宝石合成与优化

人工宝石指完全或部分由人工生产或制造的、用于制作首饰及装饰品的材料，分为合成宝石、人造宝石、拼合宝石、再造宝石。合成宝石指部分或完全由人工制造的晶质或非晶质材料，这些材料的物理性质、化学成分及晶体结构和与其对应的天然宝石基本相同。必须在其所对应天然珠宝玉石名称前加“合成”二字，禁止使用生产厂、制造商的名称直接定名，禁止使用易混淆或含混不清的名词定名。人造宝石指由人工制造的晶质或非晶质材料，然而这些材料没有天然对应物。定名必须在材料名称前加“人造”二字，禁止使用生产厂、制造商的名称直接定名。禁止使用易混淆或含混不清的名词定名，不允许用生产方法参与定名。拼合宝石指两种或两种以上材料经人工方法拼合在一起，在外形上给人以整体琢磨印象的宝石。逐层写出组成材料名称，在组成材料名称之后加“拼合石”三字或以顶层材料名称加“拼合石”三字，由同种材料组成的拼合石，在组成材料名称之后加“拼合石”三字，对于分别用天然珍珠、珍珠、欧泊或合成欧泊为主要材料组成的拼合石，分别用拼合天然珍珠、拼合珍珠、拼合欧泊或拼合合成欧泊的名称即可，不必逐层写出材料名称。再造宝石指将一些天然宝石的碎块、碎屑经人工熔结后制成。在所组成天然珠宝玉石名称前加“再造”二字。人工晶体的共性1、颜色均一、内部缺陷少；2、原料和成品均较大；3、常见单相气态包体（水热法产品除外），它们多呈圆形或拉长的水滴形；4、常见未熔融之熔质包体（水热法产品除外），其常呈不透明的白色面包渣状；5、由Cr致色的任何品种，在紫外线下均呈鲜明的红色荧光；6、绿色品种在查尔斯镜下常呈红色。合成宝石的研究思路（1）从熔体中结晶的主要有焰熔法、提拉法和冷坩埚法。（2）从溶液中结晶的主要有水热法和助熔剂法。（3）固相生长：高温高压法合成钻石•其它方法：化学沉淀法合成欧泊、绿松石、孔雀石、青金岩等。为什么焰熔法生长出的宝石晶体要进行退火处理？焰熔法生长宝石因为温度不很稳定，使晶体位错密度较高，为消除热应力带来的晶体缺陷，必须进行高温退火处理2焰熔法晶体生长过程分哪几个阶段？（1）接籽晶，用晶种法代替晶芽的自发生长。（2）扩大放肩，扩大晶种的面积或称扩大晶种的直径。（3）等径生长，其生长直径虽不完全相同，但基本上最后成为倒梨形，即梨晶。如何鉴别焰熔法生长的刚玉类宝石？合成红、蓝宝石中常可见气泡和未熔粉末出现，一般气泡小而圆，或似蝌蚪状；可单独或成群出现；红宝石中常常为细密的弧形生长纹，类似唱片纹；蓝宝石中色带较粗而不连续；黄色蓝宝石很少含有气泡，也难见色带。天然红宝石和蓝宝石都显示直或角状或六方色带。合成蓝宝石的光谱见不到天然蓝宝石通常可以见到的蓝区的吸收，或450nm的吸收带十分模糊。合成蓝宝石有时显示蓝白色或绿白色荧光，天然的为惰性；合成红宝石通常比天然红宝石的红色荧光明显强。如何鉴别焰熔法生长的尖晶石类宝石？合成尖晶石中气泡和未熔粉末较少出现，偶尔出现的气泡多为异形。合成尖晶石很少显示色带。合成蓝色尖晶石显示典型的钻谱（分别位于540、580、635nm的三条吸收带），天然蓝色尖晶石显示的是蓝区的吸收带，为铁谱。合成蓝色尖晶石为强的红色荧光，而天然的也为惰性焰熔法生长星光宝石时，产生星光效应的关键步骤是什么？过多的氧化铝未熔形成无数细小针状包体导致月光效应，有时甚至形成星光。