Svenska 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Polski 
Română 
Ελληνικά 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
Hur man skiljer äkta diamanter från förfalskningar: Den ultimata identifieringsguiden
Den professionellas guide till diamantverifiering: Från lyster till labbrown
Inledning:
Den här guiden ger juvelerare grundläggande tekniker för att identifiera diamanter. Lär dig att undersöka lyster, glöd och transparens och att använda verktyg som termiska testare på ett effektivt sätt. Upptäck viktiga skillnader mellan naturliga diamanter och syntetiska typer (HPHT/CVD), och identifiera behandlade diamanter genom laserborrning, frakturfyllning eller färgförbättring. Guiden omfattar även identifiering av simulanter som cubic zirconia och moissanite. Med hjälp av metoder från förstoring till UV-fluorescensobservation får du praktiska färdigheter för att verifiera diamanters äkthet. Viktig kunskap för smyckesproffs för att säkerställa produktintegritet och upprätthålla kundernas förtroende på dagens marknad.
CVD-syntetisk diamant och HPHT-syntetisk diamant
Innehållsförteckning
Avsnitt I Grund för identifiering av diamanter
(1) Identifiering av rådiamanter
Identifiering av rådiamanter kan baseras på observation med blotta ögat av en stark adamantinsk lyster, ett "gnistrande" bländande ytutseende, distinkta kristallvanor och ytmönster (krökta ytor, triangulära etsmärken, trappstegsformade tillväxtstrimmor), mycket hög hårdhet (H10), måttlig relativ densitet och observation av UV-fluorescens.
(2) Identifiering av polerade diamanter
① Observera lyster och eld. Diamanter har ett högt brytningsindex och en stark adamantinsk lyster; välpolerade diamanter reflekterar starkt och framstår som bländande. De har ett högt dispersionsvärde och god eld; en rund briljant med standardslipning uppvisar en mångfärgad, livlig men ändå mjuk diamanteld. Den blå komponenten är dominerande i diamanters eld och äkta regnbågsliknande diamanter med mångfärgad eld är sällsynta (fig. 3-1). Cubic zirconia (CZ) har en högre dispersion än diamant, så dess eld visar mer varierade färger och mer orange, vilket är särskilt märkbart i solljus (fig. 3-2).
Figur 3-1 En diamants briljans (glöd)
Figur 3-2 Eld (briljans) hos kubisk zirkonia (CZ)
② Insynstest. Placera diamanten med bordet nedåt och culetten (bottenspetsen) uppåt på ett papper som är markerat med en svart linje; om det är en diamant kommer den svarta linjen inte att synas. Observera dock att diamantsimulatorer med högt brytningsindex, t.ex. syntetiskt natriumstrontium och syntetisk rutil, också döljer linjen. Om den svarta linjen är synlig är stenen en annan simulant med lägre brytningsindex - ju lägre brytningsindex, desto lättare syns linjen (fig. 3-3). Eftersom diamanter vanligtvis slipas till en rund briljant och, om proportionerna är de rätta, nästan inget ljus passerar genom paviljongfacetterna, är linjerna på papperet inte synliga, utom i felaktigt slipade diamanter.
Denna identifieringsmetod gäller endast för diamanter med rund briljantslipning; den är inte lämplig för diamanter med andra slipningar. Om en vätska är fäst vid diamanten kommer den att vara ogenomtränglig för synen.
③ Oleofil test. Diamanter är oleofila och motstår att fuktas av vatten; eftersom diamanter starkt adsorberar oljor och fetter verkar de ha en oljig film efter att ha berörts för hand. När en oljebaserad penna dras över diamantens yta kan den lämna tydliga, kontinuerliga linjer. Om föremålet är en diamantimitation kommer ytan att visa separata små droppar snarare än kontinuerliga linjer.
(3) Egenskaper observerade under förstoring
① Egenskaper på ytan. Eftersom diamanter är extremt hårda är deras fasetter efter slipning och polering mycket plana och släta, och kantlisterna mellan fasetterna är raka och skarpa. De flesta imitationer har, på grund av lägre hårdhet, fasetter som är relativt mindre släta, med rundade eller trubbiga kanter, och kan till och med uppvisa många slag och flisor.
② Girdle-egenskaper. Diamanters gördlar kan delas in i tre typer: grovslipad gördel, polerad gördel och fasetterad gördel. En grovslipad gördel har ett grovt, icke-glänsande, frostat glasutseende; detta är den vanligaste gördelformen på färdiga diamanter. En polerad girdle är transparent och slät; en facetterad girdle har flera fasetter, slät och transparent, även om fasettstorlekarna vanligtvis är ojämna.
