Jak rozeznat pravé diamanty od padělků: Jak rozeznat diamanty od jiných?
Průvodce profesionála ověřováním diamantů: Od lesku k laboratorně pěstovaným diamantům
Úvod:
Tato příručka poskytuje klenotníkům základní techniky identifikace diamantů. Naučte se zkoumat lesk, oheň a průhlednost a efektivně používat nástroje, jako jsou termotestery. Objevte klíčové rozdíly mezi přírodními diamanty a syntetickými typy (HPHT/CVD) a identifikujte diamanty ošetřené laserovým vrtáním, vyplňováním trhlin nebo zvýrazněním barvy. Příručka se zabývá také rozpoznáváním simulantů, jako je kubická zirkonie a moissanit. Pomocí metod od zvětšování až po pozorování UV fluorescencí získáte praktické dovednosti k ověření pravosti diamantů. Základní znalosti pro profesionály v oboru šperkařství, které jim umožní zajistit integritu výrobků a udržet si důvěru zákazníků na dnešním trhu.
Syntetický diamant CVD a syntetický diamant HPHT
Obsah
Oddíl I Základ pro identifikaci diamantů
(1) Identifikace surových diamantů
Identifikace surových diamantů může být založena na pozorování pouhým okem silného adamantinového lesku, "jiskřivého" oslnivého vzhledu povrchu, výrazného krystalového habitu a vzorů na povrchu (zakřivené plochy, trojúhelníkové leptané značky, stupňovité růstové pruhy), velmi vysoké tvrdosti (H10), střední relativní hustoty a pozorování UV fluorescence.
(2) Identifikace leštěných diamantů
① Sledujte lesk a oheň. Diamanty mají vysoký index lomu a silný adamantový lesk; dobře vybroušené diamanty silně odrážejí světlo a působí oslnivě. Mají vysokou hodnotu rozptylu a dobrý oheň; kulatý briliant se standardním výbrusem představuje pestrobarevný, živý a přitom jemný diamantový oheň. V diamantovém ohni převažuje modrá složka a skutečné duhově zbarvené diamanty s vícebarevným ohněm jsou vzácné (obr. 3-1). Kubický zirkon (CZ) má vyšší rozptyl než diamant, takže jeho oheň vykazuje pestřejší barvy a více oranžové, což je patrné zejména na slunečním světle (obr. 3-2).
Obrázek 3-1 Oheň (lesk) diamantu
Obrázek 3-2 Oheň (lesk) kubické zirkonie (CZ)
② Test průhlednosti. Umístěte diamant stolovou stranou dolů a kuletou (spodním bodem) nahoru na kus papíru označený černou čarou; pokud se jedná o diamant, černá čára nebude viditelná. Všimněte si však, že simulanty diamantů s vysokým indexem lomu, jako je syntetický stroncium sodné a syntetický rutil, tuto čáru rovněž zakrývají. Pokud je černá čára viditelná, jedná se o jiný simulant kamene s nižším indexem lomu - čím nižší je index lomu, tím snadněji je čára vidět (obr. 3-3). Protože diamanty jsou obvykle broušeny do standardního kulatého briliantu a při správných proporcích neprochází téměř žádné světlo přes fasety pavilonu, nejsou linie na papíře viditelné, s výjimkou nesprávně broušených diamantů.
Tato identifikační metoda se vztahuje pouze na diamanty s kulatým briliantovým brusem; není vhodná pro diamanty s jinými brusy. Pokud je na diamantu ulpělá kapalina, bude prostupná pohledem.
③ Oleofilní test. Diamanty jsou oleofilní a odolávají smáčení vodou; protože diamanty silně adsorbují oleje a tuky, po dotyku rukou se na nich objeví mastný film. Když se po povrchu diamantu kreslí perem na bázi oleje, může zanechat jasné, souvislé čáry. Pokud je předmět imitací diamantu, na povrchu se objeví spíše oddělené malé kapičky než souvislé čáry.
(3) Znaky pozorované pod zvětšením
① Vlastnosti povrchu. Protože jsou diamanty extrémně tvrdé, jsou jejich fasety po broušení a leštění velmi ploché a hladké a hrany pásů mezi fasetami jsou rovné a ostré. Většina napodobenin má kvůli nižší tvrdosti fazety relativně méně hladké, se zaoblenými nebo ztupenými hranami, a dokonce mohou vykazovat mnoho úderů a odštěpků.
② Funkce podvazku. Diamantové opasky se dělí na tři typy: hrubě broušený opasek, leštěný opasek a fasetovaný opasek. Hrubě broušený pás má hrubý, nelesklý vzhled matného skla; jedná se o nejběžnější tvar pásu u hotových diamantů. Leštěný pás je průhledný a hladký; fasetovaný pás vykazuje více faset, je hladký a průhledný, i když velikost faset je obvykle nerovnoměrná.
Imitace opasků mohou být také vyrobeny tak, aby se podobaly diamantům, ale vzhledem k odlišným vlastnostem materiálu se většinou ponechávají neupravené a mají hrubý opasek s matným sklem a některé mají na opasku pruhy; pokud jsou na opasku pruhy patrné, jedná se o imitaci.
