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16가지 합성 보석에 대한 궁극의 가이드
특성, 합성 제조 방법 및 비교
소개:
현대 합성 기술의 발달로 거의 모든 천연 원석을 실험실에서 합성할 수 있으며, 그 특성은 점점 더 천연 원석과 비슷해져 구별하기 어려운 수준까지 도달했습니다.
목차
섹션 I 합성 다이아몬드
보석 등급의 합성 다이아몬드는 주로 고온 고압(HTHP) 바스 프레스를 사용하여 생산되며, 주얼리 등급의 합성 다이아몬드의 주요 생산국은 러시아, 우크라이나, 미국입니다. HTHP 합성 다이아몬드의 주요 물리적 및 화학적 특성은 천연 다이아몬드와 유사합니다.
1. 크리스탈 시드 촉매법에 의한 다이아몬드 합성의 특성
(1) 크리스탈의 외부 특성
결정 모양은 일반적으로 입방체 {100} 및 팔면체 {111} 집합체입니다. "BARS" 방법으로 합성된 다이아몬드는 약간 왜곡된 분기 패턴, 물결 모양의 성장 특징 및 잔여 결정 조각을 나타낼 수 있습니다. 저온에서는 결정면의 가장자리가 돌출되고 중앙은 오목한 경우가 많으며, 고온에서는 결정 전체가 둥글게 됩니다. 현미경으로 다양한 성장 영역의 성장 텍스처와 색상 차이를 관찰할 수 있습니다.
(2) 색상
합성 다이아몬드 결정은 일반적으로 밝은 노란색, 주황색 또는 갈색입니다. 저온에서 자란 것은 색이 더 밝고 고온에서 자란 것은 더 어둡습니다. 색상은 사용된 촉매 합금에 따라 크게 달라집니다. 촉매가 Fe-Al인 경우 결과 결정은 무색이며, B(붕소)가 포함된 경우 파란색, Ni(니켈)가 포함된 경우 갈색을 띤 노란색으로 나타납니다. 색상 분포가 고르지 않으며 팔면체 결정의 가장자리를 따라 색상 띠가 보입니다.
(3) 내포물의 특성
주요 내포물은 결정 표면에 고립되거나 클러스터되어 있거나 내부 성장 영역의 경계를 따라 배향되어 둥근 모양, 길쭉한 모양, 점 모양 또는 바늘 모양을 나타내는 촉매 금속입니다. 순도 수준은 주로 P 및 SI 범위에 있습니다. HTHP 합성 다이아몬드의 성장 패턴은 성장 영역에 따라 다르게 발전합니다. 팔면체 성장 영역의 성장 패턴은 직선이며 적갈색 바늘 모양의 내포물(음극 발광 아래에서만 볼 수 있음)이 있을 수 있고, 입방체 성장 영역은 성장 패턴이 없지만 검은색 십자형 내포물이 있을 수 있으며, 정팔면체 성장 영역의 가장자리에는 직선 성장 패턴이 나타납니다.
(4) 광학적 특성
비정상적인 복굴절이 매우 약한 경우가 많습니다. 간섭 색상의 색상 변화가 크지 않고 천연 다이아몬드보다 덜 두드러집니다.
(5) 발광
자외선, X-선 및 음극선 아래에서 규칙적인 구역 발광을 나타내며, 성장 영역마다 다른 빛의 색을 방출하여 규칙적인 기하학적 패턴을 형성합니다.
(6) 흡수 스펙트럼
타입 I b는 일반적으로 뚜렷한 흡수를 보이지 않지만, 성장 과정 중 냉각 효과로 인해 658nm에서 흡수가 발생할 수 있습니다. 타입 I b + I a는 600~700nm에서 여러 개의 명확한 흡수선을 보이는 반면, 천연 다이아몬드는 415nm에서 흡수선을 보입니다(표 2-5 참조).
표 2-5 합성 다이아몬드와 천연 다이아몬드의 식별 특성
| 항목 | 천연 다이아몬드 | 합성 다이아몬드 |
|---|---|---|
| 색상 | 대부분 무색, 밝은 노란색, 밝은 갈색, 갈색 및 녹색, 황금색, 파란색 및 분홍색입니다. | 대부분 밝은 노란색, 밝은 갈색 노란색, 무색, 녹색 및 파란색, 고르지 않은 색상, 팔면체 결정 가장자리에 평행하게 배열 된 가시적 인 색상 밴드. |
| 유형 | 대부분 유형 I a, 또한 유형 I b, 유형 II a, 유형 II b 및 이들의 혼합 유형 | 대부분 I b형이지만 II a형, la + I b형, II a + II b형(혼합형)도 있습니다. |
| 결정 형태 | 종종 팔면체, 마름모꼴 십면체 및 그 응집체로 나타나며 결정면에 붕괴와 유사한 삼각형 성장 언덕이 있습니다. | 종종 입방체, 팔면체, 마름모꼴 이면체 및 입방 팔면체로 나타나며, 결정면에 특이한 분기 패턴, 물결 모양 성장 및 잔류 결정 조각이 있습니다. |
| 포함 | 다이아몬드, 페리도트, 가넷, 스피넬, 황철광과 같은 눈에 보이는 광물 내포물; 타입 I b 다이아몬드에는 종종 어두운 바늘 모양 또는 판 모양의 내포물이 포함되어 있습니다. | 일반적인 결정 촉매 내포물은 반사광 아래에서는 반짝이고 투과광 아래에서는 검은색 불투명하며, 길이가 약 1mm이고 일반적으로 둥글거나 길며, 고립되어 있거나 그룹으로 나타나며, 종종 결정 표면과 평행하거나 내부 성장 영역의 경계를 따라 분포하고 일부 내포물은 뾰족하거나 바늘처럼 생깁니다. |
| 발광 | 불규칙한 구역 발광 현상 | 자외선, X-선 및 음극선 아래에서 규칙적인 구역 발광 현상 |
| 흡수 스펙트럼 | 유형 I "케이프" 색상은 415nm, 453nm, 478nm에서와 같이 1개 또는 여러 개의 선명한 흡수선이 있습니다. | 타입 I b는 일반적으로 명백한 흡수가 없으며, 때로는 합성 다이아몬드의 냉각 효과로 인해 658nm에서 흡수가 발생하는 경우도 있습니다; 600~700nm에서 타입 I b + I a |
| 자기 | 비자기 | 철 함유물로 인해 자성이 있습니다. |
2. 다이아몬드 필름 합성을 위한 화학 기상 증착법 (CVD 합성 다이아몬드)
(1) 물리적 특성
경도, 열전도율, 밀도, 탄성, 투명도 등의 물리적 특성은 천연 다이아몬드와 비슷하거나 이에 근접합니다. CVD 합성 다이아몬드는 {111}면과 {110}면이 발달하지 않은 판 모양이며, 색상은 대부분 갈색과 연한 갈색 또는 무색과 청색입니다. 직교 편광 아래에서 강한 변칙 소멸을 나타내며 방향에 따라 달라집니다.
(2) 구조적 결함
많은 (111)개의 쌍둥이, (111)개의 적층 결함 또는 탈구가 있습니다. 확대하면 불규칙한 어두운 내포물과 점 모양의 내포물이 평행하게 성장하는 색상 띠와 함께 보입니다.
(3) 전기 전도성
파란색 합성 다이아몬드 얇은 층은 전도성이 있으며 패싯 다이아몬드 전체 표면에 고르게 분포되어 있습니다.
(4) 적외선 스펙트럼
다이아몬드 필름은 표면에 세분화된 구조와 1332cm에 가까운 특징적인 피크가 있는 다결정질입니다.-1절반의 전체 너비, 최대 (FWHM) 및 넓은 피크도 1500cm 근처에 나타납니다.-1. 자외선을 조사하면 일반적으로 약한 주황색-노란색 형광이 발생합니다.
섹션 II 합성 모이사나이트(합성 칼카렌나이트)
합성 모이사나이트는 주로 Lely 공법으로 생산되며 1998년 6월 미국 애틀랜타 같은 도시에서 처음 출시되었습니다. 모이사나이트의 보석학적 특성은 다음과 같습니다:
(1) 색상
미량의 질소 및 알루미늄 불순물의 영향을 받는 무색에서 옅은 노란색, 밝은 회색, 밝은 녹색, 밝은 갈색, 하늘색, 녹색 및 회색. 예를 들어 노란색(질소 0.01% 함유), 녹색(질소 0.1% 함유), 청록색(질소 10% 함유), 파란색(다량의 알루미늄 함유) 등이 있습니다. 무색 결정은 질소를 포함하지 않거나 알루미늄의 미량 원소를 추가하여 질소의 영향을 줄입니다.
(2) 광택
투명하고 아다만틴 이하의 광택.
(3) 결정 시스템 및 광학적 특성
육각형 결정계, 스팔러라이트형 구조. 그것은 종종 일축 양의 광학 특성을 가진 거대한 형태로 발생합니다.
(4) 굴절률 및 분산도
굴절률 2.648-2.691, 복굴절률 0.043, 하단 팁에 초점을 맞추면 크라운의 상판과 면 반사를 볼 수 있습니다. 반사율은 약 21.0%, 분산도는 0.104입니다.
(5) 밀도 및 경도
밀도 3.20-3.24g/cm3모스 경도 약 9.25. 크리스탈의 인성이 우수합니다.
