宝石合成原理与方法（汇总）
第一章绪论
要点
人造宝石材料的重要性
人造宝石材料的发展
基本概念
晶体生长基本理论
一、人造宝石材料的重要性
随着科学技术的发展，人民生活水平不断提高，人类对宝石的需求也逐渐增加。然而天然宝石材料的资源毕竟是有限的，而人工宝石材料能够大批量生产，且价格低廉，故人工宝石材料在市场上占有较大的份额。随着科学技术的发展，人工宝石材料的品种日益繁多,合成宝石的特性也越来越接近天然品种。宝石学家不断面临鉴别新的人造宝石材料的挑战。
某些人工的晶体材料也用于工业产品及设备的制造及生产中。例如，人造钇铝榴石被广泛用于激光工业，合成水晶是用作控制和稳定无线电频率的振荡片和有线电话多路通讯滤波元件及雷达、声纳发射元件等最理想的材料。
二、人造宝石材料的发展
人工制造宝石的历史可追溯到1500年埃及人用玻璃模仿祖母绿、青金石和绿松石等。人工合成宝石始于18世纪中期和19世纪，由于矿物学研究的发展以及化学分析方法取得的进展，使人们逐渐掌握了宝石的化学成分及性质，加上化学工业的发展以及对结晶过程的认识，人工合成宝石才变为现实。1892年出现了闻名的“日内瓦红宝石”，这是用氢氧火焰使品质差的红宝石粉末及添加的致色剂铬熔融，再重结晶形成优质红宝石的方法。随后，这种方法经改进并得以商业化。1890年，助熔剂法合成红宝石获得成功；1900年助熔剂法合成祖母绿成功。从此，宝石合成业飞速地发展起来。合成尖晶石、蓝宝石、金红石、钛酸锶等逐渐面市。1953年合成工业级钻石、1960年水热法合成祖母绿及1970年宝石级合成钻石也相继获得成功。我国的人工宝石材料的生产起步较晚。五十年代末，为了发展我国的精密仪器仪表工业，从原苏联引进了焰熔法合成刚玉的设备和技术，六十年代投产后，主要用于手表轴承材料的生产。后来发展到有20多家焰熔法合成宝石的工厂，能生长出各种品种的刚玉宝石、尖晶石、金红石和钛酸锶等。我国进行水热法生长水晶的研究工作，始于1958年。目前几乎全国各省都建立了合成水晶厂。我国的彩色石英从1992年开始生产，现在市场上能见到的各种颜色品种的合成石英。
七十年代，由于工业和军事的需要，尤其是激光研究的需要，我国先后用提拉法生产了人造钇铝榴石（YAG）和钆镓榴石（GGG）晶体，它们曾一度被用于仿钻石。 1982年，我国开始研究合成立方氧化锆的生产技术，1983年投产。由于合成立方氧化锆的折射率高、硬度高、产量大、
成本低，很快取代了其它仿钻石的晶体材料。广西宝石研究所1993年成功生产水热法合成祖母绿，现已能生产水热法合成其它颜色的绿柱石及红、蓝宝石。合成工业用钻石在我国是l963年投产的，至八十年代末，我国已有300余家合成工业用钻石的厂家。但宝石级合成钻石的生产还在探索之中。l995年，我国采用化学气相沉积法生长出了多晶金刚石薄膜，已在首饰方面应用。
所以我国的人工宝石制造工业，虽然起步较晚，但发展迅猛。我们与发达国家的差异正在逐渐缩小。
三、基本概念
1．合成宝石：指人工或半人工的无机合成材料，其化学成分、原子结构、物理性质与其天然对应无机宝石基本相同。
A．原料：半人工材料；如天然去皮水晶作为合成水晶的原料；
人工分离出的原料Al2O3作为合成红宝石的原料；
B．有天然对应物：天然红宝石---合成红宝石
它们的物理性质、化学成分和原子结构都基本相同；
C．可以有小的差异：
天然尖晶石：MgO：Al2O3==1：1， RI 1.718， SG 3.60
合成尖晶石：MgO：Al2O3==1：1.5—3.5；RI 1.727， SG 3.63
正是这微小的差异，使我们能够区分它们。
2．人造宝石：指人工生产的非天然形成的无机材料。
狭义的人造宝石：具有独特的化学成分、原子结构和物理性质的人工宝石材料；
如YAG：钇铝榴石，Y3Al5O12；无天然对应物，广义的人造宝石：人工生产的宝石，包括合成宝石；
四、晶体生长基本理论：
晶体生长最早是一门工艺，由于热力学、统计物理学及其它学科在晶体生长中的应用，使晶体生长理论逐步发展完善起来。
晶体生长的发生最初是从溶液或熔体中形成固相的小晶芽，即成核。晶核形成后，就形成了晶体--介质的界面，晶体生长最重要的过程就是界面过程。科学家们提出了许多生长机制或模型，结合热力学和动力学探讨了这一过程。尽管晶体生长理论已有一百多年的发展历程，但晶体生长理论还并不完善，现有的晶体生长模型还不能完全用于指导晶体生长实践，为了提高晶体质量还有许多实际问题尚待解决。
1．成核
成核过程实际是一个相变过程。相是一个体系中均匀一致的部分，它与另外的其它部分有明显的分界线。
图1-1 石墨-钻石的相图
化学成分相同的物质，在不同的温压条件下，可以呈不同的结构（同质多象）、或不同的状态如固相、液相和气相。
相变：当某一体系在外界条件改变时，会发生状态的改变，这种现象即相变。宝石合成的过程即生长晶体，从液相变为固相，或固相变为固相、气相变为固相；相变过程受温压条件、介质组分的控制。
相图：根据相变理论公式（克拉帕珑方程），即反映压力、温度和组分的关系，作出的表示相变、温度、压力、组分关系的图解。
石墨的相图是一元相图，如图1-1所示。这个相图表明，在很大的压力和温度范围内存在碳的固态相变。它是根据热力学原理，结合多次实验和外推等做出的。石墨在温度1400-16000C 和4.5-6X109Kb的压力下会转变为钻石，该图是合成钻石的依据。
影响成核的外因主要是过冷度和过饱和度，成核的相变有滞后现象，即当温度降至相变点T0时,或当浓度刚达到饱和时，并不能看到成核相变，成核总需要一定程度的过冷或过饱和。在理想均匀环境下，任何地方成核几率均匀，但实际条件常常不是理想均匀的。在空间各点成核的概率不同，即非均匀成核。一般在界面上，如外来质点（尘土颗粒表面）、容器壁以及原有晶体表面上容易形成晶核。在自然界，如雨雪，冰雹的形成，在合成晶体过程中的单晶生长都是非均匀成核。
在合成晶体过程中，为了获得理想的晶体，人为提供的晶核称为种晶或籽晶。
种晶一般都是从已有的大晶体上切取的。种晶上的缺陷，如位错、开裂、晶格畸变等在一定的范围内会“遗传”给新生长的晶体。在选择种晶时要避开缺陷。根据晶体生长习性和应用的要
求，种晶可采用粒状、棒状、片状等不同的形态。种晶的光性方位对合成晶体的形态、生长速度等有很大的影响。所以种晶的选择非常重要。
2.晶体生长界面稳定性：
晶核出现后，过冷或过饱和，驱使质点按一定的晶体结构在晶核上排列生长。温度梯度和浓度梯度直接影响界面的稳定性，从而影响晶面的生长速度、晶体的形态。
晶体生长过程中，介质的温度、浓度会影响晶体与介质的界面的宏观形状，如是凸起、凹陷或平坦光滑。界面为平坦光滑状态，则界面稳定性；如果生长条件的干扰，界面会产生凹凸不平，即形成不稳定界面。影响界面稳定性的因素主要有熔体温度梯度、溶质浓度梯度、生长速率等。
A、熔体温度梯度：
生长界面处的温度分布，有三种情况：
温度梯度为正，这是熔体为过热熔体；
温度梯度为负，即dT/dx<0，熔体为过冷熔体；
温度梯度为零，即dT/dx=0。
温度梯度大于0，熔体过热，远离界面温度高，突起处（温度高）生长慢，凹入处（温度低）生长快；最终使晶体界面达到光滑；从而导致界面稳定和平衡的状态。
温度梯度小于或等于0，熔体过冷，远离界面温度低，突起处（温度低）生长更快；不利于晶体界面光滑；所以导致界面不稳定。
在熔体中结晶的合成方法，如提拉法，要使熔体温度略高于熔点，而应该避免过冷或等于熔点的状况；合成过程中温度有波动，或局部不均匀，则出现突起与凹入的界面，在晶体生长中应该尽量避免。
B、溶质浓度梯度：
当晶体生长体系为多组分体系，或生长体系中含有杂质元素时，晶体生长会发生分凝效应，即某元素在晶体与溶液中的浓度不等。随着晶面生长前移，界面前沿该元素的浓度将提高，形成了界面前沿液体中的浓度梯度。该元素浓度的提高会改变凝固点温度，一般都会使凝固点下降。这时，界面前沿液体中有两个温度分布，在界面前沿有一个区域，实际温度小于液相温度，造成界面前沿出现过冷现象，这种由成分分布变化而引起的过冷现象叫组分过冷。组分过冷现象也会使界面变成不稳定的粗糙界面。但如果正温度梯度非常大，则不会产生组分过冷现象。
在溶液中生长时，溶质在界面附近汇集，在高浓度处有用质点作为溶质不断结晶。
C、生长速率梯度：
晶体生长时，生长界面向液体或熔体推进，生长越慢界面越稳定。生长速率梯度与晶体生长
动力学参数有关，也与温度梯度、浓度梯度有关。
总之，为了获得稳定的生长界面，应该适当加大温度梯度，采用较慢的生长速率，并在各个方向保持较小的溶质浓度梯度。
3．晶体生长的界面模型
晶体生长最重要的过程是一个界面过程，涉及生长基元如何从母液相传输到生长界面以及如何在界面上定位成为晶体的一部分。几十年来，人们提出了许多不同的生长机制或模型来探讨这一过程。前面关于成核和界面稳定性是从热力学的宏观方面讨论晶体生长的过程，下面主要从界面微观结构的动力学方面来探讨晶体生长过程。
A．完整光滑界面生长模型
图1-2 成核生长理论模型
此模型又称为成核生长理论模型，或科塞尔-斯特兰斯基（Kossel-Stranski）理论模型。该模型是1927年，由科塞尔首先提出，后经斯特兰斯基加以发展。