Imiterade gördlar kan också göras för att likna diamanter, men på grund av olika materialegenskaper lämnas de flesta obehandlade och har en grov, frostad glasgördel, och vissa visar ränder på gördeln; om ränder observeras på gördeln är det en imitation.
I runda briljantdiamanter kan fina hårfina sprickor bildas vid omkretsen, vanligen kallad "skäggig omkrets", om alltför stort tryck utövas under rundningsprocessen. Under slipning och polering, för att maximera den bibehållna vikten, lämnas ofta några av de ursprungliga kristallytorna (naturliga fasetter) kvar under omkretsen; dessa kan visa stegliknande eller triangulära tillväxtlinjer eller klyvningsplan.
③ Egenskaper för att ingå i studien. Diamanter innehåller vanligen karakteristiska naturliga mineralinneslutningar, medan simulanter kan innehålla runda gasbubblor. Genom att observera en diamants inneslutningar kan man exakt skilja diamanter från deras imitationer, naturliga diamanter från syntetiska diamanter och diamanter som har genomgått förbättringar. Dubbelbildsfenomen som ses i mikroskop kan också skilja diamanter från färglös zirkon, sphen, syntetisk kiselkarbid (även kallad moissanit) och liknande.
(4) Provare för termisk konduktivitet med diamant
Testet av diamanters värmeledningsförmåga bygger på principen att diamanter leder värme extremt snabbt; det kunde en gång i tiden exakt avgöra om en testad ädelsten var en diamant. I mitten av 1990-talet dök syntetisk kiselkarbid upp som en diamantsimulator med en värmeledningsförmåga som liknar diamantens; om ett prov klarar en värmetestare och dessutom visar dubbla bilder av fasettövergångar är det syntetisk kiselkarbid. De utmärkande egenskaperna hos dessa två ädelstenar framgår av tabell 3-1.
Tabell 3-1 Identifierande egenskaper hos diamanter och syntetisk kiselkarbid
| Ädelstenens namn | Brytningsindex | Birefringence | Specifik gravitation | Dispersion | Hårdhet | Övriga egenskaper |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Diamant | 2.417 | Isotropisk, uppvisar avvikande | 3.52 | 0.44 | 10 | Adamantinsk lyster, skarpa fasettkanter och skärningar |
| Syntetisk kiselkarbid (SiC) | 2.648 ~ 2.691 | Hög dubbelbrytning (0,043) | 3.22 | 0.104 | 9.25 | Tydlig fördubbling av fasettkanten, vita trådliknande inneslutningar, värmeledningsförmåga nära diamant |
Avsnitt II Identifiering av optimerade diamanter
(1) Identifiering av färgförändrade diamanter genom bestrålning
På 1950-talet, när man använde tillförlitliga bestrålningskällor som reaktornutroner och högenergetiska elektroner från cyklotroner, dök det upp flera bestrålade gröna diamanter på marknaden. Att hitta metoder för att identifiera dessa diamanter blev därmed ett forskningsämne för gemologer, och de flesta identifieringsmetoder har främst baserats på onormala färgfördelningsegenskaper. Eftersom bestrålningsstrålarna har begränsad penetration uppvisar diamanter som behandlats med denna metod ofta den så kallade "paraplyeffekten" nära culetten (nedre spetsen).
Bestrålning kan ge diamanter i stort sett vilken färg som helst, men färgerna är instabila och kräver ofta efterföljande värmebehandling. I bestrålade diamanter är isolerade vakansdefekter den främsta orsaken till grönfärgning. Men om diamanten innehöll lite gult före behandlingen kan den bli blå efter behandlingen. När temperaturen värms upp till cirka 600 ℃ kommer vakanser i diamantgitteret att migrera och kan kombineras med kväverelaterade defekter för att bilda kväve-vakanscentra (N-V). Dessa N-V-centra uppvisar vanligtvis absorptionslinjer (band) i det synliga området, vilket ger diamanten färg. Beroende på diamantens typ och egenskaper före behandlingen, den använda bestrålningskällan samt värmebehandlingens temperatur och varaktighet kan behandlade diamanter uppvisa en mängd olika färger; vissa spektrala egenskaper hos diamanten kan också produceras eller förändras. Genom att studera dessa spektrala egenskaper kan tillförlitliga identifieringsmetoder utvecklas. I synnerhet är undersökning av absorptionsspektralegenskaper från ultraviolett till mitten av infrarött ett typiskt tillvägagångssätt för att studera sådana behandlade diamanter, och spektroskopiska studier av prover vid flytande kvävetemperatur kan också ge känsligare och mer kritiska identifieringsegenskaper.
