- 亓利剑;周征宇;招博文;杨池玉;曾春光;张丛森;吕永德;
塞拉利昂济米矿区地处西非克拉通，其产出的黄色钻石以Ⅰb型、ⅠaA～Ⅰb过渡型及Ⅰb～ⅠaA型居多，且内部富含硫化物包裹体。近年来，该地区Ⅰb型系列钻石晶格中[N_2V]~0、[NV]~0、[NV]~-等缺陷中心的起因和演变过程及其孤氮(C缺陷中心)的驻留机制等问题，已成为地球科学和宝石矿物学研究领域重点关注的热点。基于此，本研究选取原产自塞拉利昂济米矿区天然Ⅰb型系列钻石样品为研究对象，综合运用显微拉曼光谱、显微红外光谱、阴极发光显微镜和电子顺磁共振谱等测试方法，从晶格缺陷和矿物谱学角度研究该地区Ⅰb型系列钻石中晶格缺陷的起因、演变机制及其与位错滑移之间的耦合关系。结果表明，塞拉利昂济米矿区天然Ⅰb型系列钻石样品在结晶生长过程中，历经岩石圈地幔中流体的溶蚀、寄主岩浆的侵位及后期构造变形作用的改造，最终在晶体(111)晶面上保留了形态各异的几何溶蚀像和位错滑移条痕；随着其晶格中孤氮聚合程度的逐渐增大，自晶体边部生长区向生长中心，C缺陷中心浓度逐渐递减，而A缺陷中心浓度则相应递增；该系列钻石晶格中位错滑移网络的形成与演变过程及其孤氮(C缺陷中心)的驻留，明显受控于该地区的多期次构造快速折返运动，由此导致晶格中的位错沿{111}方向产生不同程度的滑移、攀移、增殖及重组，并伴有不等量的空位簇及亚晶界的形成，最终构成特征的多维位错网络。位错滑移是导致塞拉利昂济米矿区天然Ⅰb型系列钻石中[N_2V]~0、[NV]~0、[NV]~-等缺陷中心形成的关键因素，各类缺陷中心浓度与位错滑移强度存在着明显的正相关，这也是导致该钻石呈现棕黄色、褐黄色调的主要原因之一。本研究成果为阐明该类型钻石晶格中C缺陷中心的驻留和[NV]缺陷演变机制的建立与完善及其相关的检测提供科学依据。
2025年04期 v.27;No.130 24-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2489K] - Fanglin Lyu;Tian Shao;Taiqiao Liu;Xiaojing Lai;Andy Hsitien Shen;
The features of optical defects in a chemical vapor deposition(CVD) synthetic type Ⅱa diamond were characterized using photoluminescence(PL) spectroscopy, before and after electron irradiation. The sample was cut within a {100} growth layer, and irradiated with 2 MeV electrons along the <100> axis. PL spectra of sample were collected under 532 nm and 355 nm laser excitation, at room temperature and 77 K, and linear scanning analysis along incident depth was applied to determine the distribution of defects. The pre-irradiation characterization results revealed uniformly distributed PL centers at 389 nm, 469 nm, 533 nm, 575 nm(ZPL of NV~0), 637 nm(ZPL of NV~-), and 736.7/737.1 nm(ZPL doublet of SiV~-). After irradiation, the differential responses of these as-grown defects were observed, alongside the emergence of irradiation-induced defects, namely 489 nm center, H3 center(ZPL at 504 nm) and GR1 center(ZPL at 741 nm). The maximum penetration depth of 2 MeV electron-irradiation induced defects was determined to be 2.1 mm. This work primarily presents the depth profiles of both as-grown and irradiation-induced defects in 2 MeV electrons irradiated diamond. The result provides experimental data for better understanding of the radiation effect in diamonds. Serving as a reference for diamond enhancement by electron irradiation.