在晶核形成以后，结晶物质的质点继续向晶核上粘附，晶体则得以生长。质点粘附就是按晶体格子构造规律排列在晶体上。质点向晶核上粘附时，在晶体不同部位的晶体格子构造对质点的引力是不同的。也就是说，质点粘附在晶体不同部位所释放出的能量是不一样的。由于晶体总是趋向于具有最小的内能，所以，质点在粘附时，首先粘附在引力最大、可释放能量最大的部位，使之最稳定。
在理想的条件下，结晶物质的质点向晶体上粘附有三种不同的部位（图1-2）：质点粘附在晶体表面三面凹角的1处，此时质点受三个最近质点的吸引，若质点粘附在晶体表面两面凹角的2处，则受到两个最近质点的吸引，此处质点所受到的吸引力不如1处大，若质点在一层面网之上的一般位置3处，所受到的吸引力最小。由此可见，质点粘附在晶体的不同部位，所受到的引力或所释放出的能量是不同的。而且，它首先会粘附在三面凹角1处，其次于两面凹角2处，最后才是粘附在一层新的面网上(即3处)。
由此得出晶体生长过程应该是：先长一条行列，再长相邻的行列，长满一层面网，然后开始长第二层面网，晶面(晶体上最外层面网)是逐层向外平行推移的。这便是科塞尔一斯特兰斯基所得出的晶体生长理论。
用这一理论可以很好地解释晶体的自限性，并论证晶体的面角恒等定律。但是这一理论是对处于绝对理想条件下进行的结晶作用而言的，实际情况要复杂得多。例如，向正在生长着的晶体上粘附的常常不是一个简单的质点，而是线晶、面晶甚至晶芽。同时在高温条件下，它们向晶体上粘附的顺序也可不完全遵循上述规律。由于质点具有剧烈热运动的动能，常常粘附在某些偶然的位置上。尽管如此，晶面平行向外推移生长的结论，还是为许多实例所证实。例如，有些蓝宝石晶体中可以看到六方环状色带，这是因为晶体在生长过程中，介质发生变化使在不同时间内生长的晶体在颜色色调上的差异造成的。
B．非完整光滑界面生长模型
此模型又称为螺旋生长理论模型，或BCF理论模型。该模型于1949年由弗朗克首先提出，后由弗朗克等人（Buston、Cabresa、Frank）进一步发展并提出一系列与此相关的动力学规律，总称BCF理论模型。该理论模型认为，晶面上存在的螺旋位错露头点可以作为晶体生长的台阶源（图1-3），促进光滑界面的生长。这种台阶源永不消失，因此不需要形成二维核。这一理论成功的解释了晶体在很低的饱和度下仍能生长，而且生长出光滑的晶体界面的现象。
螺旋错位形成的台阶源，围绕螺旋位错线形成螺旋状阶梯层层上升，按1、2、3、4、5（见图1-4）的顺序，依次生长，1高于2，2高于3，最后形成一螺旋线的锥形。由于螺旋位错的存在，晶体生长速率大大加快。在许多实际晶体表面，利用电子显微镜或干涉显微镜很容易观察到晶面中间有螺旋位错露头点的生长丘（图1-5）。这一理论可以解释许多实际晶体的生长。
图1-4 螺旋位错生长示意图
图1-5 绿柱石表面由于螺旋位错造成的生长丘（干涉显微镜下）
四、人工晶体生长方法：
1．从熔体中生长单晶体：
粉末原料→加热→熔化→ 冷却→ 超过临界过冷度→结晶，
从熔体中生长晶体的方法是最早的研究方法，也是广泛应用的合成方法。从熔体中生长单晶体的最大优点是生长速率大多快于在溶液中的生长速率。二者速率的差异在10-1000倍。
从熔体中生长晶体的方法主要有焰熔法、提拉法、冷坩埚法和区域熔炼法。
2．从液体中生长单晶体：
原料→ 加热→ 溶解（迁移、反应）→ 过饱和→ 析出结晶
由两种或两种以上的物质组成的均匀混合物称为溶液，溶液由溶剂和溶质组成。合成晶体所采用的溶液包括：低温溶液（如水溶液、有机溶液、凝胶溶液等）、高温溶液（即熔盐）与热液等。
从溶液中生长晶体的方法主要有助熔剂法和水热法。
3．从气相中生长单晶体的方法：
气相生长可分为单组分体系和多组分体系生长两种。
单组分气相生长要求气相具备足够高的蒸气压，利用在高温区汽化升华、在低温区凝结生长的原理进行生长。但这种方法应用不广，所生长的晶体大多为针状、片状的单晶体。
多组分气相生长一般多用于外延薄膜生长，外延生长是一种晶体浮生在另一种晶体上。主要用于电子仪器、磁性记忆装置和集成光学等方面的工作元件的生产上。
合成金刚石薄膜的化学气相沉淀 (CVD)法以及合成碳化硅单晶生产技术，就属于此类。
第二章.焰熔法及焰熔法合成宝石的鉴定
要点：
1．焰熔法基本原理、合成装置与条件、过程及特点
2．合成品种
3．焰熔法合成宝石的鉴定
一、焰熔法合成方法
最早是1885年由弗雷米（E. Fremy）、弗尔（E. Feil）和乌泽（Wyse）一起，利用氢氧火焰熔化天然的红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时轰动一时的“日内瓦红宝石”。后来于1902年弗雷米的助手法国的化学家维尔纳叶（Verneuil）改进并发展这一技术使之能进行商业化生产。因此，这种方法又被称为维尔纳叶法。
1．基本原理
焰熔法是从熔体中生长单晶体的方法。其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在籽晶上固结逐渐生长形成晶体。
2．合成装置与条件、过程
图2-1 维尔纳叶法合成装置
焰熔法合成装置由供料系统、燃烧系统和生长系统组成，合成过程是在维尔纳叶炉（图2-1）中进行
的。
A．供料系统
原料：成分因合成品的不同而变化。原料的粉末经过充分拌匀，放入料筒。
料筒（筛状底）：圆筒，用来装原料，底部有筛孔；料筒中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性地自动释放。
震荡器：使料筒不断抖动，以便原料的粉末能从筛孔中释放出来。
如果合成红宝石，则需要Al2O3和 Cr2 O3，三氧化二铝可由铝铵矾加热获得；致色剂为Cr2 O3 1-3%，
B．燃烧系统：
氧气管：从料筒一侧释放，与原料粉末一同下降；
氢气管：在火焰上方喷嘴处与氧气混合燃烧。
通过控制管内流量来控制氢氧比例，O2：H2===1：3；
氢氧燃烧温度为25000C，Al2O3粉末的熔点为20500C；
冷却套：吹管至喷嘴处有一冷却水套，使氢气和氧气处于正常供气状态，保证火焰以上的氧管不被熔化
C．生长系统
落下的粉末经过氢氧火焰熔融，并落在旋转平台上的籽晶棒上，逐渐长成一个晶棒（梨晶）。水套下为一耐火砖围砌的保温炉，保持燃烧温度及晶体生长温度，近上部有一个观察孔，可了解晶体生长情况。耐火砖：保证熔滴温度缓慢下降，以便结晶生长；
旋转平台：安置籽晶棒，边旋转、边下降；落下的熔滴与籽晶棒接触称为接晶；接晶后通过控制旋转平台扩大晶种的生长直径，称为扩肩；然后，旋转平台以均匀的速度边旋转边下降，使晶体得以等径生长。
图2-2 焰熔法生长的各种梨晶
梨晶：长出的晶体形态类似梨形，故称为梨晶。梨晶大小通常为长23cm，直径2.5-5cm。图2-2。
生长速度：1厘米/小时，一般6小时完成即可完成生长。
因为生长速度快，内应力很大，停止生长后，应该轻轻敲击，让它沿纵向裂开成两半以释放内应力，避免以后产生裂隙。
特点：方法特点：生长速度快、设备简单、产量大、便于商业化。世界上每年用此法合成的宝石大于10亿克拉。但用此方法合成的宝石晶体缺陷多、容易识别。
二、合成品种
1．合成刚玉：
合成红宝石：加入致色元素 Cr2 O31-3%
合成蓝宝石：加入致色元素TiO2和FeO，但Ti和Fe的逸散作用，使合成蓝宝石常常有无色核心和蓝色表皮, 颜色分布不均匀；
粉红色和紫红色：加入致色元素Cr、Ti、Fe；
黄色：加入致色元素Ni和Cr；
变色刚玉：加入V和Cr；显紫红色到蓝紫色的变色效应。
除祖母绿外，任何颜色的刚玉都可以合成。
星光刚玉：如需要合成星光刚玉，则需要在上述原料中再添加0.l一0.3%的TiO2，这样长成的梨晶中，TiO2呈固熔体分布于刚玉晶格中，并没有以金红石的针状矿物相析出。必须在l300度恒温24小时，让金红石针沿六方柱柱面方向出溶，才能产生星光效应。
各种合成刚玉品种的致色元素总结于下表。
表2-1 各种合成刚玉的致色元素
合成刚玉原料Al2O3，另加致色元素如下
合成红宝石Cr2 O3， 1-3%
合成蓝宝石Fe，Ti；0.3-0.5%
合成黄色蓝宝石Ni，Cr
合成紫色蓝宝石Cr Fe，Ti
合成变色蓝宝石Cr2 O3，V2O5，3-4%
合成星光红宝石TiO2 0.1-0.3%，Cr2 O3 1-3%
合成星光蓝宝石FeO+TiO2：0.3-0.5%；TiO2： 0.1-0.3%
2．合成尖晶石：
市场上所见到的合成尖晶石几乎全是由焰熔法生产，但也可用助熔剂法生产。
原料：
红色： MgO：Al2O3==1：1，致色元素Cr2 O3；
其它颜色的用1:1的比例难以合成，但红色尖晶石只有以1：1的比例才能合成。由此合成的红色尖晶石性脆，所以市场上少见。蓝色尖晶石的合成是人们在合成蓝宝石的实验中偶然获得的。当时人们还不了解蓝宝石的致色元素是Ti和Fe，人们曾经尝试过加入致色元素V、Co、Fe、Mg等，当终于获得蓝色合成品时，人们以为是蓝宝石，结果是合成蓝色尖晶石。
蓝色：MgO：Al2O ===1：1.5-3.5，致色元素Co；
绿色：MgO：Al2O ==1：3
褐色：MgO：Al2O ==1：5
粉红色：MgO：Al2O ===1：1.5-3.5 致色元素Cu；
有月光效应的无色品种： 1：5，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。
烧结蓝色尖晶石：由钴致色，并加入金粉，用来仿青金岩。
