CVD鉆石
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CVD鉆石是一種由直徑10到30納米鉆石晶體合成的。
基本信息
中文名稱
CVD鉆石
類 型
人造鉆石直 徑
10到30納米
材 料
鉆石晶體合成
目錄1
簡(jiǎn)介2
?歷史3
合成方法4
市場(chǎng)拓展5
鑒定6
影響折疊編輯本段簡(jiǎn)介
人造鉆石是一種由直徑10到30納米的鉆石結(jié)晶聚合而成的多結(jié)晶鉆石，早期的人造鉆石由于空氣中的氮原子進(jìn)進(jìn)鉆石晶體而呈淡淡的糖稀顏色，經(jīng)過(guò)科學(xué)家的改良制作方法，生產(chǎn)的人造鉆石在外觀上和自然鉆石沒(méi)有任何差異。
由于天生環(huán)境的不同，人造鉆石的的分子結(jié)構(gòu)并不是自然鉆石的完全
八面體結(jié)構(gòu)而是一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，從而會(huì)產(chǎn)生磷光現(xiàn)象。隨著人造鉆石生產(chǎn)技術(shù)的成熟，其造價(jià)低廉，且可以制作出各種顏色的鉆石而在珠寶市場(chǎng)上嶄露頭角。固然出自實(shí)驗(yàn)室或工廠的人工合成鉆石已有幾十年的歷史，但是具備寶石質(zhì)量的人造鉆石是近年才出現(xiàn)的。本來(lái)人造鉆石主要用于制造切割工具等產(chǎn)業(yè)用途上，但現(xiàn)在同樣也被使用在珠寶首飾上。
公平交易的法則要求人造鉆石商在銷售時(shí)如實(shí)說(shuō)明其質(zhì)量實(shí)況，并用一般接受的詞匯來(lái)描述，如"人工合成"、"人造"或"實(shí)驗(yàn)室制造"。幾乎所有的人造鉆石都屬于Ib型，而此類型在自然鉆石中只占不足百分之二。有一種不很昂貴的設(shè)備能驗(yàn)證Ib型的鉆石，但要確定一顆鉆石是否是人工合成的，則依靠于合資格的寶石實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)。
折疊編輯本段?歷史
1952年，美國(guó)聯(lián)邦碳化硅公司Eversole首次成功合成CVD鉆石。當(dāng)時(shí)，一批美國(guó)CVD鉆石公司的研究員在實(shí)驗(yàn)室里制造出一顆鉆石，他們仿造鉆石在自然界形成的環(huán)境，給碳加以極度的高溫順高壓。
同樣在上個(gè)世紀(jì)五十年代，另一種制造合成鉆石的方法被研發(fā)成功，這種化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法，在很低壓力和相對(duì)低的溫度下，將碳從含碳的混合氣體沉積成鉆石基體。
人造鉆石的品質(zhì)精良外貌與自然鉆石難以區(qū)分。剛開(kāi)始的時(shí)候由于人造鉆石技術(shù)不夠精良，鉆石商可以用非常簡(jiǎn)單的方法確認(rèn)鉆石是否在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)長(zhǎng)大，他們用的是強(qiáng)力磁鐵，由于人造鉆石內(nèi)部有培養(yǎng)過(guò)程殘留的金屬結(jié)晶，強(qiáng)力磁鐵便能將鉆石吸起?？墒请S著人造鉆石技術(shù)的不斷成熟，原來(lái)的老辦法已經(jīng)失效了。
人造鉆石的鑒別需要專門的鑒定機(jī)構(gòu)和鑒定儀器才能實(shí)現(xiàn)，又由于設(shè)計(jì)的科技和儀器本錢十分高昂，國(guó)際上只有少數(shù)幾家實(shí)驗(yàn)室具備鑒別合成鉆石和自然鉆石的能力，目前國(guó)際上人造鉆石鑒定最權(quán)威的機(jī)構(gòu)是IGI國(guó)際寶石學(xué)院和GIA美國(guó)寶石學(xué)院。