U kulatých briliantů mohou při nadměrném tlaku během procesu zaoblování vzniknout v oblasti opasku jemné vlasové trhlinky, kterým se běžně říká "vousatý opasek". Při broušení a leštění se kvůli maximalizaci zachované hmotnosti často ponechávají některé původní krystalové plochy (přirozené fasety) pod pásem; ty mohou vykazovat stupňovité nebo trojúhelníkové růstové linie nebo štěpné roviny.
③ Charakteristiky zařazení. Diamanty běžně obsahují charakteristické přírodní minerální inkluze, zatímco simulanty mohou obsahovat kulaté bublinky plynu. Pozorováním inkluzí v diamantu lze přesně rozlišit diamanty od jejich napodobenin, přírodní diamanty od syntetických diamantů a diamanty, které byly vylepšeny. Jevy dvojího obrazu pozorované pod mikroskopem mohou také oddělit diamanty od bezbarvého zirkonu, sfenu, syntetického karbidu křemíku (nazývaného také moissanit) a podobně.
(4) Diamantový tester tepelné vodivosti
Tester tepelné vodivosti diamantů je založen na principu, že diamant vede teplo extrémně rychle; kdysi dokázal přesně určit, zda je testovaný drahokam diamant. V polovině 90. let 20. století se objevil syntetický karbid křemíku jako simulant diamantu s tepelnou vodivostí podobnou diamantu; pokud vzorek projde tepelným testerem a zároveň vykazuje dvojité obrazy fasetových spojů, jedná se o syntetický karbid křemíku. Identifikační znaky těchto dvou drahých kamenů jsou uvedeny v tabulce 3-1.
Tabulka 3-1 Identifikační znaky diamantů a syntetického karbidu křemíku
| Název drahého kamene | Index lomu | Birefringence | Specifická hmotnost | Disperze | Tvrdost | Další charakteristiky |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Diamond | 2.417 | Izotropní, vykazuje anomálie | 3.52 | 0.44 | 10 | Adamantinový lesk, ostré hrany a průsečíky faset |
| Syntetický karbid křemíku (SiC) | 2.648 ~ 2.691 | Vysoká dvojlomnost (0,043) | 3.22 | 0.104 | 9.25 | Zjevné zdvojení hrany fasety, bílé nitkovité inkluze, tepelná vodivost blízká diamantu |
Oddíl II Identifikace optimalizovaných diamantů
(1) Identifikace barevně upravených diamantů ozařováním
V 50. letech 20. století se s využitím spolehlivých zdrojů záření, jako jsou neutrony z reaktorů a vysokoenergetické elektrony z cyklotronů, objevilo na trhu několik ozářených zelených diamantů. Nalezení metod identifikace těchto diamantů se tak stalo předmětem výzkumu gemologů a většina identifikačních metod byla založena především na abnormálních charakteristikách rozložení barvy. Protože ozařovací paprsky mají omezený průnik, diamanty ošetřené touto metodou často vykazují takzvaný "deštníkový efekt" v blízkosti kyletu (spodního vrcholu).
Ozařováním lze získat prakticky jakoukoli barvu diamantů, ale tyto barvy jsou nestabilní a často vyžadují následnou tepelnou úpravu. U ozářených diamantů jsou hlavní příčinou zeleného zbarvení izolované vady vakance. Pokud však diamant před ošetřením obsahoval málo žluté barvy, může po ošetření vzniknout modrá barva. Při zahřátí na teplotu kolem 600 ℃ dochází k migraci vakancí v diamantové mřížce, které se mohou spojit s defekty souvisejícími s dusíkem a vytvořit dusíková vakanční centra (N-V). Tato N-V centra obvykle vykazují absorpční čáry (pásy) ve viditelné oblasti, které diamantu propůjčují barvu. V závislosti na typu a vlastnostech diamantu před úpravou, použitém zdroji záření a teplotě a době trvání tepelné úpravy mohou upravené diamanty vykazovat různé barvy; mohou se také vytvořit nebo změnit určité spektrální vlastnosti diamantu. Studiem těchto spektrálních vlastností lze vyvinout spolehlivé metody identifikace. Typickým přístupem ke studiu takto upravených diamantů je zejména zkoumání absorpčních spektrálních vlastností od ultrafialové až po střední infračervenou oblast a citlivější a kritičtější identifikační charakteristiky mohou poskytnout také spektroskopické studie vzorků při teplotě kapalného dusíku.
Diamanty s nízkou barevnou třídou nebo bledě zbarvené diamanty lze barevně upravit ozařováním a zahříváním, čímž se dosáhne živějších barev, zvýší se sytost barvy diamantu, a tím se zvýší jeho hodnota. Nejběžnějšími barvami získanými ozařováním a zahříváním jsou: zelená, žlutá, růžová a hnědá. Jejich hlavní identifikační znaky jsou následující.
① Charakteristika rozložení barev. Přirozeně zbarvené diamanty vykazují barevné zóny, které jsou lineární nebo trojúhelníkové, přičemž barevné zóny jsou rovnoběžné s plochami krystalu. Uměle barvené diamanty mají barvu omezenou na povrch fasetovaného drahokamu; poloha a tvar barevných zón závisí na tvaru výbrusu a směru ozařování. Při bombardování pavilonu kulatého briliantu je přes stůl vidět barva vzniklá ozářením, která je rozložena kolem pavilonu ve tvaru deštníku (obr. 3-4).
