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サファイア、ベリル、ダイヤモンドなどの単結晶最適化宝石を公開
サファイア＆ルビー・コランダム宝石、ベリル系宝石、ダイヤモンドの最適化と識別
原子や分子が一定の規則に従って周期的に配列した宝石の結晶を単結晶宝石と呼ぶ。ルビー、サファイア、ダイヤモンド、エメラルド、トルマリン、水晶、ジルコンなど多くの単結晶宝石が存在する。単結晶宝石は一般に透明度が高く、強い光沢を持つ。単結晶宝石の最適化処理は、主に同系色の宝石の色と透明度を改善するために使用されます。微量元素によって着色された宝石のほとんどは、最適化処理によって色を改善し、透明度を高めることができます。最適化処理の方法は、単結晶宝石の化学組成、構造、色のメカニズムに基づいて選択されます。例えば、多くの亀裂を持つ天然のエメラルドやルビーは、充填のために無色または有色のオイル注入を使用することがよくあります。コランダム宝石の最適化処理方法は数多くあり、そのほとんどがコランダム宝石に適用できる。他の種類の単結晶宝石の最適化処理方法は、宝石の色の原理に従って選択する必要があります。
また、ガーネット、マラカイト、ペリドットなど、単結晶の宝石の中には、その成分によって色が変わるものがあり、宝石の色を変える最適化処理方法は使えない。
様々な色のコランダム・ストーン
目次
セクション I サファイア＆ルビー コランダム・ジェムストーン
1.コランダム宝石の宝石学的特徴
コランダムの宝石は、α-Alの単結晶宝石の総称である。2O3.純粋な結晶は無色であるが、微量の遷移金属イオンの存在により、しばしば異なる色を示す（表5-1）。クロムイオンは最も貴重なピジョンブラッドレッドルビーを着色し、ブルーサファイアは通常、鉄イオンとチタンイオンによって着色され、キーイオンなどは色を変えるサファイアを着色する。ルビー、サファイア、ダイヤモンド、エメラルド、キャッツアイは5大貴石である。イエローサファイアのようなカラーセンターは、いくつかのコランダムの宝石を着色する。
表5-1 着色イオンの違いによるコランダムの色の違い
| 不純物の種類 | 宝石の色 |
|---|---|
| Cr2O3 | ライトレッド、ピンク、ディープレッド |
| 酸化チタン2 + Fe2O3 | ブルー |
| NiO + Cr2O3 | ゴールデン・イエロー |
| NiO | イエロー |
| Cr2O3 + V2O5 + NiO | グリーン |
| V2O5 | 色の変化（蛍光灯下では青紫色、タングステン灯下では赤紫色） |
コランダムの原石には、赤、紫、緑、青、黄、黒など様々な色がある（図5-1）。ルビーはクロムを含む中赤から深紅のものに限られ、淡いピンクからオレンジイエローのものは一般にパドマ宝石と呼ばれる。残りの有色宝石質コランダムはサファイアと総称される。コランダムの宝石に名前を付ける場合、イエローサファイアのようにサファイアの前に宝石の色を付ける。具体的な色が書かれていない場合は、青色と仮定することができ、また、一般的な用語を指すこともある。
2.コランダム宝石の最適化処理と識別方法
遥か昔、人々はサファイア宝石の色を改善するために熱処理方法を使用し始めた。関係する記録によると、1045年頃、サファイア宝石の低温熱処理法が登場し、それは溶かした金で加熱する方法であった。この方法は長い間使われてきたが、若干の変化はあるものの、現在でも使われている。ルビーやピンクサファイアの紫色を弱めたり、取り除いたりするためである。
1970年代、スリランカのミルキーなグーダサファイアが1500℃の高温加熱により青色に変色し、安価な敷石から宝石質のサファイアへと変化した。2001年以降、ベリリウム拡散処理を施したサファイアが大量に市場に出回るようになったが、宝石学者がこれらの石をベリリウム拡散サファイアと特定したのは2002年初頭のことである。
また、色の薄いサファイアを処理するための高温高圧法もあり、処理後の色の濃度と彩度を著しく高めることができる。
2.1 サファイア宝石の最適化処理法の分類
このセクションで取り上げるサファイアには、ルビー、パドパラドシャ・サファイア、各種カラー・サファイア、各種スター・サファイアが含まれる。コランダム宝石は一般的な宝石の一種であり、多くの最適化処理法が利用可能である。ほぼすべての最適化処理法がコランダム宝石に適用可能であり、現在、表5-2に示すように、3つの主要なカテゴリー（熱処理、照射、加法混色）と12の方法に分けることができる。
表5-2 コランダム宝石の最適化処理の分類
| 第一の熱処理方法 | (1) 鉄イオンを含むコランダム宝石の無色、淡黄色から黄色、オレンジ色への変色。 |
| (2) 鉄イオンとチタンイオンを含む無色または水色のコランダム宝石の色が濃くなり、濃い青色のコランダム宝石の色が薄くなること。 | |
| (3) ルビーの紫と青の色調の除去 | |
| (4) スターライトと繊維状介在物の析出、除去、改質 | |
| (5) 人工宝石の成長パターンやストレス・リリーフ、指紋のようなインクルージョンの導入。 | |
| (6) 無色のコランダムをさまざまな色や星の光に拡散させる。 | |
| 第二の照射方法 | (7)無色が黄色に、ピンクがオレンジに、青が緑に、そして放射線の照射によって色中心が消失する。 |
| 第三のカラーエンハンスメント法 | (8) 着色と染色、宝石の亀裂に色材を沈殿させること。 |
| (9) 一般的にワックス、オイル、プラスチックを使用した無色または有色のフィリング | |
| (10) 合成コランダムまたは天然コランダムの宝石の表面に合成コランダムの層を成長させるオーバーグロース。 | |
| (11) コランダム・タイプの宝石や他のタイプの宝石をスプライスして、重量を増やしたり、色を良くしたりするコンポジット・ストーン。 | |
| (12) コーティング、基材、表面コーティングまたはラミネート、貼り付けまたは彫刻スターライト |
前述した12の最適化処理方法のうち、最も一般的に使用されているのは熱処理における6つの方法である。以下、最適化処理の方法と原理を一つずつ分析していく。
2.2 熱処理方法
(1) 鉄イオンを含むコランダム宝石の無色・薄黄緑色から黄色・オレンジ色への変化
コランダム中に鉄イオンが2価として存在する場合、宝石は無色またはわずかに緑色を帯びる。高温酸化条件下では、2価の鉄はガス拡散によって3価の鉄に酸化される。三価の鉄の含有量が変化すると、宝石はさまざまな黄色の度合いを示すようになる［図5-2 (a)］。
宝石中の鉄の含有量がチタンの含有量をはるかに上回ると、鉄イオン間の電荷移動が支配的になり、宝石はまだ黄色に見えることがある。それでも、チタンを含んで形成される黄色は、チタンを含まないものよりずっと暗い。
鉄イオンとクロムイオンが共存し、鉄が2価のときは宝石はピンク色で、酸化して加熱すると鉄は3価になり、宝石は橙赤色に見える［図5-2（b）］。
コランダム宝石の熱処理に必要な温度は比較的高く、一般的にはコランダムの融点（2050℃）に近いがそれ以下の1500℃以上が要求される。加熱の際、適切な温度制御システムが必要であり、そうでなければ、宝石の一部または全部が溶ける可能性がある。熱処理中の雰囲気は酸化的であり、多くの場合、Feを酸化させるために開放坩堝を使用する。2+ to Fe3+空気中の弱い酸化条件下で行われ、より鮮やかな色のコランダム宝石を得ることができる。加熱時の温度が高いため、宝石のひび割れを防ぐために、加熱と冷却の速度に注意を払う必要があり、ゆっくりとした温度変化が必要であり、温度変化を緩和するために化学薬剤を添加することもできる。
(2) 鉄イオンやチタンイオンを含む無色や水色のコランダム原石は色が濃くなり、濃い青色のコランダム原石は色が薄くなる。
鉄とチタンの発色団イオンが、サファイアの青と緑の色を作り出す。サファイアに含まれる鉄イオンとチタンイオンの価数状態と濃度が異なるため、色が異なる。鉄とチタンの電荷移動が、ブルーコランダム宝石の色変化の主な理由である。
フェ2+ + プラス・ティ4+ -> Fe3+ + プラス・ティ3+ (5-1)
(低エネルギー） （高エネルギー）
光が宝石に当たると、一重電子が光のエネルギーを吸収し、鉄からチタンに移動するため、方程式は右に進む。一電子のエネルギーが吸収されることで、黄色から赤色までの幅広い吸収帯が形成され、青色が生成される。色を生み出すこの電荷移動の特性は、光を強く吸収する確率が高く、鮮やかな色彩をもたらす。
第一工程では色が濃くなる。鉄とチタンを含む淡色または無色のコランダム中の鉄は一般に2価の形で存在し、チタンは化合物TiO2.方程式を右に導くために、チタンTiO2 はコランダム中にイオンの形で存在しなければならず、そのためには高温の熱処理が必要である。
典型的な例は、スリランカの「ゲウダ」コランダムの熱処理である。 このコランダムは、クリーム色から黄褐色、乳白色に青みを帯びたものまであり、高温で処理することで様々な青色を出すことができ、中にはサファイアの最も細かい色にまで達するものもある（図5-3）。
天然コランダム宝石には多数の亀裂があるため、熱処理中に宝石が破裂するのを防ぐことが重要である。熱処理の前に、原料の宝石を調整して、表面の亀裂や大きな内包物を取り除く必要があります。熱処理中に、加熱中の破裂を防ぎ、色の変化のスピードを速めるために、化学物質を添加することがよくあります。加熱温度が低い場合は、保持時間を長くする必要があり、高い温度を使用する場合は、短い保持時間だけで済みます。
第二の工程は、深い色の淡色化である。これは第一工程の反動で、主に鉄やチタンなどの不純物元素の含有量や比率を変更・調整することで、サファイアの深い青色、あるいは黒青色を形成します。