水热法固有鉴定特征①生长条纹②特殊包体合成祖母绿中可能形成的硅铍石包体呈针状或钉状，且出现多个时呈平行排列。③晶种片焰熔法①原始晶形，焰熔法合成的宝石原始晶形都是梨形。而天然宝石的晶体形态为一定的几何多面体。2包裹体3未熔粉末4色带5弧形生长纹（唱片纹）6吸收光谱7荧光助熔剂法固有鉴定特征①贵金属碎片包体②助熔剂包体助熔剂法是将组成宝石的原料在高温下溶解于低熔点的助熔剂中，使之形成饱和溶液，然后通过缓慢降温或在恒定温度下蒸发熔剂等方法，使熔融液处于过饱和熔法或熔剂法。助熔剂法根据晶体成核及生长的方式不同分为两大类：自发成核法和籽晶生长法。助熔剂法生长红宝石的鉴别助熔剂法生长红宝石晶体的特征与天然宝石非常相似。特别是宝石晶体生长过程中或多或少存在着包裹体、生长条纹、位错和替代性杂质等缺陷，有效的模仿了天然宝石中各种宝石的内含物主要特征有：A.固相包体（1）助熔剂残余包体（2）结晶物质包体（3）坩埚金属材料包体（4）未熔化熔质包体（5）种晶包体B.气相包体C.气固两相包体D.平直的生长条纹E.生长丘F.替代性杂质及成分不均匀性助剂法合成祖母绿的鉴别（1）助熔剂残余常呈羽纱状、云雾状、云翳状、管状、网状，与天然宝石内的包体形态明显不同。助溶剂在反射光下，表面呈黄色至粉红色，亮域下不透明呈褐色、灰黑色，显粒状结构。天然祖母绿中多出现天然矿物包体，方解石、云母、透闪石或阳起石等晶体包体（2）二相包体（3）籽晶片（4）硅铍石（5）铂金片水热法海蓝宝石的生长与祖母绿相似，它通过掺进致色的铁质而获得。具体来说，生长海蓝宝石是在不加任何贵金属内衬的不锈钢高压釜中进行的，生长温度是590-610°C，温度梯度70-130，压力1000-1500巴，培养料为铍、铝、硅的氧化物，高铁含量取自不锈钢高压釜的釜壁。为了使生长出来的是海蓝宝石而不是含铁无色的绿柱石，工艺过程中必须使大量的二价铁离子占据晶格中的八面体位置。这可以通过给溶液中加入不同量的羟基铁（降低氧的局部压力）和锂盐（提供激发补偿中心）而实现。人工生长海蓝宝石区别于天然海蓝宝石最独特的现象是它的生长结构，即在与籽晶片接触部位形成一个二次结晶界面（称之为网状结构），镜下表现为籽晶残留物和微小的不透明片晶。此外，有时还可以看到一些多相包体和扭曲成各种形状的羽状包体。为什么生长立方氧化锆晶体的方法称为“冷坩埚熔壳法”？合成立方氧化错的熔点最高为2750Co几乎没有什么材料可以承受如此高的温度而作为氧化错的坩埚。该方法将紫铜管排列成圆杯状“坩埚”，外层的石英管套装高频线圈，紫铜管用于通冷却水，杯状“坩埚”内堆放氧化错粉末原料。高频线圈处于固定位置，而冷坩埚连同水冷底座均可以下降。为了使冷坩埚内的氧化错粉末熔融，首先要让它产生一个大于1200C的高温区，将金属的错片放在“坩埚”内的氧化错材料中，高频电磁场加热时，金属错片升温熔融为一个高温小熔池（图5-4），氧化错粉末就能在高频电磁场下导电和熔融，并不断扩大熔融区，直至氧化错粉料除熔壳外全部熔融为止，此技术称为〃引燃〃技术。物体的致色因素（一）过渡金属元素的内部电子跃迁致色（二）元素离子间的电子转移或电荷转移致色（三）色心致色（四）能带间的转移致色（五）物理光学致色宝石的改色方法加热和辐照其它的宝石改善方法1.