2025年04期 v.27;No.130 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1467K] - 刘欣蔚;陈涛;
我国重要金刚石产地之一的湖南砂矿金刚石，其系统性研究综述尚显匮乏。本文系统地梳理了湖南砂矿金刚石的成分及结构特征。资料显示，湖南金刚石以ⅠaAB型为主，Ⅰb和Ⅱa型占比相对较高；含氮量以及氮聚集程度呈现明显不均一性；晶面花纹和颜色丰富，晶体形态多样，多呈现曲面外观，指示该金刚石上升到地壳的过程中经历了复杂环境；内部生长结构多样，包括简单生长结构及复杂的斑杂生长结构和似玛瑙状生长结构；碳同位素组成(δ~(13)C)范围较宽，与榴辉岩型金刚石更为一致，揭示其碳源及形成机制有别于华北克拉通金刚石；包裹体种类有橄榄岩系列和榴辉岩系列组合，深部包裹体来源值得进一步探索。上述特征表明，湖南金刚石具有多源性、多期次、高复杂性的特点。不同金刚石个体具有一定来源个性，难以依据单一金刚石特征确认“整体”湖南金刚石的产地来源特征，需通过不断挖掘现有金刚石中所携带的杂质特征，特殊结构和包裹体信息，从而完善对湖南金刚石产地来源的认识。
2025年04期 v.27;No.130 42-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1614K] - 李育洁;宋中华;胡志鲲;许颖倩;韩冬;
石墨作为钻石的同素异形体，在特定温度压力条件下二者可以发生相互转化，目前市场常见的处理黑色钻石就是利用此原理，通过在高温低压条件下促使钻石表层及内部产生大量石墨包裹体，大量微晶石墨使其为黑色。有效区分天然石墨包裹体致色的黑色钻石和高温低压处理的黑色钻石一直是实验室检测的难点。为此，本研究选取3粒天然褐色钻石样品进行高温低压处理实验，并收集10粒高温低压处理黑色钻石成品，分别从微晶石墨的形态与分布特征、拉曼光谱及钻石的发光图像、光致发光光谱共4个方面，对高温低压处理黑色钻石的宝石学及光谱学特征进行分析。结果显示，高温低压处理所产生的微晶石墨主要分布于处理钻石样品开放大裂隙面上，无石墨特定形态，局部表层可见大量密集排列的微晶石墨，原有白色云状包裹体体积增大并变为黑色点状物；微晶石墨包裹体的拉曼光谱主要表现为位于1 590 cm~(-1)附近宽带，由于石墨D带的存在致使钻石的拉曼本征峰发生变形，证明高温低压处理产生的微晶石墨的有序度低于天然钻石中的石墨；高温低压处理黑色钻石样品的发光图像特征主要表现为整体较暗的蓝色荧光，裂隙处呈荧光惰性，裂隙附近可见由H3缺陷导致的绿色发光，部分样品可见“荧光笼”现象。光致发光光谱缺失以600、650 nm为中心的发光宽带及GR1缺陷，并出现强度不等的H2缺陷。微晶石墨包裹体特征及其光谱特征可以作为鉴定高温低压处理黑色钻石的主要依据。
2025年04期 v.27;No.130 53-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1997K] - 杨池玉;张维肖;汪田田;汤维茜;
以4颗宝石级高温高压(HPHT)合成黄色钻石样品为研究对象，通过红外光谱、紫外-可见光谱、光致发光光谱及光谱成像技术对其与镍(Ni)相关的缺陷中心类型及分布规律进行了测试与分析。结果表明，HPHT合成黄色钻石样品中与Ni相关的晶格缺陷类型主要包括：Ni_s~-中心(658 nm吸收/发光峰)、NE8中心(794nm发光峰)、Ni-V中心(883 nm/884 nm发光峰)及Ni-N复合体(808 nm发光组峰)。经二次HPHT处理后，孤氮发生聚集，使钻石样品由Ⅰb型转变为Ⅰb～ⅠaA型直至ⅠaA型，受孤氮影响的658 nm吸收/发光峰相应减弱甚至消失；同时，二次HPHT处理破坏了Ni-N复合体，808 nm发光组峰减弱甚至消失，并促进Ni和聚集氮形成NE8中心，导致794 nm发光峰增强。NE8中心和Ni-V中心的分布存在明显分区，主要择优分布于合成钻石样品{110}生长区，在{100}和{111}生长区内不可见。