(6) 포함 사항
길고 가느다란 흰색 관형 물체, 불규칙한 공동, 작은 SiC 결정, 음의 결정, 어두운 금속 광택 구형 물체는 3개 이상의 입자가 선형으로 배열될 수 있으며 기포를 포함할 수 있는 구름 모양, 분산된 핀 포인트 모양의 내포물도 있습니다.
(7) 흡수 스펙트럼
특징적인 흡수 스펙트럼은 관찰되지 않았습니다. 거의 무색에 가까운 합성 모이사나이트는 425nm 이하의 약한 흡광도를 가집니다.
(8) 발광
발광을 나타내며, 일부는 장파장 빛에서 중간에서 약한 주황색 형광을, 극소수는 단파장 빛에서 약한 주황색 형광을, 극소수는 X-선 아래에서 중간에서 약한 노란색 형광을 나타냅니다.
(9) 열 전도성
열전도율은 230- 490w/(m-k), 1w/(m-k) = 1.163kcal/(m-h-k)입니다.
(10) 전기 전도성
1800cm 미만 흡수-12000-2600 cm에 강하고 날카로운 흡수 피크가 여러 번 있습니다.-1 영역에서 몇 개의 흡수 피크만 볼 수 있습니다.-1 지역.
(11) 적외선 스펙트럼
다음 흡수는 해당 영역에 강하고 날카로운 흡수 피크가 여러 개 있으며, 몇 개의 흡수 피크는 범위에서 거의 보이지 않음을 보여줍니다.
(12) 다이아몬드를 구별하는 간단한 방법
조명 방법 ① 조명 방법
다이아몬드와 합성 모이사나이트를 섞어 플라스틱 트레이에 붓고 보석을 물에 담급니다. 플라스틱 트레이 아래에 흰 종이를 25mm 아래에 놓고 광섬유 램프 또는 손전등을 사용하여 보석 위 15cm에서 조명을 비춥니다. 광원을 슬릿이있는 플레이트로 덮고 어두운 방에서 테스트를 수행하는 것이 좋습니다. 조명을 받으면 플라스틱 트레이를 한 쪽에서 다른 쪽으로 움직이면 합성 모이사나이트는 생생한 색상을 나타내지만 다이아몬드는 백색광만 방출합니다.
가열 방법
- 오븐, 전기로 또는 250W 백열등을 사용하여 보석을 가열하면 합성 모이사나이트는 밝은 노란색으로 변하는 반면 다이아몬드는 색이 변하지 않습니다.
- 성냥이나 라이터의 외부 불꽃을 보석 바로 아래에 놓으면 다이아몬드는 색이 변하지 않지만 합성 모이사나이트는 노란색으로 변하지만 어닐링 후에는 원래 상태로 돌아갑니다.
분산 방법 ③ 분산 방법
수돗물에 완전히 잠긴 얕고 깨끗한 유리 접시에 다이아몬드를 뒤집어 놓고 펜라이트로 수직으로 비추면 합성 모이사나이트는 밝은 스펙트럼 컬러 섬광이 나타나지만 다이아몬드는 덜 밝은 컬러 섬광이 나타납니다.
비중 방식 ④ 특정 중력 방식
보석을 디오도메탄 무거운 액체에 넣으면 합성 모이사나이트가 떠오르고 다이아몬드가 가라앉습니다.
섹션 III 합성 에메랄드
에메랄드를 합성하는 방법에는 주로 수열법과 플럭스법이 있습니다. 합성된 제품의 굴절률 및 밀도와 같은 물리적 특성은 천연 에메랄드와 매우 유사하며, 주요 차이점은 내부 특징과 적외선 스펙트럼 특성입니다. 생산 공정에도 차이가 있습니다.
1. 에메랄드 합성을 위한 수열법
에메랄드의 열수 합성에는 러시아 합성 에메랄드, 린데법 합성 에메랄드, 비론법 합성 에메랄드, 레클레이트너법 합성 에메랄드, 중국 구이린의 열수 합성 에메랄드 등이 있습니다. 에메랄드 합성을 위한 다양한 열수 합성법의 특성은 표 2-6에 나와 있습니다.
표 2-6 에메랄드 합성을 위한 다양한 수열 방법의 특성.
| 다양성 | 굴절률 | 복굴절 | 밀도(g/cm3) | 자외선 형광 | 포함 | 기타 특성 | 성장선과 Z축 사이의 각도 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 레클레이트너(호주) | 1.570 ~ 1.605; 1.559 ~ 1.566 | 0.005 ~ 0.010; 0.003 ~ 0.004 | 2.65 ~ 2.73 | 빨간색 | 씨앗 결정, 교차 골절 | 오일 침수에서 보이는 레이어링, 직교 편광의 물결 모양 사라짐 | 30 ° |
| 린데(미국) | 1.567 ~ 1.572 | 0.005 | 2.67 ± | 강렬한 빨간색 | 기체 및 깃털 모양의 2상 기체-액체 내포물, 평행한 손톱 모양 또는 바늘 모양 내포물, 규산염 베릴륨 | H의 흡수가 있습니다.2O를 포함하는 적외선 스펙트럼의 제1형 물을 포함합니다. | 36 ~ 38 ° |
| 개선된 풀 방식 (호주) | 1.570 ~ 1.575 | 0.005 | 2.694 | 약하고 none | 클라우드와 같은 창 화면 포함 | H의 흡수가 있습니다.2O를 포함한 적외선 스펙트럼의 Cl | 22 ~ 23 ° |
| 중국(구이린) | 1.570 ~ 1.578 | 0.006 | 2.67 ~ 2.69 | 밝은 빨간색 | 때때로 개별적으로 나타나는 3 상 낚시 모양의 내포물, 그룹으로 나타날 때 밀 묘목과 유사, 규산염 베릴륨 | I 및 II 타입의 물 함유 | |
| Biron(호주) | 1.570 ~ 1.578 | 0.007 ~ 0.008 | 2.68 ~ 2.70 | 강렬한 빨간색 | 2상 손톱 모양의 내포물, 규산염 베릴륨 결정, 흰색 혜성 모양 및 구슬 모양의 입자, 플럭스 깃털 모양의 내포물, 어두운 금속성 내포물. | 제1종 및 제2종 물, Cl 함유 | 32 ~ 40 ° |
| 러시아(구) (신규) | 1.572~ 1.578; 1.579 ~ 1.584 | 0.006 ~ 0.007 | 2.68 ~ 2.70 | 약한 빨간색 | 수천 개의 작은 갈색 입자, 구름 형태 | 제1종 및 제2종 물 함유 | 32 ~ 32 ° ; 43 ~ 47 ° |
(1) 색상
선명한 녹색.
(2) 수분 함량의 구조
제1종 물이 주를 이루며, 일부 제2종 물도 있습니다.
(3) 적외선 분광법
에메랄드의 열수 합성에는 제1형과 제2형 물이 모두 포함되어 있지만, 물 분자의 스트레칭과 굽힘 진동에 대한 피크 위치와 강도가 다릅니다. 에메랄드의 열수 합성은 중간 정도에서 흡수를 나타냅니다.
4357cm에서 적외선-1, 4052 cm-1 및 3490 cm-1, 2995 cm-1, 2830 cm-1, 2745 cm-1 를 사용하여 천연 에메랄드와 구별할 수 있습니다(그림 2-9 참조).
(4) 포함 사항
2상 내포물, 바늘 모양 또는 못 모양의 베릴, 공극이 있는 경우가 많으며 고액 내포물이 개별 평면에 분포하고 동일한 평면에서 서로 평행하게 배열되어 있습니다. 경우에 따라 복굴절 결정, 여러 상으로 채워진 공동, 흰색 깃털 모양, 섬유질, 솜 같은 내포물이 꼬인 평면 형태의 종자 결정이 있습니다. 슬래그와 같은 내포물은 평면적으로 분포되어 있으며 결정 표면은 독특한 성장 파문을 나타냅니다. 결정 내부의 기복 또는 톱니 모양의 성장 선과 색상 밴드는 대부분 종자 결정판과 평행하며 Z축과의 교차 각도는 22 ° - 40 °이며 색상 밴드와 거의 수직인 불규칙한 하위 입자 경계를 나타내며 각진 패턴을 형성합니다.
그레인 경계는 색상 밴드에 거의 수직에 가까워서 각진 패턴을 형성합니다.
중국 구이린에서 열수법으로 생산된 합성 에메랄드는 염소 함유 무알칼리 계열에 속하며 제1형 물 피크만 있습니다. C축에 평행한 갈고리 모양의 내포물은 종종 크리소베릴이며 때로는 베릴입니다. 고상 개재물의 분포는 종자 결정 경계와 관련이 있으며 바늘 모양의 개재물의 배열 방향은 종자 결정 및 주 성장 표면에 수직입니다.
(5) 특수 광학 효과
검은색 배경 조건에서 강한 광원으로 조명을 비추면 특정 각도에서 빨간색이 나타납니다.
(6) 형광
강한 적색 형광.
(7) 컬러 필터 관찰
밝은 빨간색.
2. 플럭스 방법을 사용한 에메랄드 합성
플럭스 공법을 사용하여 합성 에메랄드를 생산하는 제조업체로는 채텀, 길슨, 레녹스 등이 있습니다. 제조업체마다 합성 에메랄드의 특성은 조금씩 다릅니다(표 2-7 참조).