例えば、中国の山東省、中国の海南島、オーストラリアで産出されるコランダムなどである。 この宝石の改良は理論的には可能だが、実際には理想的な方法はまだ見つかっていない。
(3) ルビーの紫と青の色調の除去
ルビーの熱処理の目的は、ルビーの色調変化の原因となる不純物（通常は鉄とチタン）の含有量と発生様式を変化させ、不純物が色を呈さないようにすることで、宝石中のクロムイオンが呈する赤色をより鮮やかにすることである。
例えば、ルビーには鉄イオンの不純物による青や紫の色調が多く見られる。ルビーの熱処理は一般に1000℃以下と比較的低温であり、酸化性雰囲気の中で行うことにより、ルビーに含まれる青紫色の色調を除去し、ルビーの赤色をより鮮やかにすることができる（図5-4）。この熱処理を施したコランダム宝石は、安定性がよく、光や熱による退色がなく、添加成分を含まないため、鑑別書に記載するまでもなく、天然宝石として直接名指しで販売することができる。
この熱処理の温度は、サファイアの熱処理よりもはるかに低いが、ルビー中の繊維状介在物を除去することが目的であれば、より高い温度が必要となる。
(4) 星状・繊維状介在物の除去、析出、改質
結晶はある温度で不純物と固溶体を形成することがある。温度があるレベルまで下がると、不純物は結晶中で過飽和状態になり、押し出し結晶や微結晶として析出し、結晶は乳白色の物質や繊維状の内包物を生成する。
A1に0.2%のルチルを加える。2O3 高温でコランダムを合成し、比較的速い速度で冷却すると、結晶化した結晶は青く透明なままである。ただし、1100～1500℃の温度で再加熱するか、同温度で1週間程度保存すると、小さな繊維状や針状のインクルージョンが出現する。
針状に配向した多数の極めて小さなルチル包有物が、互いに120°の角度をなす平行コランダム結晶の基部に、3つの配向包有物群を形成している。明瞭なアステリズムが現れることもある［図5-5 (a)］。
相図研究から、チタン酸化物とA1との間の相互溶解度の限界が示された。2O3 1600℃前後である。この限界温度を超えると、酸化チタンはA12O3 を一定の割合で添加して固溶体を形成する。この限界温度以下では、チタンはほとんどTiO2 [図5-5（b）］。
相互溶解度限界以下では、チタンはTi4+(酸化チタン2) :
2Ti2O3 + O2 →4TiO2 (5-2)
そのため、同じ不純物濃度の(TiO2)、異なる温度と圧力の条件は、コランダムの宝石にアステリズムとシルクのようなインクルージョンを引き起こしたり、取り除いたりすることができる。
アステリズムとシルク状インクルージョンの除去
アステリズムが乏しく、スター・ラインが不明瞭な天然ルビーやサファイアの原料を選ぶこと。
処理方法：高温加熱後の急冷により、宝石を1600℃の高温に加熱する。2 およびA12O3 固溶体を形成する。2 は宝石の中で溶解し、A12O3 そうすることで、宝石の中にシルクのようなインクルージョンがなくなる。
スターライト抽出：
原材料：チタンを多く含む天然または人工合成のルビーとサファイア。
処理方法試料を高温条件下で加熱し、1100～1500℃でしばらく維持する。低温では1週間程度、高温では数時間の維持が必要である。この間にコランダム内部のルチルの針状結晶が規則正しく配列し、スターライト現象が発生する。
スターライト・レクリエーション
宝石の原料、主にサファイアに含まれるチタン含有インクルージョンは、天然のものを選びましょう。なぜなら、天然で産出される宝石の中には、星明かりが乏しいものや、繊維状のインクルージョンが粗く不均一に成長しているものがあるからです。
処理方法：これらのインクルージョンは、人工的な高温溶解によって宝石に溶け込ませることができ、その後、温度を制御して理想的なインクルージョンを抽出し、高品質のスターライトを再現します。
レクリエーションのプロセスは、前の2つのプロセスを排除し、抽出を組み合わせたものである。
操作手順：高温（1600℃以上）の場合、温度を一定に保ち、宝石を溶かすことなく、糸状の粗大介在物を溶融させる。適切な温度と時間をコントロールすることが重要である。その後、1500～1100℃の間で選択した温度までゆっくりと冷却し、一定の温度をしばらく維持してTiO2 針状のインクルージョンが核形成し成長するのに十分な時間をかけ、最後にゆっくりと室温まで冷却する。
加工して滑らかな宝石に研磨した後、スターライトの原料はトップ・ファセットに6線のスターライトを見せる。
スターライトの析出と改質の過程を図5-5（b）に示す。
(5)合成宝石の成長パターン、ストレス軽減、指紋のようなインクルージョンの導入。
この方法は、火炎融解によってルビーやブルーサファイアを成長させるために一般的に使用されている。合成宝石の結晶化と冷却の過程で、曲がった成長線、内部応力、曲がった色帯など、いくつかの明らかな欠陥が現れます。これは、原料の均一性、装置の温度制御の安定性、成長の方向、結晶化の速度に起因する。
このような欠点をなくすために、一般的には合成後にアニール処理（1300℃前後）を行い、宝石の脆さをなくし、合成宝石の安定性を高めている。
カーブした色帯や成長縞は、合成宝石と天然宝石を見分ける重要な基準である。合成宝石を天然宝石に近づけるために、宝石の融点に近い熱場で1800℃以上の高温処理を長時間行う。 高温処理により、応力を除去し、脆さを軽減し、高温拡散により宝石の湾曲した色帯や成長縞を減少させたり、目立たなくすることができる。ただし、この方法では合成中の小さな気泡を取り除くことはできません。
さらに、合成サファイアの不均一な加熱により、まず局所的な亀裂が形成され、その後特定の添加剤で加熱することで亀裂が治癒し、天然宝石に非常に近い指紋のようなインクルージョンが生じることがある。
2.3 照射方法
当初、無色のサファイアにX線やγ線を照射することで、淡黄色からオレンジイエローのサファイアが生成された。しかし、この照射によって生成された色は不安定で、光に当たると退色してしまいます。そのため、光による退色実験は、照射されたイエローサファイアを識別するための唯一の信頼できる方法である（K. Nassau, 1991）。近年、新しいタイプの照射法である中性子照射によって、天然イエローサファイアに近い色中心を持つイエローサファイアが産出されるようになり、このイエローサファイアは光では退色しないが、250℃以上に加熱すると退色し始める。また、中性子照射されたイエローサファイアには、以下の識別特性がある：
橙黄色の紫外線蛍光：
照射されたイエローサファイアは、いずれも強いオレンジイエローの紫外線蛍光を示す。天然カラーセンター誘発イエローサファイアもオレンジイエローの蛍光を示すが、Fe3+ は紫外線蛍光を示さない。
クロムイオンをほとんど含まない。
赤外吸収スペクトル
中性子照射されたイエローサファイアは3180cmに吸収を示す-1 と3278cm-1.
紫外-可視吸収スペクトル特性：
中性子照射したイエローサファイアの吸収曲線は、弱いFe3+ 450nmに吸収ピークを持つ。405nmから吸収ピークが減少し、バイオレットや紫外線に対する透明度が増加することを示しています。一方、他の照射処理とナチュラルカラーセンターに誘導されたイエローサファイアは、紫外線に対して不透明です。
無色、ライトイエロー、またはライトブルーのコランダム宝石は、照射によって黄色に変色し、イエローサファイアを形成することができる。照射の過程で、少なくとも2種類のイエローカラーセンターが生成されます。ひとつは、光によってすぐに退色する不安定な色中心（YFCC色中心）であり、もうひとつは、光や500℃以下の温度では退色しない、より安定した色中心（YSCC色中心）です。ディープイエローやオレンジイエローのサファイアは一般的に不安定で、200℃前後の低温加熱や日光に数時間さらすと退色することがある。クロムを含むライトピンクサファイアは、照射によりピンクオレンジ色のサファイアを生成することができる。
クロムを含むピンクコランダムにイエローのカラーセンターが存在すると、オレンジイエローからピンクのパドパラドシャ・サファイアになる。イエローカラーセンターがブルーサファイアに存在すると、ブルーサファイアをグリーンに変えることができる。天然のイエローカラーセンターは、ほとんどが安定したYSCCカラーセンターです。
照射プロセスにおいて、宝石の処理を最適化することは、安定したカラーセンターにとって特に有意義である。加熱は色中心の除去を促進し、安定した色中心を除去するのに約500℃を必要とする一方、不安定な色中心を除去するのに200℃しか必要とせず、数時間の太陽光照射に匹敵する。加熱後、黄色は淡黄色または無色に、緑は青色に変化する。再度照射すると、ほとんどが元の色に戻る。
照射されたサファイアを見分けるのは難しいが、その色は通常、未処理の天然素材とは異なる。一般的に、照射されたサファイアは非常に鮮やかな色で、彩度が高い。
2.4 ルビー・フィリング
(1) 伝統的な素材による充填
着色料を使うだけでなく、着色ワックスや無色ワックス、無色オイル、着色オイル、プラスチックを充填に使うこともある。着色オイルの注入は非常にごまかしがきく。例えば、"ルビー・オイル "は、安定した鉱油に赤色染料と少量の殺菌剤タイプの香料を混ぜたもので、淡いピンクや無色のコランダム宝石、特に天然の亀裂のある宝石の赤色を強調することができ、"ルビー "として販売することができる。
ルビーの充填は、一般的に加熱による真空条件下で行われ、以下の工程を経る：
ルビーの前処理として、粗挽きして目的の形状にする。酸で洗浄し、亀裂から不純物を取り除き、乾燥させる。
充填材と加工するルビーを装置内に入れ、加熱して充填材を液状に溶かし、真空状態で一定温度に保ちながらルビーの亀裂に浸透させ、充填を完了させる。