② Absorpční spektrální charakteristiky. Absorpční spektra žlutých a hnědých diamantů ošetřených ozařováním a teplem vykazují absorpční čáru ve žluté oblasti (594 nm) a několik absorpčních čar v modrozelené oblasti (504 nm, 497 nm). Diamanty červené řady ošetřené ozařováním často vykazují oranžově červenou UV fluorescenci s fluorescenční čárou 570nm (jasná čára) ve viditelném spektru a absorpční čárou 575nm; ve většině případů jsou doprovázeny absorpčními čarami 610nm, 622nm a 637nm.
③ Vodivostní charakteristiky. Přírodní modré diamanty jsou vodivé díky příměsi boru, zatímco modré diamanty vyrobené ozařováním vodivé nejsou.
(2) Identifikace plněných diamantů
Vyplnění diamantových trhlin sklem s vysokým indexem lomu může zlepšit stupeň čistoty diamantu, a tím zvýšit jeho hodnotu. Proces vyplňování se provádí ve vakuu, kdy se do trhlin vystupujících na povrch diamantu vstřikuje olovnaté sklo s vysokým indexem lomu, které může do určité míry zakrýt vnitřní trhliny. Hlavní identifikační charakteristiky jsou následující.
① Pozorování mikroskopem. Vyplněné trhliny mohou vykazovat výrazný efekt záblesků; při osvětlení v tmavém poli jsou nejčastějšími barvami záblesků oranžovožlutá, purpurově červená a růžová, následovaná růžovooranžovou (obr. 3-5). Při osvětlení v jasném poli jsou nejčastějšími barvami záblesků modrozelená, zelená, žlutozelená a žlutá. Různé části téhož zlomu mohou vykazovat různé barvy záblesků a barva záblesku vyplněného zlomu se může měnit při otáčení vzorku. Někdy lze v lomu pozorovat také textury podobné toku a zploštělé bubliny plynu.
② Rentgenová radiografie. Rentgenová radiografie může poskytnout definitivní závěr o plombovaném diamantu a může také určit rozsah ošetření výplně a výplňového materiálu, stejně jako místa poškozená zahřátím při opravě šperku. Při rentgenovém ozáření se diamant jeví jako vysoce průhledný, zatímco výplňový materiál je téměř neprůhledný (obsahuje prvky jako Pb, Bi atd.). Na fotografii v procházejícím světle se vyplněná oblast jeví s bílým obrysem.
(3) Identifikace laserem vrtaných diamantů
Laserem vrtané diamanty jsou diamanty, které byly laserem vrtány za účelem odstranění černých nebo tmavých inkluzí a zlepšení průhlednosti. Při zkoumání 10x lupou nebo mikroskopem není obecně obtížné takto upravené diamanty identifikovat; jejich hlavní rozlišovací znaky jsou následující.
① Všimněte si nerovného "důlku" na diamantovém povrchu u vstupního otvoru laseru.
② Otočte diamant a pozorujte lineární laserové kanály (obr. 3-6). Laserové kanály vynikají kontrastem, protože index lomu, průhlednost a barva výplňového materiálu se liší od diamantu.
③ Barva a lesk materiálu vyplňujícího laserové otvory se liší od okolního diamantu.
(4) Identifikace diamantových filmů s povrchovou úpravou
Diamantové filmy jsou polykrystalické materiály složené z atomů uhlíku se strukturou podobnou diamantu a s fyzikálními, chemickými a optickými vlastnostmi diamantu. Přírodní diamanty jsou monokrystaly, zatímco diamantové filmy jsou polykrystalické; jejich tloušťka je obvykle desítky až stovky mikrometrů a může být až milimetr. Hlavní identifikační znaky jsou následující.
① Sledujte vlastnosti povrchu diamantů s povlakovanými diamantovými vrstvami. Při zvětšení pod mikroskopem vykazují zrnitou strukturu, která se v přírodních diamantech nevyskytuje. Pokud byl nanesen barevný povlak, lze diamant umístit do methylenjodidu a pozorovat jej; na povrchové vrstvě diamantu se objeví interferenční barva.
② Měření Ramanovým spektrometrem. Charakteristický absorpční pík přírodního diamantu je při 1332 cm.-1; protože diamant je monokrystal, šířka píku v polovině výšky je malá. Vysoce kvalitní diamantové vrstvy mají charakteristické absorpční píky v blízkosti 1332cm-1, s relativně větší šířkou v polovině výšky. Nekvalitní diamantové filmy vykazují velké posuny frekvence píku a sníženou intenzitu.