前不久，美國(guó)著名的寶石級(jí)別人造鉆石生產(chǎn)商將推出其人造鉆石珠寶產(chǎn)品線，所有鉆石都必須經(jīng)過(guò)IGI權(quán)威鑒定才能銷售。人造鉆石的等級(jí)已經(jīng)可以達(dá)到半克拉以上,H色和VS級(jí)別以上。 人造鉆石證書上會(huì)清楚注明該鉆石是人造鉆石，與自然鉆石不同，保護(hù)消費(fèi)者利益。消費(fèi)者切忌貪圖便宜購(gòu)買來(lái)歷不明未經(jīng)權(quán)威認(rèn)證的鉆石以免上當(dāng)受騙. 在2300℃、15到18萬(wàn)個(gè)大氣壓的高溫高壓環(huán)境下，在中心放一顆很小的自然鉆石作為種子，在種鉆四周是高溫金屬液體，在金屬溶液的上層是
石墨，在這種環(huán)境下石墨中的碳原子會(huì)從金屬院子中列隊(duì)走向鉆石從而形成新的鉆石。這個(gè)俄羅斯的研究小組在冷戰(zhàn)結(jié)束后由于經(jīng)費(fèi)題目而使人造鉆石研究一度停止，后來(lái)隨著美國(guó)珠寶商的注資又重新恢復(fù)過(guò)來(lái)。
2005年美國(guó)的人造鉆石生產(chǎn)線的產(chǎn)能達(dá)到每小時(shí)5克拉。近期，俄羅斯的科學(xué)家們已經(jīng)研制出了直徑在3毫米左右與自然鉆石晶體結(jié)構(gòu)完全一致的人工鉆石。相信隨著研究的深進(jìn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)就可以造出與自然鉆石一樣的人工鉆石。
折疊編輯本段合成方法
1、高溫高壓合成法:溫度和壓力還是制造晶體的兩項(xiàng)關(guān)鍵因素,其方法是在陶瓷容器中而不是在地下制造鉆石,水壓提供高壓,電力產(chǎn)生高溫,使碳圍繞著直徑為1毫米,由自然鉆石制成的
籽晶而形成晶體.
2、化學(xué)氣相淀積合成法:使天然氣和氮?dú)饧訜岷?在洗碗機(jī)大小的
壓力室里形成一種碳等離子體,該等離子體不斷沉積在壓力室底部的碳底層上,并逐漸積聚和硬化,形成鉆石薄片,進(jìn)而切割成寶石外形. 尺寸達(dá)8.2mm的高質(zhì)量黃色鉆石，該樣品為目前內(nèi)陸重量和尺寸最大的人造金剛石單晶。此項(xiàng)成果標(biāo)志著在國(guó)內(nèi)人工合成鉆石(
寶石級(jí)金剛石)領(lǐng)域已處于領(lǐng)先地位。
折疊編輯本段市場(chǎng)拓展
據(jù)了解，優(yōu)質(zhì)
寶石級(jí)金剛石單晶作為一種戰(zhàn)略性資源，在產(chǎn)業(yè)、科技及國(guó)防等眾多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，市場(chǎng)遠(yuǎn)景廣闊。此前，世界上僅有美國(guó)、英國(guó)、日本等幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家能夠合成寶石級(jí)
