CVD钻石16CVD合成钻石与天然钻石鉴定区别

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。

CVD钻石合成原理及识别特征CVD（化学气相沉积）钻石合成是一种通过在特定的环境条件下利用化学反应来制造人造钻石的方法。

其原理是在密封的高温高压反应室中，将适当的气体混合物引入，气体分解后的碳原子在衬底上沉积形成钻石晶体。

1.准备衬底：选择合适的衬底材料，可以是钨、碳化硅等，表面需进行处理以提高结晶质量。

2.制备气体混合物：通常将氢气和一定的甲烷或其它含碳气体混合，经过预处理后进入反应室。

3.形成激活区：在反应室中提供足够的能量，通常通过微波或其他加热手段提供，使气体混合物分解，释放出游离碳原子。

4.沉积过程：游离的碳原子在衬底上进行结晶生长，逐渐形成钻石晶体。

5.晶体生长：经过一定时间的沉积，钻石晶体逐渐生长，可以采用控制温度、气体浓度和衬底运动等方法来控制其尺寸和形状。

6.冷却与提取：冷却反应室以停止生长，然后将钻石晶体从衬底上取下，进行后续的加工和处理。

1.物理特征：CVD钻石通常具有完整的结晶形态，表面光滑平整，没有明显的晶体缺陷和裂纹。

其颜色可以是无色、黄色或稳定的棕、蓝、绿等，可以通过人工处理改变颜色。

2.光学特征：CVD钻石具有较高的折射率和散射率，其光学性质与天然钻石相似，但可能存在一些区别，如CVD钻石的斑点分布和颜色均匀性可能不如天然钻石。

3.元素特征：CVD钻石中常常含有一些化学特征元素，如氮、硼等，这些元素的含量和分布在一定程度上可以帮助鉴别CVD钻石和天然钻石之间的差异。

4.器械特征：利用特定的测试仪器，如拉曼光谱仪、热导率仪等，可以通过测量CVD钻石样本的物理性质来进行鉴别。

例如，CVD钻石的热导率较低，而拉曼光谱中的特征峰也可能与天然钻石不同。

总之，CVD钻石合成的原理是利用化学反应在高温高压环境下将碳原子沉积在衬底上，通过控制参数和工艺来实现钻石晶体的生长。

识别CVD 钻石的特征主要包括物理特征、光学特征、元素特征和器械特征等。

这些特征可以用于鉴别CVD钻石和天然钻石之间的差异，确保消费者能够选择到真正的钻石产品。

CVD钻石新型CVD合成钻石的鉴别方法CVD钻石新型CVD合成钻石的鉴别方法2012年2月后，国家珠宝玉石质量监督检验中心（后简称NGTC）在北京、深圳两地的实验室，陆续“侦破”一种新型CVD合成钻石样品。

据了解，目前该样品在肉眼下不能直接甄别，必须借助专业检测仪器，具有极大的迷惑性，不可小视！不过，消费者现在也不必过于担心，因为现在NGTC实验室，早已为准确筛查出CVD合成钻石，制定了一套非常严格的检测程序。

我们首先来了解一下什么是CVD合成钻石。

所谓CVD的英文全称是“Chemical Vapor Deposition”，俗称“化学气相沉积法”，是一种在高温低压条件下采用的合成方法。

CVD合成钻石是指采用化学气相沉积法人工合成的钻石。

这并不是一项新技术。

早在1952年，美国CVD 钻石公司就采用这项技术成功生长出钻石。

只是当时采用此法生长钻石的速度很慢，钻石品质不高，仅具有工业用途。

然而现在，这个技术得到了飞速发展，通过这一技术获得钻石的重量和体积在逐渐变大，质量也逐渐变好。

如何识别CVD合成钻石在实验室的常规检测步骤下，新型CVD合成钻石普遍具有以下几种特征：1.4C特征：克拉的重量较大，多数在50分左右。

切工普遍较好。

颜色接近无色，级别多为I~J色，而传统的高温高压合成的钻石（HPHT）,多数为黄色。

净度级别为VS级，内部可见不具备金属光泽的黑色包体，与天然钻石中的包体极为相似，在肉眼或显微镜下很难与天然钻石进行区分。

2.紫外荧光：天然钻石可能有荧光，也可能没有荧光。

而CVD合成钻石都有特殊荧光。

在长波紫外荧光灯下无荧光，在短波紫外荧光灯下具有较难观察到的弱或极弱的荧光，无磷光。

这一特点与天然钻石恰好相反。

3 .钻石确认仪（Diamondsure）：检测后，建议进一步检测（II型）4.钻石观察仪（Diamondview）：检测后，可见蓝绿色荧光以及蓝色磷光，具有CVD合成钻石的特征生长纹理。

警惕CVD合成钻石及CVD化学气相沉积法合成钻石的鉴别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)。

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.一、合成钻石的主要特征CVD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. 检测：建议“进一步检测(II型)”DiamondSure6. 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。

DiamondView7. 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，如钻石发光性的观察等，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。

