最新合成钻石及鉴定

CVD钻石化学气相沉淀法（也称CVD法）合成钻石概述化学气相沉淀法，简称CVD法，可以用于人工合成钻石。

最近，由于技术的突破，可以生产出大颗粒的钻石，国检中心在近期日常委托检验中，陆续发现了两批次CVD合成钻石，证明CVD合成钻石已经进入国内市场，引起了大家的关切。

笔者从宝石人工合成的角度，介绍一下化学气相沉淀法（也称CVD法）合成钻石。

一、化学气相沉淀法（也称CVD法）合成钻石的历史和现状但当时CVD法生长钻石的速度很慢，以至很少有人相信其速度能提升到可供商业性生长。

从1956年开始俄罗斯科学家通过研究，显著提高了CVD合成钻石的速度，当时是在非钻石的基片上生长钻石薄膜。

20世纪80年代初，这项合成技术在日本取得重大突破。

钻石的生长速度已超过每小时1微米（0.001mm）。

这在全球范围内引发了将这项技术用于多种工业目的的兴趣。

图1 无色－褐色CVD合成钻石一颗由美国CVD钻石公司（CVD钻石中国公司www.cvd.hk,,）生产的高温高压(HPHT)处理的化学气相沉积法(CVD)合成钻石，重0.226克拉20世纪80年代末，开始从事CVD法合成钻石的研究，并迅速在这个领域取得领先地位，提供了许多CVD合成多晶质钻石工业产品。

这项技术也在珠宝业得到应用，用于某些天然宝石也包括钻石的优化处理。

尽管当时CVD合成钻石的生长速度有了很大提高，使得有可能生长出用于某些工业目的和宝石镀膜的较薄的钻石层，但要生产可供切磨刻面的首饰用材料，因需要厚度较大的单晶体钻石，仍无法实现。

一颗0.5克拉圆钻的深度在3mm以上，若以每小时0.001mm速度计算，所需的钻坯至少要生长18周。

可见，低速度依然是妨碍CVD法合成厚单晶钻石的主要因素。

进入20世纪90年代，CVD合成单晶体钻石的研发取得显著进展。

进入本世纪，首饰用CVD合成单晶体钻石的研发有了突破性进展：多年从事CVD合成单晶钻石的研发。

2003年秋开始了首饰用CVD合成单晶钻石的商业性生产，主要是Ⅱa型褐色到近无色的钻石单晶体，重量达1ct或更大些。

人造钻石目录[隐藏]简介人造钻石的鉴别方法人造钻石的生产方法国内人造钻石水平进展合成钻石的鉴别简介人造钻石是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石，早期的人造钻石由于空气中的氮原子进入钻石晶体而呈淡淡的糖稀颜色，经过科学家的改良制作方法，现在生产的人造钻石在外观上和天然钻石没有任何差异，由于生成环境的不同，人造钻石的的分子结构并不是天然钻石的完全八面体结构而是一种复杂结构，从而会产生磷光现象。

随着人造钻石生产技术的成熟，其造价低廉，且可以制作出各种颜色的钻石而在珠宝市场上崭露头角。

虽然出自实验室或工厂的人工合成钻石已有几十年的历史，但是具备宝石质量的人造钻石是最近才出现的。

本来人造钻石主要用于制造切割工具等工业用途上，但现在同样也被使用在珠宝首饰上。

公平交易的法则要求人造钻石商在销售时如实说明其质量实况，并用一般接受的词汇来描述，如“人工合成”、“人造”或“实验室制造”。

几乎所有的人造钻石都属于Ib 型，而此类型在天然钻石中只占不足百分之二。

有一种不很昂贵的设备能验证Ib型的钻石，但要确定一颗钻石是否是人工合成的，则依赖于合资格的宝石实验室的检测。

1954年，人造钻石首次成功合成，当时，一批通用电器公司的研究员在实验室里制造出一颗钻石，他们仿造钻石在自然界形成的环境，给碳加以极度的高温和高压。

同样在上个世纪五十年代，另一种制造合成钻石的方法被研发成功，这种叫化学气相沉积（CVD）的方法，在很低压力和相对低的温度下，将碳从含碳的混合气体沉积成钻石基体。

人造钻石的鉴别方法人造钻石的品质精良外貌与天然钻石难以区分，但是还是有办法的，钻石商可以用非常简单的方法确认钻石是否在实验室培养长大，他们用的是强力磁铁，因为人造钻石内部有培养过程残留的金属结晶，强力磁铁便能将钻石吸起。