金剛石單晶。巨大的貿(mào)易價(jià)值使得寶石級(jí)金剛石單晶的合成技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)一直受到嚴(yán)密的封閉。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期、大量的探索，成功把握了合成優(yōu)質(zhì)寶石級(jí)金剛石單晶的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了3-8mm優(yōu)質(zhì)金剛石單晶的批量化生產(chǎn)，合成實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性超過(guò)90%。目前已成功合成出黃色、藍(lán)色、綠色及無(wú)色透明的優(yōu)質(zhì)寶石級(jí)金剛石樣品。近期將沖擊更大尺寸(預(yù)計(jì)10-15mm)的寶石級(jí)金剛石單晶，為我國(guó)寶石級(jí)金剛石高壓合成技術(shù)的發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。
折疊編輯本段鑒定
過(guò)往合成鉆石及處理本錢仍然很高，品牌飾品尤其是在設(shè)備、技術(shù)、工藝等方面要求仍然很高，但目前世界上已有少量的合成鉆石投放市場(chǎng)，但無(wú)價(jià)格上風(fēng)。但隨著科技的發(fā)展，目前人在鉆石已經(jīng)具備貿(mào)易價(jià)值。
主要鑒別特征:
(1)內(nèi)含物 具有不同形態(tài)合金包裹體，這些
包裹體呈渾圓狀、棒狀、板狀、針狀等，其排列方式與內(nèi)部生長(zhǎng)區(qū)界限相關(guān)。包裹體還可呈微粒狀分散于整個(gè)晶體中。這些包裹體不透明，反射光下呈金黃色或玄色，具金屬光澤。種晶及種晶幻影區(qū);種晶幻影區(qū)是在鉆石內(nèi)部存在的沿四方形種晶片向外生長(zhǎng)形成的、邊沿由相對(duì)明亮的細(xì)線構(gòu)成的四方單錐狀生長(zhǎng)區(qū)，無(wú)論種晶片是否在加工過(guò)程中被磨掉，該幻影區(qū)始終存在，在暗域場(chǎng)中或?qū)@石置于浸液中觀察該現(xiàn)象表現(xiàn)更為清楚。
(2)顏色 盡大多數(shù)合成鉆石呈黃色、渴黃色(大多數(shù))具沙漏狀色帶;而自然鉆石為無(wú)色、淺黃及其它顏色。
(3)吸收譜線 合成鉆石 缺失自然鉆石中無(wú)色-淺黃色系列具有415nm最為特征 譜線。另外盡大部分自然鉆石為Ⅰa型，而合成鉆石主要為Ⅰb型，少數(shù)情況下有雙原子集合體氮存在。
(4)異常雙折射 正交偏光下，自然鉆石因生長(zhǎng)及運(yùn)移過(guò)程的復(fù)雜性表現(xiàn)出復(fù)雜的異常雙折射特征，如不規(guī)則帶狀、波狀、斑塊狀和格子狀等，而合成鉆石異常雙折射表現(xiàn)較弱，某些合成鉆石呈十字形交叉的亮帶。
(5)發(fā)光特征 紫外熒光: 有些合成鉆石在長(zhǎng)波紫外光下呈惰性，在短波紫外光下顯示中等至強(qiáng)的
黃綠色熒光，并且具分帶現(xiàn)象，與自然鉆石的熒光特征不同。 陰極發(fā)光儀(電子激發(fā)下):合成鉆石:顏色:黃色-黃綠色，規(guī)則分區(qū)(主方體、
八面體區(qū)不同) 自然鉆石:藍(lán)色為主，層狀生長(zhǎng)或復(fù)雜的生長(zhǎng)形式
(6)
晶形及表面特征 合成鉆石常以八面體和
立方體聚形為主體，并且可發(fā)育
菱形十二面體、四角三八面體或三角三八面體晶面。 表面可能顯示樹枝狀生長(zhǎng)紋或不規(guī)則的小丘或瘤狀物與自然鉆石不同。
折疊編輯本段影響
CVD(Chemical Vapor Deposition化學(xué)氣相沉淀)鉆石的影響
1. 顛覆對(duì)鉆石價(jià)值觀
過(guò)去號(hào)稱要百萬(wàn)年才能結(jié)晶的昂貴鉆石，可以在實(shí)驗(yàn)室中不到一周就制造完成，顛覆了一般人對(duì)鉆石的價(jià)值觀感。
