钻石的颜色成因
一、钻石的颜色类型
三个系列：
1.开普系列：无色、微黄-黄色的连续渐变系列
2.褐色系列：微褐-褐色的连续渐变系列
3.花色系列：具有清晰特征色彩，颜色饱和度高，价值高的有色钻石
褐色及黄色是否作为花色系列依市场变化而定。
二、钻石中杂质类型及分类
1、钻石中N的存在形式及其特点
氮取代钻石晶格中的碳原子的形式相当的多样，不同的形式还会引起钻石物理性质的变化，目前已经知道，N 至少以四种不同的形式存在于钻石的晶格中：
（1）单原子N
a、特点：N占据彼此不相连的C原子的位置，称为孤N或者C中心
b、识别：503，637nm ，1130cm－1吸收光谱线
c、归类：Ib
注：天然的Ⅰb 型钻石很少，仅占Ⅰ型钻石总数的0.1% 左右
但是合成钻石，如不经特殊处理，都属于Ⅰb 型。
（2）双原子N（A集合体）
a、特点：两个N占据两个相邻C原子的位置并形成缔合体稳定下来，这种形式被称为A 集合体或N2中心。
b、识别：
红外区：☆1282cm－1，1365 cm－1，1175 cm－1
可见光蓝光区：478nm
c、归类：IaA
（3）三原子N（N3中心）
a、特点：三个氮原子取代三个相邻的碳原子，组成三角形的原子团，并在三角形原子团的中央产生一个结构空位，形成所谓的N3色心。
b、识别：
红外区：无特征吸收峰
可见光紫光区：415nm
c、归类：Ia型或IaA/B型
注：N3色心导致在紫光区的吸收，是钻石产生黄色体色的主要原因
（4）集合体N（B中心）
a、特点：4个N或4个以上的N原子占据相应的C原子位置，N原子亦可聚集成小片晶。
b、识别：红外区：1370cm－1
2.钻石的分类★
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N 、B 能够影响钻石的颜色和性质 ⏹
最有效的研究方法：红外吸收光谱 ⏹
按用途可分为工业钻石和宝石级钻石两大类。
⏹
按照对红外光的吸收及紫外光的透过能力差异可以确定钻石的类型。
三、天然钻石的颜色成因★
影响颜色的4个因素：（具体内容见钻石基础教程P23——25）
⏹ 杂质呈色
⏹ 塑性变形
⏹ 天然辐射损伤中心
⏹ 矿物包裹体
各种颜色的钻石的颜色成因：
1. 无色钻石：纯净，无杂质，无晶格变形
2. 黄色钻石：
（1）Cape 系列：N2、N3、B 中心
光谱：415，423，435，465，478nm
Ⅱ型:（不含N ） Ⅰ型（含N ）
Ⅱa
Ⅱb N 以小片晶形式存在于钻石晶体结构中； N 以分散状形式存在于钻石晶体结构中； 不导电，具有最高的导热性,在短波紫外光下不发磷光 半导体，短波紫外光下发磷光 Ⅰa
Ⅰb Ia 型 IaA 型 IaAB 型 IaB 型
以A 中心为主
同时有A 中心、B 中心、N 3中心
以B 中心、N 3中心为主
（2）Canary黄：金黄色，孤氮中心(杂化轨道，使带隙由5.4ev 2.2ev，吸收大量蓝、紫光，所以显金黄色)
光谱：503，637nm
（3）Fancy系列：深黄，棕黄色，由H3、H4（辐照损伤中心）色心所致
光谱：天然——H3：503nm，H4：415、477、496nm
人工——H3＋H4，595nm
3.褐色：塑性变形，碳原子位错或内部晶格变形
光谱：495、503、512、537nm
4.粉红色、紫红色：与褐色成因相似
光谱：Ia—— 415、478、560nm
IIa——390、396、560nm
Argyle粉红——415、503、560nm
5.蓝色：B原子所致，其外层为3个价电子，与C原子形成共价键时产生空穴，并被
相邻的C原子的电子充填，电子吸收长波（红色），残余色呈蓝色
6.黑色：大量暗色不透明包裹体：微晶状，铁质矿物或分子级石墨。
7.绿色：辐照损伤中心所致，天然钻石常为很薄的绿色表皮。
钻石颜色的成因
三、钻石人工致色
一、辐照处理＋热处理
辐照处理使暗淡色彩的钻石变成较为鲜艳色彩的花色钻石
方法：通过原子/亚原子、粒子轰击钻石来改变钻石的颜色,粒子通过转换C及其电子使钻石结构遭破坏，产生空位（色心），并从光中吸收能量。
这些能量的一部分以可见光
的形式发射出来
具体方法：
回旋加速器处理
（1）过程：亚原子粒子在回旋加速器中加速，使粒子带电，把钻石置于回旋加速器的通道上。
亚原子粒子——质子、a－粒子，氘核
（2）形成的颜色：暗绿色，放射性几小时消失，表层显示暗色标志
注：重新抛光会去掉表皮颜色
（3）热处理：稳定或改变颜色