3．金红石：
图2-3 合成金红石的装置（马福炉）局部图
天然的金红石常呈细小针状，以大晶体产出的多为褐红色而且多裂，很少有宝石级的材料。合成金红石的目的不是为了替代天然金红石，而是为了模仿钻石。在合成立方氧化锆出现后，合成金红石很少生产了。
因为TiO2在燃烧时易脱氧，所以需要充足的氧，在合成刚玉的装置上多加了一个氧管（见图2-3）。TiO2的熔点为18400C，粉末熔化，再在支座的种晶上结晶。
获得的梨晶为蓝黑色，这是因为高温下形成了Ti33+和相应的氧空位。通过在高温氧化环境中退火处理，退火温度为800-10000C，即可去除蓝黑色，变为淡黄色到近无色的透明晶体。如果在原料中掺入Sc2O3，则可直接获得近无色的晶体。这是因为掺入的Sc2O3在晶体中形成的氧空位会提高晶体中的氧的扩散系数，使晶体在降温过程中就完成氧的扩散和退色。
合成金红石的宝石学性质
化学成分：TiO2；
四方晶系
光泽：金刚光泽；
透明度：透明；
颜色：无色者常带浅黄色调。还可有红、橙、黄、蓝色者。
硬度：6-6.5；
相对密度：4.25；
折射率：2.616-2.903；
双折射率：0.287；
光性：一轴晶正光性；
色散：极强，0.28-0.30；
光谱：紫区末端有强吸收带，使其光谱看似被截短了；
内含物：气泡、未熔粉末；
合成金红石的鉴别
合成金红石具有极高的色散值使其泛出五颜六色的火彩。这种特征使之不易与其他任何材料相混淆。此外，其极高的双折射率使其刻面棱重影异常清晰。仅此二特征就足以确认它了。
4．钛酸锶：
钛酸锶早在1955年人们就利用焰熔法生产出来，当时在自然界还没有发现天然的对应物。尽管，1987年在俄罗斯发现了其天然对应物，矿物名为Tausonite，人们仍习惯把它归为人造宝石材料。最初人们生产钛酸锶主要用于模仿钻石。但自从立方氧化锆合成成功后，这种仿钻材料在宝石市场上很少见得到了。但它透红外线的能力强，仍有生产用作红外光学透镜等。
与合成金红石一样，其合成装置也必须多加一根氧管，长出的晶体也是乌黑的，需要在氧化条件下退火（温度16000C），才能变成近无色的透明晶体。
所采用的原料为：SrO ： TiO2 ==1：1
钛酸锶的宝石学性质
化学成分：SrTiO3；
等轴晶系
光泽：亚金刚－金刚光泽；
透明度：透明；
颜色：无色为主，偶见红、黄、蓝、褐色材料；
硬度：5.5-6；
比重：5.13；
断口：贝壳状；
折射率：2.41，单折射；
色散：0.19，极强；
内含物：气泡；
钛酸锶的鉴别
钛酸锶作为仿钻材料，极易识别。钛酸锶极强的火彩使它明显不同于钻石。尽管标准圆多面型的钛酸锶在线试验中不透光，但它明显较低的硬度使之表面显示出明显的磨损痕迹、圆滑的刻面棱和不平整的小面。尽管反射仪上可获得与钻石相同的折射率，但热导仪检测时却无钻石反应。卡尺法或静水称重都可测出未镶品的比重，从而确认它。
三、焰熔法合成宝石的鉴定
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。市场上也出现过将焰熔法合成的梨晶破碎，甚至经过滚筒磨成毛料，来仿称天然原料销售。
2．包裹体：
图2-4 焰熔法合成红宝石中的气泡及弯曲生长纹
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；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。
3．色带：
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。合成尖晶石很少显示色带。
4．吸收光谱：
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。
合成蓝色尖晶石显示典型的钴谱（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。
5．荧光
合成蓝宝石有时显示蓝白色或绿白色荧光，天然的为惰性；合成蓝色尖晶石为强的红色荧光，而天然的也为惰性。合成红宝石通常比天然红宝石的红色荧光明显强。
6．帕拉图法：将刚玉浸于盛有二碘甲烷的玻璃器皿中，在显微镜下沿光轴方向，加上正交偏光片下，合成刚玉可以观察到两组夹角为1200的结构线（图2-5）
图2-5 合成刚玉帕拉图法结构线
7．焰熔法合成星光刚玉：
合成星光刚玉 天然星光刚玉
内含物 大量气泡和未熔粉末；
金红石针极其微小，难以辨认；
弯曲色带明显 各种晶体包体、气液包体、指纹状包体； 金红石针较粗，易识别； 直角状或六方色带
星带外观特征
星光浮于表面，
星线直、匀、细，连续性好；中心无宝光
星光发自内部深处； 星线中间粗，两端细，可以不连续；中
心有宝光
表2-2 合成星光刚玉与天然星光刚玉的区别
8． 合成红、蓝宝石的加工质量：
图2-6 焰熔法合成刚玉的梨晶与切磨方向示意图
天然合成红、蓝宝石的加工质量通常较为精细，尤其是高质量的宝石，其台面通常垂直光轴，以显示最好的颜色。而合成红、蓝宝石加工质量通常较差，常见火痕，更不会精确定向加工。加上，合成梨晶通常因为应力作用会沿长轴方向裂开，其长轴方向与光轴方向夹角为60度，为了充分利用原料，其台面通常会平行长轴方向切磨（图2-6）。所以合成刚玉在台面通常都可见多色性，而天然的则不然。
9．焰熔法合成尖晶石：
表2-3 焰熔法合成尖晶石与天然尖晶石的区别
合成尖晶石天然尖晶石
A．内含物包体少，偶有气泡，形态狭长或异形；
色带少见，仅见于红色尖晶石中气液包体
常见晶体包体：尤其是八面体形
色带少见
B．RI 1.727Fixed红色尖晶石例外
用于检测折射仪1.714-1.718,
高铬的红色尖晶石: 1.74镁锌尖晶石: 1.715-1.80锌尖晶石: 1.80
C．SG 3.63，
红色尖晶石：3.60-3.66；
仿青金岩的烧结蓝色尖晶石：3.52
3.60
D．光谱蓝色者：Co谱,540, 580和 635nm处有吸
收带；
红色：红区只有一条荧光光谱线
浅黄绿色：445nm，422nm线蓝色者：Fe谱，蓝区458nm有吸收带；
红色者：红区5条—管风琴状荧光谱线（交叉滤色镜下观察）
E．荧光及滤色镜无色者：SW下强蓝白色；
蓝色者：SW：红色或蓝白色，滤色镜下变
红
红色：红色荧光，滤色镜下变红
无色：惰性
蓝色：惰性，滤色镜下不变红
红色：红色荧光，滤色镜下变
红
F．正交偏光镜斑纹状消（图2-7）
红色尖晶石例外
全消光
图2-7 合成尖晶石的斑纹状消光
第三章提拉法及其合成宝石的鉴定
要点:
晶体提拉法的原理方法提拉法合成宝石的鉴定提拉法又称丘克拉斯基法，是丘克拉斯基(J.Czochralski)在1917年发明的从熔体中提拉生长高质量单晶的方法。这种方法能够生长无色蓝宝石、红宝石、钇铝榴石、钆镓榴石、变石和尖晶石等重要的宝石晶体。2O世纪60年代，提拉法进一步发展为一种更为先进的定型晶体生长方法——熔体导模法。它是控制晶体形状的提拉法，即直接从熔体中拉制出具有各种截面形状晶体的生长技术。它不仅免除了工业生产中对人造晶体所带来的繁重的机械加工，还有效的节约了原料，降低了生产成本。
第一节提拉法
一、提拉法的基本原理
提拉法是将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化，在熔体表面接籽晶提拉熔体，在受控条件下，使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体。
图 3-1 提拉法合成装置
二、提拉法的生长工艺
首先将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，使熔体上部处于过冷状态；然后在籽晶杆上安放一粒籽晶，让籽晶接触熔体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并转动籽晶杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，在不断提拉和旋转过程中，生长出圆柱状晶体。
1.晶体提拉法的装置
晶体提拉法的装置由五部分组成：
（1）加热系统
加热系统由加热、保温、控温三部分构成。最常用的加热装置分为电阻加热和高频线圈加热两大类。采用电阻加热，方法简单，容易控制。保温装置通常采用金属材料以及耐高温材料等做成的热屏蔽罩和保温隔热层，如用电阻炉生长钇铝榴石、刚玉时就采用该保温装置。控温装置主要由传感器、控制器等精密仪器进行操作和控制。
（2）坩埚和籽晶夹
作坩埚的材料要求化学性质稳定、纯度高，高温下机械强度高，熔点要高于原料的熔点200℃左右。常用的坩埚材料为铂、铱、钼、石墨、二氧化硅或其它高熔点氧化物。其中铂、铱和钼主要用于生长氧化物类晶体。
籽晶用籽晶夹来装夹。籽晶要求选用无位错或位错密度低的相应宝石单晶。
（3）传动系统
为了获得稳定的旋转和升降，传动系统由籽晶杆、坩埚轴和升降系统组成。
（4）气氛控制系统
不同晶体常需要在各种不同的气氛里进行生长。如钇铝榴石和刚玉晶体需要在氩气气氛中进行生长。该系统由真空装置和充气装置组成。
（5）后加热器
后热器可用高熔点氧化物如氧化铝、陶瓷或多层金属反射器如钼片、铂片等制成。通常放在坩埚的上部，生长的晶体逐渐进入后热器，生长完毕后就在后热器中冷却至室温。后热器的主要作用是调节晶体和熔体之间的温度梯度，控制晶体的直径，避免组分过冷现象引起晶体破裂。
