媒包裹体，在反光镜下呈亮片状，在透射光下呈黑色不透明 长约1毫米左右 一般为浑圆或拉长状 孤立或成群出现 并常平行于晶体表面或沿内部生长区间边界分布，另一些包裹体呈尖点状或似针状发光性无规则的分带发光现象在紫外灯、x射线和阴极射线下均呈规则的分区分带发光现象，这是由其内部杂质分布状态所致吸收光谱磁性无磁性因含有铁包裹体而具有磁性合成金刚石的原理：在高温超高压的条件下 金属铁镍（触媒）首先熔化变为熔体将石墨拌入其中，发生大面积的熔化同时其结构在触媒的作用下发生转变，从而在触媒溶剂中形成大量的游离碳和金刚石结晶基元。他们在过饱和的状态下，向晶种上沉积结晶，形成大颗粒的单晶。工艺过程：1、原料的制备，触媒 叶腊石Nacl等2、原料的装填3、加热加压操作-是碳源 触媒充分熔化 均匀4、降温 挖压 金刚石晶体的生长 晶体触媒法合成金刚石的优点：1、可以合成较大颗粒的金刚石并获得宝石级的大晶体2、生长工艺比较成熟，易于掌握。缺点：生长时间长 成本大2、晶体缺陷较多3、后处理复杂熔体生长宝石晶体：特征：1、含有坩埚材料的包裹体2、可含有籽晶3、可含有气体包裹体，弧形生长纹熔体导模法工艺原理：1、原理在高温全部熔化成熔体2、在熔体中放入模具3、熔体通过毛细管上升3、籽晶下降与熔体接解发生回熔4、提拉籽晶 使熔体上升 布满模具 顶端截面5、熔体籽晶结晶、持续提拉、熔体持续上升、晶体持续生长6、熔体全部用完，晶体生长结束，进入后热阶段。特点1、能够人为控制生长各种形状的晶体。2、生长的宝石晶体与熔体成完全相同，均匀无它相。熔体法：广义：熔体中结晶生长出晶体方法。包括：焰熔法、助熔剂法、冷坩埚熔壳法、提拉法、倒模法、坩埚下降法、浮区法。狭义：利用坩埚直接从相应组成的熔体中结晶中相同成分晶体的方法。冷坩埚法原理：由于宝石的生长熔点温度极高、而没有一种材料的坩埚可以耐此高温、因此人们就用生长宝石的原料作为坩埚、在其外围冷水不断冷却，不会熔化，内部原料全部熔化，然后降温形成宝石。必须具备关键技术：1、引燃技术，利用金属锆片及Zro原料在低温下导电，锆片首先熔化-点燃2、稳定技术，在原料中加入一定量的Y2O3使生长的立方氧化锆不会发生相转变（不转变成六方、四方、斜方）助溶剂法特征：1、包体特征2、生长条纹-平直3、位错-螺旋位错4、替代性杂质及成分不均匀性助溶剂法生长祖母绿的鉴别：1、经常含有助熔剂 坩埚材料的包体区分其他祖母绿2、不含水（液态）包体区别其他祖母绿3、含有籽晶片区分于天然祖母，籽晶比晶体颜色浅可大致区分于水热法祖母绿。助溶剂法生长红宝石的鉴别：1、含有气体包体的形态分布与其他宝石不同，呈断续状分布2、含有助熔剂3、含有坩埚材料含有pb 、B例离子4、短波紫外光下荧光强助熔剂生长宝石晶体：原理：2宝石原料在高温下溶解于低熔点的助熔剂中达到过饱和然后降低温度或蒸发助熔剂，使它达到过饱和和降低宝石结晶的熔点从而结晶形成宝石。分类:自发成核法（冷缓法、反应法、蒸发法）籽晶生长法（籽晶旋转法、顶部籽晶旋转提拉法、底部籽晶水冷法）助熔剂法生长宝石的优点：1、可以生长大部分的宝石2、生长温度低、节能、减少成本3、生长宝石的质量比焰熔法好，生长速度比水热法要快4、方法简单，原料易取、易选设备简单操作简便。缺点：1、生长速度慢，生长周期长2、生长宝石晶体，粒度受限，个体相对较小3、经常混有助熔剂杂度 包括一些离子。吉尔森籽晶法生长祖母绿晶体：原理：热区熔化，溶质扩散、冷取结晶溶剂回流，进入热区造成整个坩埚内部持续进行热流 成分（原料）不断移动、原料不断补充溶解 晶体不断长大。