500－900°
（4）热处理过程：使钻石的空位活化，可与其他缺陷/杂质联结。
Eg：一个N捕获一个空位，产生503nm，595nm吸收
（5）处理证据
钻石表面上显出特征的暗色标记
A、若从亭部辐照，在台面可见一“张开的伞”环绕底面
B、若从冠部辐照：环绕腰棱可见暗色的带
C、若从侧面辐照：在腰棱上将会有一些标志
r射线处理：
⏹采用Co60产生r－ray进行辐照改色
⏹由于速度慢，目前几乎不用
⏹优点：整体改色；蓝、蓝绿色
中子处理
（1）过程
⏹在原子反应堆(核反应堆)中,利用加速的中子来轰击钻石产生绿色－蓝绿色
－黑色
（2）特点：
⏹不带电子、能穿透钻石，整体改色，永久性改色，放射性很快消失
⏹具有595nm吸收线
电子处理：
（1）过程及颜色
借助电场和磁场产生较高能量带电粒子束的装置，利用一种使电子持续的加
速的设备来加速电子(范德格拉夫加速器/直线加速器)，产生蓝色、蓝绿色；颜
色深度：1mm；无放射线带入
镭盐处理
⏹1904年首次进行
⏹缺点：残余放射性不易褪
⏹颜色：稳定的绿色，但仅限表面2mm，抛光可去除；通过加温，绿色会转
变成黄色、橙色、褐色
6、辐照处理的钻石的鉴别特征
（1）吸收光谱（用分光光度计测定）
①绿色钻石：
绿色钻石具有741nm吸收，由结构的辐射损伤产生，称GRI线。
绝大多数天然绿色钻石为薄层，抛磨后不复存在。
②橙黄和褐色钻石：
用分光光度计在低温状态下（<-150ºC）检测钻石的吸收光谱是鉴别辐照处理钻石的关键。
低温条件可用冷却的液氮获得。
辐照处理过的黄色、橙色或褐色钻石中，出现496nm 、503nm 、595nm 吸收峰。
辐照处理的钻石经高温加热时595nm 逐渐消失，同时产生1936nm 、2024nm 两条新的吸收线。
所以：若595nm、1936nm、2024nm中出现任意一条，则可作为处理证据
③蓝色钻石：
处理蓝色钻石有741nm吸收（典型吸收线），为绝缘体
天然蓝色钻石无吸收峰，为半导体
④粉红、红紫色钻石
主要为Ib型钻石，特征吸收637nm，另可出现595nm、575nm和503nm，其中637nm （拉曼光致发光光谱）吸收线为人工处理的诊断线
天然粉红、红紫钻石：
特征谱线为563nm，伴有503nm和415nm
（2）颜色分布特征：
辐照处理的钻石在表面的面棱处常呈暗色标记。
如用回旋加速器处理的钻石，颜色仅在表层，并且颜色分布式样与辐照方向有关。
从亭部方向对圆明亮式琢型的钻石进行轰击后，从台面观察时，可见颜色围绕亭尖呈“伞状”分布，或称伞状效应。
当辐射是从冠部方向开始时，则环绕腰棱可见一深色环。
如果从侧面轰击钻石，侧面靠近辐射源一侧颜色加深。
（3）导电性：
天然Ⅱb 型蓝色钻石呈半导电体，辐照处理的蓝色钻石不具有导电性。
（4）其他
对于用镭处理的钻石，常显示强的残余放射性，可用盖革计数器检查出来，或者将这种被处理的钻石置于照相胶片上一段时间，感光后胶片上可出现模糊的钻石图像，该图像是因钻石中具有放射性所致。
二、高温高压处理（HPHT）
较高的温度和压力下，改变晶体缺陷，从而改变钻石的颜色，也有部分缺陷解体，导致颜色改变
(1) GE POL钻石
1999年3月1日，POL美国公司宣称GE公司将褐色、灰色钻石改变成色级较高（D-E）的钻石。
同年5月由LKI的子公司POL在比利时销售。
后由GIA经过多次与该公司沟通，用激光在处理钻石的腰棱上打上"GE POL"字样。
这类钻石利用高温高压将褐色钻石改变成色级较高的钻石，处理方法的细节尚属保密。
GE-POL钻石鉴定小结
①雾状外观、略带灰色或褐色色调
②愈合羽状体、内部纹理、解理
③异常包裹体
④异常消光
⑤
（2）诺瓦钻石
美国诺瓦钻石公司称：褐色调的Ⅰa型钻石用高温高压处理将其改变成黄绿色钻石。
（检测较困难）。
经实验表明：T ：（1400-2000 ℃），P高于8.5Gpa（7-9GPa）稳定压力下时A心等N集合体，解体产生C心。
但A心吸收未减弱，可能有浓度少C心产生，当A心解体，C心扩散进入钻石格架中，或认为：Ns（片晶）解体时由片晶释放出C心。
C心作为电子施主能级，将H3（503线）变为H2（986nm线），H2心视为高温高压处理的独特标记。
检测特征
①自然界罕见的黄绿色；LW（紫外-可见光谱中）紫外光下极强的绿色荧光（H3）；
②529nm荧光谱线，986nm的吸收谱线。
③A、B、C中心同时存在，红外测试1344cm-1处有小的C心吸收峰。