표 2-7 다양한 플럭스 방법으로 합성된 에메랄드의 특성
| 다양성 | 굴절률 | 복굴절 | 밀도(g/cm3) | 자외선 형광 | 포함 | 기타 특성 | 성장 고리 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 채텀 (미국) | 1.560 ~ 1.563 | 0.007 | 2.65± | 강한 빨간색 | 깃털 같은 베일 같은 외피와 실리콘 탄탈륨 크리스탈 | No H2 O의 적외선 스펙트럼 | C(0001); m(1010); u(1120) |
| 길손 I 타입(프랑스어) | 1.559 ~ 1.569 | 0.005 | 2.65 ± 0.01 | 주황색 - 빨간색 | 깃털 모양의 내포물, 직사각형 베릴륨 규산염 결정 | No H2 O의 적외선 스펙트럼 | |
| 길손 II 유형(프랑스어) | 1.562 ~ 1.567 | 0.003 ~ 0.005 | 2.65 ± 0.01 | 빨간색 | 위와 동일 | 위와 동일하게 제품은 매우 희귀합니다. | |
| 길손 N 타입(프랑스어) | 1.571 ~ 1.579 | 0.006 ~ 0.008 | 2.68 ~ 2.69 | 없음 | 섬유질, 번들형 고체 플럭스 패키지, 백금 및 베릴륨 실리케이트 | 위와 같이 427nm에서 특징적인 흡수가 있습니다. | |
| Lennix (프랑스어) | 1.556 ~ 1.566 | 0.003 | 2.65 ~ 2.66 | 빨간색 | 불투명한 관형 패키지, 실리콘 베릴륨 스톤 및 에메랄드 같은 결정, 균열에 플럭스로 채워져 있습니다. | 불투명한 관형 패키지, 실리콘 베릴륨 스톤 및 에메랄드 같은 결정, 균열에 플럭스로 채워져 있습니다. |
"시스템 보석학"에서 인용(2006)
(1) 적외선 스펙트럼
물이 없으므로 물을 전혀 흡수하지 않습니다(그림 2-9 참조). Fe가 첨가된 경우(길손 N형), 천연 에메랄드에는 없는 보라색 영역에 427nm의 흡수 밴드가 존재합니다.
(2) 포함 사항
녹지 않은 고체 용융 내포물은 종종 균열과 공동을 따라 채워져 깃털 모양, 섬유질 또는 펄럭이는 창 커튼처럼 묶여있는 것처럼 보입니다. 계단 모양의 거친 입자 플럭스 내포물; 6면 프리즘 표면을 향해 일관되게 확장되거나 프리즘 표면과 특정 각도를 형성하는 일부 평행 밴드 또는 선 모양의 특징, 일부는 결정 축 방향을 따라 나타나 6면 외부 윤곽에 공동이있는 것처럼 보입니다; 때로는 도가니 물질 (백금)과 규산염 베릴륨의 고체 내포물이 있으며 때로는 천연 종자 결정의 흔적이 보일 수 있으며 (색이 더 어둡고) 종자 결정을 둘러싼 어두운 에메랄드 부분이 동일한 내포물 특성을 나타냅니다. 이러한 내포물은 다섯 가지 유형으로 나눌 수 있습니다:
- 베일이나 짚을 닮은 구부러진 깃털 모양의 내포물;
- 웃음 모양의 갈고리 모양의 내포물;
- 기체-액체 2상 포함 유형;
- 작은 더미 모양의 크리스탈 타입입니다;
- 희귀한 어두운 색상의 원뿔형 포장 바디 타입입니다.
(3) 구성 요소 분석
천연 에메랄드에는 금속 양이온과 Mo 및 V와 같은 플럭싱제가 포함되어 있지만 천연 에메랄드에는 포함되어 있지 않습니다.
(4) 발광
적색 형광. 단파장(230nm 이하)에서 채텀 합성 에메랄드의 투과율은 천연 에메랄드(295nm 이하에서는 투과하지 않음)보다 훨씬 더 강합니다.
위에서 언급한 플럭스 또는 열수법으로 합성된 에메랄드는 천연 에메랄드와 매우 유사하며 일반적으로 구별하기 어렵습니다. 식별의 주요 기준은 현미경과 적외선 분광기를 사용하여 내부 특징과 적외선 스펙트럼 특성을 분석하는 것입니다(표 2-8).
표 2-8 천연 에메랄드와 플럭스법과 열수법으로 합성한 에메랄드의 차이점
| 유형 | 플럭스 방법에 의한 에메랄드 합성 | 열수법에 의한 에메랄드 합성 | 천연 에메랄드 | |
|---|---|---|---|---|
| 밀도(g/cm3) | 2.65 ~ 2.67 | 2.67 ~ 2.69 | 2.69 ~ 2.74 | |
| Ne | 1.560 ~ 1.563 | 1.566 ~ 1.576 | 1.565 ~ 1.586 | |
| No | 1.563 ~ 1.566 | 1.571 ~ 1.578 | 1.570 ~ 1.593 | |
| 복굴절 | 0.003 ~ 0.005 | 0.005 ~ 0.006 | 0.005 ~ 0.009 | |
| 내부 특성 | 실리콘 베릴륨 스톤, 백금 시트, 곡선형 정맥형 균열, 2상 내포물 | 실리콘 베릴륨 스톤, 작은 2상 내포물 | 운모, 트레몰라이트, 악티놀라이트, 황철석, 방해석, 3상 내포물 | |
| 물 | 없음 | 1종 물과 2종 물 함유 | 1종 물과 2종 물 함유 | |
| 칼륨 | 변수 | 없음 | 변수 | |
| 적외선 스펙트럼 | 수분 흡수 피크 없음 |
(1979년 커트 나산에 따르면)
섹션 IV 커런덤 원석의 합성
1. 커런덤 원석 합성을 위한 불꽃 융합 방법
(1) 루비 합성
내부가 비교적 깨끗하며 기포가 없거나 간혹 기포가 보입니다. 기포는 작고 적으며 대부분 구형이며 드물게 올챙이 모양입니다. 생산 공정이 불안정하면 많은 수의 점 모양의 거품이 클러스터를 형성하여 띠 또는 구름 모양의 패턴으로 분포할 수 있습니다. 때때로 녹지 않은 산화알루미늄 분말과 붉은색 산화크롬 분말이 부스러기처럼 보이기도 합니다.
지나치게 순수한 밝은 색상은 진한 빨간색, 주황색-빨간색, 보라색-빨간색 등 여러 가지 색상을 가질 수 있으며 종종 '가짜'라는 느낌을 줄 수 있습니다.
전체 샘플에 걸쳐 더 넓은 원호 모양의 성장 패턴이 있습니다. 기술 향상으로 인해 성장 패턴의 곡률이 상대적으로 감소하여 더 작은 범위에서 비교적 직선으로 나타납니다. 가공 및 연마 과정에서 깃털과 같은 균열이 발생할 수 있으며, 후속 열처리 과정에서도 균열이 발생할 수 있습니다. 레진으로 채워진 경우 균열 내부에 지문과 같은 잘못된 내포물이 형성될 수 있습니다.
표면이 Z축 방향과 평행하거나 거의 평행하기 때문에 표면 방향에 눈에 띄는 이색성이 있습니다.
자외선 아래에서는 중간에서 강한 적색 형광을 나타냅니다.
엑스레이 조사 후 적색 인광 현상이 나타날 수 있습니다.
(2) 사파이어의 합성
다양한 색상: 블루 사파이어는 위에서 보면 파란색으로, 옆에서 보면 보라색-파란색으로 보입니다.
표 2-9의 형광 및 흡수 스펙트럼에서 볼 수 있듯이 기체 내포물, 고체 내포물, 성장선 및 다색성은 합성 루비와 유사합니다. 때때로 파란색 물질이 기포 주위에 축적되어 쉽게 감지할 수 있습니다.
천연 사파이어의 450nm에서 철 흡수선이 사라지거나 매우 약하고 흐릿할 수 있습니다.