(5) Barevné diamanty ošetřené více procesy
U diamantů ošetřených více procesy se ve skutečnosti používá více metod ošetření kombinovaných na stejném diamantu, aby se změnila jeho barva a čistota. Víceprocesní úpravy diamantů se poprvé objevily v 90. letech 20. století a zpočátku zahrnovaly vícečetné úpravy čiré barvy, například vrtání laserem a následné vyplnění sklem podél laserových kanálků. Od konce devadesátých let do začátku roku 2000, s nástupem a dozráváním vysokotlaké vysokoteplotní úpravy (HPHT) a ozařování plus vysokoteplotních technik, se postupně začaly ke změně barvy diamantu používat víceprocesní kombinované metody. Od roku 2002 zahraniční gemologické laboratoře postupně informovaly o studiích žlutých diamantů, růžovočervených diamantů a oranžových až oranžovočervených diamantů, které byly nejprve ošetřeny HPHT a poté podrobeny ozařování plus nízkoteplotnímu žíhání. Typy víceprocesně ošetřených diamantů, které se v současné době vyskytují v tuzemsku i v zahraničí, jsou zhruba následující.
① Oranžovočervené, růžovočervené diamanty ošetřené několikanásobnými procesy vysokého tlaku, vysoké teploty a žíhání ozařováním. Od roku 2005 se na zahraničních šperkařských trzích postupně objevuje typ oranžovo-červeného, růžovo-červeného diamantu. Metoda zpracování těchto barevných diamantů se liší od tradičních metod HPHT a žíhání s ozařováním; procházejí kombinovaným, na sebe navazujícím zpracováním žíháním za vysokého tlaku, vysoké teploty a žíháním s ozařováním. Na mezinárodním trhu se k tomuto typu obvykle vztahují tzv. víceprocesně upravené barevné diamanty. Jejich úprava se skládá především ze dvou kroků: prvním krokem je HPHT úprava hnědých diamantů typu Ia a IIa, jejímž cílem je vytvořit izolované atomy dusíku v podmínkách HPHT a odstranit hnědé tóny způsobené plastickou deformací a dalšími faktory souvisejícími s hnědým zbarvením; druhým krokem je žíhání diamantů s izolovanými atomy dusíku ozařováním za účelem vytvoření center, jako jsou N-V, H3, H4 a další mřížkové defekty. Diamanty ošetřené více procesy, protože obsahují silné defekty, jako je N-V centrum, vykazují růžové, oranžovočervené nebo červené barvy (konkrétní barva se liší podle typu diamantu před ošetřením a podmínek ošetření).
Hlavními identifikačními znaky tohoto typu opracovaných diamantů jsou: pod mikroskopem lze někdy pozorovat koncentraci barvy v pavilonu a jejich minerální inkluze mají často diskovité zlomy; při ultrafialovém osvětlení lze pozorovat oranžovou, oranžově červenou nebo oranžově žlutou fluorescenci, zejména pokud je pavilon orientován vzhůru, čímž je tento jev zřetelnější (obr. 3-7); spektroskopicky jsou charakteristické vrcholy absorpčních píků (1344cm-1) a absorpční pík centra GR1 (741 nm) a centra N-V (637, 575 nm) atd., které jsou způsobeny izolovaným dusíkem.
② Barevné diamanty upravené vícenásobnými procesy HPHT a vyplňováním trhlin. Hlavními identifikačními znaky tohoto typu diamantu jsou: při mikroskopickém pozorování jsou přítomny zjevné trhliny; při osvětlení v temném poli lze v trhlinách pozorovat zelené a fialové záblesky, které naznačují přítomnost skleněné výplně v trhlinách; v dlouhovlnném ultrafialovém světle je emitovaná fluorescence silnější než v krátkovlnném ultrafialovém světle a spektroskopické znaky detekují izolovaný absorpční pík dusíku (1344cm-1), které vznikly při HPHT úpravě.
③ Barevné diamanty podrobené vícestupňovému ošetření povrchu a vyplnění trhlin. V posledních letech se na mezinárodním trhu s diamanty objevil nový typ "barevných diamantů" upravených nanočásticemi kovů nebo sloučenin, které se podílejí na zbarvení; tyto barvy jsou relativně jednotné a poměrně stabilní. Hlavní identifikační znaky těchto diamantů: pod mikroskopem lze někdy na pavilonu pozorovat stopy po povlacích; pod mikroskopem s diferenciálním interferenčním kontrastem lze zřetelně pozorovat škrábance, bílé skvrny, skvrny, oblasti odloučení vrstvy a další stopy po povlacích; pomocí rentgenové fluorescenční analýzy chemického složení lze zjistit kovové prvky, jako jsou Au, Ag, Al, Ti a Fe, a prvek Si. Pro identifikaci tohoto typu diamantu je nejdůležitější pečlivě prohlédnout pavilon, zda na něm nejsou stopy po povlaku, a zkontrolovat zlomy, zda se na nich nevyskytují jiskřivé jevy, pod mikroskopickým osvětlením v temném poli.
Kopírování @ Sobling.Jewelry - Výrobce šperků na zakázku, továrna na šperky OEM a ODM
Oddíl III Identifikace syntetických diamantů
(1) Identifikace syntetických diamantů
Protože syntetické diamanty a přírodní diamanty mají stejné chemické složení, krystalovou strukturu a fyzikální vlastnosti, nelze je pouhým okem rozlišit. Lze je rozlišit pouze v laboratořích vybavených moderními specializovanými přístroji prostřednictvím pečlivého testování. Protože syntetické diamanty a přírodní diamanty vznikají za odlišných podmínek, existují určité rozdíly v některých gemologických vlastnostech ve srovnání s přírodními diamanty. Proto je identifikace možná, pokud to podmínky dovolí. Konkrétní identifikační znaky jsou uvedeny v tabulce 3-2.