充填後、ゆっくりと冷却し、加工したルビーに微粉砕、研磨などの表面処理を施す。
樹脂充填後、ルビーの亀裂は樹脂のような光沢を持ち、ルビーの明るいガラス光沢とは明らかに異なる。樹脂は針で動かしたり、熱い針で触るとオイル現象が見られることがある。赤外分光法では、樹脂またはオイルの吸収ピークを示すことができる。オイルや樹脂を充填したルビーをルーペで観察すると、オイルや樹脂と気泡の虹色の干渉色が観察できる（図5-6）。
(2) 高鉛ガラスの充填
鉛ガラスは屈折率と光沢が高いため、鉛の含有量が多いほど屈折率が高くなり、光沢も強くなる。従来のガラス材料に比べ、鉛ガラスの光学特性はルビーに近い。したがって、高鉛ガラスは市場でルビーを充填するための一般的に使用される材料である。注意すべき点は、宝飾品である以上、鉛の含有量が高すぎると身体に害を及ぼすため、ルビー用高鉛ガラス充填の鉛含有量は妥当な範囲に管理されるべきであるということである。
充填方法
一般にルビーの充填に使用されるガラス成分は、主にホウケイ酸アルミガラス、アルミノケイ酸ガラス、リン酸アルミガラスであり、1500℃で溶融体を形成してルビーの亀裂に入り込み、補修や浄化の役割を果たすことができる。最近応用されている有鉛ガラスは、素材の流動性が強く、融点が低く（約600℃）、屈折率が高く、光沢がルビーに似ている（ガラス光沢が強い）ので、注意深く観察しなくても天然物として扱いやすい。
検出方法
鉛ガラスの充填物は、ルビーの亀裂の中に白い繊維状の物質として現れ［図5-7（a）］、時間の経過とともに黄色の繊維状物質を形成する。宝石用顕微鏡で拡大して観察すると、充填された亀裂はしばしば青色または青緑色の閃光効果を示します［図5-7（b）］。充填された亀裂には、ルビー本体とは異なる白濁した物質が見られる。
ガラス充填修理
一般的にホウケイ酸ナトリウム・アルミニウムガラスを使用し、ガードルやパビリオンにノッチやダメージのあるルビーに充填し、審美的効果と重量増加効果を得る。この充填は通常、局所的な微小充填であり、充填量が少ないため鑑別が困難である。鑑別の際には、ルビーに損傷部分があるかどうかを注意深く観察し、損傷部分がある場合は拡大して内部の充填現象を確認し、必要に応じて赤外分光計やラマン分光計などの大型機器を用いて成分分析を行う。
2.5 複合石とコーティング
ルビーと合成ルビーの組み合わせや、ブルーサファイアの下に合成ルビーを敷いて緑色を入れたもの、上層が天然ブルーサファイアで下層が合成ブルーサファイアのもの、上層が淡いブルーサファイアで下層が濃いブルーサファイアのもの（図5-8）などである。
コンポジット・ルビーやコンポジット・サファイアを見分ける際には、組み合わされた上下の層の間の色、光沢、内包物を注意深く観察することが重要である。注意深く観察すれば、両者の違いを見つけることができる。
特徴的なのは、シールやエングレービングによるスターライトの施し方だ。天然や合成のコランダム宝石の底面に、色や金属片を使って縞模様を付けたり、浮き彫りの手法で縞模様を彫り込んだりする。また、化学エッチングの方法では、宝石の底面に120度の角度で3組の線模様が刻まれ、テーブルから見るとスターライトによく似ている。
コランダム宝石の最適化処理方法は数多くある。例えば、オーバーグロースは、合成または天然宝石の上に合成コランダムの層を成長させたり、ダイヤモンド膜でコランダム宝石の表面をコーティングしたりします。
2.6 一般的な加法混色の方法
天然ルビーには多くの亀裂があるため、ルビーの染色には一般的に無色または有色のオイルが使用される。染色後、ルビーの色は増加し、構造はより強固になり、安定性が向上する。無色の油で染色されたルビーを識別するのは比較的難しく、時には異常な蛍光現象が見られることもある。着色された油で染色されたルビーを識別するのは比較的容易で、拡大して検査することで亀裂に色が蓄積していることがわかり、亀裂のない部分では色が薄くなる。色の分布はその構造と関係している（図59）。また、着色した油染めルビーが蛍光現象を示すこともある。
2.7 改良された製品の特定
宝石の種類は、従来の検査方法で決定される。まず、サンプルがコランダムの宝石か、天然か合成かを判断する。 次に、宝石の成長線や指紋のようなインクルージョンが人工的に埋め込まれたものであるかどうかを注意深く観察します。人工的に埋め込まれたインクルージョンは一般的に表面に限られており、合成による小さな気泡が見つかることもあります。
様々な色彩強調の方法を観察すれば、それを識別することは容易である。この識別の鍵は、鑑定中に起こりうる最適化処理を知り、考慮することである。
無色のオイル染料の識別は比較的難しく、一般的にはオイルの蛍光特性によって識別される。しかし、蛍光を発しない油の場合は、拡大鏡で亀裂の輪郭のぼやけた部分を観察し、疑わしい部分を熱い針で触って、発する臭いで特定する必要がある。
熱処理によって改良された宝石は、天然物として販売されることがある。識別の鍵は、高温の証拠を探すことである。高温の典型的な証拠としては、再研磨後も残る研磨されていないインクルージョン、異常なファセットやガードル、含有物質周辺の熱膨張によって残る応力破壊、カラーバンドの拡散やノットなどの現象があります。
ルビーの紫色や褐色を除去する工程は、比較的低温のため、高温の証拠は通常見られない。
照射によって生成される黄色の安定したカラーセンターも天然物として販売できるが、入手は困難であり、不安定なカラーセンターは退色が早いため商品価値はない。
高温熱処理されたルビーとサファイアの主な識別特徴は以下の通りである。
(1) 気液包有物の破壊
指紋のようなインクルージョンが加熱されると、元々孤立していた気液のインクルージョンが破裂し、連結した、湾曲した、同心円状のインクルージョンが形成される。このインクルージョンは、非常に長く、カールした、地面に散在する水道管のようなもので、配管治癒亀裂と呼ばれる。
(2) 固体包有物の侵食
固形介在物は浸食され、低融点介在物ではガラスと気泡からなる円形または楕円形の二相介在物を形成し、高融点結晶介在物では丸みを帯びたすりガラスのような外観、または表面に孔のあいたテクスチャーを呈する。
(3) 熱処理ストレス 骨折
結晶介在物が加熱により溶融または分解すると、既存の応力破壊を誘発または変化させる可能性がある。一般的な現象は以下の通り：
スノーボール：
結晶包有物は完全に溶けて白い球または円盤を形成し、その周囲に応力破壊を生じさせる［図 5-10 (a)］。
フリンジ骨折：
結晶インクルージョンが完全にまたは部分的に融解すると、融液が割れ目に溢れ出し、結晶の周囲に分散した液滴のリングを形成したり、割れ目の他の場所を満たしたりすることがあります。融液のオーバーフローは、融解した結晶の周囲に高コントラストの空隙を形成することもあります［図5-10（b）］。
環礁骨折：
結晶包有物は溶融せず、環状のエッジを持つ応力破砕を形成する。この現象は熱処理されたルビーやブルーサファイアにも見られ、アトールフラクチャーと呼ばれる［図5-10（c）］。
2.8 拡散法 サファイア
(1) 拡散処理 コランダムの宝石
拡散処理の原理：
鉄イオン、チタンイオン、クロムイオンがアルミニウムイオンに代わってコランダムの結晶に導入される。高温条件下では、着色イオンがコランダムの表層に入り込み、宝石が青や赤に見える。 熱処理の温度は、宝石の融点のすぐ下であるべきで、結晶格子が膨張し、より大きな半径の着色イオンの移動を容易にする。チタンイオンとクロムイオンは青色、クロムイオンは赤色、適量のチタンイオンは星明かり効果、ベリリウムイオンは黄色と、異なる着色イオンを導入することで、宝石に異なる色を作り出す。
拡散処理のプロセス
- 原料の選択：無色または淡色の透明な天然コランダム[図5-11(a)]。まず、これらのコランダム原石を様々な形や大きさの原石に研磨し、一般には精研磨後に研磨せず、酸化アルミニウムを主成分とし、若干の着色イオン成分を含む薬剤に埋没させる[図5-11 (b)]。
- 加熱する：図 5-11 に示すように試料をるつぼに入れた後、高温炉で加熱を続ける。加熱時間は2～200時間で、昇温は約1600～1850℃の範囲である。一般に、最適な温度範囲は0℃～1800℃である。
- 注意事項コランダムは1600℃以下では変化しませんが、それ以上の温度では溶けてしまいます。従って、加熱温度はコランダムの相転移温度（2050℃）以下でなければならない。）加熱の際、一般的に高温で長時間加熱すると、色の浸透の深さも大きくなる。
現在では、このような高温での長期拡散とは異なり、宝石を何度も加熱する、つまり宝石が冷めてから再加熱する方法を用いた「深層」拡散法がある。多重拡散を何度も繰り返すことで、処理期間は2ヶ月以上となり、処理後の宝石の色はより濃くなる。
拡散処理の結果：
拡散処理後のサファイアの色は、宝石の表面にのみ存在します（図5-12）。米国のRobertらは、拡散によるカラー層の厚さを測定しました。彼らの方法では、拡散処理した3つのファセット原石をトップファセットに対して垂直にカットし、カット面を研磨した後、測定と観察を行いました。表面拡散によって導入されたカラー層の異なる厚さが断面上に見られ、深さの変化は複数の拡散の痕跡であると考えられている。
拡散処理された宝石の評価
- 色の起源：拡散法によって得られる色は、天然成分以外の化学物質を人工的に添加したものであり、色は表面にしか存在しないため、宝石全体の色が不均一になり、内部と外部で色が一致しない。販売時には拡散宝石であることを表示しなければならない。宝石鑑別書には、表面拡散製品を表す「u」の文字を記載しなければならない。