宝石的去杂（1）填隙①裂隙充填②孔洞充填③注入处理（2）去杂①浸出②激光穿孔 宝石的表面优化处理：①涂层②镀膜优化方法有：热处理、漂白、浸蜡（绿松石除外）、浸无色油、染色（仅指玉髓、玛瑙类）处理方法有：浸有色油、充填、浸蜡（仅指绿松石）、染色（除玉髓、玛瑙类外）、辐照、激光钻孔、覆膜、表面扩散（2）热处理刚玉的鉴别特征经热处理后的红宝石、蓝宝石表现的鉴定特征大致相同1•颜色热处理后的红、蓝宝石可有颜色不均匀的现象，如出现特征的格子状色块、不均匀的扩散晕等。另外热处理前后原色带的颜色、清晰度也会发生不同程度的变化。2.固态包裹体经热处理后的红、蓝宝石其固态包裹体将发生不同程度的变化。红、蓝宝石内部的低熔点包裹体，如长石、方解石、磷灰石等，在长时间的高温作用下发生部分熔解，原柱状晶体边缘将变得圆滑。一些针状、丝状固态包裹体如金红石则随着熔解程度的不断加强转变成断续的丝状、微小的点状等形态，有时高温处理的红、蓝宝石表面可见到一种白色丝斑，是金红石高温破坏后的产物。3•流体包裹体红、蓝宝石内的原生流体包裹体在高温作用下会发生胀裂,流体侵入新胀裂的裂隙中。4•表面特征由于高温熔解作用，成品红、蓝宝石的表面会发生局部熔融，因而产生一些凸凹不平的麻坑。为了消除这些麻坑，样品需要二次抛光，二次抛光作用不能保证一次抛光中刻面棱角的完整性，常使原本平直的刻面棱角出现双角棱、多面角棱现象。5.吸收光谱和荧光特征据报道经热处理的黄色和蓝色蓝宝石在台式分光镜下观察，缺失450nm吸收带，某些热处理的蓝色蓝宝石在短波紫外光下显示弱的淡绿色或淡蓝色简述热处理的原理？(1)使宝石中致色元素改变而产生颜色的变化(2)使宝石原有的色心被破坏而引起颜色的变化(3)使宝石中的杂质扩散或改变存在状态而改变颜色(4)使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化(5)使某些宝石发生结晶构型的变化(6)使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的(7)消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度(8)温度骤变可能引起珠宝玉石内部产生裂纹热处理翡翠的作用是什么对翡翠进行热处理是为了使黄色、棕色、褐色的翡翠转变成鲜艳的红色，因为黄色棕色和褐色的翡翠都是次生的。简述扩散处理的原理？扩散处理法的原理是致色离子+高温加热致色离子：在晶体中引入一定量的铁和钛等致色离子，以代替刚玉(AI203)分子中的铝。高温加热：热处理通常采用刚好低于所处理宝石熔点的温度，在这个温度可以使晶体格架扩大，便于半径较大的致色离子的迁移。做为致色离子的铁和钛，在高温热处理下，部分进入到刚玉宝石的表层，使宝石呈现出蓝色什么是I型扩散处理蓝宝石？什么是II型扩散处理蓝宝石？扩散处理深度：在样品表面形成一层很薄的颜色层，根据层的厚度又可将扩散分为I型扩散处理和II型扩散处理(“深”扩散法处理)两种。I型扩散处理蓝宝石表面颜色层厚一般为0.004-0.1mm。II型扩散处理蓝宝石表面颜色层厚度可达0.4mm。详细叙述扩散处理蓝宝石肉眼下或显微镜下的鉴别特征。(二)扩散处理蓝宝石的鉴定特征鉴定扩散处理蓝宝石比较有效的方法是通过油浸和放大，用肉眼或显微镜下观察。1.