人造钻石的生产方法在2300℃、15到18万个大气压的高温高压环境下，在中心放一颗很小的天然钻石作为种子，在种钻周围是高温金属液体，在金属溶液的上层是石墨，在这种环境下石墨中的碳原子会从金属院子中列队走向钻石从而形成新的钻石。

人工钻石标准
人工钻石是通过人工合成过程创建的钻石，也被称为合成钻石或实验室生长钻石。

它们具有与天然钻石相似的化学和物理特性，但是它们是在实验室中以控制条件下生长的。

以下是人工钻石的标准：
1.化学组成：人工钻石的化学组成应与天然钻石相似。

它们通常由纯碳组成，并具有相同的晶体结构。

2.物理特性：人工钻石应具有与天然钻石相似的物理特性，如硬度、折射率、色散等。

这些特性可通过实验室测试来确定。

3.外观和切工：人工钻石的外观应与天然钻石相似。

它们可以被切割和打磨成各种形状，如圆形、椭圆形、心形等。

4.颜色和净度：人工钻石可以具有各种颜色，从无色到彩色。

净度也可以有不同的级别，从无瑕疵到稍有瑕疵。

5.证书和认证：一些人工钻石供应商提供证书和认证，以证明它们的钻石是人工合成的。

这些证书通常包含有关钻石的详细信息，如重量、颜色、净度等。

需要注意的是，人工钻石的价格通常较天然钻石低廉，但其价值取决于其质量和特性。

购买人工钻石时，建议选择信誉良好的供应商，并要求提供相关的证书和认证。

总之，人工钻石的标准包括化学组成、物理特性、外观和切工、颜色和净度，以及相关的证书和认证。

这些标准确保人工钻石与天然钻石具有相似的特性和质量。

检测人工培育钻石的方法
检测人工培育钻石主要的方法有:
1. 观察外形。

人工钻石边缘较自然钻石平滑,内部也较少杂质。

2. 目测光学性质。

人工钻石折射率较高,倾角也不同,会产生更强烈的闪光。

3. 紫外线荧光。

人工钻石在紫外线下会发出强烈的荧光。

4. 红外线吸收谱分析。

人工钻石含氮量高,红外线吸收峰强度不同。

5. 激光拉曼光谱分析。

人工钻石拉曼光谱线较宽且对称。

6. 电子自旋共振分析。

可检测人工钻石中残留氮空位缺陷。

7. 热性质测试。

人工钻石导热系数较低。

8. 密度测试。

人工钻石密度稍低于天然钻石。

9. 瑕疵镜检查。

可看出人工钻石内部缺陷和夹杂物。

10. 成分分析。

人工钻石会含有催化剂杂质元素。

通过综合几种方法的检测,可以鉴别出人工合成的钻石。

CVD钻石CVD合成钻石合成原理及识别特征(一)宝石级合成钻石的主要识别特征1、结晶习性：合成钻石常常为立方体、八面体，及二者的聚形，而天然钻石最常见的形态是八面体、菱形十二面体或二者的聚形或三角薄片双晶。

2、晶面纹理：合成钻石可显示树枝状、漏砂状或交切状纹理，接种面上粗糙不平。

天然钻石常见三角凹痕。

3、种晶：存在种晶和种晶幻影区。

4、钻石类型：合成钻石为Ib型或者II 型，Ib型经高温处理后可成为Ib和IaAB的混合型。

5、包裹体：针状、片状、针点状的金属包裹体，大量的金属包裹体使得合成钻石具有明显的有磁性，甚至会导电。

6、吸收光谱：合成钻石无415nm吸收线，D.Beers钻石贸易公司(DTC)推出的钻石光谱鉴定仪(DIAMONDSURE，就是通过检测415nm吸收线是否存在来区分天然与合成钻石。