焰熔法生长宝石的共同特征：1、无液态包体，以此区别水热法与天然宝石2、具有环状生长纹区别水热，法，3、具有粉料包裹体，其他各种宝石4、更易裂开5、杂质多呈层状，面状分布6、晶体个大，颜色鲜艳，均匀。焰熔法生长宝石的优点：1、焰熔法生长宝石晶体不需要坩埚，节省原材料，避免污染2、可以生长熔点高的宝石3、生长速度快时间短4、生产设备比较简单，劳动生产率高、设备齐全、产量大。缺点：1、火焰温度梯度大，质量欠佳2、温度难以控制、晶体内应力大导致内位错密度高，必须进行高温退火处理，产量比较大。3、对粉料的纯度，粒度要求严格，提高原料成本。4、对易挥发和易氧化的材料，通常不能用此法生长宝石。工艺过程：1、原料的提纯2、粉料的制备3、晶体生长4、退火处理水热法生长宝石的分类：等温法、摆动法、温差法。温差法生长的必要条件：1、要有高压的矿化剂2、要有足够高的温度，使原料达到最大的溶解度3、选用优质的籽晶4、能够使培养液的温度足够大，从而产生较大的对流5、高压釜要好。所需设备：高压釜、炉子、热电偶、温度控制器、温度记录器。影响水热法生长晶体的因素：1、矿化剂的性质和浓度2、对流挡板3、生长温度与温差4、压力和充填度5、籽晶取向6、培养体影响晶体生长的因素：温度、过饱和浓度、杂质、粘度、重力压力、位置。晶体内包裹体的形成机制：1、外来物质的存在可能形成包裹体2、沿生长表面过饱和度的变化所引起的晶体表面的低洼和突起3、阶段生长也可能导致包裹体的形成4、溶解能够在晶体表面产生蚀坑，紧接着生长可能形成细微的包裹体5、组份过冷却的条件下，凝固界面有形成网格结构的趋向，富有杂质的熔体被凝固界面捕获在网格结构的沟凿中造成的6、在某些条件下，生长过程中所排除的杂质浓度可能超过它在晶体界面附近的溶解度。7、流体动力学效应也能促成包裹体。对于晶体的成长所有关的理论：安舍列斯晶体阶梯状生长理论：他认为熔体（溶液）晶体生长是复杂的，快速的，非理想的，但是总是由小变大，由内向外的，大致平行生长的，但不是内层长到后再长其外层，而是许多同时生长，最后形成许多阶梯，故认为是快速的平行的，阶梯状的。晶面螺旋状生长理论（BCF理论）他们 认为晶面的生长有时候不是平行的向外推移、而是呈螺旋的方式长成的这种理论可以解释过饱和和低的情况下，晶体仍继续生长的现象。布拉维法则：不管晶体以何种的方式生长，晶体生长到最后，实际晶体都是被面网大密度大的面网所包围（或晶面都是平行面网大的面网）。晶核的形成：晶体从液相或气相中生长有三个阶段：介质达到过饱和、过冷却的阶段；成核阶段；生长阶段晶体形成的方式：气-固结晶作用、液-固结晶（从液体中结晶；方法：降低饱和的温度、蒸发饱和的溶度、化学反应法。从熔体中结晶；溶蚀反应结晶）、固-固结晶作用人工合成宝石定名的原则：1、禁止使用生产厂或制造商的名称直接定名，如查塔母祖母绿、林德祖母绿。2、禁止使用生产国名或地名参与定名，如苏联钻、3、禁止使用易混淆或含糊不清的名词定名，如红刚玉、合成品4、不允许用生产方法参与定名。重要的名词解释：1、人工合成宝石：指人们运用现代科学技术的原理和方法，选用适宜的原材料，通过合理的工艺，技术流程，在实验室或工厂里制造出来的某些天然宝石的替代品。2、 气-固结晶作用：由气态物质发生升华作用而形成的晶体。3、液-固结晶作用：由溶液中、熔体中有关物质发生结晶形成晶体的作用。4、同质多像：成分相同，结构不同的物质（矿物）在温度压力改变的情况下可以发生互相转化。5、重结晶作用：指固态的物质在具有一定温度的母液中边溶解边结晶的作用最后由细粒变成粗粒。6、成核作用：当熔融体达到过冷却或过饱和，液体中结晶物质的质点