- 価格の原理：拡散法で得られる色は、天然着色イオンが部分的に格子に入り込んで形成される色と同じである。その物理化学的性質は安定しており、調製コストは低くはなく、価格はあまり低く設定すべきではない。一般的な価格設定の原則は、天然サファイア以下、合成サファイア以上である。
(2) 拡散処理されたサファイアの識別
単倍率
- 処理された試料の表面には、部分的に反射した光と表面焼結物が見られるが、これは研磨後に部分的または完全に除去することができる。
- 拡散処理された宝石を軽く研磨すると、研磨面に二重の帯ができることが多く、拡大すると拡散層が見える。
- サファイアの拡散処理では、深みのある濃縮色や拡散染料が表面の亀裂や周囲の孔に沈着することが多い。
- 宝石のインクルージョンの周りには高圧のかけらがあることが多く、インクルージョンが溶けていたり、ルチルの「シルク」が部分的に溶けて斑点になっていたり、吸収されていたりする。
油浸観察：
拡散熱処理された宝石の最も効果的な鑑別法は、油浸観察である。試料をジブロモメタンなどの浸漬液に浸し、その外観を肉眼または拡大して観察するもので、拡散熱処理された宝石の典型的な特徴を備えています。
- 高い突起：色の集中により、ファセットとガードルの接合部に沿って、より深い色の線や高い突起が目立つ。
- ファセットの斑点：拡散熱処理を施したサファイアは、ファセットによって色の濃さが異なることがあります。
- ウエストのエッジ効果：拡散処理された宝石の場合、ウェストは完全に無色であることが多く、ウェスト全体が見える。
- 青い輪郭：どのような媒体に浸されたとしても、拡散処理された宝石のエッジは非常にクリアで、しばしば深いブルーの輪郭を示します。
肉眼で観察されるディフュージョン・ジェムストーンの色は、溶媒によって異なる。グリセリンやジクロロメタンでは、斑点状のファセットなど、他の特徴がより顕著になる。最も透明度が高いのはやはりジクロロメタンだが、この溶媒は毒性が強い。
クロムイオン拡散ルビーの屈折率は比較的高く、1.788～1.790に達する。拡散処理されたサファイアの中には、短波長の紫外線下で青白色や青緑色の蛍光を示すものがある。また、Coを拡散させて得られる青色拡散サファイアもある。2+ をコランダムに変換し、チェルシーフィルターを使って識別することができる。チェルシーフィルターの下では、コバルトイオンが拡散したサファイアは赤く見える。
(3)ベリリウム拡散コランダム宝石の着色機構と識別の特徴。
コランダム宝石中のベリリウムの拡散過程：
コランダム宝石の高温ベリリウム拡散プロセスでは、ベリリウムイオンの導入はエメラルド（BeAl2O4))のパウダーを使用する。
- フラックス法：ホウ素とリンを含むフラックスに質量分率2%〜4%のクリソベリルパウダーを添加し、フラックスを塗布した宝石を酸化性雰囲気中で1800℃、25時間加熱する。
- 粉末法：2%～4%を含むクリソベリルパウダーを高純度アルミナパウダーと混合するか、アルミナパウダーに0.8%の酸化ベリリウムを加え、その中に宝石を埋没させ、酸化性雰囲気中1780℃で60～100時間加熱する。
ベリリウム拡散コランダム宝石の特徴
- 高温のベリリウム拡散プロセスの間、元素は宝石全体に拡散することができる。様々な色のサファイアやルビーの色は、ベリリウム拡散によって大幅に改善することができます。
- フラックス法で処理された宝石は表面の色の均一性に優れているが、パウダー法で処理された宝石の色は宝石全体にほぼ拡散している。
発色のメカニズム
- ベリリウムの役割：ベリリウムイオンは、高温で生成した酸化鉄空孔欠陥色中心の安定剤として働き、室温まで冷却しても安定した状態を保つことができる。ベリリウムイオンは黄色着色の直接的な原因ではなく、主にスペクトルの青色領域で強く吸収することによってサファイアを改善し、その結果、強い黄色味を帯びます（図5-13）。
- 鉄イオンの役割：鉄イオンの含有量は、ベリリウム強化プロセスにおいて重要な役割を果たしている。鉄イオンは、オレンジ-黄色の着色を形成する主なイオンであり、その着色メカニズムは、酸化鉄空孔欠陥色中心の形成を伴う。鉄の含有量が低い試料は処理後に褐色を呈するが、鉄の含有量が中程度から高い試料は黄色を呈する。
(4) ベリリウムは宝石の特性と識別を向上させる
色：
異なる色の宝石は、ベリリウム処理後に異なる色を呈し、イエロー・オレンジの色調は様々である。ベリリウムイオン拡散後の異なるカラーサファイアの発色を表5-3に示す。
表5-3 ベリリウムイオン拡散後の異なるカラーサファイアが生み出す色
| 改善前 | 改善された |
|---|---|
| 無色 | 黄色からオレンジ黄色 |
| ピンク | オレンジイエロー～ピンクオレンジ |
| ダークレッド | 明るい赤～オレンジがかった黄赤 |
| イエロー、グリーン | イエロー |
| ブルー | 黄色または有意な影響なし |
| パープル | オレンジイエロー～赤 |
ベリリウムイオン濃度の機器試験
- 大型装置による試験は、主に拡散コランダム中のベリリウム含有量を試験する。
- 二次イオン質量分析計、天然コランダム表面のベリリウム濃度(1.5-5)×10-6であり、ベリリウム拡散後の表面ベリリウム濃度は (1〜5)×10である。-7.Be含有量が1×10以上の場合-5コランダムがベリリウム拡散処理を受けたかどうかを確認するには、さらなる検査が必要である。
- 化学組成分析にはプラズマ質量分析法と蛍光X線分析法を用いた。その結果、ホウ素拡散コランダム中のベリリウムイオン濃度は規則的なパターンで分布しており、内部では濃度が低く、表面では濃度が高いことがわかった。
- 色空間：宝石をジクロロメタン浸漬液に浸すと、色空間は厚みが異なり、不規則な二次色帯が見られる。
- その他の証拠顕微鏡で見ると、高温熱処理介在物の特徴を備えている：溶融結晶仮形介在物、円盤状の破断面に沿って分布する二次介在物（ガラス状または再結晶）、付着結晶、ブルーハローなど。
セクション II ベリル族の宝石
ベリルの仲間にはさまざまな宝石があり、一般に無色ベリル、黄色ベリル、赤色ベリルなど、色によって名前がつけられている。 最も貴重な品種はグリーンエメラルドで、緑色の宝石の王様として知られ、人々に愛されてきた。 色が一定の濃度に達して初めてエメラルドに分類される。 このほか、アクアマリン、ヘリオドールなどがある（図5-14）。
1.ベリル系宝石の宝石学的特徴
ベリルの化学組成はBe3アル2Si60i8 - xH2O、アルミニウムの一部は、クロム、鉄、マグネシウム、マンガンなどのイオンで置き換えることができる。純粋なベリルは無色であり、異なる着色イオンは異なる色を作り出すことができる。ベリルが少量のクロムイオンとバナジウムイオンを含むとエメラルドになり、少量の鉄イオンを含むと青色または青緑色のアクアマリンになる。
ベリルの結晶構造は、主にケイ素-酸素四面体の六角環からなる。 ベリルの結晶は六角柱状で、柱面はしばしばC軸に沿って平行な縦縞が明瞭になり、六角形の両錐体に発展することもある。アルミニウムイオンに代わって、少量のクロムイオン、鉄イオン、マンガンイオンを含むことが多い。
純粋なベリルは無色透明の結晶であり、カリウムイオンやナトリウムイオンなどの非着色イオンのみを含むベリルも無色透明の結晶である。エメラルドの緑色はクロムイオンやバナジウムイオンによるもので、色の改良は不要である。鉄イオンやマンガンイオンによって着色されたベリルは、緑色、黄色、黄緑色、アクアマリン色などが多く、多くは熱処理や放射線照射などの方法で色の改良が可能である。ベリル原石の色と含有する着色イオンとの関係を表5-4に示す。
表5-4 ベリル宝石の色と含まれる着色イオンの関係
| 宝石の品種 | カラー | カラーイオン |
|---|---|---|
| エメラルド | 明るい緑 | クロムイオンまたはバナジウムイオン |
| アクアマリン | スカイブルー | フェ2+ またはFe2+/フェ3+ |
| ゴシェナイト | 無色 | なし |
| ピンクベリル | ピンク | Mn含有2+ またはCs+ |
| レッドベリル | レッド | ムン3+ |
| ヘリオドール | イエロー-ゴールデン・イエロー | フェ3+ |
| マキシクス型ベリル | ブルー | カラーセンターは色彩を不安定にする |
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2.ベリル系宝石の最適化処理と識別方法
エメラルドの硬度はやや低く、比較的壊れやすい。天然のエメラルドには特定の亀裂や内包物が含まれており、多くの種類の内包物はエメラルドの原産地を示す意味を持ちます。エメラルド内部のインクルージョンや亀裂は宝石の価値や安定性に影響を与えるため、市場に出回るエメラルドのほとんどは最適化処理が施されています。
エメラルドの最も一般的な強化処理は、フラクチャーフィリングです。オイル浸漬は、エメラルドの亀裂を隠し、透明度を向上させることができます。オイルの屈折率はエメラルドと似ているため、宝石の光沢への影響は最小限に抑えられます。
人工樹脂の充填もよく使われる方法である。 この方法は、オイル浸漬よりも耐久性があり、インクルージョンをより簡単に隠すことができます。しかし、人工樹脂充填はエメラルドに不可逆的なダメージを与える可能性があります。エージングが進むと、樹脂が茶色や白に変色し、キズがより目立つようになります。
わずかなエンハンスメント処理は、価値にほとんど影響を与えません。2000年以降、GIA鑑定はエメラルドのクラリティ処理分類サービスを提供しています。この鑑定機関は未セットの宝石を検査し、エメラルドの鑑定書にはクラリティ・グレードが軽度、中程度、または著しいと記載されます。GIA鑑定書は、この分類システムを使用する目的は、あくまでも処理のレベルを評価することであり、宝石の全体的なクラリティグレードを提供することではないことを強調しています。