표 2-9 화염 융합 합성 커런덤 보석의 특성 비교
| 보석 품종 | 성장 구조 | 포함 사항 | 스펙트럼 | 자외선 형광 | 기타 특성 |
|---|---|---|---|---|---|
| Ruby | 육각 리본 | 루틸, 균열 치유 | Cr 스펙트럼 | 강한 중간 하나 | 수직 C축 |
| 합성 루비 | 곡선형 성장 라인 | 거품, 분말 | Cr 스펙트럼 | 매우 강함 | 오리엔테이션 없음 |
| 사파이어 | 육각형 컬러 밴드 | 루틸, 치유된 균열, 결정 내포물 | 450nm 협대역 | 약함, 주황색-빨간색(긴 파도) | 스트레이트 크래킹 |
| 합성 사파이어 | 곡선형 성장 라인 | 거품, 작은 거품 클러스터, 분말 | 누락 | 약함, 청백색(단파) | 곡선형 균열 |
| 옐로우 사파이어| 스톤 | 육각형 컬러 밴드 | 루틸, 치유된 균열, 결정 내포물 | 450nm 협대역 또는 없음 | 중간 없음, 흡수 밴드가 있는 비형광, 반대로 노란색 형광 | Fe3+ 또는 Mg2+ 은 착색제이며 Ni를 포함하지 않습니다. |
| 합성 노란색 사파이어 | 곡선형 컬러 밴드(파란색 유리 필터) | 거품, 작은 거품 클러스터, 분말 | 부재 | 약함 및 없음 | Ni, Ni 함유2+ 는 착색제입니다. |
| 녹색 사파이어 | 육각형 컬러 밴드 | 루틸, 치유 골절, 결정 내포물 | 450nm 협대역 | 형광 없음 | Fe3+ Fe/티타늄은 착색제입니다. |
| 합성 그린 사파이어 | 곡선 d 성장 라인 | 거품, 작은 거품 클러스터, 분말 | 누락 | 중학교 약, 주황색 | Ni, Co, Ni2+ 착색제로서 Co |
| 색상 변경 사파이어 | 육각형 컬러 밴드 | 루틸, 치유된 균열. 수정 내포물 | Cr 스펙트럼 | 약함, 빨간색 | Fe3+ Fe/티타늄은 발색제이며 V |
| 합성 색상 변경 사파이어 | 곡선형 성장 라인 | 거품, 작은 거품 클러스터, 분말 | 470nm 미세 라인 | 약하고 푸르스름한 흰색(단파) | V, V 포함3+ 발색제 |
| 무색 사파이어 | 약한 육각형 색상 밴드 | 루틸, 치유된 골절, 결정 내포물 | 없음 | 중간 정도의 약한 노란색 형광 | 플랫 효과 없음 |
| 합성 무색 사파이어 | 없음 | 거품, 작은 거품 클러스터, 분말 | 없음 | 중간 정도의 약한 청백색 형광 | 플랫 효과 |
(3) 합성 스타 루비(블루) 사파이어
색상, 투명도: 합성 스타 라이트 레드 사파이어는 분홍색에서 빨간색, 반투명에서 투명, 합성 스타 라이트 블루 사파이어는 유백색에서 파란색, 흰색에서 회색, 보라색, 녹색, 노란색, 갈색, 검은색, 반투명입니다.
호 모양의 성장선은 일반적으로 바닥과 평행하며 기포는 종종 호 모양의 성장층을 따라 분포합니다. 작은 루틸 내포물이 세 방향으로 조밀하게 배열되어 안개가 낀 것처럼 보입니다.
별의 선이 가늘고 좁으며 완전하고 선명하며 별자리가 없이 샘플 표면에 분포되어 있습니다.
합성 스타 루비(파란색)와 천연석의 구별되는 특징은 표 2-10에 나와 있습니다.
표 2-10 화염 융합 합성 별 루비(파란색)의 특성
| 항목 | 합성 | 자연스러운 | |
|---|---|---|---|
| 표면 기능 | 별빛 | 별빛이 표면에 떠다니며 매우 밝고 부드럽지 않습니다. | 크리스탈 안에서 별빛이 부드럽게 발산됩니다. |
| 스타 라인 | 별 선은 연속적이고 가늘고 곧고 균일하며 별 선의 교차점이 명확하고 표면에 떠있는 교차점에서 넓어지거나 밝아지는 현상이 없습니다 (보석과 같은 광택이 없음). | 별의 선은 폭이 다양하고 물결 모양으로 앞으로 뻗어 있으며, 별의 선이 교차하는 지점은 더 넓고 밝아집니다(글로리). | |
| 내부 기능 | 매우 미세한 흰색 가루와 흩어져 있는 루틸 내포물과 함께 곡선형 성장선이 관찰됩니다(특히 보석의 볼록한 뒷면에서 선명함). | 각진 내포물이 보이고 색상 띠 현상이 있습니다. | |
| 자외선 형광 | 롱 웨이브 | 합성 스타 루비는 매우 강한 밝은 붉은 색을 나타냅니다. | 천연 스타 루비는 약한 붉은 색을 나타냅니다. |
| 단파 | 합성 스타 루비는 매우 강한 밝은 붉은 색을, 합성 블루 사파이어는 청백색을 나타냅니다. | 천연 스타 루비는 약한 붉은 색을 나타내고 천연 스타 블루 사파이어는 관능적 인 품질을 나타냅니다. | |
2. 사파이어 원석의 수열 합성
(1) 크리스탈의 외부 특성
결정의 모양은 대부분 두꺼운 판 모양 또는 판 모양이며, 일반적인 형태는 육면체{2241}와 {2243}, 마름모꼴{0111}, 간혹 음의 삼면체{3581}와 평행한 이중면{0001}입니다.
육각형 바이피라미드 결정면에는 일반적으로 다양한 성장 패턴이 발달합니다. 일반적인 패턴에는 혀 모양 또는 물방울 모양의 성장 언덕, 계단 모양의 성장 테라스, 격자 모양의 성장 텍스처, 방사형 섬유 줄무늬가 있는 불규칙한 성장 줄무늬 등이 있습니다. 이러한 성장 패턴은 결정 성장 과정 중 온도, 압력, 광물질, 용매 흐름 방향 및 온도 구배와 밀접한 관련이 있습니다. 이는 결정의 내부 내장 구조와 성장 전위의 한 형태를 나타냅니다.
크랙 현상은 결정에서 발생할 수 있습니다. 합성 루비에서 균열이 발생하는 두 가지 상황이 있습니다: 하나는 시드 결정면을 따라 균열이 발생하는 경우(주로 결정과 시드 결정 사이의 큰 응력으로 인해); 다른 하나는 {2243} 결정면에 규칙적인 네트워크 균열(결정의 구조 및 성장 조건에 의해 결정됨)입니다. 합성 옐로우 사파이어 결정에는 세 가지 유형의 균열이 있습니다. 하나는 결정 마름모꼴의 방향을 따라 두 그룹의 균열, 하나는 시드 결정판의 중심을 따라 균열, 다른 하나는 시드 결정과 결정 사이의 계면을 따라 균열입니다. 후자의 균열이 발생하는 이유는 더 복잡하며 미세 결정과 결정 사이의 격자 불일치 또는 결정 왜곡과 관련이있을 수 있습니다. 그러나 결정의 일부 용해성 불순물 또는 젤라틴 기계적 혼합과 성장 과정에서 고르지 않은 열 흐름 충격으로 인한 열 변동이 합성 옐로우 사파이어 결정 균열의 주요 원인 일 수 있습니다.
(2) 내부 특성
기체-액체 2상 내포물. 치유된 파절 표면에 개별적으로 또는 지문과 같은 패턴으로 분포되어 그물 구조와 비슷하게 보일 수 있습니다. 천연 사파이어의 지문과 같은 내포물보다 더 강한 입체감과 규칙성을 가지고 있습니다. 특징적인 손톱 모양의 유체 내포물은 종종 조밀하게 방향이 정해져 있습니다.
합성 루비의 단일 내포물의 가장자리는 매끄럽고 비교적 규칙적이며 기체-액체 부피비는 20%입니다. 합성 황색 보석 결정의 개별 또는 구슬 모양의 분산 된 기액 2 상 내포물은 크기가 약 0.02-0.05mm이고 타원형 또는 불규칙한 모양이며 기액 비율이 15%-25%이며 일반적으로 씨앗 결정에서 멀리 분리되어 분포하며 형태 학적 특성은 천연 황색 사파이어의 유체 내포물과 매우 유사합니다. 이 둘은 현미경으로 구별하기 어렵습니다.
기포가 군집으로 나타납니다. 초기 합성 루비에서는 많은 기포 클러스터가 씨드 크리스탈 칩, 씨드 크리스탈 커버 또는 매달린 금선에 0.01mm의 작은 기포 형태로 조밀하게 분포하는 경우가 많습니다. 일반적으로 합성 커런덤 보석에서는 이러한 내포물을 보기가 어렵습니다.
종자 결정 칩의 존재. 보석 결정을 나프탈렌 브로마이드 침지 오일에 넣으면 종자 결정 칩과 성장층 사이의 불규칙한 물결 모양의 성장 경계로 식별할 수 있습니다.
고체 금속 내포물. 금 미세 결정 집합체는 고압 용기의 금 안감이나 매달린 와이어에서 비롯된 점 모양 또는 덩어리 형태로 분포되어 있습니다.
회백색 Al(OH)3 분말은 빵 부스러기와 비슷한 합성 루비 결정에서도 볼 수 있으며 불투명합니다. 주로 종자 결정 근처에 점선 및 평면 형태로 분포합니다.
합성 황색 사파이어 결정에서 용융성 불순물 내포물은 대부분 불규칙한 수지상, 방사형 또는 불규칙한 과립 형태, 무색 및 투명하며 중간 돌출부가있는 형태로 발견 될 수 있습니다. 직교 편광 하에서 간섭 색상 순서는 상대적으로 높으며 (두께와 관련됨) 결정과 시드 결정 사이의 계면에 고르지 않게 분포하는 경우가 많으며 규칙적이거나 불규칙한 네트워크 모양의 젤과 같은 기계적 혼합물도 관찰 될 수 있으며 무색 또는 밝은 황록색, 투명하고 중간에서 높은 돌출부가 있으며 결정과 시드 결정 사이의 균열에만 존재하며 종종 용융성 불순물 내포물 또는 유동성 내포물과 관련이 있습니다.
성장 텍스처 및 컬러 밴드. 합성 루비 결정은 진한 빨간색과 주황색-빨간색 성장 밴드가 직선 밴드 패턴으로 분포되어 "폴리머 트윈"과 유사하며 일부 합성 옐로우 사파이어 결정은 대부분 방향성이 있고 시드 결정의 방향을 따라 확장되는 마이크로파 패턴 성장 텍스처가 더 발달되어 있습니다.