2.晶体提拉法生长要点
（1）温度控制
在晶体提拉法生长过程中，熔体的温度控制是关键。要求熔体中温度的分布在固液界面处保持熔点温度，保证籽晶周围的熔体有一定的过冷度，熔体的其余部分保持过热。这样，才可保证熔体中不产生其它晶核，在界面上原子或分子按籽晶的结构排列成单晶。为了保持一定的过冷度，生长界面必须不断地向远离凝固点等温面的低温方向移动，晶体才能不断长大。另外，熔体的温度通常远远高于室温，为使熔体保持其适当的温度，还必须由加热器不断供应热量。
（2）提拉速率
提拉的速率决定晶体生长速度和质量。适当的转速，可对熔体产生良好的搅拌，达到减少径向温度梯度，阻止组分过冷的目的。一般提拉速率为每小时6-15mm。
在晶体提拉法生长过程中，常采用“缩颈”技术以减少晶体的位错，即在保证籽晶和熔体充分沾润后，旋转并提拉籽晶，这时界面上原子或分子开始按籽晶的结构排列，然后暂停提拉，当籽晶直径扩大至一定宽度（扩肩）后，再旋转提拉出等径生长的棒状晶体。这种扩肩前的旋转提拉使籽晶直径缩小，故称为“缩颈”技术。
3.提拉法的优缺点
晶体提拉法与其它晶体生长方法相比有以下优点：
（1）在晶体生长过程中可以直接进行测试与观察，有利于控制生长条件；
（2）使用优质定向籽晶和“缩颈”技术，可减少晶体缺陷，获得所需取向的晶体；
（3）晶体生长速度较快；
（4）晶体位错密度低，光学均一性高。
晶体提拉法的不足之处在于：
（1）坩埚材料对晶体可能产生污染；
天然宝石与人造宝石的区别 天然宝石是在大自然界中，分子与分子之间在某种环境下相结合，相互碰撞而生成的，它是有机物与无机物结合的一种能够常生长的诞生物。它吸收了大自然中的精华，古人所说的圣水，现在叫结晶水。天然宝石的精华就是结晶水，就如人体内的血液一样。如果天然宝石失去了结晶水也主等下失去了灵魂，失去了生命，颜色将会暗淡，没有光泽，表面也会变的干枯干燥。就像人失去了血液一样将会死去。 因为天然宝石含天地精华，精华藏出宝石分子之间的间隙中，不易散去，同样天然宝石本就是一件活宝，它除了体内的结晶水外(精华)同样还可以吸收空气中的水，所以你没有在破 坏它内部组织的情况下，它不会死去。 同样有生命的东西离不开阳光，天然宝石也不例外，通过吸收阳光后的它，光彩照人，犹如美丽的仙子，独具一格，从而产生的各样各样的光晕效果， 在天然宝石之中，天然宝石因为透明，所以硬度比较大，可以划玻璃是很正常，为什么不能划破皮肤，正因为它的分子结构一致，分之间隙被结晶水填充，所以不能产生锯齿，因此不能划破皮肤，而且在皮肤上划很舒服，因为结晶水把天然宝石分子的表面变得光滑细腻，所以有柔软的感觉。 天然宝石与人造宝石相同点：
人造宝石硬度可以在6.0以上。透明度可以与天然宝石相同。颜色甚至比天然宝石要好看得多。如玻璃，乳化玻璃，陶瓷，各式釉粉融化晶体。 天然宝石与人造宝石的区别： 1.天然宝石有韧性，人造宝石没有韧性，(比如人造宝石和天然宝石都都可以划破铁和钢，但是，人造在手上轻轻一划就会流血，而且天然宝就不同，不但不流血而且还有很柔和的感觉。) 2.体色，高档人造宝石和天宝宝石体色都很均匀，明艳，但是高档人造宝石色要么全部都是一样的，要么是块色，一块一块大不，型状不一，的拼色出来，颜色好看，艳丽，如人造欧泊，人造水晶，而天然宝石就不一样。他的颜色是由浅入深，慢慢延伸性的。而且是根据一定的轨迹慢慢延伸，是有方向性的。还有就是天然宝石的色随着环境的变化，颜色的深浅也会改变。 3.天然宝石含有结晶水，人造宝石不含结晶水。所人造宝石对光没有衍射性，对光只有反射和折射效果。而天然宝石就不同。一束白光通入天然宝石体内，出来的也许就是绿光，黄光，或者是红光(出来的光与宝石的体色是不同的)。 4.人造宝石没有纹理，没有皮，所以不能吸收水份。而天然宝石原石有纹理，有皮，可以吸收水份。因为天然宝石是活宝石，人造宝石是死物，没有任何价值，既使再好看，再美丽也只
人造宝石的现状与思考 据统计，世界上50％以上的人造宝石是我国内地加工的，其中约80％通过梧州集散与交易，目前梧州每年加工人造宝石达到130多亿粒，已经占到了全国人工宝石的生产交易量的90％，世界总产量80％以上，梧州已成为世界上最大的人造宝石加工基地和交易的集散市场。然而从2005年6月至今，我国人造宝石行业持续处于低迷状态，成交量不大且价格持续走低。业内人士称，梧州宝石城最差时连续好长时间每日各类宝石对外出单总量不超过5万粒。 一、人造宝石产业现状 世界上50％以上的人造宝石是我国内地加工的，其中约80％通过梧州市场集散与交易，我国已成为世界人工宝石的切磨加工中心。以广西梧州为代表的中国人工宝石切磨加工中心的形成，使世界人工宝石的加工、生产重点转移到我国。目前，除广西梧州之外，辽宁岫岩、山东昌乐、广东番禺、深圳、河南镇平、浙江诸暨、义乌、江苏东海、扬州等20多个地区依托其地缘优势和宝玉石资源优势，形成了一定规模的珠宝特色产业集群。 梧州的人工宝石业经过二十年的发展，已由原来靠进口原料进行加工的“三来一补”形式转化成生产原材料、加工成宝石成品以及销售一条龙的加工、贸易基地，具有很强的竞争力。天时、地利、人和等多方面因素，促成了梧州成为人工宝石加工基地和贸易集散地。据了解，四川、湖南、云南、广西、重庆等省、自治区的许多宝石加工厂，90%的产品都在梧州进行交易。柳州市三江县，每年都有大批宝石输往梧州市场，仅从事宝石打磨的当地民工便有10万之众。 一直以来，梧州加工的人工宝石主要销往泰国、印度、美国等国家。其中泰国等东盟国家是梧州人工宝石贸易的主要伙伴。目前，梧州市已有400多名宝石商与泰国等东盟国家的珠宝市场建立了固定联系。同时，来自美国、意大利、墨西哥、俄罗斯等国的珠宝商也纷纷到梧州寻找商机。 随着中国与东盟国家之间关系的日益深化，中国不少人工宝石企业还在泰国等国建立了公司。梧州市组织了人工宝石行业的几十家企业代表参加在泰国举办的宝石展，中国成为当时参展展位最多的国家，梧州的人造宝石已经在国际珠宝市场上占据重要地位，其市场走向已直接影响到国际市场的动向。 从2005年6月至今，人造宝石行业持续处于低迷状态，成交量不大且价格低，梧州宝石城硕大的一个宝石城有些萧条，除开店经营的没有几个外地交易的商人，这是近来市场最低迷的时期。业内人士说，宝石城最差时连续好长时间每日各类宝石对外出单总量不超过5万粒。 二、市场进一步规范削减行业利润
第五章 点的合成运动 本章要点 一、绝对运动、相对运动和牵连运动 一个动点， 两个参照系： 定系，动系； 三种运动：绝对运动、相对运动和牵连运动， 包括三种速度：绝对速度、相对速度和牵连速度； 三种加速度：绝对加速度、相对加速度和牵连加速度； 牵连点：动参考系上瞬时与动点相重合的那一点称为动参考系上的牵连点。 二、速度合成定理 动点的绝对速度，等于它在该瞬时的牵连速度与相对速度的矢量和，即 r e a v v v += 解题要领 1 定系一般总是取地面，相对定系运动的物体为动系，动点不能在动系上. 2 牵连速度是牵连点的速度. 3 速度合成定理中的三个速度向量，涉及大小方向共六个因素，能且只能存在两个未知数方能求解，因此，至少有一个速度向量的大小方向皆为已知的. 4 作速度平行四边形时，注意作图次序：一定要先画大小方向皆为已知的速度向量，然后再根据已知条件画上其余两个速度向量，特别注意，绝对速度处于平行四边形的对角线位置. 5 用解三角形的方法解速度合成图. 三、加速度合成定理 1 牵连运动为平移时的加速度合成定理 当牵连运动为平移时，动点的绝对加速度等于牵连加速度与相对加速度的矢量和，即
r e a a a a +=， 当点作曲线运动时，其加速度等于切向加速度和法向加速度的矢量和，因此上式还可进一步写成 n r t r n e t e n a t a a a a a a a +++=+ 其中 t v a d d a t a =，a 2a n a ρv a =，t v a d d e t e =，e 2e n e ρv a =，t v a d d r t r =，r 2r n r ρv a =，r e a ,,ρρρ依次为绝 对轨迹、牵连轨迹和相对轨迹的曲率半径。 解题要领 1牵连运动为平移时的加速度合成定理只对“牵连运动为平移时”成立，因此，判定牵连运动是否为平移至关重要. 2 牵连运动为平移时的加速度合成定理涉及的三个加速度，每一加速度都可能有切向和法向加速度。但是，法向加速度只与速度有关，因此，可以通过速度分析予以求解，从而在此处是作为已知的。剩下的三个切向加速度的大小方向共有六个因素，能且只能有2个未知量时方可求解。 3 因加速度合成定理涉及的矢量较多，一般不用几何作图的方法求解，而是列投影式计算，千万不能写成“平衡方程”的形式。 4 在加速度分析中，因动点和动系的选择不当而出现了一种似是而非的分析过程。教材中例5.3.5的一个典型错误解法如下： 例：半径为r 的半圆凸轮移动时，推动靠在凸轮上的杆OA 绕O 轴转动，凸轮底面直径DE 的延长线通过O 点，如图所示。若在 30=?的图示瞬时位置，已知凸轮向左的移动速度为u ，加速度为a 且与u 反向，求此瞬时OA 杆的角速度ω与角加速度α。