记得在一次中国地质大学（武汉）珠宝学院的珠宝文化论坛上，杨明星院长讲述今年他在GAAJ （Gemmological Association of All Japan全日本宝石协会）参观的经历。

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呢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会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800〜1000C，约0.1个大气压的CH4+H2?昆合气体, 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。

合成钻石与鉴别方法摘要：钻石是被人们所喜爱的东西，被称为宝石之王，一直以来被人们作为财富和爱情的象征，同时因为钻石资源有限，出现了供不应求的情况。

为了满足市场需求，人们便发明了合成钻石。

本文主要对合成钻石的方法以及合成钻石的鉴别方法进行探讨。

关键词：合成钻石；鉴别方法钻石在现代的科技和工业领域被普遍使用到，初期进行钻石合成因为成本高、颗粒小等原因，一直没有非常高的商业价值。

但是，在合成技术不断的发展提高下，当前的市场上已经出现了一些比较不错的合成钻石品牌。

这也引起钻石行业对合成钻石的重视。

天然钻石和合成钻石都是有碳原子组成的，晶体排列顺序也是相同的，这些特性导致合成钻石和天然钻石非常不容易被区分，所以，如何可以对合成钻石和天然钻石进行区分，是当前宝石鉴定工作人员的重要研究课题。

1 合成钻石的发展史在18世纪，人们经过研究证明钻石是由碳原子构成的，至此，便开始了合成钻石的研究，经过长达一个多世纪的研究，终于在瑞典的实验室中，诞生了第一块合成钻石。

接着，1959年，人工钻石已经开始商业化生产。

目前，中国、俄罗斯、日本等国家都拥有了合成钻石的技术。

直至80年代，发明了化学气相沉积发进行钻石合成，使用此方法合成出来的钻石被称作最洁净的钻石。

直至近代，我国科学家通过使用二氧化碳作为碳源，研究出了大颗粒的纯净钻石，首次实现了二氧化碳和金刚石的转化。

在世界上引起了非常大的轰动。

在科学技术不断的发展下，市场上出现了越来越多的合成钻石，如何更加准确的对自然钻石和合成钻石进行鉴别，是宝石鉴定工作人员的必备技能。

2 钻石的合成技术石墨、钻石等都是有碳原子构成的，通过模仿天然钻石的形成条件，把碳原子通过特定的环境条件进行转化，从而得到合成钻石。

理论上来说，任何形式的碳原子都可以转变成钻石，但是经过试验证明，不同类型的碳元素所形成的钻石质量、大小、数量是各部相同的。

因为石墨转变成钻石所需的自由能最小，所以，石墨是合成钻石的重要材料之一。

天然钻石与人工合成碳硅石的鉴别分析合成碳硅石被认为是钻石最优质的替代品，它与钻石相近的物理、光学性质经常能让人无法轻易的将其与天然钻石区分开，而对于鉴定造成了一定的困扰。

本文就钻石与合成碳硅石二者的宝石学性质进行比对性鉴别分析，并从中对鉴定方法进行研究，以期能够更好的将合成碳硅石与天然钻石相区别。

标签：钻石；合成碳硅石；鉴定钻石的风靡也让钻石的仿制品层出不穷，对质检机构的鉴定方式和方法都提出了更大的挑战。

人工合成碳硅石是现在已知的钻石仿制品中与钻石的基本宝石学特征非常相似，而它低廉的价格和闪耀的外观都对消费者有着巨大的吸引力，美国Discovery频道和ABC世界新闻都对合成碳硅石做了很详细的报道，作为人工合成碳硅石的生产厂商——美国C3公司对于市场的开拓和推广在世界各地都取得了很好的效果，但这也对于天然钻石市场带来了一定的冲击，以至于一些天然钻石商家纷纷打出“无人工合成碳硅石”、“100%天然钻石”等宣传标语以示区分。

这一切都使我们质检机构对钻石与钻石的仿制品之间的区别式鉴定分析更为迫切，而无法借助传统的钻石热导仪迅速的对天然钻石与人工合成碳硅石做出区分，也让我们更重视在其他的鉴定特征方面寻求出更便利、准确的区分方式。

1 钻石的宝石学基本特征钻石的形成需要高温高压的环境以及较为稳定的还原条件，当温度和压力改变时，还会出现钻石与石墨的相互转换，正因如此苛刻的形成条件也造就了钻石独一无二的宝石品质。

钻石的基本化学元素是C，常含有N、B、AL等微量元素，是单晶质均质体，在415.5nm处有明显的吸收光谱。

钻石的密度为3.47～3.55g/cm3，市面上常见的无色透明钻石密度一般在3.52g/cm3左右；折射率值为2.46，色散为0.044；钻石是已知天然宝石中硬度等级最高的品种，它的莫氏硬度达到10；具有典型的金刚光泽。

2 人工合成碳硅石的宝石学基本特征人工合成碳化硅在1987年美国北卡罗纳州州大学研究开发的专利制造出来的“实验室新宝石”，在1997年成立C3公司并于1998年6月开始推入市场，2005年左右在我国宝石市场上大量可见。