肉眼或显微镜下观察1).I型扩散处理蓝宝石为灰蓝色、蓝色表面常有一种水淋淋、灰蒙蒙的雾状外观，而II型扩散处理蓝宝石则为清澈的蓝色、蓝紫色，颇似天然优质蓝宝石。2).处理样品毛坯料表面呈现出部分反射光和表面烧结物。这些特征经抛光后可以部分或全部去除。3).扩散处理的宝石，经抛光后常在抛光面上产生一种双层带状物，在放大镜下观察可见一个扩散层。4).在扩散处理蓝宝石的表面裂纹或周围的孔隙中，常沉积有深的浓缩颜色和扩散用的色料。5).宝石中的包裹体周围常有高压碎片,部分包裹体熔融，或金红石的“丝”部分熔融成点状。2.油浸放大观察1).高凸起：2).斑状刻面：3).腰围边效应：4).蓝色轮廓：5).蛛网状图案：6).深色裂隙：其它鉴别特征1).荧光特征：扩散处理的蓝宝石在短波紫外光下可发弱的浅蓝白或浅绿白色荧光，偶尔在LW下呈现出蓝色、绿色、橙色甚至于暗红色荧光。2).吸收光谱：扩散处理的蓝宝石通常缺失450nm的吸收。3).Co2+扩散：由Co2+扩散而成的蓝色蓝宝石，在查尔斯镜下呈现红色。简述染色处理翡翠的鉴别特征。1•染绿色翡翠：颜色沿缝隙分布：染绿色翡翠的绿色易浓集在小裂纹中，并沿着裂纹充填在裂纹附近的晶粒间隙中，呈丝网状分布。可见光吸收光谱染绿色翡翠在红光区内有一强的吸收窄带，观察不到铬吸收线可有弱的黄白色荧光，这种荧光也可以是蜡引起的。染紫色翡翠等天然紫色翡翠往往是成片分布，颜色由带浅紫或淡紫色的硬玉颗粒集合而成，少呈脉状分布，颜色浅，深的少见。染色处理形成的紫色充填在翡翠的裂隙和孔隙之中，可形成紫色的细脉，或者充填在白色翡翠颗粒的粒间空隙中，出现白色颗粒被紫色包围的现象，这种情况与天然的紫色翡翠相反。染成紫红色的翡翠有时可根据其在长波紫外光下有明亮的橙色荧光而与天然带色材料相区别。天然紫红色翡翠可能有弱褐红色荧光。简述染色玛瑙的鉴别特征。玉髓的鉴别特征是否与玛瑙相似？从常见的三种颜色观察区别如下：1、天然的红色玛瑙为正红色，“烧红”的也一样，颜色纯正，而人工染色的红色玛瑙则是人工加入铁离子化合物而呈的红色，这种红色常常有黄色调。蓝色玛瑙，天然产出品极少，多为一种宝石蓝的蓝色，并且常有不同程度的缠丝现象。而人工染色的蓝玛瑙由于加入了钻盐为紫罗兰色，即蓝中带有紫色调的颜色绿色玛瑙的染色品与天然品颜色十分接近。但仔细观察天然品为葱心绿色，颜色柔和，而染绿色玛瑙为翠绿色，颜色也较艳丽。2、由于染色玛瑙都是经色料浸泡、干燥而呈的颜色，色料沉积在玛瑙的孔隙中，在放大的条件下可以在裂纹和孔隙内找到不均匀的色点。3、天然绿玉髓是镍致色，而人工改色则是靠铬盐致色，所以仿制品在查尔斯滤色镜下显红色。光谱也能区别人工染色的与天然铬致色的绿玉髓。染色的在光谱的红区有三条模糊的吸收带，而天然的只有一条吸收带。怎样对珍珠进行染色处理？最常用的方法是用硝酸银给珍珠加上黑颜色，具体做法是：将珍珠浸泡在稀硝酸银和氨水溶液中，然后将浸泡好的珍珠放在阳光下或放到硫化氢气体中还原，使珍珠的颜色变成黑色,这样产生的褐黑色、绿黑色和黑色的色调与同色天然珍珠十分相似，处理后的颜色对光、热稳定。简述染色珍珠的鉴别特征。肉眼和放大观察在放大的条件下，会看到染料集中在串珠孔附近或成脉状分布在整个珠中。2•紫外荧光法染色处理的黑珍珠在长波紫外线照射下，往往荧光不明显或呈暗绿色。