Diamanter med låg färgklassificering eller bleka diamanter kan färgbehandlas genom bestrålning och upphettning för att få fram mer levande färger, vilket ökar diamantens färgmättnad och därmed höjer dess värde. De vanligaste färgerna som erhålls genom bestrålning och upphettning är: grön, gul, rosa och brun. Deras huvudsakliga kännetecken är följande.
① Egenskaper för färgfördelning. Naturligt färgade diamanter uppvisar färgzoner som är linjära eller triangulära, med färgzonerna parallella med kristallytorna. Artificiellt färgbehandlade diamanter har färg som är begränsad till ytorna på den fasetterade stenen; färgzonernas position och form beror på slipformen och strålningsriktningen. När paviljongen på en rund briljant diamant bombarderas kan man genom bordet se den färg som uppstår genom bestrålningen, fördelad runt paviljongen i ett paraplyliknande mönster (fig. 3-4).
② Egenskaper för absorptionsspektrum. Absorptionsspektra för gula och bruna diamanter som behandlats med strålning och värme visar en absorptionslinje i det gula området (594 nm) och flera absorptionslinjer i det blågröna området (504 nm, 497 nm). Bestrålningsbehandlade diamanter i den röda serien uppvisar ofta orangeröd UV-fluorescens, med en fluorescenslinje (ljus linje) på 570 nm i det synliga spektrumet och en absorptionslinje på 575 nm; i de flesta fall åtföljs dessa av en absorptionslinje på 610 nm, 622 nm och 637 nm.
③ Egenskaper för konduktivitet. Naturliga blå diamanter är ledande på grund av borföroreningar, medan blå diamanter som framställts genom bestrålning inte är ledande.
(2) Identifiering av fyllda diamanter
Genom att fylla diamantsprickor med glas med högt brytningsindex kan man förbättra diamantens klarhetsgrad och därmed öka dess värde. Fyllningsprocessen utförs i vakuum och blyglas med högt brytningsindex sprutas in i sprickor som sträcker sig till diamantens yta, vilket i viss mån kan dölja inre sprickor. De viktigaste identifieringsegenskaperna är följande.
① Observation med mikroskop. Fyllda sprickor kan uppvisa en tydlig blinkande effekt; under mörkfältsbelysning är de vanligaste blinkande färgerna orange-gul, purpurröd och rosa, följt av rosa-orange (Fig. 3-5). Vid ljusfältsbelysning är de vanligaste färgerna på blixtarna blågrön, grön, gulgrön och gul. Olika delar av samma fraktur kan visa olika blixtfärger, och blixtfärgen på en fylld fraktur kan ändras när provet roteras. Ibland kan man också se flödesliknande texturer och tillplattade gasbubblor i sprickan.
② Röntgenradiografi. Röntgenradiografi kan ge en definitiv slutsats om en fylld diamant, och den kan också bestämma omfattningen av fyllningsbehandlingen och fyllningsmaterialet, liksom platser som skadats av uppvärmning under smyckesreparation. Under röntgenexponering framstår diamanten som mycket transparent, medan fyllnadsmaterialet är nästan ogenomskinligt (innehåller element som Pb, Bi etc.). Det fyllda området framträder med en vit kontur på fotografiet i genomljus.
(3) Identifiering av laserborrade diamanter
Laserborrade diamanter är diamanter som har genomgått laserborrning för att avlägsna svarta eller mörka inneslutningar för att förbättra klarheten. Under 10x lupp eller mikroskopundersökning är sådana behandlade diamanter i allmänhet inte svåra att identifiera; deras huvudsakliga kännetecken är följande.
① Observera den ojämna "gropen" vid laserns ingångshål på diamantytan.
② Rotera diamanten och observera de linjära laserkanalerna (fig. 3-6). Laserkanalerna sticker ut på grund av kontrasten, eftersom fyllnadsmaterialets brytningsindex, transparens och färg skiljer sig från diamantens.
③ Färgen och glansen på det material som fyller laserhålen skiljer sig från den omgivande diamanten.
(4) Identifiering av ytbelagda diamantfilmer
Diamantfilmer är polykristallina material som består av kolatomer med en diamantliknande struktur och med diamantens fysikaliska, kemiska och optiska egenskaper. Naturliga diamanter är enkristallina, medan diamantfilmer är polykristallina; deras tjocklek är i allmänhet tiotals till hundratals mikrometer och kan vara så tjock som en millimeter. De viktigaste identifierande egenskaperna är följande.