ベリル系宝石の一般的な強化方法には、熱処理、無色オイル（着色オイル）充填、照射、下地処理、コーティング、オーバーグロースなどがある。
2.1 熱処理方法
熱処理は、黄緑色のベリルや鉄分を含む緑色のベリルによく用いられ、マンガンと鉄イオンの両方で着色されたオレンジ色のベリルにも適しています。天然のエメラルドは、色を変えるために処理されることはほとんどありません。
(1) ベリルに含まれる鉄イオンの形態
ベリルに含まれる鉄イオンの形態はさまざまであるため、熱処理によってさまざまな効果が得られる。ベリルの構造に含まれる鉄イオンの具体的な形態には、主に3つのタイプがある：
もしFe3+ アルに代わる3+ 宝石は黄色に見える。鉄の含有量として3+ が減少すると、黄金色から無色へと変化する。3+無色である。
もしFe2+ アルに代わる3+この宝石は色を示さず、無色である。
鉄イオンはベリルの構造チャンネルに存在する。これまでの研究によると、ベリルの青色は鉄イオンの存在によるものと考えられている。一般に、鉄イオンの発色には熱処理の影響はほとんどなく、発色メカニズムについてはさらなる研究が必要である。
フェ2+フェ3+がベリルの中に同時に存在すると、宝石はしばしば緑色または黄緑色に見える。このタイプの宝石は、熱処理によって高品質のアクアマリンに変化することが多く、理想的な色は美しい海の青色で、物理的および化学的性質も比較的安定している。
鉄イオンとマンガンイオンを含むオレンジ色のベリルは、熱処理によって美しいピンク色のベリルに変化する。また、500℃に加熱すると退色する深紅のマンガンベリルもある。
(2) 熱処理条件
熱処理温度：熱処理温度：ベリルの組織には水分が含まれているため、熱処理温度は比較的低く、一般的には250～500℃から400℃の間であり、400℃以上では十分な注意が必要である。通常は数分で十分である。水分が多い場合、550℃以下では乳白色の状態が現れ、結晶構造が損なわれていることを示す。
インドやブラジル産のベリルのように、高温に加熱しても宝石の色に変化がないものもある。この方法は、非常に微細なインクルージョンや亀裂を除去するためによく使用されます。
注意事項熱処理の過程でベリルに多くの亀裂が入るため、宝石の爆発を防ぐには、加熱と冷却をゆっくりと行い、最高温度での時間を長くしすぎないようにし、宝石を保護する必要がある。 例えば、宝石を密閉坩堝に入れたり、石炭坩堝に細かい砂を入れたり、粘土の塊で宝石を包んだりすると、これらの保護措置はかなり効果的である。
2.2 放射線照射法
放射線照射は、ベリルの色に大きな影響を与える。ベリルに異なるエネルギーの放射線を照射すると、さまざまな色の変化が生じる。放射線の照射源としては、X線、高エネルギー電子線、低エネルギー電子線などが一般的である。 放射性残留物への懸念から、原子炉からの中性子照射はほとんど使用されていない。
(1) 照射方法と宝石の色の変化
ベリルにはさまざまな不純物イオンが存在するため、照射後にさまざまな色が生成する。少量のFe2+ A1に代わる3+照射によって、無色は黄色に、青色は緑色に、ピンク色はオレン ジ・イエローに変化する。マキシックスタイプの無色、緑色、黄色、および青色のベリルは、7放射線を照射した後、深いコバルトブルーのベリルを生成することができます。照射された宝石には放射性残留物はないが、生成されたコバルトブルーベリルは不安定である。照射によって得られた色は、熱処理によって元の色に変色または退色することができ、熱処理によって得られた色も照射によって復元することができる。現在市場に出回っているコバルトブルーベリルのほとんどは、照射処理されたベリルである。
ベリルの中には、熱処理雰囲気の違いで異なる色を出すものがある。例えば、鉄を含むイエローベリルは還元雰囲気で加熱すると無色になり、グリーンベリルはアクアマリンに変化する。これらの色は光の下では安定しているが、X線やγ線を照射すると元の色に戻る。
(2) 照射ベリルの識別特性
照射ベリルは一般に検出が容易ではないが、Maxixeタイプの照射ブルーベリルには次のような特徴がある：その可視光吸収スペクトルには、赤色領域に2つの吸収帯（695nm、655nm）があり、アクアマリンには見られない628nm、615nm、581nm、550nm（688nm、624nm、587nm、560nmにも吸収帯があるとの報告もある）のオレンジ、黄色、黄緑色領域に弱い吸収帯がある。プルオクロイズムを観察すると、マキシックス型のブルーベリルは順光の方向に青く見える。一方、異常光の方向ではほとんど無色であるが、アクアマリンでは異常光の方向に深い色が現れる。マキシックス型ブルーベリルは、金属Csを豊富に含み、密度は2.80g/cm3 屈折率は1.548～1.592で、いずれも他のベリルより高い。
2.3 中毒性カラーマッチングのいくつかの方法
エメラルドには多くの内部亀裂があることが多いため、亀裂を隠し、宝石の安定性を向上させるために充填する必要があります。充填処理後、エメラルドは宝石の色と透明度を向上させることもできます。
(1) 注入方法
注入する油には、各種植物油、潤滑油、流動パラフィン、テレビン油、樹脂などがあり、1種、2種、または数種類の材料を混合して注入する。エメラルドのインジェクション方法は、無色オイルインジェクション、着色オイルインジェクション、樹脂インジェクション処理に分けられる。インジェクション法は、エメラルドの最適化処理として一般的に用いられている。
無色のオイルを注入する：
宝石に無色オイル注入処理を施した後、亀裂を埋めて隠し、肉眼で発見しにくくすることで、宝石の透明度と輝きを向上させます。この処理は、国際的な宝石業界と消費者に認められており、市場では非常に一般的です。無色オイル注入に必要な設備はシンプルで操作も簡単で、注入の手順は以下の通りです：
- エタノールまたは超音波洗浄で宝石を洗浄し、乾燥させる。
- エメラルドに近い屈折率のオイルに、真空、加圧、加熱などの条件下で宝石をしばらく浸す。
無色のオイルを注入する目的は、「亀裂を隠す」ことであり、より多くの宝石の亀裂を埋め、肉眼で目立たなくすることである。拡大すると、オイルは表面の亀裂ではほとんど無色に見えるが、時間の経過とともに淡黄色に変化することがある（図5-15）。長波長紫外線の下では、黄緑色の蛍光が見え、熱した針に触れるとオイルが滲み出ることがある。この方法は商業的に認められており、最適化と考えられている。
カラーオイル注入：
カラーオイル注入の方法は、無色オイル注入と同じです。この処理の目的は、宝石の微小亀裂を隠すだけでなく、宝石の色を変えることです。カラーオイル注入は2つのケースに分けられます：エメラルドにカラーオイルを注入し、その色を強調し、その価値を高めることと、エメラルドの代用品として、多くの亀裂を持つベリルを注入することです。
エメラルドに着色オイルを注入した後、エメラルドには次のような特徴が現れ、着色オイルが注入されたかどうかを判断することができる。
- 染料は亀裂に沿って糸状に分布し、ガラスや顕微鏡で拡大して見ることができる。明るい下でも暗い下でも、異常な干渉色で点滅効果が観察できる（図5-16）。
- 処理後、宝石を加熱すると亀裂からオイルやガスが放出され、オイルの痕跡は綿棒で拭き取ることができる。
- 着色オイルは紫外線の下で強い蛍光を発することがある。
樹脂処理：
エメラルドにレジン処理を施すと、充填部分が霧状になり、流動構造や残留気泡が見える。反射光の下では、亀裂充填のネットワークが見える。干渉色の異常が見られる。充填物は硬度が低く、鋼針で刺すことができ、光沢は弱い。
宝石用顕微鏡で、照明と倍率を変えてエメラルドの充填部分を観察すると、重要な識別情報が得られることがあります。
- フラッシュ効果：エメラルドと充填材（エポキシ樹脂など）による光の散乱の違いにより、充填された亀裂にフラッシュ効果が観察されることがある。明るい条件下では、充填された亀裂は青色から紫色の反射光を示すが、暗い条件下では、傾斜して観察するとオレンジ色の閃光に変化することがある（図5-17）。
- 気泡と残留物：天然のエメラルドには、二相または三相のインクルージョンによく見られる気泡が含まれています。気泡は球状で、はっきりとした形をしていません。充填された亀裂の中の気泡は非常に目立ち、しばしば平らになっています。 オイルで満たされた亀裂は、酸化により明るい背景で観察すると茶色の閃光効果を示すことがあり、酸化した残留物は枝のような特徴を形成することがある。
- 赤外分光法：例えば、オリーブオイルは2584cmに特徴的な吸収ピークがあります。-1 と2924cm-1パーム油の特徴的なピークは2852cmにある。-12920cm-13004 cm-1にエポキシ樹脂の特徴的なピークがある。-12964cm-13034cm-13053cm-1.赤外分光計は、2800-3000 cmの充填材料の成分を分類し、分析することができます。-1 強い吸収ピークと3058cm-13036 cm-1 エメラルドの樹脂充填の証拠となる吸収ピーク。
- ダイヤモンド・ビューダイヤモンド・ビューは、エメラルドにフィリング処理が施されているかどうかを、素早く、はっきりと、正確に判断することができます。ダイヤモンド・ビューで観察すると、顕微鏡では見えない、あるいは観察できないカラーバンド、カラーパッチ、すべての亀裂の分布をはっきりと見ることができます。最も重要なことは、亀裂内に充填物があるかどうかを区別できることです。紫外線蛍光下では、充填されていない亀裂は青白い蛍光を示し、充填された亀裂は薄い黄緑色の蛍光を示します。これによって、試料が充填されているかどうか、充填されている範囲、充填されている場所を判断することができる。ただし、Diamond Viewにも一定の限界があり、カラーバンドがかなり顕著で、紫外線下で強い赤色蛍光を示す場合、亀裂充填の観察に影響を与える可能性があります。