Tabulka 3-2 Identifikační tabulka přírodních a syntetických diamantů
| Funkce | Přírodní diamant | Syntetický diamant HPHT | Syntetický diamant CVD |
|---|---|---|---|
| Barva | Bezbarvý, se žlutými tóny, hnědými tóny, šedými tóny, růžovou, červenou, žlutou, modrou, zelenou atd. | Téměř bezbarvý, světle žlutý, žlutý až hnědý, dokonce i modrý | Tmavě hnědá a světle hnědá, téměř bezbarvá s mírným šedavým nádechem (barva G-H), modrá |
| Křišťálový návyk | Běžný osmistěn, zaoblené hrany, krystalové plochy mají často drsný, zakřivený povrch; lze pozorovat trigonální růstové vzory, povrchové leptané rysy nebo růstové stupně. | Kuboidně-oktaedrické kombinace; krystalové plochy často vykazují povrchové rysy podobné listovým žilkám, dendritům nebo uzlíkům; některé krystaly mohou vykazovat semenné krystaly. | Tabulární krystaly |
| Inkluze | Přírodní minerální krystalové inkluze, jako je diamant, chromový diopsid, pyrop, grafit, olivín, spinel atd. (obrázek 3-9). | kovové inkluze ve tvaru destiček, tyčinek a jehliček (obrázek 3-10) | Nepravidelné tmavé vměstky, bodové vměstky, pírkovité zlomy (obrázek 3-11) |
| Růstové vzorce | Přímé, lineární vzory | "Růstové vzory ve tvaru přesýpacích hodin, nepravidelné barevné zónování. Nerovnoměrné rozložení barev. | Paralelní barevné pásy, vrstevnaté textury růstu charakteristické pro tuto metodu syntézy |
| UV fluorescence | Může mít různé barvy, většinou modrobílou, zelenou, žlutou nebo inertní; fluorescence je silnější v dlouhovlnném UV záření než v krátkovlnném UV záření (obrázek 3-12). | Často inertní pod dlouhovlnným UV zářením; pod krátkovlnným UV zářením vykazuje zřetelné zónování s nevýraznou až středně výraznou žlutou, oranžovožlutou, zelenožlutou fluorescencí; může mít fosforescenci. | Typická oranžová nebo žlutá, žlutozelená fluorescence v dlouhovlnném i krátkovlnném UV záření; krátkovlnná fluorescence je silnější než dlouhovlnná. |
| Fluorescence Diamond View™ | Fluorescence je modrá, s uzavřenými růstovými vzory (obrázek 3-13). | Fluorescence je zelená, se skvrnitými geometrickými vzory (obrázek 3-14). | Fluorescence je světle zelenomodrá a ukazuje vnitřní řadu paralelních strukturních růstových linií (obrázek 3-15). |
| Katodoluminiscence | Vykazuje relativně rovnoměrnou středně silnou modrou - šedomodrou fluorescenci a vykazuje pravidelné nebo nepravidelné zónování růstu (obrázek 3-16). | Má pravidelné geometrické vzory; různé růstové zóny vyzařují různé barvy fluorescence (obrázky 3-17, 3-18), převážně žlutozelenou fluorescenci; v růstových sektorech jsou často patrné zónové struktury růstu. | |
| Magnetismus | Nepřitahuje magnety | Některé s většími kovovými inkluzemi mohou být přitahovány magnety. | |
| Absorpční spektrum | Většina bezbarvých až světle žlutých diamantů vykazuje absorpční čáru 415 nm. | Chybí absorpční čára 415 nm. | |
| Anomální dvojlom | Složité, nepravidelné proužkování, mozaika nebo křížové vzory. | Velmi slabé, relativně jednoduché, jevící se jako světlé pruhy ve tvaru kříže. | Silné anomální vymírání. |
| Typ diamantu | Převážně typ I a (obsahující agregovaný dusík) | Většina syntetických diamantů je typu I b (obsahují jednotlivé atomy dusíku). | Typ II a (neobsahuje dusík) |
Obrázek 3-10 Železno-niklové fluidní inkluze v HPHT syntetickém diamantu
Obrázek3-11 Černé uhlíkaté inkluze v syntetickém diamantu CVD
Obrázek 3-13 Fluorescence a uzavřené textury přírodních diamantů v režimu Diamond ViewTM
Obrázek 3-14 Fluorescence a skvrnité geometrické proužkování HPHT při diamantovém pohleduTM
Obrázek 3-15 Fluorescence a textury vrstevnatého růstu syntetických diamantů CVD v režimu Diamond ViewTM
Obrázek 3-16 Katodoluminiscenční obraz přírodního diamantu
Obrázek3-17 Katodoluminiscenční obraz HPHT syntetického diamantu
Téměř čtvercové geometrické vzory nebo různé růstové zóny vyzařují fluorescenci různých barev.