스모키 균열. 균열 현상으로 인해 초기 합성 루비에서 연기가 자욱한 균열을 볼 수 있으며 상대적으로 발달되어 있습니다. 현재 대부분의 열수 합성 루비 결정은 내부가 비교적 깨끗합니다.
(3) 스펙트럼 및 자외선 형광 특성
자외선부터 가시광선까지 스펙트럼 특성: 구이린에서 수열법으로 합성된 루비. 자외선 영역의 241nm 스펙트럼 밴드는 천연 루비를 구별하는 중요한 증거입니다.
적외선 스펙트럼 특성: 구이린에서 열수법으로 합성된 루비는 일반적으로 3307cm의 스트레칭 진동 스펙트럼 대역을 나타냅니다.-1, 3231 cm-1, 3184 cm-1, 3013 cm-1의 범위 내에서 OH 또는 결정질 물 진동에 대한 일련의 적외선 흡수 스펙트럼과 Al - OH 및 2364 cm -1 2348 cm-1.
자외선 형광 특성 ③ 자외선 형광 특성: 열수법으로 합성된 루비는 천연 루비보다 더 강하고 밝은 적색 형광을 나타냅니다. 합성 옐로우 사파이어는 장파장에서는 불활성이며, 대부분의 합성 결정은 단파장에서는 띠 형광을 나타내며, 종자 결정은 중간에서 약한 청백색 형광을 나타내며, 일부는 단파장에서도 불활성입니다.
3. 플럭스 방식으로 합성된 커런덤 타입 원석의 특징 3.
(1) 루비는 플럭스 방식으로 합성됩니다.
버블 모노머는 깨졌지만 깨지지 않고, 연결되었지만 연결되지 않은 것처럼 보이며 주변과 크게 대비됩니다.
투과광에서는 대부분 불투명하고 반사광에서는 금속 광택이 있는 밝은 노란색에서 주황색-빨간색으로 보이는 노란색에서 분홍색 블록 모양의 플럭스 에이전트 내포물을 볼 수 있습니다. 가지 모양, 울타리 모양, 그물 모양, 꼬인 구름 모양, 관 모양, 물방울 모양, 혜성 모양 등 다양한 형태가 있습니다.
백금은 삼각형, 육각형 또는 기타 모양의 금속 광택이 있는 일반적인 유형의 내포물입니다.
씨앗 결정 주변에서 구름 모양의 독특한 기포 응집체 또는 빗자루 모양의 내포물을 볼 수 있으며, 때때로 거친 플럭스 에이전트 내포물과 가장자리가 파란색인 씨앗 결정이 있습니다.
합성 루비에는 Pb, B 및 기타 플럭스 양이온 종을 포함할 수 있습니다.
단파 자외선 아래에서 강한 적색 형광을 나타내며, 이는 약하거나 중간 정도의 적색 형광을 나타내는 천연 루비와는 다른 특징입니다. 일부 품종에는 식별에 사용할 수 있는 희토류 원소로 인해 특별한 형광을 발산합니다.
➆ 색상이 매우 풍부하여 다양한 붉은 색조를 나타냅니다. 소용돌이치는 색상 불균일 현상(램라 합성 제품), 파란색 삼각형 성장 밴드(러시아 합성 제품), 직선 성장 고리 및 고르지 않은 색상 블록이 있을 수 있습니다.
(2) 사파이어 합성을 위한 플럭스 방법
내부 특성: 잔류 플럭스, 컬러 밴드, 백금 플레이크 등은 플럭스 방식으로 합성된 루비와 동일합니다.
형광: 자외선 아래에서 잔류 플럭스는 분홍색, 황록색, 갈색 녹색과 같은 다양한 강한 형광색을 나타낼 수 있습니다.
흡수 스펙트럼 ③ 흡수 스펙트럼: 흡수 라인이 460nm, 470nm가 누락될 수 있습니다(그림 2-10 참조).
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4. 크리스탈 풀링 방법을 사용한 합성 루비 원석의 특성 4.
크리스탈 풀링 방식으로 생산되는 루비 원석의 종류에는 주로 합성 무색 사파이어와 합성 루비가 포함됩니다.
(1) 고체 내포물. 주로 Mo, W, Fe, Pt 등과 같은 금속 원소의 잔여 박편 내포물입니다.
(2) 구름과 같은 기포와 빗자루 모양의 내포물 또는 멋진 곡선의 고르지 않은 성장 줄무늬가 있는 길쭉한 기체 내포물로, 때때로 연기와 유사한 미묘한 흰색 구름 같은 물질이 보입니다.
5. 금형 유도법을 이용한 합성 커런덤 원석의 특성
(1) 금형 금속에 고체 내포물이 있을 수 있습니다.
(2) 종자 결정의 흔적 및 종자 결정의 결함.
(3) 직경이 0.25~0.5µm 범위인 기포가 고르지 않게 분포되어 있습니다.
6. 구역 용융법을 이용한 합성 커런덤 원석의 특성
(1) 순도가 높고 내부가 매우 깨끗합니다.
(2) 형광은 천연 루비보다 더 강합니다.
(3) 분광기에서의 흡수 스펙트럼 라인은 천연 커런덤 보석의 스펙트럼 라인보다 적습니다.
(4) 보석의 표면 마감이 "파이어 마크"(연마 과정에서 생긴 물결 모양 또는 균열 모양의 자국) 등으로 충분히 좋지 않습니다.
(5) 성장 패턴이 혼란스럽고 크리스탈 색상이 고르지 않은 등 품질이 낮은 합성 보석.
7. 합성 커런덤 보석의 내포물 특성
다양한 생산 공정으로 합성된 커런덤형 원석의 내포물 특성 비교는 표 2-11에 나와 있습니다.
표 2-11 합성 커런덤형 원석의 다양한 생산 공정별 내포물 특성 비교
| 생산 프로세스 | 패키지 본체 특성 |
|---|---|
| 화염 용해 방법 | (1) 호 모양의 성장 패턴, (2) 거품(개별적으로 또는 그룹으로 분포된 거품) |
| 플럭스 방법 | (1) 플럭스 잔여물(투과광에서는 대부분 불투명, 회색-검정, 반사광에서는 노란색 및 주황색-빨간색으로 나타나며 금속 광택이 있고 표면 형태가 풍부함) (2) 평행 색상 밴드, 고르지 않은 색상 블록 (3) 백금 금속 조각(일반, 은백색 반사, 금속 광택) (4) 씨앗 결정체 |
| 수열 방식 | (1) 성장 패턴(물결 모양, 톱니 모양, 그물 모양) (2) 손톱 모양의 내포물("손톱 모양의" 액체 내포물, 큰 내포물은 중앙에 어두운 액체 충전재가 있으며 때로는 손톱 모양의 내포물이 매우 작고 조밀하게 배열된 가는 바늘처럼 보임) (3) 금속성 내포물(다각형, 불투명, 금속 광택이 있음) (4) 씨앗 결정 |
| 당기는 방법 | 화염 융합 방식과 유사한 식별 기능 |
| 용융 가이드 몰드 방법 | (1) 금속 껍질 (2) 씨앗 결정 흔적 (3) 기포(다양한 크기, 고르지 않게 분포된 기포) |
| 영역 녹이는 방법 | (1) 혼란스러운 성장 패턴 (2) 고르지 않은 색상 |
섹션 V 합성 루틸
합성 루타일은 주로 화염 융합 방식으로 생산됩니다. 화염 융합 방식으로 생산되는 합성 루타일의 특성은 다음과 같습니다:
(1) 색상
일반적인 색상은 밝은 노란색을 포함하지만 파란색, 청록색, 주황색 등도 있습니다.
(2) 밀도
4.24 ~ 4.26g/cm3
(3) 흡수 스펙트럼
황록색 루틸의 흡수 스펙트럼은 430nm에서 강한 흡수 대역을 가지며, 그 이하에서는 완전히 흡수됩니다.
(4) 포함 사항
유리 기포 캡슐화 본체, 부서지기 쉬운 비융착 분말 고체 캡슐화 본체.
(5) 외관 특성
결정 단면에는 호 모양의 성장 고리 또는 레코드판 홈과 유사한 컬러 밴드가 조밀하게 밀집되어 있을 수 있습니다. 강한 이중 이미지(복굴절), 강한 분산(0.330).
섹션 VI 합성 스피넬
20세기 초, L. 파리는 화염 융합법을 사용하여 스피넬을 합성하는 과정에서 우연히 합성 스피넬을 얻었는데, 이때 CO를 사용하여 합성 스피넬을 얻었습니다.2O3 을 착색제로, MgO를 플럭스로 사용합니다. 이제 사람들은 다양한 색상의 합성 스피넬을 생산할 수 있습니다.
스피넬의 합성 방법에는 주로 화염 융합 방법과 결정 당김 방법이 있습니다.
1. 화염 융합법을 사용한 합성 스피넬의 특성
(1) AI의 내용2O3 종자 결정은 이론적 값보다 2.5배 높습니다. 과도한 AI로 인해 바늘 모양의 미세한 내포물이 형성되는 경우가 많습니다.2O3 크리스탈 내부에 녹지 않은 잔여물이 남아 있어 크리스탈 바닥에 거울 반사 현상을 일으키고 때로는 별 효과가 나타나기도 합니다.
(2) 광학 이상. 편광 현미경으로 불규칙하고 고르지 않은 격자 모양과 물결 모양의 소멸 현상이 나타나고 염료의 반점(색 반점)을 볼 수 있습니다.
(3) 호 모양의 성장선 또는 색상 밴드.