- ラマン分光法：ラマン分光計は、宝石中の分子振動の固有の周波数、対称性、内部力、一般的な運動特性を迅速に測定できるため、宝石内の内包物の成分を迅速かつ効果的に分析できます。異なる充填材料は異なるレーザーラマン分光特性を持つため、レーザーラマン分光計は充填材料の成分の分類と分析に使用できます。ゲルの特徴的なピークは1602cm-11180cm-11107センチ-1817センチ-1633センチ-1この吸収ピークの存在は、エメラルドにゲル充填処理が施されているかどうかの重要な証拠となる。しかし、この方法にも一定の限界があります。内部充填物質が宝石の表面近くにない場合、焦点を合わせるのが難しく、結果が理想的でない可能性があります。
現在、エメラルドの充填処理に関する鑑別結論の表現には、国内外の一部の宝石検査機関で違いがある。海外の鑑別書では、通常、結論に「天然エメラルド」と記載し、備考欄に充填の程度を記載している。充填物質と充填の度合いから、一般に「なし」「明らかでない」「わずか」「中程度」「明らか」の5段階に分類される。一方、国内の鑑別書では、結論部分に直接「エメラルド（充填処理）」と記載されている。
(2) 染色と着色
ベリルは単結晶の宝石であるため、染色効果はメノウよりもはるかに劣り、一般に染色には亀裂の多い宝石が選ばれる。エメラルドの染色や着色は、色をよくするための処置にすぎない。染色後のエメラルドは、亀裂の部分に色が集中し、色むらが生じることが多い。分光器で観察すると、天然のエメラルドは明瞭なCrの吸収スペクトルを示すが、染色されたエメラルドは630～660nmに染料によって形成された吸収帯を示すことがある。
(3) 基板
下地処理とは、伝統的な処理方法で、通常、エメラルドの底に緑色のフィルムを貼り、色を強調する。拡大すると、緑色のフィルムと宝石の接合部がエメラルドの底部に観察されます。時間が経つと、フィルムにしわが寄ったり、剥がれたりし、接合部に気泡が見られることがあります。処理されたエメラルドは、分光器下でCrの吸収スペクトルが非常に曖昧であるか、あるいは存在しないことさえあり、二色性は弱いか全くありません。
(4) 過成長
淡色のベリルの表面に、ごく薄いエメラルドまたはアクアマリンの結晶層が成長する。識別の特徴は、成長層が天然エメラルドのインクルージョンの特徴を持たず、合成エメラルドのインクルージョンの特徴を持つことである。
(5) コーティング
エメラルドの表面には非常に薄い膜がコーティングされており、その膜は無色の膜であったり、着色された膜であったりする。コーティングされたエメラルドの表面には、しばしば様々な網目状や放射状の亀裂が生じ（図5-18）、色は表面に集中する。内部には、天然ベリルの管状、雨粒状、気液二相のインクルージョンが見られ、外層には合成エメラルドのインクルージョンが見られる。
(6) コンポジット
エメラルド・コンポジット・ストーンは、明るい色のエメラルドと緑色の染料層から構成されていることが多く、拡大するとエメラルドの接着層やインクルージョンとして見ることができます。オレンジ色の領域は、染料によるはっきりとした吸収スペクトルを示す。また、エメラルドの複合石-スダライト（図5-19）をよく模したものもあり、上下の層が無色または淡色のガラスで、中間に緑色の接着剤が入っている。腰稜に平行に拡大して観察すると、接着面に気泡を含んだ深緑色の接着材がわずかに見える。
一般的な最適化処理方法とエメラルドの識別の特徴を表5-5にまとめた。
表5-5 一般的な最適化処理方法とエメラルドの識別特徴
| 加工方法 | 処理結果 | 識別機能 | 最適化または処理 |
|---|---|---|---|
| オイル浸漬 | 無色のオイルに浸す | 充填位置にはフラッシング効果があり、加熱後にオイルが出て、着色したオイルが亀裂に沿って糸状に分布する。 | 最適化 |
| カラーオイル漬け | 治療 | ||
| 充填接着剤 | 充填樹脂 | フラッシュ効果 | 治療 |
| 染色と着色 | 亀裂に緑色の染料を導入 | 亀裂に集中する色 | 治療 |
| 基板 | エメラルドの底にグリーンフィルムを重ねる。 | 気泡や弱い二色性があり、Crの吸収スペクトルが目立たないような、目に見える接合部の継ぎ目をチェックする方法。 | 治療 |
| 過剰成長 | 明るい色のエメラルドの上に濃い色の合成エメラルドの層が成長する | 内層と外層の特性は異なる。 | 治療 |
| コーティング（再生） | 外層には合成エメラルドの膜が成長し、中心には天然エメラルドがある。 | エメラルドの外層には網目状の亀裂や放射状の亀裂が生じやすい。 | 治療 |
| コンポジット | 天然エメラルドと合成エメラルド、天然エメラルドとグリーンフィルムなど。 | 組み立ての継ぎ目には気泡が入るし、素材の違いによる屈折率や光沢などの違いもある。 | 治療 |
セクション III ダイヤモンド
1.ダイヤモンドの宝石学的特徴
ダイヤモンドは硬度、融点、絶縁性、化学的安定性が高い。ダイヤモンドの組成は元素Cであり、純粋なダイヤモンドは無色透明であるが、異なる不純物を含むダイヤモンドは異なる色を示すことができる。色の質はダイヤモンドの評価において決定的な役割を果たします。ダイヤモンドの色の等級付けは非常に厳しく、無欠点で完全に透明なものが最高品質とされ、わずかな色でも価格が急落することがあります。しかし、カラーダイヤモンドは例外で、色の違いによる価格差は大きくなります。ダイヤモンドの一般的な色は無色と黄色である（図5-20）。
ダイヤモンドは一般的に、キンバーライトとランプロアイトという2種類の鉱床で発見される。最初のキンバーライトは1870年に南アフリカで発見され、現在までに世界中で5,000個以上のキンバーライトが発見され、500個以上がダイヤモンドを含有している。ランプロアイトの宝石質ダイヤモンドの産出量は非常に少なく、全体の10%程度に過ぎない。
ダイヤモンドの高い硬度と強い分散性により、ダイヤモンドは独特の魅力を持ち、常に人々に愛されてきました。そのため、低品質のダイヤモンド原石の処理を最適化することも、多くの宝石学者や商人にとって研究の焦点となっている。ダイヤモンドの最適化には、照射、高温高圧処理、レーザー穿孔、亀裂の充填など、さまざまな方法があります。最適化されたカラーダイヤモンドのほとんどは、人工的な照射によるもので、ダイヤモンドの内部構造欠陥を引き起こし、その結果、天然カラーダイヤモンドの色形成とは根本的に異なる異なるカラーセンターが形成されています。
ダイヤモンドの色の形成は、主に不純物の種類と構造成分の変化に関係しており、色によって形成のタイプが異なる。ダイヤモンドの一般的な色とその生成原因は以下の通りである（表5-6）。
表5-6 ダイヤモンドの色の原因の種類
| ダイヤモンド・カラー | 原因 |
|---|---|
| ブルー | B元素を含む |
| イエロー | N元素を含む |
| ピンク、ブラウン | 塑性変形 |
| グリーン | カラーセンターがカラーを引き起こす |
| ブラック | インクルージョンは色の原因 |
2.ダイヤモンドの最適化処理と識別方法
ダイヤモンドのユニークな魅力のために、ダイヤモンドの生産以上のものが必要とされています。 また、ダイヤモンドの最適化処理の方法も常に改善されています。ダイヤモンドの最適化処理には主に2つの側面があります。1つはダイヤモンドの色を改善すること、もう1つはダイヤモンドの内包物を処理して透明度を高めることです。1950年以来、照射処理はダイヤモンドの色を改善するために使用されています。1960年には、ダイヤモンドの黒い内包物を除去する技術とともに、レーザーによる穴あけや亀裂の充填が徐々に発展しました。1990年以降、亀裂の充填とレーザー穴あけはさらに改良されました。合成ダイヤモンド技術もダイヤモンドの最適化処理を促進した。2000年以降、高温高圧処理（HPHT）により、褐色や褐色がかったダイヤモンドが改善されました。
ダイヤモンドに複数の処理が施されるようになったのは1990年代から21世紀初頭にかけてで、当初は主にクラリティ処理に見られた。ダイヤモンドの鑑別の過程で、ダイヤモンドにレーザー穴あけ処理が施され、その後にレーザー溝に沿ってガラス充填が施されていることが判明しました。また、透明度を向上させるために2回の充填処理が施されているケースもありました。高温高圧処理法、照射と高温急冷技術の出現と成熟に伴い、複数の処理がダイヤモンドの色を変えるようになりました。
ダイヤモンドのカラーはその品質を決定する重要な要素であり、カラーグレードが高いほど価値が高くなります。照射、従来のコーティング、基板、HPHTなどのダイヤモンドの最適化処理は、ほとんどがダイヤモンドの色を改善することを目的としています。レーザードリルなど、ダイヤモンドの透明度を高めることに重点を置いた最適化処理もあります。ダイヤモンドの主な最適化処理方法には5つのタイプがあります：ダイヤモンドの色を変えるために照射処理を使用する；ダイヤモンドの透明度を向上させるために充填とレーザー穿孔法が使用される；ダイヤモンドの表面処理（表面コーティングとフィルム加工を含む）；高温高圧処理（HPHT）；ダイヤモンドの組み合わせ処理。
2.1 照射処理
照射は、ダイヤモンドに異なるカラーセンターを生成させ、それによってダイヤモンドの色を変えることができます。 照射処理後のダイヤモンドは、ほとんどどのような色も呈することができ、改善された色は安定しています。この処理方法はカラーダイヤモンドに適していますが、照射処理ではKグレード以上の無色ダイヤモンドのカラーグレードを向上させることはできません。照射処理されたダイヤモンドからの残留放射線は、人体への潜在的な危険性をもたらし、照射処理された宝石の消費者の受け入れを制限しています。
