一、合成钻石（一）、合成钻石的方法静压合成法→晶体触媒法（主要合成大颗粒钻石）（二）晶种触媒法合成钻石（画图）石墨、钻石粉的混合物为碳源，将其熔于铁镍合金触媒中。

1、金属触媒：在合成钻石中起着助熔剂和催化剂的作用，它既能熔解碳，又能激发石墨向金刚石转变，降低了合成钻石的压力和温度条件。

在温度梯度作用下，使熔解在触媒金属中的碳输送到高压反应腔中，钻石在晶种上长大。

2、高压装置（1）压带装置：上下压砧（顶锤）和中部一个压缸组成。

压砧装置产生的压力达6.5 GPa，温度达2000°C。

（2）四面顶装置：有四个可移动的压贴按四面体形状组成，贴面正好围成1个四面体空间。

预制的试样大于这个空间，压缩时产生高压力。

可达6—7GPa，温度达2000—2500°C。

（3）六面顶装置：由上下、前后、左右3对压钻组成，拢时形成立方体的高压腔，各压钻用多缸油塞来推动。

工作压力可达6—7GPa，温度达2000—2500°C。

（4）BARS装置（分裂球无压装置）俄罗斯发明的方法。

将液体注入压力桶内，使8个球体截体合拢，构成八面体形状的6个活塞产生压力。

3、生长舱：加热设备、籽晶、钻石粉、金属熔剂生长舱的装配（1）原料：钻石粉和溶剂触媒放入生长舱中；石墨→是钻砂的主要原料。

钻石粉末→是宝石级钻石常用的原料。

（2）籽晶片：放入生长舱底部，顶部温度高，钻石粉溶解后并穿过周边的溶剂向生长舱运移，并在籽晶（晶核）上进行结晶。

（3）碳加热器：传导热量，碳化钨钻使得钻石粉溶解触媒，形成封闭的生长舱。

（4）金属触媒：Fe、Ni、Co、Pd（钯）合金。

作用：降低合成的温度、压力，提高合成效率（石墨→钻石转变率提高）。

（5）叶蜡石：为绝缘体、高温下叶蜡石可塑性强，起着垫圈或密封圈的作用。

纯净的叶蜡石具有异常稳定和惰性的化学性质。

4、生长过程（1）加压：将装配好的生长舱放入压机中，加压至极高压50×108千巴帕；（2）加温：电流通过金属触片，碳加热器加温至1650°C或更高，底部温度约1550°C，碳在较“冷”的底部围绕籽晶缓慢结晶，缓慢生长制止杂质在表面上生长。

（3）形成晶形：温度调整可控制晶体的生长，1300°C为立方体，1600°C为八面体。

（三）CVD钻石2004年美国Apolo公司的新的合成宝石级钻石的方法。

与Sic合成法相似。

鉴别特征：①通常是Ⅱa型及少量Ⅱa、Ⅰb的混合型；②深褐色到无色，须高温高压处理之后，深褐色可进行改色；③阴极发光下，显示强烈的橙黄色荧光；④内部含有大量白色、黄色针尖，似面包屑也含有细小微裂纹；⑤LW弱（惰性）、SW较强，通常呈橙红色；⑥红外光谱检测6856cm-1细小吸收峰；⑦拉曼光谱1332cm-1、1435cm-1；⑧可见光谱737.5nm；（四）合成钻石的鉴别：1、颜色：A、大多数合成钻石呈黄色、褐黄色、钻石艳丽并带有棕色，具沙漏状色带，天然黄色钻石为无色、浅黄色、黄色钻石，柔和纯正。

合成钻石的颜色具有高的饱和度。

B、合成近无色钻石带有浅灰、浅蓝、微浅黄色调；C、合成蓝色钻石比天然蓝色钻石鲜艳；D、合成钻石颜色不均匀。

2、晶体类型：合成钻石晶体基本上为立方体与八面体聚形；天然钻石常呈八面体、菱形十二面或聚形及不规则的形态。

3、晶体形态：合成钻石晶面平直、晶棱陡立，晶角尖锐，晶体表面有树枝状，不规则的小丘或瘤状物。

天然钻石熔蚀使晶面、晶棱弯曲，浑圆状外观、三角形、四边形、网格状等蚀象。

4、内含物特征：常见片状、针状，各种不规则和大小混杂的金属包裹体。

5、磁性检查：由于含有金属包裹体，而产生磁性。

6、紫外荧光：在长、短波紫外线下，均为黄—黄绿色荧光，短波强于长波的荧光。

荧光分布呈十字、八边形或其它几何图形。

中心部分荧光较强，向外缘逐渐减弱，反映内部生长带，结构。

天然钻石在紫外线下荧光可有可无，若有则为长波下强于短波，短波很弱。

7、阴极发光仪（电子激发下）：合成钻石具有规则的阴极发光试样，八面体发光区和立方体，发光区排列规则（画图）。

天然钻石表现为复杂的发光图案。

天然：阴极发光不显示。

黄绿、蓝色。

8、异常双折射：正交偏光下天然钻石因生长及运移过程的复杂的异常双折射特征，如不规则带状、波状斑块状和格子状等，而合成钻石异常双折射表现较弱，某些合成钻石呈十字形交叉的亮带。