Obrázek 3-18 Katodoluminiscenční obraz HPHT syntetického diamantu
Oktaedrické růstové zóny tvoří křížový průsečík
(2) Úpravy syntetických diamantů pro změnu barvy
V posledních letech se na trhu objevily syntetické diamanty s růžovou úpravou CVD. Výchozím materiálem pro tyto růžové diamanty je syntetický diamant CVD; jejich barva se získává vysokotlakou úpravou za vysoké teploty nebo ozařováním. Jejich zrna jsou obvykle menší než 1ct a naprostá většina má 0,02~0,30ct.
Existují dvě hlavní příčiny, proč se diamanty jeví růžové: absorpční pás při vlnové délce 550 nm a tvorba N-V center v diamantu, která způsobují růžovou barvu. Absorpční pás způsobuje především barvu přírodních růžových diamantů při vlnové délce 550 nm, zatímco N-V centra v diamantu vytvářejí především barvu upravených růžových diamantů. Různé techniky úpravy mohou diamantům dodat růžovou až červenou barvu. Pokud jsou v diamantu izolované atomy dusíku, může vysokoenergetické ozařování (např. elektronové ozařování) plus tepelné zpracování při nižší teplotě vytvořit centra. Ať už se jedná o HPHT syntetické diamanty nebo CVD syntetické diamanty, běžně obsahují malé množství izolovaných atomů dusíku; tyto syntetické diamanty lze také upravit tak, aby vznikly růžově červené diamanty. Řízením hustoty N-V center lze získat řadu slabě růžových až sytě růžových diamantů. Většina těchto upravených diamantů nese fialovo-oranžovo-žlutý tón; čistě růžová nebo dokonce červená barva je vzácná. Tyto růžové diamanty jsou v ultrafialovém světle nestabilní a vykazují fotochromní vlastnosti: při vystavení zdroji UV záření diamanty vykazují výrazné blednutí. Toto blednutí se většinou obnoví do původní barvy po vyjmutí ze zdroje UV záření a několikaminutovém zahřátí. Některé růžové diamanty, které jednou vyblednou působením UV záření, se obnovují obtížněji. Proto je třeba se při identifikaci co nejvíce vyhýbat zdrojům UV záření. Nejtypičtějšími identifikačními znaky tohoto typu diamantu jsou: ultrafialové viditelné absorpční spektrum, infračervené absorpční spektrum a fotoluminiscenční spektrum, relativně silná 595nm, GR1 centra (741nm) a N-V centra (637, 575nm) a relativně slabé H1a centrum (1450cm-1), osamělý dusík (1344cm-1) a další absorpční píky; pokud teplota vysokoteplotního vysokotlakého zpracování překročí 2200 ℃, lze v infračerveném spektru pozorovat absorpční pík související s vodíkem při 3107 cm3.-1a někdy absorpční pík při 3123cm-1 lze pozorovat. Syntetické diamanty získané CVD navíc někdy vykazují defekty [Si-V], které se ve fotoluminiscenčním spektru projevují dvojitým absorpčním píkem při 736,6 nm a 736,9 nm.
Oddíl IV Identifikace diamantů a simulantů diamantů
(1) Hlavní typy simulantů diamantů
Moderní materiály používané k padělání diamantů a výrobě šperků se simulovanými diamanty jsou především různé druhy umělých syntetických materiálů. Na trhu se šperky se objevily na počátku 20. století. Umělé krystaly používané k imitaci diamantů byly bezbarvé safíry a spinely syntetizované metodou plamenné fúze. Oba tyto simulanty mají poměrně vysokou tvrdost, ale jejich indexy lomu a hodnoty disperze jsou nižší než u diamantu; při broušení do diamantových faset je jejich povrchový lesk poměrně slabý a slabý je i jejich oheň. V současné době se jako simulanty diamantů používají jen zřídka. Bezbarvý syntetický safír však našel nové využití v hodinářském průmyslu a nazývá se "nikdy se neopotřebovávající hodinkový křišťál".
V roce 1947 byl plamennou fúzí vyroben syntetický rutil, který má velmi vysoký index lomu a disperzi; jeho disperze je šestkrát vyšší než u diamantu. Po broušení a leštění vykazuje mimořádně silný oheň a je velmi krásný, ale od diamantu se značně liší. Jeho největší nevýhodou je nízká tvrdost, jejíž Mohsova tvrdost je jen asi 6,5, takže je nevhodný pro šperky. V důsledku toho se tento materiál nestal významným simulantem diamantu. Na dnešním trhu se šperky se syntetické simulanty rutilu již těžko hledají.
V roce 1953 byl plamennou syntézou syntetizován titaničitan strontnatý, materiál s vysokým indexem lomu i disperzí, který byl představen a nazván "Fabulit". Jeho index lomu je 2,40 a disperze 0,19, což je přibližně čtyřikrát více než u diamantu; po broušení byl jeho vzhled jako simulantu diamantu bližší diamantu než syntetický rutil. Tvrdost titaničitanu strontnatého však zůstala příliš nízká, jeho tvrdost podle Mohsovy stupnice je pouze asi 5,5. Nyní se s ním na trhu setkáme jen zřídka.