广西梧州人造宝石产业集群的形成及启示 [摘要] 从集群角度发展产业已成为当今世界区经济发展的主流，但对一些区位不突出、自然资源没有明显优势、原有产业发展也一般的地区，如何加快本地区整体产业发展，寻求产业竞争优势，提高本地区竞争力却是一个值得人们关注的问题。广西梧州人造宝石产业集群的形成能带给我们许多有益的启示。 [关键词] 人造宝石；产业集群；形成；启示 随着我国经济全球参与度的提高和国内市场化改革步伐的加快，一个地区在激烈的经济竞争中能否获得竞争优势，已经不取决于是否拥有一两个实力雄厚企业，而是取决于该地区产业发展的总体状况和有没有特色优势产业。各地区间差异性很大，有些地区在形成特色产业、优势产业上相对容易，而对于一些区位不突出、自然资源没有明显优势、原有产业发展也一般的地区，如何加快本地区整体产业发展，寻求产业竞争优势，提高本地区竞争力，却是一个非常值得人们关注的问题，广西梧州发展人造宝石产业集群的做法能给我们有益的启示。 一、从集群角度发展产业已成为世界区域经济发展的主流 产业集群是指围绕某一特定产业，在地理上靠近的相互联系的许多企业和关联机构，由于它们具有共性和互补性，既竞争又合作，共享聚集资源优势，大大降低了交易成本，从而形成强劲、持续竞争优势的产业组织形式。产业集群在降低成本、促进创新、调整区域产业结构、改善产业合理布局、提高竞争力、推进城市化建设和实现全球化经营等许多方面都具有极其重要的作用。 正因产业集群存在诸多优势，所以从集群角度发展产业已成为世界区域经济发展的主流。如美国底特律的汽车产业集群、硅谷的高新技术产业集群，意大利的瓷砖、大理石、纺织、服装、家具、花岗岩、水龙头等产业集群，法国的香水、玻璃制品产业集群，印度班加罗尔的软件业集群等就是集群发展的典范。在我国经济较发达的广东、浙江、江苏、福建等地区，产业集群发展也非常普遍。 今天，世界上富裕地区６０％是产业集群，有９０％产业集群地区都是富裕的。可以说，产业集群已成为加快区域经济发展，增强区域竞争实力，增加财富的重要手段。 二、广西梧州人造宝石产业集群发展概况及作用 （一）梧州人造宝石产业集群发展概况。梧州人造宝石产业是在我国经济体制改革和对外开放背景下实现的，是梧州人善于抓机遇，敢于创新、突破区位和自然资源约束的一个成功典范。梧州人造宝石产业经过二十多年的发展，
人工宝石：合成碳硅石 一九O四年化学家享利，莫桑 Henri Moissan，一位诺贝尔奖获得者，首先在美国亚利桑那州Diablo峡谷的陨石中发现了天然碳硅石（Sic）一九O五年矿兹（G.F.Kumz）把这种新矿物命名为Moissomite（莫桑石，即碳硅石） 此后，在世界其他地区，如前苏联的西伯利亚，我国华东等地相继发现有天然碳硅石，天然碳硅石产于碳酸盐中或金伯利岩中（α-sic以小包体形式存在于磁铁矿中，直径可达0.1mmβ-sic可达1mm，是在火山活动热液上升时形成的）。天然碳硅石亦见于金刚石砂矿或冲击层中。 早在1893年，爱德华，阿查森试图用碳和土合成金刚石，却意外制得了合成碳硅石，后来他使用碳和石英砂等的混合物获得了更好的效果。 莱利（Lely）的“种晶升华法”能有控制的生长出大颗粒的合成碳硅石晶体。 近年，在市场流通的合成碳硅石晶体是由美国克瑞研究公引（Crce Recearch Inc.）生产的。而C3公司将晶体加工成刻面宝石并销售，持有切磨加工合成碳硅石晶体的专利权。主要加工地在泰国，韩国和中国，C3公司的董事长兼总经理为查理·亨特（Jeff,Hunter）而他的兄弟尼尔（Neal）是克瑞研究公司的领导者。 自1998年以来，合成碳硅石在我国珠宝市场出现，江苏、山东、浙江等省相继出现有合成碳硅石冒充钻石的报导。 1999年2月2日，在杭州，有一个0.2克拉白金钻戒，价格为4800元人民币，送至浙江省某珠宝检测站，鉴定为“钻石”戒指，并出具了鉴定证书，后经国家级实验室“杭州宝石应用研究所宝石鉴定分级中心”鉴定为合成碳硅石。 在我国，江苏省首先发现了合成碳硅石，江苏省技术监督局珠宝质检站在鉴定一位顾客送检的样品时发现了一粒合成碳硅石，重0.58克拉，裸石，无色，略带灰蓝色调，是在观察其内部特征和偏光性时发现的。他们及时将这一检测结果通报了国家珠宝玉石质检中心和戴比尔斯钻石推广中心，之后，山东省宝玉石公正计量行11月3日测试了昌乐送检的30件铂金“钻戒”，鉴定结果都是合成碳硅石，11月9日又发现昌乐送检的29件铂金“钻戒”，同样是合成碳硅石。 近年来，吉林省珠宝检测站，省消协珠宝检测公正行等单位也相继检测出合成碳硅石。 合成碳硅石主要鉴定特征 （1）非均质体U+六方晶系，四明四暗 （2）双折射率0.043（有双影） （3）放大观察可见极小金属球状白点状线状包裹体可见双影 （4）密度3.20-3.24g/cm3
第六章点的合成运动 一、是非题 1、不论牵连运动的何种运动，点的速度合成定理v a=v e+v r皆成立。（） 2、在点的合成运动中，动点的绝对加速度总是等于牵连加速度与相对加速度的矢量和。（） 3、当牵连运动为平动时，相对加速度等于相对速度对时间的一阶导数。（） 4、用合成运动的方法分析点的运动时，若牵连角速度ωe≠0，相对速度υr≠0，则一定有不为零的科氏加速度。（） 5、若将动坐标取在作定轴转动的刚体上，则刚体内沿平行于转动轴的直线运动的动点，其加速度一定等于牵连加速度和相对加速度的矢量和。（） 6、刚体作定轴转动，动点M在刚体内沿平行于转动轴的直线运动，若取刚体为动坐标系，则任一瞬时动点的牵连加速度都是相等的。（） 7、当牵连运动定轴转动时一定有科氏加速度。（） 8、如果考虑地球自转，则在地球上的任何地方运动的物体（视为质点），都有科氏加速度。（） 二、选择题 1、长L的直杆OA，以角速度ω绕O轴转动，杆的A端铰 接一个半径为r的圆盘，圆盘相对于直杆以角速度ωr，绕A轴 转动。今以圆盘边缘上的一点M为动点，OA为动坐标，当AM 垂直OA时，点M的相对速度为。 ①υr=Lωr，方向沿AM； ②υr=r（ωr－ω），方向垂直AM，指向左下方； ③υr=r（L2+r2）1/2ωr，方向垂直OM，指向右下方； ④υr=rωr，方向垂直AM，指向在左下方。 2、直角三角形板ABC，一边长L，以匀角速度ω绕B轴转动，点M以S=Lt的规律自A向C运动，当t=1秒时，点M的相对加速度的大小α r= ；牵连加速度的大小αe = ；科氏 加速度的大小αk = 。方向均需在图中画出。 ①Lω2； ②0； ③3Lω2；
一、人造宝石材料的重要性 随着科学技术的发展，人民生活水平不断提高，人类对宝石的需求也逐渐增加。然而天然宝石材料的资源毕竟是有限的，而人工宝石材料能够大批量生产，且价格低廉，故人工宝石材料在市场上占有较大的份额。随着科学技术的发展，人工宝石材料的品种日益繁多,合成宝石的特性也越来越接近天然品种。宝石学家不断面临鉴别新的人造宝石材料的挑战。 某些人工的晶体材料也用于工业产品及设备的制造及生产中。例如，人造钇铝榴石被广泛用于激光工业，合成水晶是用作控制和稳定无线电频率的振荡片和有线电话多路通讯滤波元件及雷达、声纳发射元件等最理想的材料。 二、人造宝石材料的发展 人工制造宝石的历史可追溯到1500年埃及人用玻璃模仿祖母绿、青金石和绿松石等。人工合成宝石始于18世纪中期和19世纪，由于矿物学研究的发展以及化学分析方法取得的进展，使人们逐渐掌握了宝石的化学成分及性质，加上化学工业的发展以及对结晶过程的认识，人工合成宝石才变为现实。1892年出现了闻名的“日内瓦红宝石”，这是用氢氧火焰使品质差的红宝石粉末及添加的致色剂铬熔融，再重结晶形成优质红宝石的方法。随后，这种方法经改进并得以商业化。1890年，助熔剂法合成红宝石获得成功；1900年助熔剂法合成祖母绿成功。从此，宝石合成业飞速地发展起来。合成尖晶石、蓝宝石、金红石、钛酸锶等逐渐面市。1953年合成工业级钻石、1960年水热法合成祖母绿及1970年宝石级合成钻石也相继获得成功。 我国的人工宝石材料的生产起步较晚。五十年代末，为了发展我国的精密仪器仪表工业，从原苏联引进了焰熔法合成刚玉的设备和技术，六十年代投产后，主要用于手表轴承材料的生产。后来发展到有20多家焰熔法合成宝石的工厂，能生长出各种品种的刚玉宝石、尖晶石、金红石和钛酸锶等。 我国进行水热法生长水晶的研究工作，始于1958年。目前几乎全国各省都建立了合成水晶厂。我国的彩色石英从1992年开始生产，现在市场上能见到的各种颜色品种的合成石英。 七十年代，由于工业和军事的需要，尤其是激光研究的需要，我国先后用提拉法生产了人造钇铝榴石（YAG）和钆镓榴石（GGG）晶体，它们曾一度被用于仿钻石。 1982年，我国开始研究合成立方氧化锆的生产技术，1983年投产。由于合成立方氧化锆的折射率高、硬度高、产量大、成本低，很快取代了其它仿钻石的晶体材料。广西宝石研究所1993年成功生产水热法合成祖母绿，现已能生产水热法合成其它颜色的绿柱石及红、蓝宝石。 合成工业用钻石在我国是l963年投产的，至八十年代末，我国已有300余家合成工业用钻石的厂家。但宝石级合成钻石的生产还在探索之中。l995年，我国采用化学气相沉积法生长出了多晶金刚石薄膜，已在首饰方面应用。 所以我国的人工宝石制造工业，虽然起步较晚，但发展迅猛。我们与发达国家的差异正在逐渐缩小。 三、基本概念 1．合成宝石：指人工或半人工的无机合成材料，其化学成分、原子结构、物理性质与其天然对应无机宝石基本相同。 A．原料：半人工材料；如天然去皮水晶作为合成水晶的原料； 人工分离出的原料Al2O3作为合成红宝石的原料；
