Diamond
教你鑑別
天然鑽石與培育鑽石
一塊吸鐵石就可以！
在之前的推文中，小編介紹了培育鑽石的合成方法與市場現狀，不少讀者朋友對這一話題很感興趣，那麼今天我們就來看看如何快速鑑定出天然鑽石與培育鑽石吧～
CVD為化學氣相沉積法的培育鑽石，HPHT為高溫高壓法的培育鑽石，這兩種方法為目前最主要的培育鑽石的方法。
圖片來源於Gems & Gemology
培育鑽石與天然鑽石的化學性質和物理特性基本一致，僅憑肉眼分別出這兩種鑽石難度係數極大，所以一般都需要藉助儀器來輔助鑑定。雖然培育鑽石與天然鑽石的各種物理、光學特性一致，但是培育鑽石是在高溫高壓下快速生長形成的，與天然鑽石的某些寶石學特徵方面存在著差異，如包裹體、螢光、陰極發光等等。今天小編主要來介紹適用於零基礎的小白幾種強有力的手段，看完這篇文章大家也能輕鬆鑑定！
一 放大觀察
放大觀察是最基本最有效的鑑定手段，在寶石顯微鏡下，如果鑽石中能見到一些透明的有色或無色的礦物包裹體，如石榴子石、透輝石或頑火輝石等，則表明為天然鑽石。若在其內部發現有一些不透明的礦物包裹體且在反射光下呈金黃色、銀白色、黑色具金屬光澤，外觀呈渾圓狀、棒狀、板狀、針狀，則表明為培育鑽石。
如圖所示，左列為天然鑽石，右列為CVD化學氣相沉積法的培育鑽石，天然鑽石內有針尖狀、雲霧狀以及具有晶形的礦物包體，而培育鑽石的包裹體與其合成環境有關，多顯示粉塵與金屬包體。
圖片來源於Gems & Gemology, Fall 2016
二
磁性
這裡要再提一下，用HPHT高溫高壓法培育鑽石的時候，培育鑽石會被觸媒劑中的鐵和鎳及不等量的銅、硫、矽等元素污染，故而HPHT高溫高壓法培育鑽石會有一些合金包裹體，產生一定程度的磁性，甚至可能被吸鐵石吸起來！
圖片來源於Wikipedia
在天然鑽石中，唯一能與合金包裹體相混淆的就是金屬硫化物，如磁黃鐵礦或鎳黃鐵礦。但是這些金屬硫化物包裹體的周圍多伴生有一系列的張性裂隙。這種包裹體與裂隙的組合形式，至今為止，在培育鑽石中尚未發現。
上圖為HTHP高溫高壓培育鑽石的金屬包裹體，多呈不透明棒狀，具金屬光澤。
圖片來源於Gems & Gemology, Fall 2017
三 發光現象
1. 螢光現象
螢光現象是另一個強有力的手段，天然鑽石在長紫外線照射下多見藍色及少量的黃色螢光，而在短紫外線下無或者有較弱的藍色、黃色螢光，並且螢光效果呈均勻狀或不均勻的帶狀分布。
而培育鑽石螢光與之相反，其在長波紫外線照射下為惰性螢光，短波紫外線照射下發中—強的黃綠色螢光，並且短紫外線的螢光強度強於長紫外線的螢光強度。
左至右分別為：DiamondView、短波紫外光、長波紫外光下的圖像。
圖片來源於Gems & Gemology, Fall 2017
除此之外，目前已知的近無色HPHT合成小鑽基本上都能發出磷光（磷光一般認為是停止紫外光激發後仍然發出的光稱作磷光）！
HTHP培育鑽石的藍色磷光
圖片來源於Gems & Gemology, Fall 2017
2. 陰極發光
培育鑽石的陰極發光組合圖像是鑑定培育鑽石的診斷性依據。陰極發光是由電子束轟擊樣品時產生的可見光，該儀器相對於前面介紹的兩種（顯微鏡、可攜式螢光現象）略為複雜。
由於天然鑽石與培育鑽石的生長環境和生長時間有明顯差異，因而它們反映出的陰極發光圖像也明顯不同。培育鑽石的陰極發光圖像，整體上強化了短紫外光激發下培育鑽石特徵，陰極發光所具有的幾何對稱生長分區更加明顯。
天然鑽石的陰極發光特徵