Yttrium-hliníkový granát (YAG) se na trhu s klenoty objevil v roce 1960 a v té době byl běžným simulantem diamantu. Jeho tvrdost se pohybuje kolem 8, což je poměrně vysoká hodnota. Přesto je jeho index lomu pouze 1,83 a disperze pouze 0,028, což jsou hodnoty nižší než u diamantu, takže jeho lesk a oheň po broušení zdaleka nedosahují diamantu. V současné době je na trhu poměrně málo rozšířený.
Gadolinium-gallový granát (GGG) má index lomu 1,970 a disperzi 0,045, což je poměrně blízko indexu lomu diamantu. Při fasetování do standardního briliantového brusu má vzhled podobný diamantu; jeho tvrdost podle Mohse je 6,5. GGG však při vystavení ultrafialovému světlu hnědne a vytváří bílé inkluze podobné sněhovým vločkám. Tento jev může být vyvolán i ultrafialovou složkou slunečního světla, což omezuje použití tohoto materiálu pro výrobu simulantů diamantů.
Kubický zirkon (CZ) má index lomu 2,15 a disperzi 0,060, což se blíží diamantu; je také poměrně tvrdý, s tvrdostí 8,5 podle Mohse, a dobře se leští a brousí. V roce 1976 uvedl Sovětský svaz na trh bezbarvý kubický zirkon jako imitaci diamantu, který rychle nahradil ostatní typy imitací a stal se nejoblíbenější imitací diamantu. Při broušení do standardního briliantu se CZ svým leskem a ohněm podobá diamantu, což z něj činí jeden z nejlepších simulantů diamantu. Simulanty vyrobené z kubického zirkonu se někdy nesprávně nazývají "ruský diamant" nebo "sovětský diamant".
Syntetický karbid křemíku (SiC), komerčně známý jako moissanit, má index lomu 2,648~2,691 a disperzi 0,104, což je vyšší hodnota než u kubického zirkonu. Jeho povrch vykazuje stejný adamantový lesk jako diamant a je ještě tvrdší, s tvrdostí až 9,25 podle Mohse. Při broušení do standardního briliantu je jeho oheň silnější a jeho vzhled je bližší diamantu než u jakéhokoli předchozího simulantu. V červnu 1998 jej americká společnost C3 uvedla na trh jako nový simulant diamantu. Protože různé vlastnosti syntetického karbidu křemíku jsou bližší diamantu než kubická zirkonie - zejména jeho vynikající tepelná vodivost, která způsobuje, že na termálních testerech diamantů reaguje jako diamant - je syntetický karbid křemíku (moissanit) v současné době nejlepším simulantem diamantu dostupným na šperkařském trhu.
Přestože existuje mnoho druhů simulantů diamantů, v mnoha ohledech se od diamantů liší. Pro zkušeného klenotníka nebo odhadce není obtížné je rozlišit pod desetinásobným zvětšením nebo pomocí jednoduchých metod. Dokonce ani v případě, že jsou již zasazeny do šperku, to stále není těžké. Přesné určení konkrétního typu simulantního materiálu však není snadné a vyžaduje další studium.
(2) Identifikace simulantů diamantů
Každý nový simulant má totiž určité vlastnosti, které se podobají diamantům. Pokud člověk nezná vlastnosti a charakteristiky simulantních materiálů a nemá dovednosti k jejich rozpoznání, může si je snadno splést s diamanty. Identifikace je založena především na jejich fyzikálních a optických vlastnostech. Vlastnosti diamantů a simulantních materiálů jsou uvedeny v tabulce 3-3.
Tabulka 3-3 Vlastnosti diamantů a simulantů
| Název drahého kamene | Index lomu | Birefringence | Specifická hmotnost | Disperze | Tvrdost | Další charakteristiky | Poznámky |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Diamond | 2.417 | Izotropní, vykazuje anomální dvojlom | 3.52 | 0.044 | 10 | Adamantinový lesk, ostré hrany faset a průsečíky hrotů | |
| Syntetický moissanit (SiC) | 2.648～2.691 | 0.043 | 3.22 | 0.104 | 9.25 | Zjevné zdvojení hrany fasety, bílé nitkovité inkluze, tepelná vodivost blízká diamantu | |
| Kubický zirkon (CZ) | 2.09～2.18 | Izotropní | 5.60～6.0 | 0.060 | 8.5 | Silná disperze, bublinky plynu nebo inkluze toku; fluoreskuje oranžovožlutě pod krátkovlnným UV zářením. | Vysoká specifická hmotnost |
| Titanát barnatý | 2.409 | Izotropní | 5.13 | 0.190 | 5.5 | Extrémně silná disperze, nízká tvrdost, snadno se poškrábe, obsahuje inkluze v podobě plynových bublinek. | |
| Gadolinium-gallový granát (GGG) | 1.970 | Izotropní | 7.00～7.09 | 0.045 | 6.5～7 | Velmi vysoká specifická hmotnost, nízká tvrdost, občas obsahuje bublinky | |