一、原理：在高压釜内，从过饱和溶液中生长宝石晶体 二、分类（按晶体生长的运输方式不同） 1、等温法： 在高压釜内无温差的条件下，采用矿化剂，加热溶液温度接近水的临界温度时，使不稳定相/亚稳定相的原料不断溶解，直至溶液达到过饱和状态时，即在稳定的籽晶上生长，这是利用物质的溶解度差异生产晶体的方法。 2、温差法：在封闭的高压釜中，高温高压条件下，原料在釜内下部温度较高部位溶解达饱和状态，并逐渐向上部温度较低部位流动，形成过饱和溶液后即以籽晶为核心生长晶体的方法。 采用温差法使晶体生长的条件是： （1）原料在高温高压的矿化剂水溶液中，具有一定的溶解度且为稳定的单一相。 （2）原料的溶解度温度系数大，高温溶解，低温则形成足够的过饱和度。 （3）籽晶的切型易于晶体的生长。 （4）溶液密度的温度系数要足够大，能起到溶液的对流及溶质传输作用。 （5）备有耐高温高压抗腐蚀的容器。 三、设备 1.高压釜:具有耐热耐压抗腐蚀性好抗蠕变性强的特种合金钢圆形钢筒. 2.加热炉:提供加热温度和温度梯度.加热的方式有两种(1)加热板结合不同厚度的保温层调节温度梯度(2)位置分布不同的可控制的电阻绕组管式加热炉. 3.密封系统:压缩式、拉封式.密封材料有银、纯铁、石墨、铜等各种软金属. 六、水热法合成宝石的优缺点： 1、适宜高温下存在相变和在接近熔点时近乎分解的材料。 2、合成晶体完整、粒大、质优，能很好地控制材料成分。 3、生长的条件与自然界相似,合成晶体与天然宝石最接近。 4、设备贵，内压大，安全性差. 5、生产过程均在釜内进行不直观。 6、晶体生长的速度慢、周期长，产量受高压釜空间限制。 7、需要适当大小的优质籽晶。 一、影响因素 (一)矿化剂（溶剂）的性质和浓度 矿化剂的作用 使结晶物质具有比较大的溶解度。 使结晶物质具有足够大的溶解度温度系数。 不同宝石需用不同的矿化剂；同一宝石采用不同矿化剂，合成晶体质量和生长速度亦不相同。 矿化剂溶液的浓度影响晶体生长速度，浓度过大过小都可大大地降低宝石晶体的生长速度。 (二)温度与温差晶体生 长受各种物理、化学条件影响。在高压釜内： 若温差一定时,T U(生长）；若温度一定时，T(温差）U(生长） 不良反应：若生长速度过大，原料供应不足，晶体易出现裂隙。温差愈大，溶液的对流速
人工宝石及其识别 Revised by Jack on December 14,2020
人工宝石及其识别 胡经国 一、人工宝石及其开发利用价值 我们知道，自然资源是有限的，天然宝石越来越少，无法满足人们对珠宝首饰的需求。同时随着科学技术的发展和进步，人们能够在实验室或工厂中用人工方法制造宝石。于是就产生了人工宝石。 人工宝石是指完全或部分由人工生产或制造、用作首饰及工艺品的材料。简而言之，人工宝石是人工制造的宝石，俗称“假宝石”。它包括人造宝石和合成宝石两大类。 人工宝石虽然没有天然宝石那样高贵豪华、光彩夺目和价值连城，但是人工宝石也有它自身的特色和开发利用价值。人工宝石有的品质（如纯净度、色泽、透明度等）并不亚于天然宝石。它的价格一般相对较低。可以在更大程度上满足人们对宝石的需求，特别是中低收入家庭对宝石的需求，美化人们的生活。因此，它同样受到人们的喜爱。人工宝石的开发利用，可以弥补天然宝石资源之不足。人工宝石还是科学技术不断进步的一种反映。宝石的人工制造，可以在一定程度上促进相关科学技术的进步。因此，人工宝石产业方兴未艾。 问题的关键在于：一方面要了解人工宝石，学会欣赏人工宝石，合理地开发利用人工宝石。另一方面要了解天然宝石与人工宝石的区别，了解通过什么途径去鉴别天然宝石与人工宝石，能够学会鉴别天然宝石与人工宝石当然更好，以便防备“以假乱真”，避免不必要的损失。 二、人工宝石的类型 人工宝石可分为人造宝石和合成宝石两大类型。 ㈠、合成宝石 合成宝石是指模仿天然宝石或玉石生成的物理化学条件，在实验室或工厂人工合成的宝石。它完全或部分由人工制造，自然界有与之对应的天然宝石或玉石，其化学成分、物理性质和晶体结构与所对应的天然宝石或玉石基本相同。例如，自然界存在红宝石，人们模仿天然红宝石的化学成分和晶体结构，用人工的方法制造出红宝石。这样的红宝石称为合成红宝石。 人工合成宝石的方法，主要分为以下两类： 1、熔融物质快速结晶 这类方法的原理，是使化学成分与某种天然宝石相同的熔融物质，在一定的物理化学条
2－1 凸轮以匀角速度ω绕O 轴转动，杆AB 的A 端搁在凸轮上。图示瞬时AB 杆处于水平位置，OA 为铅直。试求该瞬时AB 杆的角速度的大小及转向。 解： r e a v v v += 其中，22e r v e -=ω e v v e a ωφ==tg 所以 l e l v a AB ωω== （逆时针） 2－2. 平底顶杆凸轮机构如图所示，顶杆AB 可沿导轨上下移动，偏心圆盘绕轴 O 转动，轴O 位于顶杆轴线上。工作时顶杆的平底始终接触凸轮表面。该凸轮半径为R ，偏心距e OC =，凸轮绕轴O 转动的角速度为ω，OC 与水平线成夹角?。求当?=0?时，顶杆的速度。 （1）运动分析
轮心C 为动点，动系固结于AB ；牵连运动为上下直线平移，相对运动为与平底平行直线，绝对运动为绕O 圆周运动。 （2）速度分析，如图b 所示 2－3. 曲柄CE 在图示瞬时以 ω0绕轴E 转动，并带动直角曲杆ABD 在图示平面 内运动。若d 为已知，试求曲杆ABD 的角速度。 解：1、运动分析：动点：A ，动系：曲杆O 1BC ，牵连运动：定轴转动，相对运动：直线，绝对运动：圆周运动。 2、速度分析：r e a v v v += 0a 2ωl v =；0e a 2ωl v v == 01e 1 ωω== A O v BC O （顺时针） 2－4. 在图示平面机构中，已知：AB OO =1，cm 31===r B O OA ，摇杆D O 2在 D 点与套在A E 杆上的套筒铰接。OA 以匀角速度rad/s 20=ω转动， cm 332==l D O 。试求：当?=30?时，D O 2的角速度和角加速度。
教学目标 1.掌握宝石合成与优化处理的基本概念、分类及定名规则； 2.了解国内外宝石合成与优化的现状及发展趋势； 3.了解晶体生长的理论 4.掌握常见宝石的合成与优化方法以及合成与优化宝石的鉴定特征 课程安排： 第一章概论；人造宝石材料的重要性，人造宝石材料的发展，基本概念 第二章宝石（晶体）生长理论基础概论；常见宝石的合成方法焰熔法及焰熔法合成宝石的鉴定 第三章常见宝石的合成方法提拉法及其合成宝石的鉴定 第四章常见宝石的合成方法冷坩埚法及其合成宝石的鉴定 第五章常见宝石的合成方法助熔剂法及其合成宝石的鉴定 课程安排： 第六章常见宝石的合成方法水热法及其合成宝石的鉴定 第七章高温高压合成钻石和其它方法合成的宝石材料 第八章宝石优化处理总论：优化处理的概念；宝石优化处理方法发展史；宝石优化处理对珠宝行业的影响，优化处理的命名 第九章宝石优化处理的主要类型和特征 第十章宝石优化处理各论 教材及参考书 教材：自编?宝石合成与改善? 参考书： 1.沈才卿、吴国忠?人造宝石学? 2.吴瑞华?天然宝石的改善及鉴定方法? 3.何雪梅、沈才卿?宝石人工合成技术? 考试方式
本课程采取完成读书报告和闭卷考试的形式来考核评定学生的期终成绩，并结合平时作业成绩给出学生的总成绩，其中期终成绩占70%，平时作业成绩占30%。第一章概论 1.人工合成宝石的概念 2.人工合成宝石的分类及定名原则 3.人工合成宝石的发展史 4.宝石合成与优化的特点和意义 1.人工宝石a r t i f i c i a l p r o d u c t s 的概念: （1）合成宝石： A定义: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。如合成红宝石。 （1）合成宝石： B定名规则：必须在其所对应天然珠宝玉石名称前加“合成”二字，如：“合成红宝石”、“合成祖母绿”等。 a)禁止使用生产厂、制造商的名称直接定名，如：“查塔姆（C h a t h a m）祖母绿”、“林德（L i n d e）祖母绿”等。 b)禁止使用易混淆或含混不清的名词定名，如：“鲁宾石”、“红刚玉”、“合成品”等。 A定义: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，如人造釔铝榴石（Y A G，83年美国生产“美国钻”），人造钛酸锶。 B定名规则：必须在材料名称前加“人造”二字，如：“人造钇铝