① Observera ytegenskaperna hos diamanter med belagda diamantfilmer. Under mikroskopförstoring visar de en kornig struktur, som inte förekommer i naturliga diamanter. Om en färgad beläggning har applicerats kan diamanten placeras i metylenjodid för observation; en interferensfärg kommer att visas på diamantens ytskikt.
② Mätning med Raman-spektrometer. Den karakteristiska absorptionstoppen för naturliga diamanter ligger vid 1332 cm-1Eftersom diamant är en enda kristall är toppens bredd på halva höjden smal. Diamantfilmer av hög kvalitet har karakteristiska absorptionstoppar nära 1332cm-1med en relativt bredare halvhöjdsbredd. Diamantfilmer av dålig kvalitet uppvisar stora toppfrekvensförskjutningar och minskad intensitet.
(5) Multiprocessbehandlade färgade diamanter
Multiprocessbehandlade diamanter använder i själva verket flera behandlingsmetoder kombinerade på samma diamant för att ändra dess färg och klarhet. Multiprocessbehandlingar av diamanter förekom för första gången på 1990-talet och omfattade ursprungligen flera klarhetsbehandlingar, t.ex. laserborrning följt av glasfyllning längs laserkanalerna. Från slutet av 1990-talet till början av 2000-talet, med framväxten och mognaden av högtrycksbehandling med hög temperatur (HPHT) och bestrålning plus högtemperaturtekniker, användes kompositmetoder med flera processer gradvis för att ändra diamantfärg. Sedan 2002 har utländska gemmologiska laboratorier successivt rapporterat studier om gula diamanter, rosa-röda diamanter och orange till orange-röda diamanter som först HPHT-behandlats och sedan utsatts för bestrålning plus lågtemperaturglödgning. De typer av multiprocessbehandlade diamanter som för närvarande förekommer nationellt och internationellt är ungefär följande
① Orangeröda, rosaröda diamanter behandlade genom flera processer med högt tryck, hög temperatur och glödgning med strålning. Sedan 2005 har en typ av orangeröda och rosaröda diamanter successivt dykt upp på utländska smyckesmarknader. Behandlingsmetoden för dessa färgade diamanter skiljer sig från traditionell HPHT-behandling och bestrålning-plus-glödgning; de genomgår en kombinerad, överlagrad behandling av högtrycks-, högtemperatur- och bestrålningsglödgning. På den internationella marknaden brukar de s.k. multiprocessbehandlade färgade diamanterna hänföras till denna typ. Deras behandling består huvudsakligen av två steg: det första steget är HPHT-behandling av bruna diamanter av typ Ia och IIa, avsedd att generera isolerade kväveatomer under HPHT-förhållanden och att avlägsna bruna toner orsakade av plastdeformation och andra faktorer relaterade till brunfärgningen; det andra steget är bestrålningsglödgning av diamanterna med isolerade kväveatomer för att producera centra som N-V, H3, H4 och andra gitterdefekter. Diamanter som behandlas genom flera processer uppvisar rosa, orangeröda eller röda färger, eftersom de innehåller starka defekter som N-V-centret (den specifika färgen varierar beroende på diamanttypen före behandlingen och behandlingsförhållandena).
De viktigaste identifieringsfunktionerna för denna typ av behandlad diamant är: under mikroskopet kan man ibland se färgkoncentration i paviljongen, och deras mineralinneslutningar har ofta skivliknande sprickor; under ultraviolett belysning kan orange, orange-röd eller orange-gul fluorescens observeras, särskilt när paviljongen är orienterad uppåt, vilket gör detta fenomen mer uppenbart (Figur 3-7); spektroskopiskt, karakteristiska toppar av absorptionstopparna (1344cm-1) och GR1-centrum (741 nm) absorptionstopp och N-V-centrum (637, 575 nm), etc. orsakade av isolerat kväve, kan ofta detekteras.
② Färgade diamanter behandlade genom flera processer av HPHT och sprickfyllning. De viktigaste kännetecknen för identifiering av denna typ av diamant är: under mikroskopisk observation finns uppenbara sprickor; under mörkfältsbelysning kan gröna och lila blixtar ses i sprickorna, vilket indikerar förekomsten av glasfyllning i sprickorna; under långvågigt ultraviolett ljus är den utsända fluorescensen starkare än den under kortvågigt ultraviolett ljus, och spektroskopiska egenskaper upptäcker den isolerade kväveabsorptionstoppen (1344cm-1) som framställts genom HPHT-behandling.