7、紫外荧光：合成钻石的长波紫外荧光弱于短波，而天然钻石的正好相反。

8、荧光分带图案：合成钻石在超短波紫外线下有特征的分带现象，称为“马尔他十字分带”现象。

天然钻石则显示年轮状荧光分布。

钻石荧光图案鉴定仪(DIAMONDVIEW)是专门用于检测钻石荧光图案特征的仪器。

9、阴极发光：与紫外下荧光分带特征相似。

（二）化学气相沉淀法(CVD)合成钻石这种方法是用微波加热、放电等方法激活碳基气体(如甲烷)，使之离解出碳原子和氢原子(或甲基CH3和氢原子)，游离的碳原子形成钻石。

合成的条件是：温度800～1000℃，约0.1个大气压的CH4+H2混合气体，过高的H2分压易形成石墨，衬底用钻石晶体，起种晶的作用，生长速度0.01～1mm/h。

(三) CVD合成钻石的主要识别特征1、生长特征：具有生长层结构，如平行的异常消光纹。

2、钻石类型：CVD合成钻石为Ib型或者含极少孤N的IIa型。

3、红外光谱：在753，7354，6856，6425，5564，3323，3123cm-1处有与H有关的吸收峰，经HTHP处理可将其部分除去，只留下3107cm-1的H-C峰。

GB/T 16553 – 2010 珠宝玉石鉴定（1）修改了“晶面条纹”的定义；（2）增加了“光率体”的定义；（3）增加了“光性方位正光性负光性”定义的部分内容；（4）增加了“特殊光学效应”的定义；（5）修改了“晕彩效应”定义的部分内容；（6）删除了“火彩”的定义；增加了“色散”的定义；（7）“解理”的等级划分由“极完全、完全、中等、不完全”变为“极完全、完全、中等、不完全、无”；（8）“浸蜡”定义限定为“浸无色蜡”；（9）“染色处理”中“致色物质”包括有色油、有色蜡、染料等；（10）修改了“扩散处理”的定义；（11）“折射率双折射率”的鉴定方法增加了“反射型折射仪”；“阿贝型宝石折射仪”的参数改变了；适用范围中“样品为多晶质集合体时，不易测定双折射率”改为“样品为晶质集合体或有机宝石时，不易测定双折射率”；（12）增加了“质量”分析方法，包括“方法原理、仪器、适用范围、操作步骤、结果表示”等内容；（13）“密度”测定中增加了密度和质量的单位；（14）补充了成分分析方法（无损和近无损）；（15）增加了“发光图像分析”方法；（16）钻石的鉴定：①化学成分“Ⅰ型含N;Ⅱ型不含N,Ⅱb型含B”改为“Ⅰ型含N;Ⅱ型含极少量的N,Ⅱa型不含B,Ⅱb型含B”;②颜色由“白色系列、彩色系列”改为“无色至浅黄（褐、灰）系列、彩色系列”；③“吸收光谱”删除了594nm吸收线（辐照改色钻石及天然彩色钻石）；④去掉钻石热导率=0.35卡/厘、秒、度；⑤增加“特殊光学效应：变色效应（极稀少）。

”⑥钻石的优化处理（包括激光钻孔、覆膜处理、充填处理、辐照处理、高温高压处理），增加了部分观察现象和鉴定方法。

（17）红宝石的鉴定：去掉“浸有色油”的鉴定；增加“高铅玻璃充填”、“铬扩散”、“铍扩散”的鉴定；（18）蓝宝石的鉴定：增加“染色处理”的鉴定；增加“铍扩散处理”和“钴扩散处理”的部分鉴定方法；（19）祖母绿的鉴定：去掉“浸有色油”的鉴定；修改“充填处理”的鉴定方法；增加“染色处理”和“覆膜处理”的鉴定；（20）海蓝宝石的鉴定：增加“充填处理”的鉴定；（21）绿柱石的鉴定：①“吸收光谱”去掉“某些深蓝色绿柱石可具688nm、624nm、587nm、560nm吸收带。