宝石合成原理与方法（汇总） 第一章绪论 要点 人造宝石材料的重要性 人造宝石材料的发展 基本概念 晶体生长基本理论 一、人造宝石材料的重要性 随着科学技术的发展，人民生活水平不断提高，人类对宝石的需求也逐渐增加。然而天然宝石材料的资源毕竟是有限的，而人工宝石材料能够大批量生产，且价格低廉，故人工宝石材料在市场上占有较大的份额。随着科学技术的发展，人工宝石材料的品种日益繁多,合成宝石的特性也越来越接近天然品种。宝石学家不断面临鉴别新的人造宝石材料的挑战。 某些人工的晶体材料也用于工业产品及设备的制造及生产中。例如，人造钇铝榴石被广泛用于激光工业，合成水晶是用作控制和稳定无线电频率的振荡片和有线电话多路通讯滤波元件及雷达、声纳发射元件等最理想的材料。 二、人造宝石材料的发展 人工制造宝石的历史可追溯到1500年埃及人用玻璃模仿祖母绿、青金石和绿松石等。人工合成宝石始于18世纪中期和19世纪，由于矿物学研究的发展以及化学分析方法取得的进展，使人们逐渐掌握了宝石的化学成分及性质，加上化学工业的发展以及对结晶过程的认识，人工合成宝石才变为现实。1892年出现了闻名的“日内瓦红宝石”，这是用氢氧火焰使品质差的红宝石粉末及添加的致色剂铬熔融，再重结晶形成优质红宝石的方法。随后，这种方法经改进并得以商业化。1890年，助熔剂法合成红宝石获得成功；1900年助熔剂法合成祖母绿成功。从此，宝石合成业飞速地发展起来。合成尖晶石、蓝宝石、金红石、钛酸锶等逐渐面市。1953年合成工业级钻石、1960年水热法合成祖母绿及1970年宝石级合成钻石也相继获得成功。我国的人工宝石材料的生产起步较晚。五十年代末，为了发展我国的精密仪器仪表工业，从原苏联引进了焰熔法合成刚玉的设备和技术，六十年代投产后，主要用于手表轴承材料的生产。后来发展到有20多家焰熔法合成宝石的工厂，能生长出各种品种的刚玉宝石、尖晶石、金红石和钛酸锶等。我国进行水热法生长水晶的研究工作，始于1958年。目前几乎全国各省都建立了合成水晶厂。我国的彩色石英从1992年开始生产，现在市场上能见到的各种颜色品种的合成石英。 七十年代，由于工业和军事的需要，尤其是激光研究的需要，我国先后用提拉法生产了人造钇铝榴石（YAG）和钆镓榴石（GGG）晶体，它们曾一度被用于仿钻石。 1982年，我国开始研究合成立方氧化锆的生产技术，1983年投产。由于合成立方氧化锆的折射率高、硬度高、产量大、成本低，很快取代了其它仿钻石的晶体材料。广西宝石研究所1993年成功生产水热法合成祖母绿，现已能生产水热法合成其它颜色的绿柱石及红、蓝宝石。合成工业用钻石在我国是l963年投
宝石学基础---拼合人造合成和优化处理 一、名词解释 仿宝石、脱玻化、二层石和三层石、收缩坑（痕）、红圈效应、 熔体法、冷坩锅法、导模法、水热法、高温熔体溶液法 二、填空 1、玻璃可以看成是一种固化的。 2、玻璃随着铅含量的增加，、和也增大。 3、玻璃的颜色与致色元素有关，紫色由致色，蓝色由致色，红色由致 色， 黄色和绿色由致色。 4、常见的仿宝石塑料有、、和。 5、塑料常用来仿宝石材料，如、、、、 、和。 6、二层石可分为、和。 7、刚玉宝石的热处理能够达到、、和。 8、宝石辐照处理常用的辐照源是、、和。 9、能被染色的宝石都是具有的特征的材料。 10、绿柱石的改色处理是改变位于位置和位置上离子价态。 11、合成宝石是完全或部分由人工制造的且自然界有已知对应物的晶质或非晶质体，其、 和与所对应的天然珠宝玉石基本相同。 12、人造宝石是由人工制造的且自然界无已知对应物的或。 13、拼合宝石：由两块或两块以上材料经人工拼合而成且的珠宝玉石。可以简称为拼合石。 14、再造宝石：通过人工手段将天然珠宝玉石的熔结或压结成具整体外观的珠宝玉石。 15、仿宝石：用于模仿天然珠宝玉石的、和的人工宝石可以称做仿宝石。 16、优化处理：除切磨和抛光以外，用于改善珠宝玉石的外观、耐久性或可用性的所有方法。分为优化和处理两类。优化：传统的、被人们广泛接受的使珠宝玉石潜在的美显示出来的优化处理方法。处理：非传统的、尚不被人们接受的优化处理方法。 17、最常见的一种石榴石拼合宝石是上层以为顶，下部为，将此拼合宝石 置于，在点光源的光照条件下可看见。 18、常见的宝石优化方法有、、、、。 19、常见的单用热处理而改善颜色的宝石有、、、、 、、。 20、用于有机宝石漂白的试剂常有和。 21、充填处理是将、、等物质充填到宝石的、 或这种处理方法可起到、、等作用。 22、常见的经充填处理的宝石有、、、、 、。 23、将有色染料加入到宝石的和中而使宝石颜色改变的处理叫，常见的染色宝石有、、、、、。 24、合成立方氧化锆是用被称为的技术生产的。
常见宝石 长石、碧玺、方柱石、橄榄石、锆石、海蓝宝、红柱石、红宝石、金绿宝石、辉石、尖晶石、堇青石、蓝宝石、磷灰石、绿帘石、绿柱石、石榴石、水晶、托帕石、托帕石、祖母绿、黝帘石 有机宝石（共8个） 贝壳 玳瑁 硅化木 琥珀 煤精 珊瑚 象牙 珍珠 贵金属（共4个） 金 银 铂 钯 稀少宝石（共19个） 矽线石、蓝晶石、鱼眼石、天蓝石、符山石、硼铝镁石、塔菲石、蓝锥石、重晶石、 天青石、方解石、斧石、锡石、磷铝锂石、透视石、蓝柱石、磷铝钠石、塞黄晶、 硅铍石 玉石（共24个） 翡翠、软玉、欧泊、蛇纹石、独山玉、孔雀石、硅孔雀石、蔷薇辉石、绿松石、 青金石、萤石、石英质岩玉（玉髓、玛瑙、石英岩、东陵石、木变石）、 碳酸质岩（方解石、白云石、菱锌矿、菱锰矿、蓝田玉）、天然玻璃、方钠石、 赤铁矿、纳长石、阳起石、磷灰石、砚石、寿山石、青田石、鸡血石 人工宝石（共26个） 合成宝玉石：合成钻石、合成刚玉、合成祖母绿、合成孔雀石、合成尖晶石、合 成绿松石、合成水晶、合成欧泊、合成翡翠、合成金绿宝石等人造宝石：人造钆镓榴石、人造钛酸锶、人造钇铝榴石、合成碳硅石、合成立 方氧化锆、合成金红石等 拼合宝石：石榴石和玻璃二层石、仿钻石拼合石、刚玉二层石、仿祖母绿拼合 石、拼合欧泊、仿星光红宝石和星光蓝宝石拼合石、其他拼合石再造宝石：再造琥珀、再造绿松石、再造青金石等 塑料
玻璃 陶瓷 钻石 百颗名钻： 1.阿姆斯特丹The Amsterdam 2.黑色欧罗夫(The Black Orlov) 3六月比奥利(briolette of june) 4.兰色宾士域（Brunswick Blue） 5.绿色彻利尼(Cellini Green) 6.黄色切利尼(Cellini Yellow) 7.首都古巴(Cuban Capitol) 8-16.库利南(Cullinans) “库利南一号”， “库里南二号”， “库里南三号” “库里南五号” “库里南六号” “库里南四号”、 “库里南七号” “库里南八号” “库里南九号” 17.光明之海（Darya-I-Nur） 18.以达芬（Deepdene） 19.纯白德雷斯顿（Dresden White） 20.得勒斯登（Dresden） 21.德勒斯顿（Dresden） 22.德勒斯顿绿钻（Dresden Green） 23.黄色德勒斯顿(Dresden Yellow) 24.玫瑰德勒斯顿(Dresden Rose) 25.德勒斯顿垂珠(Dresden Pendeloque) 26.褐色德勒斯顿(Dresden Brown) 27.英伦德勒斯顿(English Dresden) 28.土之星The Earth Star 29.尤珍女皇（Empress Eugenie） 30.兰色尤珍（Eugenie Blue） 31.优瑞卡（The Eureka ） 32-33.高贵无比（The Excelsior ） “优越者第一”（Excelsior-1） “优越者第四”（Excelsior-4） 34.佛罗伦（Folrentine） 35.金色孟特斯（Golden Madrsas） 36.金色佩利坚（Golden Pelikan） 37.金叶菊（Great Chrysanthem-um）
红宝石是珠宝中珍贵的品种之一。红宝石颜色艳丽，在光源照耀下，能反射出美丽动人的六射星光，俗称六道线，这是红宝石的特殊晶体结构所致，是其特有的光学现象。红宝石有透明、半透明和不透明等状，颜色有水红、粉红、鸽血红、玫瑰红等色的深浅之别。天然红宝石晶体为六棱体状，或六角形双锥体状，故其颜色的形状一般为蛛网似的同心六角形，经过切割加工后，也可能现出“∧”或“—”字形。将宝石置于清水中，其上述的颜色形状便清晰地显现出来。红宝石的比重为3.99~4.02，硬度为9。颗粒较大、质地纯洁、无绵无绺的红宝石非常珍贵，十分罕见，就这一点讲，平常所见的颗粒较大的红宝石，一般是假的。假红宝石有两种情况：第一种是以低档的红颜色宝石冒充红宝石，如大红宝石、红碧玺、石榴子石等。区别真假红宝石的方法是观察其颜色，红宝石之红为艳红，鲜艳夺目，大红宝石之红为深红，红碧玺之红为桃红，石榴子石之红为紫红色，而且，凡假红宝石均无红宝石特有的色形和光性。第二种是人造红宝石。人造红宝石在比重、硬度、颜色等方面与天然红宝石极为相似。鉴别的方法是将宝石置于水中，天然宝石的色形为“∧”或“—”形或同心六边形，而人造红宝石色形为圆柱体，或同心圆形。直观地判断，人造红宝石质地匀净，无天然杂质、色匀而正，常常颗粒较大，缺少自然感。 一：要证书这点就可以保证特别是CMA认证的机构出的证书。权威性更大二：简单的方法，用火烤填充的有胶味 天然红宝石根据级别不同，价格差距很大，现在淘宝上再售的天然红宝石级别一般是中等或者中等偏下，这是针对银镶类的，金镶类的一般都是中高档的，如果你买的首饰是在四百元左右或者以下，但是宝石的颜色，很透，很红，红的很均匀，一般就是假的，这个价位不可能买到这个级别的红宝石，再有一个就是坚定证书，天然的就是天然的，处理的不管用什么方法，证书上面都会标注出来的。 真伪珠宝色泽差别明显普通消费者怎样鉴别 发布时间：2012-3-31 11:59:16 珠宝在国际上是指钻石、珍珠、红蓝宝石、象牙等稀有、美丽、名贵的天然物质。珠宝首饰是指用各种名贵宝石磨制、雕琢、镶嵌和精串而成的各种装饰品。 普通消费者购买珠宝首饰时，可从以下几方面鉴别： ●1.比色泽 色泽是珠宝首饰美观的首要因素。真伪珠宝色泽差别较明显，天然珠宝色泽自然，人工合成的宝石往往色泽过分修饰，不够自然。天然蓝宝石最大的特点是颜色不均。 ●2.对净度 净度就是指宝石的透明度和洁净度。用放大10倍的放大镜观察珠宝有无裂纹、瑕疵、划痕等。一般合成珠宝中的缺陷较少，内部洁净。 ●3.看琢磨 琢磨即加工珠宝的工艺。对于珠宝切割和抛光质量的辨别，也有助于识别珠宝的真伪。因为天然珠宝琢磨加工后，表面较光洁，折光率强，棱角线条挺括；而人工合成的宝石琢磨后往往线条棱角粗而圆钝。