③ Färgade diamanter som utsatts för flerstegsbehandlingar med ytbeläggning och frakturfyllning. Under de senaste åren har en ny typ av "färgad diamant" som behandlats genom beläggning med nanopartiklar av metaller eller föreningar som deltar i färgningen dykt upp på den internationella diamantmarknaden; dessa färger är relativt enhetliga och rimligt stabila. De viktigaste kännetecknen för identifiering av dessa diamanter: under ett mikroskop kan beläggningsspår ibland ses på paviljongen; under differentiell interferenskontrastmikroskopi kan repor, vita fläckar, fläckar, områden med filmavlossning och andra beläggningsspår tydligt observeras; med hjälp av kemisk sammansättningsanalys med röntgenfluorescens kan metallelement som Au, Ag, Al, Ti och Fe och elementet Si detekteras. För identifiering av denna typ av diamant är det viktigaste att noggrant inspektera paviljongen för beläggningsspår och att kontrollera frakturer för eventuella gnistrande fenomen under mikroskopisk mörkfältsbelysning.
Copywrite @ Sobling.smycken - Anpassad smyckestillverkare, OEM och ODM smyckesfabrik
Avsnitt III Identifiering av syntetiska diamanter
(1) Identifiering av syntetiska diamanter
Eftersom syntetiska diamanter och naturliga diamanter har identisk kemisk sammansättning, kristallstruktur och fysiska egenskaper kan de inte skiljas åt med blotta ögat. De kan endast särskiljas i laboratorier utrustade med avancerade specialinstrument genom noggranna tester. Eftersom syntetiska diamanter och naturliga diamanter bildas under olika förhållanden finns det vissa skillnader i vissa gemologiska egenskaper jämfört med naturliga diamanter. Därför är identifiering möjlig när förhållandena tillåter. Se tabell 3-2 för specifika identifieringsegenskaper.
Tabell 3-2 Identifieringstabell för naturliga diamanter och syntetiska diamanter
| Funktion | Naturlig diamant | HPHT Syntetisk diamant | CVD Syntetisk diamant |
|---|---|---|---|
| Färg | Färglös, med gula toner, bruna toner, gråtoner, rosa, röd, gul, blå, grön etc. | Nära färglös, ljusgul, gul till brun, till och med blå | Mörkbrun och ljusbrun, nästan färglös med en lätt gråaktig ton (G-H-färg), blå |
| Kristallvana | Vanlig oktaeder, rundade kanter, kristallytor har ofta grova, krökta ytor; trigonala tillväxtmönster, ytetsningsdetaljer eller tillväxtsteg kan ses. | Kuboid-oktaedriska kombinationer; kristallytorna uppvisar ofta bladnervliknande, dendritiska eller nodulära ytdetaljer; vissa kristaller kan uppvisa frökristaller. | Tabulära kristaller |
| Inkluderingar | Inneslutningar av naturliga mineralkristaller, t.ex. diamant, kromdiopsid, pyrop, grafit, olivin, spinell etc. (Figur 3-9) | Plattliknande, stavliknande, nålliknande metalliska inneslutningar (Figur 3-10) | Oregelbundna mörka inneslutningar, punktformiga inneslutningar, fjäderliknande sprickor (Figur 3-11) |
| Growth Patterns | Straight, linear patterns | "Hourglass-shaped" growth patterns, irregular color zoning. Uneven color distribution. | Parallel color bands, layered growth textures characteristic of this synthesis method |
| UV Fluorescence | Can show various colors, mostly blue-white, green, yellow, or inert; fluorescence is stronger under Long Wave UV than Short Wave UV (Figure 3-12) | Often inert under Long Wave UV; shows distinct zoning under Short Wave UV, with none-to-medium patchy yellow, orange-yellow, green-yellow fluorescence; may have phosphorescence. | Typical orange, or yellow, yellow-green fluorescence under both Long and Short Wave UV; Short Wave fluorescence is stronger than Long Wave |
| Diamond View™ Fluorescence | Fluorescence is blue, with closed growth patterns (Figure 3-13) | Fluorescence is green, with mottled geometric patterns (Figure 3-14) | Fluorescence is light greenish-blue, showing internal series of parallel structural growth lines (Figure 3-15) |
| Cathodoluminescence | Shows relatively uniform medium-strong blue - gray-blue fluorescence, and displays regular or irregular growth zoning (Figure 3-16) | Has regular geometric patterns; different growth zones emit different fluorescence colors (Figures 3-17, 3-18), predominantly yellow-green fluorescence; zoned growth textures are often visible within the growth sectors. | |
| Magnetism | Not attracted to magnets | Some with larger metallic inclusions can be attracted to magnets | |
| Absorption Spectrum | Most colorless-to-fancy light yellow diamonds show the 415 nm absorption line. | Lacks the 415 nm absorption line. | |