x射线荧光光谱法将珍珠放在x射线下照射并用光谱仪测量其荧光波长。检测出用各种银盐染色珍珠中的银4.x射线照相法鉴别各种银盐着色的珍珠，利用银透不过x光的性质。经银盐处理的珍珠，银往往会沉积在珍珠质与珠核之间硬蛋白层中，不透过x射线的银，使这个硬蛋白层在x射线照片中呈现白色。在处理的黑珍珠中，这种环绕珠核的环形空白带有时也被称为反转环。欧泊是怎样进行糖酸染色处理的？1•预制清洗，在低于100°C温度下烘干。2•将欧泊放在热糖溶液中浸泡几天。3•等欧泊慢慢冷却后迅速擦净多余的表面糖汁，然后放入100C左右的浓硫酸中浸泡1〜2天，再慢慢冷却；4•将欧泊仔细冲洗后，再在碳酸盐溶液中迅速漂洗一下，然后再冲洗干净。这样染色就完成了，还可进一步抛光做成成品。简述染色欧泊的鉴别特征。1•经染色的欧泊，色斑呈破碎的小块并仅局限在宝石的表面，结构为粒状。含有象胡椒粒或卵石子一样的炭或染料的颗粒，天然黑蛋白石很少看到黑色斑点。也可发现裂隙中浓集着的染料。一般这样观察只需在圆顶形欧泊的底平面即可看到。2•荧光法：经过染色处理的蛋白石在长波紫外线下没有正常的强荧光反应简述染色钻石及其鉴别特征。(1)染色黑色钻石与天然黑色钻石的区别方法染色钻石薄的部分通常是浅绿色。天然钻石薄的部分透过来的颜色为浅灰色。人工染色黑色钻石的黑颜色浓而不透光。天然黑色钻石其颜色表现为一条深、一条浅不均匀的黑色（也称色带）。（2）天然粉色钻石与处理粉红色钻石的区别方法天然粉红色钻石的特点是在光谱中不出现592nm谱线，经过处理的粉红色钻石一般呈浅褐粉红色，在光谱中出现592nm谱线。天然粉红色钻石颜色鲜艳，表里颜色一致,刻划、加热、酸中煮都不褪色。染色的粉红钻石表里颜色不一致有颜色集中现象。刻划、加热、酸中煮均褪色。简述辐照处理的原理？有几种类型？粒子或电磁波的能量发射。辐射的类型之一，即电离辐射，具有足够的能量使宝石产生色心或相似的变化。1、镭照射处理（a粒子）：2.人工产生的元素镅辐射处理（a粒子）：3.回旋加速器处理（质子、氘核、a粒子）：4.线性加速器（高能电子）5.核反应堆处理（高能中子）6.y射线处理6.辐照处理钻石有哪些工艺方法？有哪些鉴别特征？1.镭盐处理：通过将钻石埋于镭盐中而使钻石形成绿色。这种方法会产生长期的放射性。在珠宝界，这种镭处理致色钻石一直存在。2.应用回旋加速器处理：这种辐照处理方式可以使钻石产生多种颜色，包括绿色，蓝绿色和黑色。之后采用加热淬火可以产生黄色至褐色，以及不太常见的粉红色，红色或紫红色。3.中子辐照和电子辐照：中子辐照和电子辐照是对钻石进行辐照处理最理想的方法,同其它方法相比，其所形成的颜色较为均匀，鉴定起来更加困难，对绿色钻石更是如此。如何区分充填处理翡翠的酸蚀网纹与“橘皮”效应？酸蚀网纹又称龟裂纹，是因为充填在翡翠B货的矿物颗粒间隙内的树脂胶的硬度较低，在切磨抛光时，低硬度的胶容易被抛磨，形成下凹的沟槽，形态象干土壤的网状裂纹，故又称为龟裂纹。酸蚀网纹与翡翠正常的“桔皮效应”不同，桔皮效应是因集合体中不同颗粒晶体的硬度有所差别，较软的颗粒亦被磨蚀，形成下凹状，下凹的颗粒与周围较硬的颗粒的边界有一个圆滑过渡的斜坡。而B货的龟裂纹则是沿着颗粒边界形成的下凹的小缝隙。