宝石学名词解释： 1透明度：是指物质透过光的强弱的一种表现.吸收性强透明度弱，吸收性弱透明度强，根据透明度的强弱分为四个级别：透明半透明微透明不透明 2色散：是指白光照射到透明物体的倾斜平面时分解成他的组成色 3单折射宝石：包括等轴晶系和非晶质两类。等轴晶系和非晶质宝石允许光线超各个方向一相同的速度通过，这类宝石材料在任意方向上均表现出相同的光性（各向同性），只有一个折射率。等轴晶系的宝石有钻石尖晶石石榴石等。非晶质宝石有欧泊琥珀等。但这类宝石有时候也会表现出异常光性现象，也成异常双折射。 4异常双折射：指等轴晶系和非晶质宝石中常常在正交偏光下出现波状消光，旋转宝石360度出现明暗相间的条纹或斑点，黑十字，黑色弯曲带，这种现象是由宝石内部应变产生，显示异常双折射的有色透明宝石不具多色性。 5双折射宝石：包括三方四方六方斜方单斜六个晶系的宝石。一些宝石在不同方向上与光的作用不同，表现出不同的光学性质，称为光学上的各向异性，又称非均质体。光入射到各向异性的宝石中时光会被分解成两条独立的光线，这两条光线传播速度不同，因此具有两个折射率及双折率，将这些宝石称为双折射宝石。 6反射：是指落在物体表面的光有一部分从表面折回来的现象。外反射宝石表面产生反射，内反射宝石表面以下产生反射。 7全内反射：当光线由光密介质进入光疏介质时，折射光偏离法线，随着入射角的增大折射线沿着两种介质的分界面传播，此时折射角为90度，入射角称为临界角。 8多色性：某些各向异性的有色宝石对光的吸收随着入射光震动的方向不同，显示的两种或三种体色的现象。 9二色性：双折射的一轴晶宝石，光线进入一轴晶宝石中被分解成振动方向相互垂直的两条偏振光，其中一条光线为常光线，垂直光轴震动。另一条光线为非常光线，平行光轴震动。如双折射宝石有颜色伴随，这两个方向出现不同的颜色。如红宝石常光方向为红色，非常光方向为橙红色。 10三色性：双折射的二轴晶宝石通常具有三个方向性的颜色，称为三色性，如变石红黄绿。 11多色性作用：某些宝石显示不同的多色性，对鉴定宝石有帮助，显示多色性的宝石必定具有双折率，可帮助确定为双折射宝石，具多色性的宝石加工中必须正确取向。如红蓝宝石加工时必须台面垂直晶体C轴方向，可显示最好颜色。 12断口：指宝石的晶质材料或非晶质材料在外力作用下发生误方向性的破裂，根据特征分为贝壳状锯齿状等。 13解理：完全的八面体解理，加工中有利于劈开钻石和除掉杂质部分，由于解理的存在加工过程中注意适当的加工速度，过快的抛磨会导致胡须腰棱的出现而影响钻石的净度级别。 14原生包裹体：包裹体在寄主宝石的形成之前就已经存在，呗包裹到后来形成的保湿晶体中为固体包体通常是各种矿物，阳起石，透闪石，云母等，钻石包裹体为橄榄石，祖母绿包裹体为透闪石。 15同生包裹体：与寄生矿物同时形成，在与寄主宝石晶体同时生长的过程中有汽液固态的内含物，以及生长色带等生长结构，如海蓝宝石管状包体，刚玉中六方生长带，水晶汽液两相包体。 16后生包裹体：生长的时间晚于寄生主矿物，可因固溶体作用，应力释放，充填作用等形成。有各种熔体，裂隙，具有熔融，溶蚀特征的固态包裹体，具有特殊图案或现象的填充裂隙。 17珠宝玉石：指可以用来做成饰品，工艺品或纪念品的各种含岩石矿物的材料，是对天然珠宝玉石包括天然宝石，天然玉石，天然有机宝石和人工宝石的统称。 18天然宝石：指天然矿物单晶，矿物是由地质作用形成通常称为固体的无机晶质材料也有有机的琥珀及非晶质材料欧泊，天然玻璃。 19天然玉石命名：（1）直接使用天然玉石基本名称或矿物名称，在天然矿物或岩石名称后可附加玉字，无需加天然二字。（2）不能用雕刻或外观形象定名，如玉观音，玉扣。（3）除保留部分传统名称外，产地不参加定名，如马来西亚玉。（4）不能单独使用玉或玉石直接代替天然玉石名称。 20天然有机宝石：指直接或间接通过自然界生命活动形成，全部或部分有机物质组成的矿物岩石材料。 21人工宝石：指完全或部分由人工生产或制造的用作首饰或其他装饰品的材料，包括合成宝石，人造宝石，再造宝石，拼合宝石。 22合成宝石：指完全或部分有人工制造且自然界有已知对应物的晶质或非晶质体，其物理性质，化学性质和晶体结构与所对应的天然玉石基本相同，如立方氧化锆仿制钻石。 23拼合宝石：指有两块或两块以上的材料经过人工拼合且给人一个整体印象的珠宝玉石。 24晶体：具有格子构造的固体，格子构造是指晶体内部的质点在三维空间做周期规律排列，内部质点在三维空间有序排列，晶行的充分发育导致外部具有一定的几何修行形态。如水晶，石榴石。 25晶体特点：（1）具有方向性的物理性质（2）外形的性质具有对称性（3）具有最小内能型，稳定性强（4）固定的融点（5）非晶质有向晶质转化的特点 1
宝石对外加工贸易现状及前景 一、绪论 我国是世界最大的人造宝石加工出口基地，韩国、泰国及欧美外商一直常驻我国大量收购，产品供不应求。由于人造宝石原料丰富、成本低，将逐步取代天然宝石。产品广泛应用于首饰、服装、汽车等行业的装饰，在国际市场上需求量巨大。加工宝石是劳动密集型产业，中国廉价劳动力资源丰富，非常适合我国国情。世界上50％以上的人造宝石是我国内地加工的，其中约80％通过梧州市场集散与交易，我国已成为世界人工宝石的切磨加工中心。目前梧州每年加工人造宝石达到130多亿粒，已经占到了全国人工宝石生产交易量的90％，世界总产量80％以上，梧州已成为世界上最大的人造宝石加工基地和交易的集散市场。基于此在新的形势下，我们要从现有的规格中得到突破，就不能不考虑诸多方面的问题。如怎样打开国际市场，怎样减少国际市场冲击的影响，怎样避免恶性竞争等，将梧州市人造宝石加工业带上国际化的道路就显得尤为重要。 二、梧州人造宝石业存在的问题 （一）缺少品牌 到目前为止，梧州市虽然有200多家中外宝石企业、有300多家宝石个体户，但其规模都不大，多为家庭小作坊，一般雇工10人左右，人数最多的企业也只有百多工人，而且产量也少，既然多为家庭小作坊，自然跳不出家族式的管理模式。管理者大都为农民、打工者、小商贩，文化水平不高，整体素质较低，容易满足，不思进取，缺乏现代管理意识、缺乏品牌意识，而且宝石经营户大都各自为政、中间购销层次多、无序竞争、互相压价，致使利润空间越来越小，因此就更难建立起自己的品牌了。 （二）技术含量低 由于人造宝石的技术含量低，且利润空间正在逐渐缩小，其在产业增值链中占据低价值的环节。一般情况下，人造宝石经过镶嵌深加工后，可以增加50％到80％的附加值，但在梧州仍然缺乏发展宝石镶嵌加工业的整体环境。产业结构表现为金字塔形状，即低级的粗加工企业占据最多数量的底层，而高附加值强品牌的知名企业数量较少。宝石产品的生产规模虽大但价格低，整个行业的经济效益不高。 （三）高技术人才不足 要想提高产品的附加值，提升利润空间。就要将宝石做成高档的首饰，对首饰的设计及镶嵌就显得尤为重要。而在梧州市宝石技术工人流动性大，技术人员、熟练工多流往广东，由于在广东这样的人才工资待遇比梧州市高出好几倍，导致本市非常缺乏宝石深加工及镶嵌方面的技师、技工。 （四）产业布局不够完善 宝石城的功能作用发挥不够。宝石城的建成，结束了梧州宝石业“有市无场”的历史，标志着梧州宝石业开始进入新的发展时期。目前，宝石城的功能作用发挥不够。 1、没有从根本上解决宝石行业“乱”的问题，部分税收与工商管理政策难以落到实处。在梧州拥有3到5台磨石机的加工散户就有近600户，如何确保税收不流失等都是难题。 2、宝石城的经营定位不明确，经营范围不宽，产品档次不高，管理上依然存在不少的问题与不足。 3、在提供服务，信息发布，以及招商引资等方面的作用，尚未有得到充分发挥。 （五）互联网贸易没有得到全面普及 目前，由于梧州宝石业的产业结构是：加工户对宝石进行进工—将加工好的宝石销售给宝石城的商铺—商铺验收后将其销售给国内外的采购商—采购商将宝石带回工厂加工成为珠宝首饰。而互联网贸易通常只在宝石的供给和销售环节上，只有比较大型的宝石生产厂商才会想到要建立属于自己的网业。而对于这些加工散户，由于管理者大都为农民、打工者、小商贩，文化水平不高，整体素质较低，所以他们就不会想到通过互联系网去拓宽自己的宝石销售空间。 三、梧州加快发展人造宝石业的新途径 （一）大力培养人才 实施人才集聚战略，形成强有力的人才激励机制，积极培养和引进高素质人才，建立梧州市人工宝石人才小高地。要利用好现有的人工宝石培训基地，开展多层次、多元化的宝石技术教育和人才培养，为宝石产业培养不同层次的专业人才。扶持办好以培养初级、中等技术人才和各类技术工人为主的五洲宝石学校。重视经营、管理、设计、鉴赏等人才的培养。梧州市应该依托本地、立足全国全面招揽相关人才，提高行业软设施储备。 （二）优化产业布局