(4) 내포물: 수직 결정 축을 따라 균열이 나타나는 우산 모양 또는 병 모양의 가스 기포입니다.
(5) 색상이 선명하고 균일하며 칙칙합니다. 색상에는 빨간색, 분홍색, 황록색, 녹색, 하늘색에서 진한 파란색, 무색 등이 포함되며 색상 변화 효과가 나타날 수도 있습니다.
(6) 굴절률은 상대적으로 높으며 일반적으로 1.728 (+ 0.012,-0.008), 합성 변색 스피넬의 굴절률은 1.73이고 합성 적색 스피넬은 1.722- 1.725입니다. 밀도 또한 천연 스피넬보다 약간 높으며 일반적으로 3.52-3.66g/cm입니다.3 .
(7) Cr 함유 합성 적색 스피넬은 천연 스피넬보다 더 강한 적색 형광을 나타냅니다.
(8) 합성 블루 스피넬은 코발트의 존재로 인해 컬러 필터 아래에서 빨간색으로 나타나며 단파장 자외선 아래에서 강한 청색 형광을 나타냅니다. 장파장 자외선 아래에서는 강한 적색 형광을 나타냅니다.
(9) 흡수 스펙트럼: 빨간색 합성 스피넬은 686nm에서 미세한 형광선을 보여줍니다. 파란색 합성 스피넬은 458nm에서 흡수선이 없습니다. 녹색 합성 스피넬은 425nm에서 강한 흡수선과 445nm에서 모호한 흡수 대역을 가지고 있습니다; 녹색-파란색 합성 스피넬은 425nm에서 강한 흡수선, 443nm에서 모호한 밴드, 554nm, 575nm, 595nm 및 622nm에서 복잡한 약한 Co 흡수; 합성 변색 스피넬은 400- 480nm에서 넓은 흡수 밴드, 580nm를 중심으로 한 넓은 흡수 밴드, 685nm에서 좁은 선을 가지고 있습니다.
2. 크리스탈 풀링 방법을 사용한 합성 스피넬의 특성.
(1) 내포물: 도가니에서 나온 물질, 녹지 않은 AI2O3 잔류물, 길쭉한 가스 내포물, 곡선형 성장 패턴.
(2) 종자 결정과 결정 사이의 계면에서의 종자 결정 흔적 및 전위.
3. 플럭스법으로 합성된 스피넬의 특성 3.
플럭스 방법으로 합성된 스피넬은 천연 스피넬과 유사한 조성을 가지며 광학적 특성이 유사하지만 주요 차이점은 내포물, 흡수 스펙트럼 및 형광 특성에 있습니다.
(1) 내부 특징: 백금 플레이크와 같이 개별적으로 또는 지문과 같은 패턴으로 분포된 갈색 주황색에서 검은색 플럭스 잔류물.
(2) 형광 특성: 적색 합성 스피넬: 장파장 아래에서 강함, 자홍색에서 주황색-적색; 단파장 아래에서 강함에서 중간 정도, 밝은 주황색-노란색. 청색 합성 스피넬(Co 착색): 장파 아래에서 약~중간, 적색~자홍색, 백악질; 단파 아래에서 장파보다 강함.
(3) 흡수 스펙트럼: 적색 합성 스피넬은 천연 버마 적색 스피넬과 유사합니다. 청색 합성 스피넬(Co 착색): 500~650nm 강한 흡수, 500nm 이하의 철 흡수 밴드 없음.
섹션 VII 합성 결정
수열법으로 합성된 결정의 특성
수열법으로 합성되는 결정의 종류는 무색, 유색, 흑색, 이색, 다색 등 매우 다양합니다. 합성 결정과 천연 결정의 차이점은 다음과 같습니다.
(1) 씨앗 결정:
평평한 접시 모양의 씨앗 결정이 중앙에 있습니다. 결정핵 내의 내포물은 코어 기둥 내에만 존재하여 깨지고 단절된 느낌을 줍니다. 결정핵과 합성 결정 사이의 기포는 결정핵의 벽을 따라 분포하여 평행한 "기포 벽"을 형성합니다. 일부 기포는 올챙이 모양이며, 머리는 대부분 벽을 향하고 꼬리는 바깥쪽을 향합니다.
(2) 포함 특성:
광물 내포물이 없음. 종자 결정 표면에 평행하게 개별적으로 또는 그룹으로 분포된 "빵 부스러기" 모양의 내포물, 결정 전체를 관통하는 한 층 이상의 "테이블 먼지" 모양의 내포물, 도가니 벽과 종자 결정 프레임의 파편(NaAlSO) 등이 보입니다.4, Na3Fe2F12, Li2Si2O5 등, 수염 모양의 원추형 파이록센(NaFeSi2O6. 2H2O 또는 Na2FeSi2O6.2H2O) 또는 미결정 석영으로, 종자 결정의 성장 계면에서 길쭉한 기체-액체 내포물로 나타납니다. 기액 내포물은 종자 결정판에 수직이며, 색상 밴드는 종자 결정판과 평행하게 각이 없이 직선으로 분포되어 있습니다.
(3) 자매결연:
오목, 다면체, 구근, 솜털 모양, 불꽃 모양의 트위닝.
(4) 컬러 크리스탈:
선명한 색상, 균일하고 칙칙합니다. 합성 자수정에서 보라색 내의 파란색 톤은 사파이어와 같은 육각형 색상 띠와 유사합니다. 배치 샘플의 색조는 매우 일관적이며, 보라색과 노란색 결정은 고배율에서는 평행한 미세한 성장선을 보이는 반면, 저배율이나 육안으로는 색상 띠 또는 성장선 그룹만 볼 수 있습니다. 자수정의 진한 보라색 클러스터는 크기와 모양이 비슷하고 경계가 명확한 판과 같은 방향으로 거의 평행하게 배열되어 있습니다.
(5) 광축:
합성 종자 결정의 광축은 대부분 테이블 표면과 평행하며 종자 결정판과 38.2° 각도로 교차하고, 합성 황수정의 광축은 대부분 테이블 표면과 수직이며 종자 결정판과 수직으로 교차합니다.
(6) 열 감도:
피부에 닿으면 너무 차갑지 않고 따뜻하게 느껴집니다(천연 크리스탈에 비해). 유리 광택.
(7) 적외선 스펙트럼:
합성 자수정은 3545cm에서 상당한 흡수 대역을 가지고 있습니다.-1 (그림 2-11), 코발트 블루 합성 결정은 640nm, 650nm 및 490-500nm에서 흡수 대역을 가지고 있습니다.
(8) 투과율:
파장 범위에서 합성 결정의 투과율은 0.15-4µm 천연 결정의 투과율과 다릅니다(그림 2-12 참조).
(9) 기타 결함:
탈구, 부식으로 인한 '터널', 성장선이 존재할 수 있습니다.
섹션 VIII 합성 알렉산드라이트
알렉산드라이트 합성 방법에는 플루, 결정 풀링 및 구역 용융 방법이 있으며, 천연 알렉산드라이트와 물리적 특성, 화학적 구성 및 광학적 특성은 동일하지만 내부 특성만 다릅니다.
(1) 공통 색상
햇빛 아래에서는 청록색으로, 백열등 아래에서는 갈색에서 자줏빛을 띤 붉은색으로 보입니다.
(2) 밀도
3.72 (±0.02)g/cm3 )
(3) 경도: 8.5
(4) 자외선 형광
롱 웨이브와 쇼트 웨이브 모두 중간에서 강한 빨간색입니다.
(5) 포함 사항
플럭스 방법: 잔류 플럭스는 안개가 낀 듯한 정맥형 및 베일형 내포물, 육각형 또는 삼각형의 금속 백금 조각, 결정면 분포와 평행한 층상 내포물, 결정면과 평행한 선형적이고 명확하게 보이는 성장 패턴으로 나타납니다.
크리스탈 풀링 방법: 바늘 모양의 내포물, 물결 모양의 섬유질 내포물, 곡선형 성장 패턴. 단파 자외선 아래에서 약한 흰색에서 노란색 형광을 나타냅니다.
구역 용융 방식: 구형 기포, 불규칙한 색상으로 소용돌이 구조를 나타냅니다.
(6) 흡수 스펙트럼
합성 보석의 생산 공정은 고온 용융 방식이므로 물 분자의 특징인 흡수 피크가 존재하지 않습니다.
섹션 IX 합성 크리소베릴
합성 크리소베릴은 주로 플럭스 방식으로 생산됩니다. 천연 크리소베릴과 구별되는 특징은 내포물에 있는데, 천연 크리소베릴은 확대 시 지문과 같은 섬유질 내포물이 보입니다. 투명한 보석은 쌍둥이 패턴과 계단 모양의 성장 표면을 보일 수 있습니다. 합성 크리소베릴의 일반적인 내포물은 플럭스 잔류물과 삼각형 또는 육각형 백금 플레이크입니다.
크라이소베릴 합성을 위한 풀 방식은 바늘 모양의 내포물과 호 모양의 성장선이 특징이며, 구역 용융으로 합성된 크라이소베릴은 작은 구형 기포와 소용돌이 모양의 구조를 가지고 있습니다.
섹션 X 합성 아쿠아마린
수열법으로 합성된 아쿠아마린의 특성은 천연 아쿠아마린의 특성과 다릅니다:
(1) 구성 요소
2가 철의 함량이 상대적으로 높고 (2.67%-2.99%) 니켈과 크롬 원소가 결여되어 있으며 Mg2+ Na+ 가 없습니다.