关于在国内钻石市场中发现CVD合成钻石的情况通告国家珠宝玉石质量监督检验中心在近期的日常委托检验中，陆续发现两批次化学气相沉积法合成钻石（简称CVD合成钻石）, 化学蒸汽沉积,化学蒸镀法，由于此类合成钻石与天然钻石极为相似，在检测过程中仅凭肉眼难以与普通天然钻石区分，现将情况通告鉴定评估专业委员会全体委员，希望各位委员及所在单位在实际工作中加以防范。

一、CVD合成钻石的主要特征经NGTC实验室检验的两批次CVD合成钻石，具有以下共性：1.大小：克拉重量较大，多数在0.50克拉左右。

2.颜色：为近无色，颜色级别多在I-J色。

3.净度级别：多数为VS，内部可见黑色包体，与天然钻石中的包体相似，不具金属光泽。

肉眼或显微镜下很难与普通的天然钻石相区别。

4.紫外荧光：长波紫外灯下无荧光，短波紫外光下具有弱或极弱荧光，无磷光。

5.DiamondSure检测：建议“进一步检测（II型）”6.DiamondView检测：可见蓝绿色荧光以及蓝色磷光，具有该合成方法特征的生长纹理。

7.红外光谱检测：为IIa型，不含氮。

8.光致发光光谱检测：见737nm荧光峰。

NGTC实验室的鉴定结论为CVD合成钻石，且合成后经过热处理。

二、相关信息1.合成钻石的来源为境外，主要通过香港的采购渠道进入国内市场。

2.内地钻石商将该类合成钻石视为天然钻石购入，钻石本身未带腰围印记，供应商未附任何说明。

3.合成钻石交易延用天然钻石的交易规则，一般成手批发，报价平均比天然钻石低10%左右。

三、建议1.相关珠宝玉石首饰检测机构加强对技术人员的专业培训，严格规范钻石检测排查流程，提高警惕，保证钻石鉴定分级结论的准确可靠。

2.建议各相关企业加强对业务人员的培训和指导，适当增加简易的技术手段,www.cvd.hk,,,在钻石交易过程中提高防范意识，遇有疑问，要借助有资质的实验室的专业技术力量，严把企业进货的质量关。