2. 提升鉆石在各領(lǐng)域應(yīng)用
以往鉆石因價(jià)格高昂，多半用作珠寶飾品。一旦可便宜制出高質(zhì)量的鉆石，其應(yīng)用價(jià)值，會(huì)迅速普及到各個(gè)領(lǐng)域。
專家預(yù)言廿一世紀(jì)最重要的發(fā)明將是會(huì)長(zhǎng)大的鉆石。有朝一日，價(jià)廉物美的鉆石會(huì)取代硅在半導(dǎo)體的角色，使人類科技進(jìn)入另一世界。
鉆石大量生產(chǎn)后，可更平價(jià)，且發(fā)展有更多元的功能。鉆石硬度高，具優(yōu)異導(dǎo)熱及切割、研磨特性，可在醫(yī)療上及電子組件上有很好之應(yīng)用。
折疊如何辨別CVD合成鉆石
合成鉆石:HPHT合成鉆石大多為Ⅰb型;CVD合成鉆石都是Ⅱ型的。主要用于區(qū)分改色鉆石。但就從科技發(fā)展本身的規(guī)律來(lái)看，所有的儀器并不可能成為終極武器。文獻(xiàn)資料顯示，還有更多的大型儀器和研究方法用于檢測(cè)合成鉆石及優(yōu)化處理方法，例如，
液氮冷卻技術(shù)用于可見(jiàn)光吸收檢測(cè)、紅外光譜檢測(cè)、光致發(fā)光光譜、激光拉曼光譜、陰極發(fā)光等等。
合成鉆石也可經(jīng)過(guò)輻照和高溫高壓處理獲得各種艷麗的顏色。按行規(guī)，人造鉆石需要在鉆石的腰部注明"人造"字樣，或是英文，或是中文，而這批100多粒的人造鉆石并沒(méi)有亮明身份，供貨商也未附帶任何產(chǎn)品說(shuō)明，目前國(guó)內(nèi)外均有人工鉆石的加工基地，加工地點(diǎn)相當(dāng)隱蔽。鉆石難辨真假，市場(chǎng)上售賣的鉆石往往帶有專業(yè)機(jī)構(gòu)出具的鑒定證書。用老方法檢測(cè)易被"忽悠"，所以業(yè)內(nèi)專家提醒消費(fèi)者，人造鉆石價(jià)格便宜近兩成，且不具保值潛力，購(gòu)買鉆石時(shí)應(yīng)看清楚第三方檢測(cè)證書。
折疊CVD鉆石人造鉆石的方法
高壓高溫造人造鉆石
目前，在實(shí)驗(yàn)室有兩種制造人造鉆石的途徑。
一種是化學(xué)氣體相沉積法，英文簡(jiǎn)稱叫做CVD，由位于美國(guó)的CVD鉆石公司研制。
這種方法較靈巧，是一種在高壓器里制造鉆石。具體是在一個(gè)如洗碗機(jī)大小的高壓器里，用化學(xué)氣體相沉積的方法來(lái)加熱天然氣和氫氣，接著便會(huì)產(chǎn)生一種碳化電漿，電漿隨后會(huì)像雨點(diǎn)一樣撒落在高壓器底部的碳化基片層上。電漿越積越多，而且慢慢變硬，最后形成像鉆石一樣的晶體，純且清亮。
另一種制造人造鉆石的方法是由位于佛羅里達(dá)州的蓋邁希公司研制的"殘酷"辦法。
在數(shù)十年的實(shí)驗(yàn)之后，科學(xué)家終于可以"種"出可媲美最珍貴的戴比爾斯鉆石的人造鉆石。
完美的大于2克拉的單晶鉆石很快就可以被"種"出來(lái)。從去年開(kāi)始，科學(xué)家們已經(jīng)成功掌握了造出10克拉單晶鉆石的方法，最厲害的是，這種鉆石在顏色和純凈度上甚至超過(guò)了真的礦產(chǎn)鉆石。在10年內(nèi)，人造鉆石將會(huì)變得越來(lái)越便宜。2011年，第一顆鉆石半導(dǎo)體將會(huì)面市。
CVD鉆石1
簡(jiǎn)介2
?歷史3
合成方法4
市場(chǎng)拓展5
鑒定6
影響6.1
如何辨別CVD合成鉆石6.2
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