| Anomalous Birefringence | Complex, irregular banding, mosaic, or cross-shaped patterns. | Very weak, relatively simple, appearing as cross-shaped bright bands | Strong anomalous extinction. |
| Diamond Type | Mostly Type I a (containing aggregated nitrogen) | Most synthetic diamonds are Type I b (containing single nitrogen atoms) | Type II a (contains no nitrogen) |
Figure 3-10 Iron-nickel fluid inclusions in HPHT synthetic diamond
Figure3-11 Black carbonaceous inclusions in CVD synthetic diamond
Figure 3-13 Fluorescence and closed-type textures of natural diamonds under Diamond ViewTM
Figure 3-14 Fluorescence and mottled geometric banding of HPHT under Diamond ViewTM
Figure 3-15 Fluorescence and layered growth textures of CVD synthetic diamonds under Diamond ViewTM
Figure 3-16 Cathodoluminescence image of a natural diamond
Figure3-17 Cathodoluminescence image of an HPHT synthetic diamond
Nearly square geometric patterns or different growth zones emit fluorescence of different colors
Figure 3-18 Cathodoluminescence image of an HPHT synthetic diamond
Octahedral growth zones form a cruciform intersection
(2) Color Alteration Treatments of Synthetic Diamonds
In recent years, pink-treated CVD synthetic diamonds have appeared on the market. The starting material for these pink diamonds is CVD synthetic diamond; their color is produced by high-pressure, high-temperature treatment or irradiation treatment. Their grains are generally smaller than 1ct, and the vast majority are 0.02~0.30ct.
There are two main causes for diamonds to appear pink: an absorption band at 550 nm and the formation of N-V centers in the diamond that produce pink. The absorption band mainly causes the color of natural pink diamonds at 550 nm, whereas N-V centers in the diamond mainly produce the color of treated pink diamonds. Various treatment techniques can make diamonds pink to red. When there are isolated nitrogen atoms in the diamond, high-energy irradiation (such as electron irradiation) plus lower-temperature thermal treatment can produce centers. Whether HPHT synthetic diamonds or CVD synthetic diamonds, they commonly contain small amounts of isolated nitrogen atoms; these synthetic diamonds can also be treated to obtain pink–red diamonds. By controlling the density of N-V centers, a range of weak pink to deep pink diamonds can be produced. Most of these treated diamonds carry a purplish–orange-yellow tone; pure pink or even red is rare. These pink diamonds are unstable under ultraviolet light and show photochromic characteristics: when exposed to a UV light source, the diamonds exhibit pronounced fading. This fading mostly recovers to its original color after being removed from the UV source and heated for several minutes. Some pink diamonds, once faded by UV irradiation, are more difficult to recover. Therefore, during identification, UV light sources should be avoided as much as possible. The most typical identifying features of this type of diamond are: ultraviolet–visible absorption spectrum, infrared absorption spectrum and the photoluminescence spectrum, relatively strong 595nm, GR1 centers (741nm) and N-V centers (637, 575nm) and relatively weak H1a center (1450cm-1), lone nitrogen (1344cm-1) and other absorption peaks can be seen; when the high-temperature high-pressure treatment temperature exceeds 2200℃, an absorption peak related to hydrogen can be seen in its infrared spectrum at 3107cm-1, and sometimes an absorption peak at 3123cm-1 can be observed. In addition, CVD synthetic diamonds sometimes show [Si-V] defects, manifested as a double absorption peak at 736.6nm and 736.9nm in the photoluminescence spectrum.
Section IV Identification of Diamonds and Diamond Simulants
(1) Main Types of Diamond Simulants
Modern materials used to counterfeit diamonds and make simulated diamond jewelry are mainly various kinds of man-made synthetic materials. They appeared in the jewelry market in the early 20th century. The artificial crystals used to imitate diamonds were colorless sapphires and spinels synthesized by the flame-fusion method. Both of these simulants have relatively high hardness, but their refractive indices and dispersion values are lower than those of diamond; when cut into diamond faceting styles, their surface luster is relatively weak, and their fire is also weak. They are now rarely used as diamond simulants. However, colorless synthetic sapphire has found a new use in the watchmaking industry and is called “never-wearing watch crystal.”
