山东产大颗粒高温高压合成钻石的多种谱学方法研究

摘要：

山东济南中乌新材料有限公司利用六面顶油压机生产出大颗粒钻石,为了掌握这些合成钻石的品质及与天然钻石的区分方法,采用宽频诱导发光光谱仪(GV5000)、红外光谱仪、钻石特征光谱检测仪(PL5000)、激光诱导击穿光谱仪和 X 射线能谱仪,对该公司生产的 225 粒无色、蓝色和黄色高温高压(HPHT)合成钻石进行检测,并与天然钻石对比.HPHT合成钻石样品的晶形以(1 11)晶面和(100)晶面共存的聚形为主导.原石切磨成圆钻形成品的出成率在 20%~67%之间,净度级别为 VVS—P,颜色级别为D—H.通过 GV5000 分析,三种颜色样品均可观察到立方八面体生长结构发光图案,无色 HPHT合成钻石为强蓝色荧光和磷光,发光峰位于495 nm,与晶格中的顺磁氮有关;蓝色 HPHT合成钻石为蓝-绿蓝色荧光和蓝色磷光,发光峰位于501 nm,与晶格中的顺磁氮、硼有关;黄色 HPHT合成钻石为弱绿色荧光和磷光,显示 556 和 883 nm Ni+相关发光峰,这些特征可与天然钻石相区分.红外光谱分析表明,无色 HPHT合成钻石在 1 332~1 100 cm-1无明显氮相关吸收,在 2 802 cm-1有B0 相关吸收,为含有少量硼的Ⅱa型;蓝色HPHT合成钻石位于 1 294 cm-1有与B-相关的强吸收,归属为Ⅱb型;黄色 HPHT合成钻石位于 1 130 和1 344 cm-1有与孤氮相关的明显吸收,归属为Ⅰb 型.PL5000 光致发光光谱显示,三种颜色 HPHT合成钻石可检测到659,694,707,714 和883 nm等镍相关缺陷发光峰.相比之下,无色和黄色天然钻石通常为Ⅰa型,具有 1 282 和 1 175 cm-1等聚合氮的红外光谱吸收,光致发光光谱通常可检测到415 nm(N3 )零声子线,由孤氮、硼和镍等缺陷导致的光谱特征极为罕见.因此,红外光谱和光致发光光谱特征可作为重要的鉴别依据.激光诱导击穿光谱仪检测到无色 HPHT合成钻石的出露包裹体主要成分为 Fe.X射线能谱分析显示,对于含包裹体较多的样品,无色和蓝色 HPHT合成钻石可检测到 Fe,黄色 HPHT合成钻石可检测到 Fe和Ni,为其中包裹体的成分,这可作为HPHT合成钻石鉴定性特征.综上所述,通过GV5000 超短波紫外荧光和磷光测试,配合红外光谱和光致发光光谱特征,结合包裹体成分特征,可以有效区分该研究的合成钻石和天然钻石.

关键词：中国山东、高温高压合成钻石、发光特征、光谱特征、成分特征

所属期刊栏目：39

分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金项目41606063

在线出版日期：2020-01-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1840-1845