Особенности структурно-спектроскопических свойств и морфологии природных, синтетических и облагороженных алмазов

• Автор: Шелементьев, Юрий Борисович
• Шифр специальности: 04.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Современные представления о составе, строении и свойствах алмаза
1.1. Обзор классификаций алмаза. Диагностические критерии
1.2. Дефекты и примеси в алмазах
1.3. Природа окраски алмаза
1.4.Особенности свойств природных алмазов
1.5. Особенности свойств синтетических алмазов
2. Применение геммологических и инструментальных методов исследования
2.1. Описание использованных методов исследований и оборудования
2.2.Геммологическое описание исследуемых кристаллов алмаза
2.3.Результаты исследования морфологии природных и синтетических алмазов
2.4.Спектроскопические исследования
3. Сравнительный анализ свойств природных и синтетических алмазов
3.1. Обсуждение полученных результатов
3.2.Методика диагностики природного или синтетического происхождения
алмазов
4. Окраска алмаза и ее искусственное изменение
4.1. Современные методы облагораживания алмазов
4.2.Моделирование окрашенных ограненных алмазов
Заключение
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы.
Алмаз является одним из важнейших полезных ископаемых, и человечество широко использует его свойства в самых различных областях деятельности. Традиционное его применение как драгоценного камня сохраняет актуальность в наше время и сохранит ее в будущем. Бурное развитие промышленности привело к резкому росту добычи природных алмазов. Вместе с тем, успехи в области создания синтетических алмазов привели к тому, что синтетические алмазы заменили природные во многих отраслях техники, и искусственные алмазы ювелирного качества начали использоваться в качестве драгоценных камней. Новые технологии облагораживания дают возможность изменять некоторые свойства как природных, так и синтетических алмазов, что также находит применение в ювелирной отрасли.
В связи с этим становится серьезной проблема идентификации алмазов в части их природного или искусственного происхождения, наличия или отсутствия признаков облагораживания. Появление на рынке синтетических и облагороженных алмазов приводит к возрастанию роли геммологических лабораторий, которые направляют свои усилия на выявление признаков природного либо синтетического происхождения и следов облагораживания алмазов. На сегодняшний день традиционного геммологического оборудования оказывается недостаточно, чтобы решать указанные задачи, и лаборатории осваивают более сложные инструментальные методы исследования в применении к алмазу. Для успешного использования таких методов необходима теоретическая научная база, практические разработки и экспериментальный материал.
Цель работы - разработка эффективной методологии отличия природных и синтетических алмазов ювелирного качества и определения признаков облагораживания без повреждения образцов.

Задачи работы:
1. Аргументированный выбор свойств алмазов, имеющих первостепенное значение для установления происхождения и выявления следов облагораживания.
2. Выбор эффективных неразрушающих методов исследования и разработка комплексного подхода к диагностике, суммирующего данные, полученные разными методами.
3. Исследование внутренней и внешней морфологии алмазов и получение информации об условиях роста алмазов в природных и в искусственных условиях, а также о послеростовой истории кристаллов.
4. Исследование строения природных, синтетических и облагороженных алмазов комплексом выбранных методов с подробным рассмотрением диагностических свойств.
5. Изучение процессов искусственного изменения свойств алмазов с целью выявления механизмов этих изменений.
6. Исследование взаимоотношений между составом и количеством примесей и оптическим спектром поглощения, а также между спектром поглощения и цветом алмаза.
7. Разработка методов диагностики природного или искусственного происхождения алмаза, а также наличия или отсутствия следов облагораживания.
Научная новизна.
Впервые комплексно изучены диагностические свойства, характеризующие природные, синтетические и облагороженные алмазы. Сопоставлены свойства искусственных алмазов, полученных в различных лабораториях, а также свойства синтетических алмазов, выращенных с применением различных методов. Впервые описаны геммологические свойства синтетических алмазов ювелирного качества российского производства различных цветов (кроме желтого). Установлена природа катодолюминесценции изученных синтетических алмазов. Изучена связь между картинами цветной катодолюминесценции (ЦКЛ) и спектрами катодолюминесценции (КЛ) для природных и синтетических алмазов. Предложен генетический подход для описания картин ЦКЛ. Установлены

причине сильного взаимодействия между электронными и колебательными уровнями НФЛ и отдельные фононные повторения для этого центра не наблюдаются. Фактически этот центр отвечает не за желтую, а за красную люминесценцию, спектр которой является зеркальным по отношению к спектру поглощения полосы 2,2 эВ. Желтая люминесценция всегда сопровождает этот центр, но зеркальная к ней колебательная полоса слишком слаба, чтобы проявляться в поглощении. Алмазы с центром 2,2 эВ имеют привлекательную янтарную окраску.
Центры НЗ и Н4 (Рис. 6).
Желтая окраска, проявляющаяся после облучения и отжига при 800°С алмазов типа 1а, обязана полосам поглощения НЗ и (или) Н4. Центр НЗ имеет нуль-фононную линию 2,463 эВ (503,2 нм),
Н4 - 2,499 эВ (496,0 нм). Согласно предложенной Дэвисом (1972) модели центр НЗ представляет собой А- дефект, захвативший вакансию, а Н4 - В-дефект с вакансией. Для облагороженных алмазов
выполняется соотношение
зависимости концентраций:
ГО/Н4 = А/В где концентрации дефектов
определяются из спектров
поглощения. Эти центры могут иметь и естественную природу, и встречаются в некоторых алмазах, особенно коричневых, чаще НЗ и гораздо реже Н4:
НЗ/Н4 » А/В
Если искусственно окрашенные алмазы отжигать при температурах 1500°С, то интенсивность Н4 понижается, и концентрационное соотношение приближается к наблюдаемому в природе. Соотношение интенсивностей НЗ и Н4 имеет таким образом диагностическое значение, однако известны случаи ошибочных выводов, обусловленных тем, что нуль-фононная линия Н4 попадает на первое
мдаЕ1.Еметн !пт|
Рис. 6. Спектры поглощения центра НЗ природного происхождения (а), центра Н4 в отожженном алмазе (Ь) и обоих центов в неотожженном алмазе.