In 1947, flame-fusion synthetic rutile was produced, possessing a very high refractive index and dispersion; its dispersion is six times that of diamond. After cutting and polishing, it shows extremely strong fire and is very beautiful, but it differs greatly from a diamond. Its biggest drawback is its low hardness, with a Mohs hardness of only about 6.5, making it unsuitable for jewelry. As a result, this material did not become an important diamond simulant. In today’s jewelry market, synthetic rutile simulants are now hard to find.
In 1953, flame-fusion synthesized strontium titanate, a material with both high refractive index and dispersion, which was introduced and called “Fabulite.” Its refractive index is 2.40 and its dispersion is 0.19, about four times that of diamond; after cutting, its appearance as a diamond simulant was closer to diamond than synthetic rutile. However, strontium titanate’s hardness remained too low, with a Mohs hardness of only about 5.5. It is now rarely seen on the market.
Yttrium aluminum garnet (YAG) appeared in the jewelry market in 1960 and was a common diamond simulant at the time. Its Mohs hardness is about 8, which is relatively high. Still, its refractive index is only 1.83 and its dispersion only 0.028, both of which are lower than diamond, so its brilliance and fire after cutting fall far short of diamond. Currently, it is relatively uncommon on the market.
Gadolinium gallium garnet (GGG) has a refractive index of 1.970 and a dispersion of 0.045, which is quite close to that of diamond. When faceted into a standard brilliant cut, it has an appearance similar to a diamond; its Mohs hardness is 6.5. However, GGG turns brown and develops snowflake-like white inclusions when exposed to ultraviolet light. This phenomenon can also be induced by the ultraviolet component of sunlight, which limits the use of this material for manufacturing diamond simulants.
Cubic Zirconia (CZ) has a refractive index of 2.15 and a dispersion of 0.060, close to diamond; it is also relatively hard, with a Mohs hardness of 8.5, and it polishes and cuts well. In 1976, the Soviet Union introduced colorless cubic zirconia to the market as a diamond simulant, and it quickly replaced other types of simulants to become the most popular diamond imitation. When cut into a standard brilliant, CZ’s brilliance and fire are similar to a diamond’s, making it one of the best diamond simulants. Simulants made from cubic zirconia are sometimes improperly called “Russian diamond” or “Soviet diamond.”
Synthetic silicon carbide (SiC), commercially known as moissanite, has a refractive index of 2.648~2.691 and a dispersion of 0.104, both higher than those of cubic zirconia. Its surface exhibits the same adamantine luster as diamond, and it is even harder, with a Mohs hardness of up to 9.25. When cut into a standard brilliant, its fire is stronger, and its appearance is closer to diamond than any previous simulant. In June 1998, the U.S. company C3 introduced it to the market as a new diamond simulant. Because synthetic silicon carbide’s various properties are closer to diamond than cubic zirconia— particularly its excellent thermal conductivity, which causes it to react like diamond on diamond thermal testers—synthetic silicon carbide (moissanite) is currently the best diamond simulant available on the jewelry market.
Although there are many varieties of diamond simulants, they still differ from diamonds in many ways. For an experienced jeweler or appraiser, it is not difficult to distinguish them under 10x magnification or with the aid of simple methods. Even when already set into jewelry, this is still not hard to do. However, accurately identifying the specific type of simulant material is not easy and requires further study.
(2) Identification of Diamond Simulants
In fact, each new simulant material shares certain properties that resemble aspects of diamonds. If one is unfamiliar with the properties and characteristics of simulant materials and lacks the skills to recognize them, it is easy to confuse them with diamonds. Identification is mainly based on their physical and optical properties. The characteristics of diamonds and simulant materials are shown in Table 3-3.