(2) 적외선 스펙트럼
적외선 스펙트럼에 존재하는 제1종 물의 흡수 피크만 자외선 및 가시광선 스펙트럼에서 측정할 수 있습니다;
(3) 포함 사항
섬유질, 손톱 모양, 바늘 모양의 내포물, 시드 크리스탈 인터페이스, 작은 불투명 칩 등이 특징입니다.
섹션 XI 합성 오팔
최초의 합성 오팔은 1970년대 주얼리 시장을 위해 블랙 오팔과 화이트 오팔을 합성하기 시작한 프랑스 회사 GILSON에서 생산했습니다. 현재 시장에는 점점 더 많은 종류의 합성 오팔이 출시되고 있습니다. 일반적인 화학적 침전 방법으로 생산된 오팔의 외관과 기본적인 물리적 특성은 천연 오팔과 유사하며, 화학 성분은 SiO입니다.2 H2O를 함유하고 있지만, 수분 함량이 천연 오팔보다 낮은 경우가 많으며 일부 합성 제품에는 소량의 ZrO4 .
(1) 구조적 특성
합성 오팔의 주요 특징은 컬러 스팟 특성으로, 가장 대표적인 것은 기둥형 컬러 스팟, 모자이크형 컬러 스팟, 컬러 스팟의 명확한 경계, 컬러 스팟 표면의 도마뱀 가죽 같은 구조 등입니다. 천연 오팔은 부드러운 컬러 스팟이 있는 반면, 합성 오팔은 종종 독특한 꽃 무늬의 컬러 스팟이 있습니다. 이러한 반점은 특징적인 도마뱀 피부, 비늘 모양, 벌집 모양, 모자이크 또는 계단식 구조로 뚜렷한 입체 효과와 명확한 색상 경계를 나타냅니다. 도마뱀 피부 구조는 투과광 또는 반사광 아래에서 관찰할 때 물결무늬가 나타날 수 있습니다. 육각형 격자와 유사한 벌집 색상 반점이 규칙적으로 배열되어 있으며, 벌집 벽은 밝은 선으로 형성되고 개별 벌집의 내부는 더 어둡습니다. 육각형의 밝은 선은 구형 입자 사이의 틈새를 통해 방출되는 간섭 색상으로 구성되며, 개별 벌집의 내부가 더 어두운 것은 입자 자체의 빛 투과율이 낮기 때문입니다.
합성 오팔의 변형은 기둥 모양의 성장 방향을 가지며, 특정 기둥 모양 영역 내에서 색상 유희의 색상이 일정합니다. 수직 기둥 방향으로 관찰하면 기둥 모양의 색상 유희가 나타날 수 있습니다.
천연 오팔의 실키한 색 반점은 액체 흐름의 간섭과 SiO의 형성 과정에서 기본 압력 및 응력의 변화로 인해 발생합니다.2 구체 사이의 섬유 스트립 구조에 균열과 결함을 발생시켜 간섭광의 분산 및 확산 반사를 초래합니다.
(2) 광학적 특성
균질체는 상당한 비정상적인 복굴절을 나타낼 수 있습니다.
(3) 물리적 특성
밀도는 1.74-2.12g/cm입니다.3일반적으로 2.06g/cm 미만3 제조업체마다 약간씩 다릅니다. 모스 경도 4.5-6은 천연 오팔보다 낮습니다.
(4) 형광 특성
화이트 오팔은 장파장 빛 아래에서 중간 강도의 청색에서 노란색 형광을 나타내며 인광이 없고, 단파장 빛 아래에서는 중간에서 강한 청색에서 노란색 형광을 나타내며 인광이 약합니다. 블랙 오팔은 장파장 빛 아래에서 인광이 없는 약한 중간 강도의 노란색 형광을 나타내며, 단파장 빛 아래에서는 인광이 없는 약한 노란색 형광을 나타냅니다.
(5) 적외선 스펙트럼
가장 강한 흡수 대역은 3686cm에서 나타납니다.-12980cm에 두 개의 O-H 밴드가 있습니다.-1 및 2854 cm-1모두 2000cm 이하로 흡수3
천연 오팔과의 차이점은 그림 2-13에 나와 있습니다.
(6) 기능 비교
천연, 합성 및 플라스틱 오팔의 특성을 확인하려면 표 2-12를 참조하세요.
표 2-12 천연 오팔, 합성 오팔 및 플라스틱 오팔의 식별 비교
| 이름 요소 | 천연 오팔 | 합성 오팔 | 플라스틱 오팔 |
|---|---|---|---|
| 화학 성분 | SiO2.nH2O | SiO2-nH2O (길손 오팔에는 수분이 거의 없음) | 유기물 |
| 추적 요소 | Cl, Zr(일부) | ||
| 굴절률 | 1.42 ~ 1.47, 파이어 오팔은 1.37 ~ 1.40 | 1. 45 ~ 1.46 | 1. 50 ~ 1.52 |
| 광택 | 유리 광택 | 유리 광택 | 왁스 광택 |
| 밀도(g/cm3) | 2.08 ~ 2.15, 파이어 오팔은 2.00 | 2.18~2.25 또는 1.88~1.98 | Float |
| 경도 | 5 ~ 6.5 | 5.5 | 5% 미만 |
| 자외선 형광 | 없음에서 중간 | 없음 또는 강함 | 약하거나 강함 |
| 확대 검사 | 색상 반점은 2 차원 분포 (벗겨짐)이고 경계는 흐릿하며 색상 반점은 부드러운 광택이 있습니다. | 컬러 스팟은 모자이크 테두리와 도마뱀 피부 구조로 3차원(원주형)으로 분포되어 있습니다. | 준자연 |
| 적외선 스펙트럼 | 5265 cm-1 | 5815cm-1 ,5730cm-1,1730cm-1 | 천연 오팔과는 다른 |
| 기타 | 천연 미네랄 성분이 함유되어 있을 수 있습니다. | 일부 완제품은 밝은 색상을 사용합니다. | 종종 결합됩니다. |
섹션 XII 합성 청록색
현재 네 가지 유형의 청록색 제품이 있습니다. 하나는 수화 무수물 유형의 혼합물로 만들어지며 다음과 같은 성분이 추가됩니다.
접착제를 사용하여 흰색 반점이 보이는 세분화된 구조; 하나는 원료 AI를 사용하여 합성됩니다.2O3 및 Cu3（PO）4 다른 하나는 세라믹 기술을 사용하여 합성 분말을 소결하여 만든 것으로 천연 청록색과 유사한 조성과 구조를 가지고 있으며, 마지막은 재구성 청록색이라고 불리는 것으로 열등한 천연 청록색 과립과 CuSO로 염색한 분말로 만든 제품에 관한 실용신안입니다.4 그리고 껌을 만들고 압력을 가합니다. 이 중 P-Gilson 제품만 합성으로 표시되어 있지만 진정한 합성 청록색이 아닌 원료를 재생한 제품으로 간주됩니다. 시중에서 흔히 볼 수 있는 '길손' 청록색은 순수 원료를 균일하게 사용한 것과 청록색 매트릭스와 유사한 성분을 첨가한 두 가지 종류가 있습니다. 천연 청록색과의 차이점은 다음과 같습니다:
(1) 공통 색상
파란색, 하늘색, 고품질 페르시아 청록색과 유사한 색상. 색상이 균일하고 균일합니다.
(2) 구성
구성이 비교적 균일합니다.
(3) 물리적 특성
굴절률은 1.610-1.650으로 비교적 낮습니다. 경도 5-6.
(4) 흡수 스펙트럼
합성 소재는 천연 청록색의 흡수 스펙트럼이 부족합니다.
(5) 확대 검사
무수히 많은 작은 파란색 구체(소위 죽 효과)로 구성되어 있으며, 검은색 또는 짙은 갈색의 거미줄 같은 "정맥"이 있거나 작은 황철석 입자가 박혀 있어 "금박 청록색"을 형성할 수 있습니다. 인공 철선 텍스처는 표면에 분포되어 있으며 일반적으로 움푹 들어간 부분이 없습니다.
(6) 적외선 스펙트럼
미세 입자의 불규칙한 분포로 인해 넓고 부드러운 흡수 스펙트럼 모델이 생성되는 반면 천연 청록색의 흡수 스펙트럼은 누락됩니다(그림 2-14 참조).
섹션 XIII 합성 말라카이트
화학적 침전법으로 합성된 말라카이트는 구리 암모니아 복합체[Cu(NH3)4]2+솔루션입니다. 그리고 탄산구리 CuCO3 용액에 넣고 천천히 가열하고 온도가 상승함에 따라 구리 이온의 용해도가 감소하여 과포화 상태에 도달하고 침전되어 말라카이트 2Cu(OH)를 형성합니다.2CaCO3. 텍스처에 따라 밴드형, 섬유형, 셀룰러형의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
(1) 밴드형 합성 말라카이트
바늘 모양 또는 판 모양의 공작석 결정과 과립형 공작석으로 구성되며, 대역폭은 0.03~4mm, 직선, 약간 구부러진 곡선 또는 복잡한 곡선 모양이며 색상은 밝은 파란색에서 진한 파란색 또는 검은색까지 다양합니다.