虽然翡翠B货也存在颗粒之间的硬度差异，并也会形成桔皮效应，但因为颗粒之间存在硬度更小的树脂胶，使得下凹与凸起的表面之间缺少斜坡状的过渡区，在放大镜或显微镜下观察时，翡翠B货可见细线状围绕着每一个晶体颗粒连通状的网纹。简述充填处理翡翠的鉴别特征。（1）光泽未经处理的天然翡翠具有玻璃光泽，而经过清洗充胶的B货翡翠，常呈现树脂光泽，反光量减少、光泽变弱。（2）酸蚀网纹（3）酸蚀裂隙特征（4）充胶的溶蚀坑（5）底色干净，没有杂质（6）透明度与结构不相配（7）晶粒界线不清（8）敲击声沉闷（9）紫外荧光天然翡翠很少出现紫外荧光，但是，经酸洗充胶处理的翡翠B货一般都有弱到强的蓝白色荧光。（10）相对密度一般地说翡翠经过酸洗充胶之后，相对密度会明显的降低,常见的拼合宝石及其如何鉴别？一、 钻石钻石的双层石一般上部用真的钻石材料，下部用无色锆石或立方氧化锆。或者用钛酸锶做底部，用人造蓝刚玉做冠部组成的蓝色金刚石仿制品等等，巧妙伪装形式，可用下面用测试手段来检测。油浸法：该方法由于减少刻面的反射，并能清晰地看到双层石内部结构不同。双层的两个分界面，或者彩色粘合剂，一般都很明显看到。放大镜观察：通过用50倍的放大镜可分辨出双层石的分界面。在双层石的腰围平行方面可看到两部分的颜色差别。二、 刚玉宝石类（一）红宝石红宝石的上部为天然无色刚玉或有色的红刚玉，中间是粘合剂（有色或无色），下部水晶或人造红刚玉等材料组成。然后经过精加工（磨、抛、整形）制成一件与天然红宝石相似的宝石。将上述制成的红宝石再镶嵌在18K的黄金底架上，成为一枚高档的戒指出售，达到真假难分的程度（二）星光宝石星光宝石属于高档宝玉石，为了制造星光宝石，上部为无色水晶，底部为镜子把镜子面上用十字划开或划成*六条线），然后将上部和下部粘合起来，打磨、抛光、整形，组成一个四道星光或六道星光的宝石。这就是目前珠宝市场上应市的一种新产品。另外，还有的制造商将上部为石榴石或人造红石榴石，下部为玻璃的两部分熔解后制成一种烧结件，作为一种首饰新品种上市。三、 祖母绿将上部为祖母绿，下部为祖母绿、绿柱石、人造蓝宝石、石英、玻璃等，中间是无色或有色的粘合剂组合起来的组合件祖母绿宝石。该种拼合石在目前珠宝市场上很普遍。四、 石榴石由于石榴石宝石一般情况下颜色较深，透明度差。为了增加它的透明度，往往切成薄片制成拼合石，一方面可以尽情展示它应有漂亮的红色、绿色、紫色、紫红色；另一方面增加了其透明度，提高了档次。石榴石二层石一般上部为红色石榴石薄层，下部为无色、有色（天然、人造）宝石；三层石一般上部为天然石榴石（红色、绿色等），中间为粘合剂,下部是天然或人造宝石。从亭部观察可见明显的“红环效应”五、 翡翠翡翠拼合石一般上部为浅色的硬玉下部为绿色玻璃，绿色YAG等组成，打磨、抛光成型二层石戒面，还有三组合硬玉戒面。翡翠拼合石的制造方法很多，使用的原料也千变万化.但归根结底，翡翠的组合面漏洞较多可以识别。组合面的绿色表面浅底部深，横看组合面由于反光差别，看出是两种或三种材料组成，对镶嵌好的翡翠戒面一定认真观察。因此借助放大镜仔细观察戒面颜色的表里变化，横看拼合面的反光差异，是否有粘合痕迹,放在油浸盒中观看结构变化，基本上能够发现翡翠拼合面的真假来。涂层宝石有何鉴别特征？是把一些涂料类物质涂宝石表面，以增强宝石的表面光泽和光洁度或改变宝石的颜色。涂层的物质称涂层剂，常见有蜡、油漆、无色清漆及混合有染料的各种树脂胶等。