圖片來源於珠寶玉石鑑定 陰極發光圖像法GB/T 36129-2018（20181201）
培育鑽石的陰極發光特徵
圖片來源於珠寶玉石鑑定 陰極發光圖像法GB/T 36129-2018（20181201）
CVD化學氣相沉積法培育鑽石的陰極發光圖像，可以觀察到有醒目的平直或帶狀分布的生長紋理，且不同發光區域發光強弱不同。
圖片來源於Gems & Gemology, Fall 2016
3. Diamond View
基於陰極發光的基本原理，「Diamond View」應運而生，用於快速、便捷鑑定天然鑽石與培育鑽石，其原理是測量鑽石表面的發光影像，從而確定鑽石的生長結構。因為天然鑽石與培育鑽石的生長結構不同，所以天然鑽石與培育鑽石的發光類型有明顯的區別。
Diamond View
圖片來源於WikiPedia
在DiamondView中，CVD化學氣相沉積法培育鑽石（左）與天然鑽石（右），培育鑽石能看到平直的條帶，且發光區域不連續發光區域，天然鑽石表現出單一、均勻的藍淡藍色螢光。
圖片來源於Gems & Gemology, Fall 2014
上述四個圖為培育鑽石的特徵Diamond View發光特徵，可觀察到具有的幾何對稱生長分區。
圖片來源於Gems & Gemology, Fall 2017
四 現代測試方法
1. 紫外-可見光光譜檢查
天然鑽石在可見光譜中顯示415nm的特徵（此處指Ia型鑽石，98%的鑽石屬於此類，其特點是氮含量在0.1%～0.25%之間，後文將具體介紹）。大多數的培育鑽石，在常溫下的可見光譜中沒有415nm處特徵的吸收線，但在液氮低溫狀態下，可有658nm的吸收峰。不過用手持式或台式分光鏡觀察這一吸收線十分困難，就如下面這張圖，你們找得到415nm嗎？所以目前還是會使用紫外光譜儀這一大型儀器進行觀察。
天然鑽石415nm特徵吸收
圖左為手持式分光鏡 圖右為台式分光鏡
「Diamond Sure」便是根據所測寶石是否存在415nm的吸收線而設計的。該儀器裝有一光纖探頭，只要把已拋光的裸石或已鑲嵌的鑽石台面緊貼探頭尖端，便可進行快速檢測。
Diamond Sure
圖片來源於WikiPedia
2. 傅立葉紅外光譜
鑽石可以按照N（氮）原子和B（硼）原子的存在與否和存在形態分為IaA型、IaB型、Ib型，IIa型和IIb型。
圖片來源於WikiPedia
不同類型的鑽石會有不同的光譜特徵，無色鑽石大部分以Ia型為主，HTHP法合成鑽石主要以Ib型為主，CVD法合成鑽石則以IIa型鑽石為主。當紅外反射圖譜顯示非Ia型鑽石時，要特別引起警惕，結合其他鑑定手段，綜合判斷是否為合成鑽石。
圖片來源於WikiPedia
上述幾個方面的特徵，並非在每個培育鑽石中均可觀察到，而需要綜合鑑定的結果相互支撐來判斷是否為培育鑽石。除了以上幾種鑑定方法，一些培育鑽石還存在一些「特別」的鑑定方法。
Gems & Gemology在2016年冬，發現了HTHP高溫高壓培育鑽石的應力紋。
Gems & Gemology在2017年秋報導，在正交偏光鏡下培育鑽石具有複雜的干涉圖，可能與他生長時的應力有關。
如Gems & Gemology在2021年春報導的，四個CVD培育鑽石的正面圖像，可見不同生長平面，表明不是一期生長活動。
以上就是本篇文章的全部內容啦，如果想獲得準確的鑑定結果，大家還需要送到專業的質檢機構進行鑑定。
美編：趙茹昕
校對：江淑敏 劉淇郡（成都理工大學）