放射線照射の本質は、放射線源を使って高エネルギーのイオンまたは光線を発生させ、ダイヤモンドの構造にダメージを与え、カラーセンターを形成することです。放射線照射は、ダイヤモンドの全体的な色を改善することができます。その原理は、照射がダイヤモンド格子の一部を損傷し、無秩序な領域と点欠陥を形成するというものです。構造上の欠陥は、宝石の可視光線の吸収に影響を与え、特定の波長の光の吸収を増加させ、その結果、色が生じます。
希望する色に応じて照射時間と線量をコントロールする。必要な色が濃いほど、照射時間は長く、照射量は多くなります。照射されたダイヤモンドは、黄緑、緑、青緑などの色になることが多い。
ダイヤモンドの種類によって発色する色が異なり、放射線源によっても発色する色が異なる。一般的な放射線源は4種類あり、照射プロセスと得られる色を表5-7に示します。
表5-7 放射線源と改良色
| 放射線源 | 加工プロセス | 最終カラー |
|---|---|---|
| 60Co | 照射時間が長く、色が不安定 | グリーン、ブルーグリーン、ピンクレッド、ゴールデンイエローなど。 |
| ラジウム塩 | サイクロトロン照射、一般的ではない | 緑色、黒色は長い時間の後に形成することができる |
| 中性子治療 | 全体的な色、安定した色、最も一般的に使用されている | 500～900℃の熱処理により、褐色、黄色、オレンジ色、ピンク紫色を呈する。 |
| 電子治療 | 全体的な色、より一般的に使用される | 淡青緑色、熱処理によりオレンジ・イエロー、ピンク、茶色を生成 |
① 60Co照射：
使用 60Coでγ線ダイヤモンドを生成すると、グリーン、ブルーグリーン、ピンクレッド、ゴールデンイエローなどを生成できる。 しかし、時間がかかり、色も不安定であるため、現状ではこの方法を使う必要がある。
ラジウム塩照射：
サイクロトロンで照射されたダイヤモンドは緑色になる。 しかし、色は表面に限られ、放射性残留物が発生する可能性がある。
中性子処理：
ダイヤモンドを原子炉に入れ、中性子を照射すると、中性子はダイヤモンドを直接透過し、安定した緑色や青緑色を発色する。照射後、500～900℃に加熱すると、タイプI aのダイヤモンドは黄色とオレンジイエロー、タイプI bのダイヤモンドはピンク色と赤紫色を生成することができます。 この方法は比較的一般的に使用されています。
電子治療：
処理されたダイヤモンドは、水色または青緑色を生成することができ、表面に限定され、放射性残留物がなく、良好な安定性を有する。400℃に加熱すると、オレンジ色、黄色、青色、褐色などが得られる。 この方法は比較的一般的である。
照射処理によって得られたカラーダイヤモンドは、色の分布、吸収スペクトル、蛍光スペクトル、または導電率によって区別することができます。照射処理されたカラーダイヤモンドは、色によって吸収スペクトルが異なります。 照射後の色は比較的安定していますが、宝石の最適化処理で処理されたものに該当するため、販売時には注意が必要です。照射されたダイヤモンドに放射性物質が残留している場合は、その含有量が国家基準以下になるまで置いてから販売しなければならない。
(1) 吸収スペクトル
ダイヤモンドには、一般に微量の窒素原子が存在する。1つは、窒素原子が窒素供与体となるなど、単原子形態で格子中の炭素原子を置換し、結晶が特徴的な黄色を示すもので、もう1つは結晶内の凝集体に存在するものである。隣接する2つの窒素原子からなる集合体であろうと、4つの窒素原子からなる集合体であろうと、可視光領域では吸収は起こらず、結果として色は出ない。
窒素を含む無色透明のダイヤモンドは、照射や加熱処理によって黄色を発することがある。この黄色は、H3（503nm）とH4（496nm）の色中心によるものと考えられており、H4の色中心が支配的であるが、天然のイエローダイヤモンドにはH3やH4の色中心がないか、明らかでない。吸収スペクトルにおけるH4色中心による吸収線は、ダイヤモンドに放射線が照射されていることを示しています。 しかし、H4色中心がないからといって、必ずしもそのダイヤモンドの色が天然であるとは限りません。
さらに、放射線を照射したイエローダイヤモンドも595nmに吸収線を示すことがあります。1956年、GIAの研究者は、放射線と熱で処理されたダイヤモンドが595nmに吸収ピークを持つことを発見しました。その後の研究で、この吸収ピークは高温処理（1000℃以上）により消失することがわかったが、1936nm（HIb）と2024nm（HIc）の2つの吸収ピークが新たに出現することがわかった。したがって、595nm、1936nm、2024nmの吸収ピークは、人工的に照射されたダイヤモンドの診断スペクトル線と考えることができる。現在の技術では、595nmの吸収線とHIbとHIcの吸収線の両方を持たない照射ダイヤモンドを作ることは不可能です。したがって、595nm、1936nm、2024nmに現れる3つの吸収線のいずれかが、処理済みダイヤモンドの識別特徴として機能します。
照射されたブルーダイヤモンドやグリーンダイヤモンドは、赤色領域の終端741nmに吸収線を示します。しかし、天然のグリーンダイヤモンドにもこの吸収線が見られることがあります。
照射されたピンクダイヤモンドとパープルダイヤモンドの特徴的な吸収線は637nmにあり、さらに595nm、575nmの吸収線が現れることもあります。637nmの吸収線はピンクダイヤモンドの診断線です。天然のピンクダイヤモンドは、主に563nmにブロードバンドを示します。タイプIaダイヤモンドにコーティングされたブルーダイヤモンドは、しばしばN3センターと415nmの吸収線を示します。これに対して、天然のブルーダイヤモンドはホウ素によって着色され、415nmの吸収ピークを示しません。また、天然ブルーダイヤモンドは導電性ですが、照射ブルーダイヤモンドは導電性ではありません。
(2) 配色特性
天然カラーダイヤモンドのカラーバンドは線状または三角形で、カラーバンドは結晶面に平行である。照射ダイヤモンドのカラーはダイヤモンドの表面に限られ、照射後のダイヤモンドのカラーは表面にのみ存在し、しばしば表面のファセットのエッジにダークマークを呈する。サイクロトロンで処理されたダイヤモンドの場合、色は表面にのみ存在し、色の分布パターンはダイヤモンドのカットと照射方向に関係する（図5-21）。
ブリリアントカットダイヤモンドをパビリオン方向から照射すると、テーブルから見たときにパビリオン先端付近に「傘型」の色分布が観察され、アンブレラ効果とも呼ばれます。クラウン方向から照射すると、ガードル付近にダークリングが観察されます。
(3) 導電率
天然のIIb型ブルーダイヤモンドには導電性があるが、照射処理されたブルーダイヤモンドには導電性がない。
(4) その他
ラジウムで処理されたダイヤモンドは、しばしば強い残留放射能を示す。この処理されたダイヤモンドを写真フィルムにしばらく置くと、露光後のフィルムにダイヤモンドの不鮮明な像が現れることがあるが、これはダイヤモンドに含まれる放射能が原因である。
2.2 レーザー不純物除去とフラクチャーフィリング
レーザー処理によってダイヤモンドに含まれる暗色の鉱物インクルージョンが除去され、樹脂やガラスなどの素材が亀裂を埋める。
(1) 処理方法とプロセス
ダイヤモンドにレーザーを当てて気化させ、レーザーで鉱物の内包物を気化させながら、鉱物の内包物を除去する必要がある場所を狙い、レーザーで溶かしてダイヤモンドに似た光学特性を持つ物質で残った小さな穴を埋める。
KMレーザー治療は、最近登場した新しい方法である。内包物にレーザーを照射して加熱することで、内部の天然亀裂と表面の亀裂をつなげ、酸処理で暗色の内包物を除去します。この方法は、表面に非常に近い暗色のインクルージョンを含むダイヤモンドに適しています。処理後、一般的に内部から表面へと伸びる「ジグザグ」の溝を含みます。
(2)レーザー加工されたダイヤモンドの識別
拡大鏡や宝石顕微鏡で観察すると、レーザーで処理され、亀裂が入ったダイヤモンドには次のような特徴があることがわかる：
ダイヤモンドの表面には永久的なレーザー穴があり、充填材の硬度はダイヤモンドの硬度よりはるかに低いため、ダイヤモンドの表面には比較的検出しにくいピットが形成されます。
ダイヤモンドを回転させ、線状のレーザーチャンネルを観察します。充填材の屈折率、透明度、色がダイヤモンドと異なるため、レーザーチャンネルがより顕著になります（図5-22）。
レーザー充填材と周囲のダイヤモンドとの間に色や光沢の差がある（図5-23）。
(3)亀裂充填治療が施されたダイヤモンドの識別
現在市場に出回っているフィルド・ダイヤモンドの大半は、従来の器具で識別することができ、次のような重要な特徴を示している：
点滅効果：充填された亀裂面を拡大観察すると、橙黄色、黄緑色、紫赤色の点滅現象を示す。この点滅現象は、亀裂表面の位置によって異なる色を示し、試料の回転によって点滅色が変化することがある（図5-24参照）。
亀裂表面の観察特徴 不規則な気泡、フローマーク、亀裂内の充填材の繊維状構造など、充填されたダイヤモンドには、亀裂が充填されたときに明らかな特徴が見られます。充填材は、厚みがある場合、淡褐色または褐黄色に見えることがあります。フィリング材がダイヤモンドの表面に残っていることもあり、フィスチャーの表面にあるフィリング材の光沢や色は、ダイヤモンドと比較して微妙な違いが見られます。
ダイヤモンドの色の観察：亀裂を埋めた後、ダイヤモンドの色も変化することがあります。10倍の拡大鏡で見ると、青紫色にかすんで見えることがあります。