(2) 섬유질 합성 말라카이트
수 밀리미터 길이의 두꺼운 0.01~0.1밀리미터 단결정으로 구성된 섬유질 골재입니다. 평행 결정은 곡면으로 연마하면 캣츠아이 효과를 나타낼 수 있으며, 수직 결정은 절단하면 검은 단면을 보입니다.
(3) 세포 합성 말라카이트
방사형과 중앙 띠형의 두 가지 유형이 있습니다. 방사형 유형은 세포가 중앙에서 바깥쪽으로 흩어지는 패턴으로 배열되어 있으며 세포의 색상이 중앙의 검은색에서 바깥쪽의 연한 녹색으로 변하고 중앙 띠형은 각 띠가 약 0.01~3mm 크기의 과립으로 구성되어 있으며 색상이 연한 녹색에서 진한 녹색까지 다양합니다.
세포 합성 말라카이트는 이 세 가지 품종 중 가장 높은 등급으로, 유명한 러시아 우랄 말라카이트와 비슷합니다.
합성 말라카이트는 천연 말라카이트와 화학 성분 및 물리적 특성이 동일하지만, 차동 열 곡선에서 합성 말라카이트는 두 개의 흡수 피크가 있는 반면 천연 말라카이트는 한 개만 있다는 차이점이 있습니다. 그러나 차등 열 분석은 파괴적인 식별 방법입니다.
섹션 XIV 합성 청금석
천연 청금석은 청금석, 아주라이트, 나트롤라이트, 소량의 방해석과 황철석으로 구성됩니다. 또한 디옵사이드, 운모, 혼블렌드도 포함될 수 있습니다.
1954년 독일에서는 청금석을 모방하기 위해 화염 융합 방법을 사용하여 코스피넬과 황철석을 함유한 다결정 물질을 만들었습니다. 1974년까지 네 가지 유형의 청금석 모조품이 등장했는데, 하나는 무수산 무수화물 유형에 접착제를 첨가하여 만든 것으로 흰색 반점이 있는 세분화된 구조가 특징입니다. 두 번째 유형은 P. 길슨이 화학적 침전법을 사용하여 만든 합성 제품, 세 번째 유형은 세라믹 기술을 사용하여 합성 분말을 소결하여 만든 것으로, 그중 흰 반점이 있고 석영, 방해석, 청색이 있는 것은 진짜 청금석이 아닌 방해석과 청석이며, 네 번째 유형은 재구성된 청금석입니다. 그중 P. Gilson의 화학적 침전법으로 만든 제품은 진정한 합성 재료가 아닌 복제품이지만 더 많은 양의 수화 인산 아연을 함유하고 있습니다. 그 특징은 다음과 같습니다:
(1) 투명성
완전히 불투명합니다.
(2) 색상
파란색, 보라색-파란색, 고른 색상 분포.
(3) 밀도
일반적으로 2.45g/cm 미만3다공성이 높을수록 물에 일정 시간 담가두면 무게가 증가하여 상감 보석을 식별하는 데 특히 효과적입니다.
(4) 포함 사항
황철석과 방해석의 흔적이 매우 미세하고 고르게 분포되어 있습니다. 황철광은 가장자리가 곧은 단순한 각진 모양으로 반사된 빛 아래 특징적인 진한 보라색 반점이 규칙적으로 분포하며 주위에 진한 파란색 고리가 없습니다.
(5) 형광:
형광이 없습니다.
섹션 XV 합성 비취
1963년 벨과 로즈붐이 옥이 저온 고압의 광물이라는 사실을 발견한 이후 옥을 합성하려는 시도가 시작되었습니다. 1980년대에 GIA는 2002년에 제너럴 일렉트릭(GE)의 제품을 보고했습니다.
(1) 화학 성분
SiO2 59.74%-61.72%, AI2O3 는 23.90%-24.97%, Na2O는 13.65%-14.85%, Cr2O3 는 0.05%-0.07%, K2O는 0.02%-0.04%, CaO는 0.02%-0.04%입니다. 천연 옥에 비해 Fe 함량이 낮고 Ca, Mg 함량이 현저히 낮은 것이 특징입니다.
(2) 색상
주로 녹색과 황록색이며, 주로 Cr에 의해 착색됩니다.3+.
(3) 투명성 및 광택
반투명. 유리 같은 광택.
(4) 구조
경옥 미세 결정이 부분적으로 방향성 평행 또는 말린 물결 모양으로 배열된 미세 결정 구조와 미세 입자입니다.
(5) 밀도
3.31-3.37g/cm3
(6) 굴절률
1.66(포인트 측정).
(7) 형광
LW 청백색은 형광이 약하고 SW 회색-녹색은 형광이 강합니다.
(8) 흡수 스펙트럼
휴대용 분광기 아래에서 빨간색 영역에 다양한 흡수 강도를 가진 세 개의 좁은 흡수 대역이 표시됩니다.
(9) 적외선 스펙트럼
히드록실 스트레칭 진동으로 인한 적외선 흡수 대역 3373cm-1, 3470 cm-1, 3614 cm-1 는 합성 경옥이 중저온, 고압 및 물의 존재 하에서 결정화됨을 나타냅니다(그림 2-15). 전반적으로 GE 합성 경옥과 천연 경옥의 적외선 스펙트럼 지문 영역에서 적외선 흡수 대역의 차이는 미미합니다.
섹션 XVI 큐빅 지르코니아의 합성
'CZ 다이아몬드'라고도 알려진 입방 코발트 산화물은 소련 과학자들이 1970년대에 다이아몬드 대체재로 처음 합성하여 성공적으로 판매했으며, '러시아 다이아몬드'라고도 불립니다(이 이름은 현재 단종되었습니다).
1. 합성 큐빅 지르코니아의 식별 특성
(1) 자료 이름
합성 큐빅 지르코니아(참고: 자연적으로 발생하는 큐빅 납 산화물은 매우 불안정하고 사방정계 납 광석으로 쉽게 변한다는 보고가 있습니다).
(2) 화학 성분
ZrO2 종종 CaO 또는 Y2O3 를 안정제 및 다양한 색소 요소로 사용합니다.
(3) 결정 상태
크리스탈 플라즈마.
(4) 결정 시스템 및 일반적인 결정 형태.
아이소메트릭 크리스탈 시스템, 종종 덩어리로 구성됩니다.
(5) 공통 색상
일반적으로 무색, 분홍색, 빨간색, 노란색, 주황색, 파란색, 검은색 등 다양한 색상으로 나타날 수 있습니다.
(6) 경도: 8.5
(7) 밀도: 5.6- 6.0 g/cm3
(8) 골절
조개껍질 모양의 골절.
(9) 굴절률
2.15~2.18로 다이아몬드(2.417)보다 약간 낮습니다.
(10) 광택
서브 아만틴에서 다이아몬드 광택.
(11) 흡수 스펙트럼
무색 및 투명 물질은 가시광선 범위에서 투과율이 좋으며, 유색 물질은 흡수 피크가 있고 자외선에서 강한 흡수를 나타낼 수 있습니다. 희토류 스펙트럼을 관찰할 수 있습니다.
(12) 자외선 형광
색상에 따라 다릅니다. 무색: 단파는 약함에서 중간, 주황색-노란색: 장파는 중간에서 강함, 녹색-노란색 또는 주황색-노란색.
(13) 확대 검사
일반적으로 깨끗하지만 녹지 않은 지르코니아 잔여물이 포함될 수 있으며, 때때로 거품이 있는 부스러기처럼 보일 수 있습니다.
(14) 화학적 특성
매우 안정적이고 산과 염기에 강하며 화학적 내식성이 우수합니다.
(15) 특수 광학 효과
분산이 매우 강합니다(0.060).
2. 합성 큐빅 지르코니아 및 다이아몬드 식별 2.
합성 큐빅 지르코니아의 특성은 다이아몬드와 매우 유사합니다. 합성 큐빅 지르코니아의 모스 경도는 8.5로 루비나 사파이어보다 약간 낮아 연마 시 날카롭고 완벽한 면을 만들 수 있으며, 표면이 매끄러워 쉽게 긁히거나 마모되지 않습니다. 또한 합성 큐빅 지르코니아는 투명도가 뛰어나고 완전히 무색인 제품으로 생산할 수 있습니다. 따라서 둥근 브릴리언트 컷 스톤으로 연마하면 다이아몬드와 똑같이 보이며 거의 구별할 수 없습니다. 무색과 투명 외에도 합성 큐빅 지르코니아에 소량의 착색 요소를 추가하면 선명한 빨강, 노랑, 초록, 파랑, 보라, 자홍색 제품을 만들 수 있습니다.
합성 큐빅 지르코니아는 보석으로 자르면 다이아몬드처럼 보이지만, 이를 구별할 수 있는 몇 가지 간단한 방법이 있습니다.
합성 큐빅 지르코니아의 밀도는 약 6.0g/cm입니다.33.5g/cm로 다이아몬드 밀도의 1.7배에 달합니다.3또는 유성 펜으로 시료 표면에 그림을 그리면 다이아몬드 표면에는 선명하고 연속적인 선이 남고 합성 큐빅 지르코니아 표면에는 불연속적인 작은 물방울이 나타납니다. 또는 입김으로 시료에 안개를 껴서 빨리 안개가 낀 시료가 다이아몬드이고 천천히 안개가 낀 시료가 합성 큐빅 지르코니아라고 할 수 있습니다. 물론 정확하게 구별하려면 반사계, 열전도도 측정기, 현미경 등과 같은 식별 도구를 사용하는 것이 좋습니다.
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