附：IGI发现CVD合成钻石上周，数百颗人造钻被误认为天然钻石送至IGI安特卫普和孟买的检测中心进行鉴定。

鉴别ＣＶＤ合成钻石与天然钻石的方法长期以来, 合成钻石或由于粒度小或由于成本昂贵, 一直未具有商业价值, 对合成钻石的鉴定研究也为人们所忽视。

自20 世纪90 年代以来, 伴着合成技术的不断改进和完善, 合成钻石及经人工处理改色的钻石已成为商业现实。

这给钻石的鉴定又提出了新的课题与挑战。

合成钻石合成钻石是在高温高压下快速生长形成的, 它与自然钻石的形成条件不同, 因此,在某些宝石学特征方面与自然钻石也存在着差异, 这是鉴定合成钻石的基础。

从目前的研究成果来看, 区别自然钻石和合成钻石主要有以下几个方面:一、颜色合成钻石的颜色可以是近无色、浅黄色、黄色和蓝色, 几乎包含自然钻石的所有颜色。

但细心观察颜色的细微变化, 也可得到某些有用的鉴别依据。

大部分的合成黄色钻石为高饱和度, 比自然黄色钻石颜色艳丽并带有棕色, 而自然黄色钻石颜色柔和纯正。

近于无色的合成钻石总带有浅灰、浅蓝、微黄、黄绿色调。

二、晶体形态自然钻石的晶形常为八面体、菱形十二面体的单形、聚形或不规则( 尤其是蓝钻)形态。

由于熔蚀作用常使晶面、晶棱弯曲, 晶角钝化, 呈浑圆状外观, 且晶面上常有与生长结构有关的三角形、四边形、网格状、锥形等蚀像。

合成钻石的晶体基本为八面体、立方体组成的聚形, 并在少量的晶体上出现晶面发育不全的菱形十二面体、四角三八面体等单形。

合成钻石,的晶体中总能找到自然钻石中很少出现的立方体面, 且晶面平坦, 晶棱锐利, 晶角尖锐。

晶面上具有与自然钻石晶体表面特征完全不同的枝叶脉状、树枝状或其它不规则状的表面形貌特征。

三、内部特征1. 包裹体在宝石显微镜下, 细心地观察钻石内部的包裹体, 有时能准确、快速地鉴别出合成钻石与自然钻石,。

如果钻石中能见到一些透明的有色或无色的矿物包裹体, 如石榴子石、透辉石、顽火辉石或钻石等, 则表明为自然钻石。

若在其内部发现有一些不透明的, 且在反射光下呈金黄色、银白色、黑色具金属光泽, 外观呈浑圆状、棒状、板状、针状及各种不规则状或少量的结晶状, 并显示有磁性的合金包裹体 , 则表明为合成钻石。

CN31-1424高温高压合成钻石常见宝石学鉴定特征戴正之1,2 吕晓瑜1,2 封卓然3 / 1. 上海市计量测试技术研究院；2.国家金银制品质量监督检验中心（上海）；3.上海浦东海关摘　要　通过对常见的高温高压合成钻石进行宝石学及谱学分析研究，并与天然钻石以及化学气相沉淀法合成钻石的相应特征进行比对，发现含有金属催化剂残余包裹体、黑十字状或沙漏状生长特征是高温高压合成钻石的典型特征，具有诊断意义；而对于缺乏上述特征的样品，观察分析长波和短波紫外光下的荧光反应及样品晶格中的氮缺陷的红外光谱表征，是常规检测的必要手段；光致发光谱具有一定的诊断意义，对于有条件的实验室可深入研究应用。

关键词　高温高压；合成钻石；荧光图像；正交偏光图像；红外光谱；紫外光谱；光致发光谱0 引言1955年，通用电气公司首次宣布采用高温高压技术合成钻石，如今，高温高压（HPHT）合成钻石技术大多数都源于1959年首次开发的温度梯度法。

然而，直到20世纪90年代，这些合成品才达到了足够的大小和宝石品质。

近年来，高压反应舱的设计和钻石生长参数的控制有了很大的进步。

现在，通过HPHT 合成法可以连续生产颗粒更大的无色钻石，并且可以在高压舱内同时生长几颗HPHT 合成钻石晶体。

且随着合成技术的不断提升，合成钻石的品质已可达到与天然钻石媲美的程度。

目前已有国外检测机构开展了对合成钻石进行4C 分级的业务，引起珠宝业的高度关注。

因此，为了避免出现合成与天然钻石混淆的现象，必须对两者进行有效地鉴定区分，以更好地规范市场，促进合成钻石业务的健康发展。

对于合成钻石的鉴别特征，前人已有过相关研究[1][2][3]，笔者在前人研究的基础上，结合实际工作中的测试情况，选取具有代表性的HPHT 合成钻石12颗（包括黄色合成原石2颗、无色抛光圆钻形成品4颗以及粉色合成样品4颗）、化学气相沉淀法（CVD）合成钻石2颗以及1颗天然钻石，作为测试样品用于比对。