Table 3-3 Characteristics of Diamonds and Simulants
| Ädelstenens namn | Brytningsindex | Birefringence | Specifik gravitation | Dispersion | Hårdhet | Övriga egenskaper | Anmärkningar |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Diamant | 2.417 | Isotropic, exhibits anomalous birefringence | 3.52 | 0.044 | 10 | Adamantine luster, sharp facet edges and point intersections | |
| Synthetic Moissanite (SiC) | 2.648～2.691 | 0.043 | 3.22 | 0.104 | 9.25 | Tydlig fördubbling av fasettkanten, vita trådliknande inneslutningar, värmeledningsförmåga nära diamant | |
| Cubic Zirconia (CZ) | 2.09～2.18 | Isotropic | 5.60～6.0 | 0.060 | 8.5 | Strong dispersion, gas bubbles or flux inclusions; fluoresces orange-yellow under Short Wave UV | High specific gravity |
| Barium Titanate | 2.409 | Isotropic | 5.13 | 0.190 | 5.5 | Extremely strong dispersion, low hardness, easily scratched, contains gas bubble inclusions | |
| Gadolinium Gallium Garnet (GGG) | 1.970 | Isotropic | 7.00～7.09 | 0.045 | 6.5～7 | Very high specific gravity, low hardness, occasionally contains bubbles | |
| Yttrium Aluminum | 1.833 | Isotropic | 4.50～4.60 | 0.028 | 8～8.5 | Weak dispersion, may contain bubbles | |
| Scheelite | 1.918 ~ 1.934 | 0.016 | 6.1 | 0.026 | 5 | High specific gravity, low hardness | |
| Zirkon | 1.925 ~ 1.984 | 0.059 | 4.68 | 0.039 | 7.5 | Obvious facet edge doubling, worn facet edges, 653.5 nm absorption line | Obvious facet edge doubling can be observed. |
| Syntetisk rutil | 2.616 ~ 2.903 | 0.287 | 4.6 | 0.330 | 6.5 | Extremely strong dispersion, relatively low hardness, very obvious birefringence, may contain gas bubble inclusions | |
| Colorless Sapphire | 1.762 ~ 1.770 | 0.008 ~ 0.010 | 4.00 | 0.018 | 9 | Birefringence not obvious | Refractive index and birefringence can be measured using a refractometer. |
| Syntetisk spinell | 1.728 | Isotropic, exhibits anomalous birefringence | 3.64 | 0.020 | 8 | Irregularly shaped gas bubble inclusions; fluoresces blue-white under Short Wave UV | |
| Topas | 1.610 ~ 1.620 | 0.008 ~ 0.010 | 3.53 | 0.014 | 8 | Weak dispersion, birefringence not obvious | |
| Glass | 1.50 ~ 1.70 | Isotropic, may exhibit anomalous birefringence | 2.30 ~ 4.50 | 0.031 | 5 ~ 6 | Gas bubble inclusions and swirl marks; low hardness, easily scratched; some types luminesce |
Because diamonds are extremely precious, it is very important to be familiar with the basic characteristics of diamonds and simulants and to carry out comprehensive analysis, comparison, and research. Although the basic characteristics and identification criteria of diamonds cannot be applied entirely to all gems similar to it and their imitations, there are always 1~2 items that play a leading role or have been proven in practice to be effective identification features. Therefore, by comparing different features of various imitations, one can always distinguish those imitations from diamonds.
The difference between diamonds and cubic zirconia (CZ) is that the latter has lower hardness, higher density, and much lower thermal conductivity than diamonds, so they are easily distinguished with a diamond thermal tester. For mounted stones, the breath test can separate them from diamonds: after breathing on cubic zirconia, the “fog” evaporates more slowly than on a diamond.
Diamonds are most similar to synthetic silicon carbide (moissanite); both can register on a diamond thermal tester, but synthetic silicon carbide (moissanite) has strong birefringence and can be differentiated from diamonds by observing double images and white linear inclusions.
Diamonds also share many similarities with zircon, but zircon is uniaxial and shows distinct double images, has lower dispersion than diamond, exhibits relatively weaker fire after cutting, lower hardness than diamond, and a pronounced “paper-etching effect.”
Both diamond and spinel belong to the isometric crystal system and are homogeneous, but they differ in that spinel has lower hardness, refractive index, and dispersion than diamond, producing noticeably weaker fire than diamond.
The difference between diamond and synthetic rutile is that rutile contains spherical gas bubble inclusions; its density, refractive index, and dispersion are all higher than diamond’s—especially its very high dispersion value—so after cutting, it shows much stronger fire than diamond.
The difference between diamond and strontium titanate is that under a loupe, strontium titanate lacks the brilliance of diamond, appears almost buttery in look, and shows spherical gas bubble inclusions; under UV light, strontium titanate shows no fluorescence, but its dispersion value is higher than diamond’s, producing strong fire after cutting. Its hardness is much lower than diamond’s, so after being worn for some time, the facet edges become rounded, and its density is greater than diamond’s.
Diamond and yttrium aluminum garnet (YAG) look similar, but YAG has lower hardness, lower refractive index, and lower dispersion than diamond, so its fire after cutting is relatively weak, and its density is much higher than diamond’s. The difference between diamond and gadolinium gallium garnet (GGG) is that GGG emits strong orange to orange-red fluorescence under short-wave UV light, and shows no fluorescence under long-wave UV. It also has lower hardness, higher density, and contains triangular tabular inclusions and tiny spherical gas bubble inclusions.