2025年04期 v.27;No.130 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 2547K] - 朱文芳;汪洋;和盛梅;宋中华;蒋佳丽;覃敏锋;
孤氮缺陷致色是黄色钻石最重要的颜色成因之一，实际检测中其呈现出多种类型。为了深入理解，本研究对91颗孤氮原子致色的天然黄色钻石样品进行了系统分类与光谱学特征分析。结果显示，红外吸收光谱(1 344 cm~(-1)和/或2 688 cm~(-1)处理吸峰)或紫外-可见吸收光谱(560～400 nm连续吸收)可确定黄色钻石样品的颜色均为孤氮致色；基于红外吸收光谱的归一化处理计算黄色钻石样品的C型氮、A型氮和B型氮的浓度及比值，将其分为纯Ⅰb型、ⅠaA～Ⅰb型、Ⅰb+ⅠaAB(氮不溢出)型、Ⅰb+ⅠaAB(氮溢出)型4类，且这4类样品的氮总量及聚合程度依次增加。前3类的红外吸收光谱均可能出现与琥珀中心相关的吸收峰，而第4类则无；荧光图像和光致发光光谱结果显示，前3类钻石样品均出现明显的塑性变形导致的错位滑移线，均具有503.2、637、828、831 nm和905 nm处发光峰，第4类钻石样品出现类似块状“分区”的荧光结构且无塑性变形导致的错位滑移线，具有496.2、701、787 nm和926 nm处发光峰。
2025年04期 v.27;No.130 68-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 2775K] - 黎辉煌;陈佳;朱文芳;黄旭;张陈圣文;祝晓霞;
在钻石厘石检测中，合成钻石与天然钻石混用的情况一直存在。针对无色钻石厘石样品，NGTC深圳实验室采用超短波紫外光初筛其荧光和磷光特征，并针对非蓝白色荧光样品进一步开展405 nm激发光源条件下的光致发光光谱测试。结果表明，天然钻石厘石除了常见的蓝白色荧光外，还可能呈现黄色、红色、绿色或深蓝色荧光，少数天然钻石样品还可观察到磷光，其光致发光光谱常见415、503、496 nm和741 nm等处发光峰，部分样品还会出现与SiV~-缺陷相关的737 nm处发光峰、与镍缺陷相关的发光峰，以及560 nm处荧光带；化子气相沉积法(CVD)合成钻石厘石通常表现出红色荧光，部分出现绿色、黄色或橙色荧光，其光致发光光谱常见468、737 nm处发光峰及其声子边带；高温高压(HPHT)合成钻石厘石则常表现为绿蓝色荧光和绿蓝色磷光，其光致发光光谱中常见与Ni缺陷相关的883 nm/884 nm处发光峰。
2025年04期 v.27;No.130 77-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1672K] - 罗跃平;原亨馨;王妍;范澄兴;
钻石颜色是评价其品质的关键指标之一。褐色Ⅱa型钻石经高温高压(HPHT)处理后可转变为高色级(H—D级),从而显著提升其价值，该处理工艺的鉴定方法亟需公开。目前，通过检测高温不稳定缺陷中心，光谱学手段成为鉴别HPHT处理无色Ⅱa型钻石的主要方法。研究表明，GR1中心(741 nm)对此类钻石的鉴定具有重要意义，由于GR1中心可由天然辐照或人工辐照形成，因此确认其并非处理后二次辐照产物显得至关重要。本研究以HPHT处理的无色Ⅱa型钻石样品为研究对象，通过人工辐照和不同温度(800℃/900℃)退火，结合紫外-可见光谱与光致发光光谱等测试手段分析样品经人工辐照与退火处理后的宝石学及光谱学特征。结果显示，GR1中心在区分天然和HPHT处理无色Ⅱa型钻石方面发挥着关键作用，通过检测GR1中心的存在与否以及其较窄的半高宽(FWHM≤0.60 nm, 532 nm激发光源下测量)可以有效鉴别两者。
2025年04期 v.27;No.130 86-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1529K] - 陈巧;黄诗润;龚梦蝶;张云浩;