CVD钻石合成原理及识别特征一、CVD钻石合成原理CVD（Chemical Vapor Deposition）是一种利用气相化学反应合成钻石的方法。

其基本原理是在一定的条件下，将含有碳源气体的化学混合物通过化学反应沉积在基底上，形成纯净的钻石膜。

1.准备反应气体：通常会选择含有高浓度甲烷(CH4)的混合气体，甲烷是一种碳源气体，也是形成钻石晶体的原料。

2.反应室：将经过预处理的基底置于反应室中，反应室一般为高温高压容器，能提供合适的反应条件。

3.流程控制：控制反应室中气体的流量和压力，使其能够在一定的条件下反应，生成钻石晶体。

4.化学反应：甲烷气体在高温高压条件下分解，释放出碳原子。

这些碳原子在表面上凝聚并结晶，形成钻石晶体。

5.结晶与沉积：经过一段时间的化学反应过程，钻石晶体会逐渐生长并沉积在基底上，形成钻石膜。

6.后处理：对合成的钻石膜进行冷却和处理，使其能够达到合适的质量和性能。

二、CVD钻石的识别特征1.形状和颜色：CVD钻石通常具有规则的形状，例如六角形或正方形。

而天然钻石则可能具有各种形状，例如圆形、梨形、心形等。

此外，CVD钻石的颜色往往比较饱满且均匀，而天然钻石的颜色常常存在一些细微的色差。

2.外观特征：CVD钻石表面常常呈现出一种均匀的斑纹状或镜面光泽。

而天然钻石通常具有不规则的表面纹理和花纹。

3.内包体：CVD钻石一般不包含与天然钻石相同类型和形态的内部包裹体。

内部包裹体是天然钻石形成过程中的痕迹，例如云雾状体、纤维状体和金红石包裹体等。

4.物理特性：CVD钻石的物理特性也与天然钻石存在一些差异。

例如，CVD钻石的相对密度通常较低，硬度可能较弱。

此外，CVD钻石的热导率和电导率可能与天然钻石不同。

5.光学特性：CVD钻石在透光性和折射率方面可能与天然钻石存在一些差异。

CVD钻石的折射率可能较高，使得其独特的折射效果和光线反射。

综上所述，CVD钻石的合成原理是利用气相化学反应生成纯净的钻石晶体。

DB41/T 2205—2021合成钻石鉴定与分级1 范围本文件规定了合成钻石的鉴定特征、鉴定方法、分级和标识。

本文件适用于高温高压法和化学气相沉积法培育的未镶嵌抛光合成钻石的鉴定与分级，也适用于镶嵌、未抛光合成钻石。

本文件中的分级适用于质量大于或等于0.0400 g（0.20 ct）的未镶嵌抛光合成钻石的分级，也适用于镶嵌抛光合成钻石。

2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB 11887 首饰贵金属纯度的规定及定名方法GB/T 16552 珠宝玉石名称GB/T 16553 珠宝玉石鉴定GB/T 16554 钻石分级GB/T 34543 黄色钻石分级QB/T 4113 彩色钻石颜色分级3 术语和定义GB/T 16552、GB/T 16553、GB/T 16554、QB/T 4113界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1合成钻石在实验室条件下，将碳源采用高温高压法或化学气相沉积法生产的宝石级金刚石，主要化学成分为碳，其物理、化学性质与天然钻石基本相同。

常见高温高压合成钻石和化学气相沉积法合成钻石。

商贸名称为培育钻石。

3.2高温高压法合成钻石模拟天然钻石的高温高压生长环境，将金刚石粉（天然或者合成）或石墨作为碳源放在高温高压生长腔内，溶解在金属触媒（Fe, Ni等合金）中，用种晶作晶核，在温度梯度推动下，顶部碳源溶解并朝底部运动，钻石在低温区籽晶晶面外延生长成金刚石晶体，该方法生长的宝石级金刚石为高温高压法合成钻石。

3.3化学气相沉积法合成钻石在高温（800℃～1000℃）低压（0.1个大气压）条件下，在真空反应腔内将含碳气体（如甲烷）和氢气加热，产生等离子体，碳从气体化合物的状态分解，经过扩散和对流，最后以金刚石的结构形式沉积在基片或种晶上，该方法生长的宝石级金刚石为化学气相沉积法合成钻石。