従来の機器による同定に加え、ラマン分光計、エネルギー分光計、X-X線イメージング技術などの大型検出機器を使用して、フィラーの組成、相、充填特性を分析することもできる。
2.3 表面処理
(1) 表面コーティング
ダイヤモンドの黄色味を帯びたボディカラーを変える最も古い方法は、ダイヤモンドの表面に着色して本来のボディカラーを隠すことです。これは、ダイヤモンドの黄色っぽいボディカラーを改善することを目的とした伝統的な表面処理方法です。1つ目は、ダイヤモンドのガードルに青い物質を塗布する方法で、黄色っぽいボディーカラーを大幅に改善することができ、ダイヤモンドのカラーグレードを1～2段階上げることができます。2つ目は、ダイヤモンドの表面を着色した酸化膜の層でコーティングする方法で、これもコーティング後に色が顕著に改善され、このコーティングは比較的耐久性があります。
同定方法：高倍率の顕微鏡で観察すると、表面に虹のような光沢が見られます。強酸で数分間煮沸すると、表面の色が薄くなることもあります。コーティングされたダイヤモンドは全体的にオレンジ色に見える。ダイヤモンドコーティング材の硬度はダイヤモンドの硬度より低いため、コーティング表面には一般に傷が見られる（図5-25）。
(2) ダイヤモンド・コーティング
ダイヤモンドコーティングは、ダイヤモンドのコーティングプロセスから徐々に改良され、宝石の表面処理における現代技術の応用です。
プロセス方法：
低圧・中温の条件下で、化学蒸着法を用いてダイヤモンドなどの表面に合成ダイヤモンドまたはダイヤモンド状炭素膜の層を形成する。 最初のプロセスは比較的簡単で、合成ダイヤモンド膜は多結晶であるため、識別が容易である。このダイヤモンド膜は、ダイヤモンド構造と物理化学的性質を持つ炭素原子からなる多結晶体であり、厚さは一般に数十から数百マイクロメートルである。数ミリの厚さになることもある。
報道によると、アメリカの住友電気工業は、ほぼ無色の天然ダイヤモンド八面体に、最大20mmの厚さのスカイブルーの合成ダイヤモンド膜をコーティングする方法を開発した。ファセットダイヤモンドに少量の青いダイヤモンド膜をコーティングすることで、わずかな黄色味をカバーし、ダイヤモンドの色を引き立てる。
コーティングされたダイヤモンドの識別特性：
コーティング処理が施されたダイヤモンドは、一般的に希望する色の透明な膜が形成され、宝石の表面のピットを埋めて滑らかにし、光沢を増し、宝石の色の濃度を高めることができます。宝石がマウントメタルと接触するエッジ部分には、しばしば斑点や粒状の部分があり、この膜は酸で除去することもできる。
この膜は多結晶の集合体であるため、高倍率の顕微鏡で観察すると、ダイヤモンドの単結晶と容易に区別できる粒状構造をしている。
化学気相成長法やイオンビーム蒸着法で成膜されたダイヤモンド膜は、油に浸すことで色を確認することができる。具体的には、ダイヤモンドをジブロモメタンに浸すことで、ダイヤモンド表面に干渉色が生じる。これまでに合成に成功したダイヤモンド膜やダイヤモンドライクカーボン膜のほとんどは多結晶薄膜であり、単結晶ダイヤモンドに比べて透明度が低く、識別が容易である。
走査型電子顕微鏡やラマン分光法などの大型装置でも、ダイヤモンド膜を検査・分析することができる。
2.4 高温高圧（HPHT）処理
高温高圧処理とは、塑性変形により色欠陥が生じたブラウンダイヤモンドを高温高圧炉に入れ、結晶構造を再構築してカラーセンターを作り、ダイヤモンドの色を改善する処理です。これはダイヤモンドの新しい最適化処理法であり、歩留まりは非常に低く、世界のダイヤモンド1%を満たすには不十分である。
高温高圧処理ダイヤモンドには、主にタイプI aとタイプII aの2種類があります。タイプI aのブラウンダイヤモンドは、結晶構造内に窒素原子や空孔などの色の原因となる不純物を含んでおり、現在の高温高圧処理条件では、これらの不純物を除去してカラーグレードを向上させることはできません。ダイヤモンド結晶中の格子欠陥の存在に基づいてのみ、高温高圧処理はその塑性変形強度を高め、格子欠陥の発生を促進し、色調修正を達成することができる。一般に、高温高圧技術によって、茶色がかった黄色は黄緑色、金色がかった黄色、少量のピンク色や青色などに変色することができる。
高温高圧処理は、IIa型ブラウンダイヤモンドが直面する障壁を克服するのに役立ち、高温高圧条件下でダイヤモンドの構造を再編成させ、塑性変形前の初期の安定状態に戻すことを促し、その結果、ダイヤモンドの色を無色に変えることができる（図5-26）。
(1) ダイヤモンドの高温高圧処理プロセス
高温高圧実験室でのシミュレーションは、ダイヤモンド結晶成長のための自然環境を模倣し、温度、圧力、媒体の条件を人工的に制御することで、ダイヤモンド結晶内の欠陥や不純物原子に十分な活性化ポテンシャルを与え、塑性変形の強度を強め、それによってダイヤモンドの格子欠陥を改善または変化させて色の変化を実現する。
HPHT処理されたダイヤモンドは、主にブラウン・タイプIIaとタイプIaの2種類に分類されます。主な処理方法は以下の通りです：
ダイヤモンドの原石または原石を選び、亀裂や内包物の少ないサンプルを選ぶ。
脆性破壊の原因となる急激な加熱を避けるため、加熱と加圧の速度を決定する。
処理対象によって温度と圧力の条件は異なる。Ia型ダイヤモンドの処理温度は約2100℃。圧力は(6-7)×109Pa、安定化時間は30分。IIa型ダイヤモンドは、1900℃前後とやや低温で、圧力はIa型ダイヤモンドと同程度、安定化時間は数時間と長い。
処理後、まず減圧し、その後ゆっくりと温度を下げ、結晶構造の空孔が再編成され安定化するのに十分な時間を確保する。
試料を取り出し、ダイヤモンド原石を再研磨する。
高温高圧で処理されるダイヤモンドは、主に米国GE社のGE-POLダイヤモンドとノヴァダイヤモンドの2種類。
(2) GE-POLダイヤモンド
GE-POLダイヤモンドは、カラー最適化処理の新しい方法である高温高圧リペア法を採用しています。 米国ゼネラル・エレクトリック（GE）社が開発したこの技術は、高温・高圧の条件下でダイヤモンドの色を改善するもの。1999年にイスラエルの子会社POLが独占販売した新製品であることから、GE-POLダイヤモンドと呼ばれている。この技術は、天然ダイヤモンドを高温高圧で処理し、カラーグレードを向上させるもので、通常4〜6レベル向上する。ダイヤモンドの原石は、カラーグレードがJ以上であること、不純物が含まれていないことが条件となり、ハイクラリティ・タイプIIaダイヤモンドとして認定されます。ブラウンとグレーのタイプIIaダイヤモンドは、無色のダイヤモンドになるように処理することができます。同時に、HPHTで処理されたダイヤモンドは、色が濃くなったり変化したりすることもあり、時には淡いピンクや淡いブルーになり、ファンシーダイヤモンドのレベルに達することもあります。
GE-POLダイヤモンドの識別の特徴：処理されたダイヤモンドのカラーグレードは、ほとんどがDからGで、わずかに濁った茶色やグレーの色調を持つ。高倍率では、GE-POLダイヤモンドの内部テクスチャーを見ることができ、一般的に反射を伴う羽のような亀裂を特徴とする。亀裂はしばしばダイヤモンドの表面にまで及び、治癒した亀裂、劈開、異常な形状のインクルージョンも見られる。処理されたダイヤモンドの中には、直交偏光下で異常に顕著なひずみを示し、異常な消滅現象をもたらすものもある。 この方法はダイヤモンドを天然ダイヤモンドのように扱うため、鑑別が比較的難しくなります。ゼネラル・エレクトリック社は、処理するすべてのダイヤモンドのガードル表面に「GEPOL」の文字をレーザー刻印することを約束している。
(3) ノヴァ・ダイヤモンド
高温高圧処理法により、タイプIaの天然ブラウンダイヤモンドがカラーダイヤモンドに変化する。これまでの研究によると、ブラウンダイヤモンドの着色は、ダイヤモンド形成後の塑性変形によって生じた転位とそれに伴う点欠陥によるものであると考えられている。1999年、アメリカのノバ・ダイヤモンド社は、高温高圧処理技術を使って、一般的なタイプIaのブラウンダイヤモンドを鮮やかなイエロー・グリーンのダイヤモンドに変色させ、高温高圧エンハンスド・ダイヤモンドまたはノバ・ダイヤモンドとも呼ばれるようになりました。
ノヴァダイヤモンドの識別特性：このタイプのダイヤモンドは黄緑色を呈し、一部の結晶はグラファイトのインクルージョンと表面のエッチングピットを含む。高温高圧処理後、ダイヤモンド構造は著しい塑性変形を起こし、顕著な異常消光を示し、チョーキー蛍光を伴う強い黄緑色蛍光を示し、特徴的な529nmのスペクトル線と986nmの吸収スペクトル線を持つ。
2.5 治療の組み合わせ
ダイヤモンドの結合処理には、2つの状況が含まれます：1つは、2つの小さなダイヤモンドを組み合わせて大きなダイヤモンドにすることであり、もう1つは、ダイヤモンドをクラウン（または上部）として使用し、無色透明のサファイアまたはガラスをパビリオン（または下部）として使用し、2つを組み合わせることです。セッティングの際には、結合層を隠すためにパヴェ法が用いられることが多い。コンポジット・ダイヤモンドには、以下の識別特性があります：
(1) コンバイン表面の特徴と泡の可能性を観察する；
(2) 複合層の上部と下部の光沢、封止材の屈折率、光透過率の差；
(3) 試料を試験用の水中に入れ、その積層現象を観察する。有機物を含む浸漬油は、有機物が結合層を溶解し、2つの部分を分離する可能性があるため、観察には慎重に使用する；
(4)明るいラウンドカットの複合ダイヤモンドを観察してください。カッティングのプロポーションと内部の全反射現象は、天然ダイヤモンドのそれよりも劣っています。