近年来，随着培育钻石的技术发展，其生产规模不断扩大。在消费者对彩色钻石需求日益增长的推动下，高质量改色技术亟待发展。本研究团队基于物理气相沉积(PVD)磁控溅射镀膜着色技术，参考合成宝石镀膜着色的成功经验，在培育钻石表面实现了新型镀膜着色处理，并通过工艺调控实现了精准的颜色制备，使得合成莫桑石能够实现“镀色”宝石CIE颜色的色度值精细化，从而可以使2种不同颜色的色差△E低至2.4。针对培育钻石的特殊性，本文通过显微照相、紫外-可见分光光度计、红外-显微红外光谱仪对“镀色”的钻石进行研究分析，并设置控制加热实验和耐腐蚀性实验，对培育钻石颜色的稳定性进行测试。通过对比探究，结果显示，利用磁控溅射镀膜着色技术改色处理后的培育钻石展现出良好的耐高温性和耐腐蚀性，具有优异的耐久性能。本研究希望能为新型镀膜技术的发展进步提供参考，为“镀色”培育钻石的实际应用奠定基础。
2025年04期 v.27;No.130 92-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1515K] - 赵星棋;卢琪;顾玮铭;秦府鑫;
选取来自两家企业的无色及粉色CVD合成钻石样品及其种晶，采用偏光显微镜、DiamondView~(TM)、红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱和多激发光源低温光致发光光谱等测试方法，系统研究了样品的颜色成因与光谱学特征。结果表明，所有样品在正交偏光下普遍存在异常消光，表明其晶体存在应力差异；DiamondView~(TM)显示粉色CVD合成钻石样品表现出由NV~0中心主导的橙红色荧光，无色样品则表现为以H3中心为主的绿色荧光；红外光谱测试结果可将样品划分为Ⅰb型，粉色样品均出现与辐照及退火处理相关的1 450 cm~(-1)处(H1a中心)吸收峰，部分样品出现高温高压(HPHT)相关的1 510 cm~(-1)处吸收峰；根据1 332 cm~(-1)处的钻石拉曼本征峰处的半高宽(FWHM)显示，晶体质量从高到低依次为种晶>无色样品>粉色样品；紫外-可见光谱与光致发光光谱测试结果进一步揭示粉色CVD合成钻石样品中存在NV~0及SiV~-等中心。研究表明，CVD合成钻石样品具有强异常消光和层状生长现象，粉色CVD钻石样品经过辐照和高温高压处理，其颜色主要源于NV~0中心的形成，并在DiamondView~(TM)下呈橙红色荧光。研究测试结果可为CVD合成钻石的检测及颜色特征判定提供一些参考依据，对于提高合成钻石处理识别的准确性及理解其光谱特征的形成机制具有借鉴意义。
2025年04期 v.27;No.130 99-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 2148K] - 李坤;岳素伟;高诗佳;金莉莉;
为规范粉色合成钻石(培育钻石)的市场秩序并提供技术支撑，中国质量检验协会于2025年7月1日发布了《粉色合成钻石(培育钻石)鉴定与分级》团体标准(T/CAQI 435-2025)。该标准的制定具有重要的现实意义，填补了我国在该领域的标准空白，有助于提升鉴定准确性和分级一致性，增强消费者信心，促进合成钻石行业健康发展。本文系统解读该标准的核心内容，明确其鉴定与分级的具体方法和技术依据。通过系统研究2 000余颗粉色合成钻石样品，结合紫外-可见光谱、红外光谱、激光拉曼光谱、光致发光光谱等多种技术手段，建立了科学的鉴定流程和颜色分级实物标样体系。标准内容包括鉴定特征、分级条件、颜色分级步骤等关键条款，重点解决了光致变色效应、伴色影响等技术难点。该标准为粉色合成钻石的鉴定与分级提供了统一、可靠的操作规范，具有良好的实用性和推广价值。
2025年04期 v.27;No.130 110-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1848K]