| Hliník s yttriem | 1.833 | Izotropní | 4.50～4.60 | 0.028 | 8～8.5 | Slabá disperze, může obsahovat bublinky | |
| Scheelite | 1.918 ~ 1.934 | 0.016 | 6.1 | 0.026 | 5 | Vysoká specifická hmotnost, nízká tvrdost | |
| Zirkon | 1.925 ~ 1.984 | 0.059 | 4.68 | 0.039 | 7.5 | Zjevné zdvojení hrany fasety, opotřebované hrany fasety, absorpční čára 653,5 nm | Lze pozorovat zjevné zdvojení hrany fasety. |
| Syntetický rutil | 2.616 ~ 2.903 | 0.287 | 4.6 | 0.330 | 6.5 | Extrémně silná disperze, relativně nízká tvrdost, velmi zřetelný dvojlom, může obsahovat inkluze v podobě plynových bublinek. | |
| Bezbarvý safír | 1.762 ~ 1.770 | 0.008 ~ 0.010 | 4.00 | 0.018 | 9 | Dvojlom není zřejmý | Index lomu a dvojlom lze měřit pomocí refraktometru. |
| Syntetický spinel | 1.728 | Izotropní, vykazuje anomální dvojlom | 3.64 | 0.020 | 8 | Nepravidelně tvarované plynové bublinové inkluze; fluoreskuje modrobíle pod krátkovlnným UV zářením. | |
| Topaz | 1.610 ~ 1.620 | 0.008 ~ 0.010 | 3.53 | 0.014 | 8 | Slabá disperze, dvojlom není zřejmý | |
| Sklo | 1.50 ~ 1.70 | Izotropní, může vykazovat anomální dvojlom. | 2.30 ~ 4.50 | 0.031 | 5 ~ 6 | Inkluze v podobě plynových bublin a vírové stopy; nízká tvrdost, snadno se poškrábe; některé typy luminiscenční |
Vzhledem k tomu, že diamanty jsou velmi vzácné, je velmi důležité znát základní charakteristiky diamantů a simulantů a provádět komplexní analýzy, porovnávání a výzkum. Přestože základní charakteristiky a identifikační kritéria diamantů nelze zcela aplikovat na všechny jemu podobné drahokamy a jejich napodobeniny, vždy existují 1~2 položky, které hrají hlavní roli nebo se v praxi osvědčily jako účinné identifikační znaky. Porovnáním různých znaků různých napodobenin lze proto vždy tyto napodobeniny od diamantů odlišit.
Rozdíl mezi diamanty a kubickými zirkony (CZ) spočívá v tom, že kubické zirkony mají nižší tvrdost, vyšší hustotu a mnohem nižší tepelnou vodivost než diamanty, takže je lze snadno rozlišit pomocí termotesteru diamantů. U osazených kamenů je lze od diamantů oddělit dechovou zkouškou: po dýchnutí na kubický zirkon se "mlha" odpařuje pomaleji než u diamantu.
Diamanty se nejvíce podobají syntetickému karbidu křemíku (moissanitu); oba se mohou zaregistrovat na termotesteru diamantů, ale syntetický karbid křemíku (moissanit) má silnou dvojlomnost a lze jej odlišit od diamantů pozorováním dvojitých obrazů a bílých lineárních inkluzí.
Diamanty mají se zirkonem také mnoho společného, ale zirkon je jednoosý a vykazuje výrazné dvojobrazy, má nižší disperzi než diamant, vykazuje relativně slabší žár po broušení, nižší tvrdost než diamant a výrazný "efekt papírového leptání".
Diamant i spinel patří do izometrické krystalové soustavy a jsou homogenní, liší se však tím, že spinel má nižší tvrdost, index lomu a disperzi než diamant a vytváří výrazně slabší oheň než diamant.
Rozdíl mezi diamantem a syntetickým rutilem spočívá v tom, že rutil obsahuje inkluze ve tvaru sférických plynových bublinek; jeho hustota, index lomu a disperze jsou vyšší než u diamantu - zejména jeho velmi vysoká hodnota disperze - takže po broušení vykazuje mnohem silnější oheň než diamant.
Rozdíl mezi diamantem a titaničitanem stroncia spočívá v tom, že pod lupou postrádá titaničitan stroncia brilanci diamantu, vypadá téměř jako máslo a vykazuje kulovité inkluze v podobě plynových bublinek; v UV světle nevykazuje titaničitan stroncia žádnou fluorescenci, ale jeho disperzní hodnota je vyšší než u diamantu a po broušení vytváří silný oheň. Jeho tvrdost je mnohem nižší než u diamantu, takže po určité době nošení se hrany faset zaoblí a jeho hustota je větší než u diamantu.
Diamant a yttrium-hlinitý granát (YAG) vypadají podobně, ale YAG má nižší tvrdost, nižší index lomu a nižší disperzi než diamant, takže jeho oheň po řezání je relativně slabý a jeho hustota je mnohem vyšší než u diamantu. Rozdíl mezi diamantem a granátem gadolinia galia (GGG) spočívá v tom, že GGG vyzařuje silnou oranžovou až oranžově červenou fluorescenci v krátkovlnném UV světle a nevykazuje žádnou fluorescenci v dlouhovlnném UV světle. Má také nižší tvrdost, vyšší hustotu a obsahuje trojúhelníkové tabulkovité inkluze a drobné kulovité inkluze s plynovými bublinkami.