9、吸收光谱线：合成钻石缺失天然钻石中无色---浅黄色系所具有415nm特征谱线。

10、籽晶及籽晶的幻影区：某些合成钻石中，存在的沿着四方形种晶向外生长延伸的，边缘由相对明亮的细线构成的锥状生长区。

无论种晶是否被切磨掉，幻影区仍或存在。

浸液中观察更明显。

二、仿钻及其鉴别（一）钻石原石的鉴定肉眼和10X下：A、典型的金刚光泽；B、晶体形态和表面特征；C、解理特征；D、包裹体特征；E、SG的估计；F、高H特征。

仪器检测：拉曼光谱议、红外光谱仪、分光光度计等。

（二）抛光钻石的鉴定1、肉眼或10X下：A、光学特征观察：高亮度、无与伦比的金刚光泽，特征的火彩特别是圆多面形琢型的亮度和火彩特征与常见仿制品的差异。

B、切工特征：因切磨工序的特殊性，与其他宝石相比，钻石表现为良好的切工特点：刻面平整面棱锐直。

C、腰棱特征：①可能存在的原晶面或晶面上的三角生长标志；②可能存在的胡须或V形缺口；③粗磨的腰棱呈磨砂状特征，抛光腰棱少见抛光纹。

D、包裹体观察：各种天然包体（固相、流体相）；人工包裹体（激光及裂隙充填处理）E、钻石的单折射特征；F、透视效应（线试验）：将圆多面形琢型的钻石台面向下，放在一张有线条的纸上，从亭部观察，钻石通常看不见纸上的线条，而仿制品则容易看清。

仅针对切磨比例标准的圆多面形琢型钻石。

G、亲油性实验：利用钻石的亲油疏水性观察油性或水性笔在钻石表面留下的线条痕迹。

油性笔：钻石表面连续的线条，仿制品不连续。

水性笔：结果相反。

H、哈气试验（呼吸试验）：钻石的导热性高，散热快，哈气消失快；仿制品较慢。

注意：快慢的观察应有标准参照系，样品大小，环境温度对结果有影响。

I、浸液试验：浸入=碘甲烷（RI1.74）中看突起；轮廓边缘线的清晰程度。

如尖晶石，蓝宝石近于消失，YAG轮廓较弱，钻石轮廓清晰。

常用已知标样作参照系。

J、托水性试验：将小水滴点在样品上，如果水滴能在样品的表面保持较长时间，则说明该样品为钻石；如果水滴很快散布开，则说明样品为仿制品。

K、倾斜实验：将样品台面上置于暗背景中，从垂直于台面方向观察开始逐渐将样品向外倾斜，当观察台面离观察者最远的区域，若出现一个暗窗，则样品可能为仿制品。

2、仪器鉴定（1）SG测定：用净水称重法测定SG=3.52，对镶嵌钻石根据腰棱直径查近似重量表。

如直径为6.4mm约1ct；5.1mm约0.5ct。

CZ、YAG同样大小但重量大。

（2）光谱测定：用分光光度计或分光镜检测钻石的光谱。

1996年，De Beers推出：钻石光谱鉴定仪（Diamondsure）和钻石结构荧光鉴定仪（Diamondview）用于鉴定钻石以及区分天然和合成钻石。

（3）荧光检查：紫外荧光：LW部分钻石具有不同强度、不同颜色（黄或蓝色）的荧光。

（4）热导仪：钻石居高的导热性，当钻石与热导仪的金属探测针接触时，热导仪的指示灯蜂鸣器或指针会指示钻石的存在(除合成碳化硅)反射仪：因为不同材料的反射率不同，所以用反射仪测试样品的反射率（除人造钛酸锶）（5）X—射线穿透照相实验：碳原子质量轻，X—射线能穿透，多数仿制品组成元素的原子量大，能吸收X 射线，利用该性质观察照相底片是否有感光特征以区分钻石和仿制品。

用显微镜测近以RI=真厚度/视厚度（方法简单）（6）拉曼光谱仪测试：钻石特征峰为1332cm-1（7）RI=真厚度/视厚度（三）仿制品的种类和鉴定钻石的仿制品包括：⑴天然宝石仿制品：A、绝大部分钻石是近无色的，几乎所有的天然无色宝石均可作为仿制品，常见的有：锆石、刚玉类、绿柱石等、水晶、托帕石等。

上述均为双折射宝石，常规鉴定仪器很容易将其与钻石区分开。

B、天然有色的仿制品：绿色翠榴石 RI1.89 H6 B.G0.057 SG3.85；黄、绿榍石DR：0.134 H5.5 B.G0.051 SG3.53 榍石高双折率，强多色性，低H。

另外：白钨矿、闪锌矿因亮度，色散高易混，但H﹤5，其它性质亦不同，很少切磨。

钻石与仿制品的鉴定人造或合成的仿制品：碳化硅：立方氧化锆等合成的仿制品。

碳化硅典型的特征有：①强玻璃光泽、高火彩；②高双折射率，刻面棱双影线明显；③不同于钻石的SG3.22；④特征的长针状包裹体等；⑤部分SIC具有浅的黄绿色调。

三、钻石的颜色及其优化处理1、钻石颜色成因（及鉴别）一、杂质呈色1、杂质元素氮钻石以无色最佳，成份中几乎为纯的C组成，根据钻石能带结构图观察，e从价带跃近到导带，需要能量。

Eg=5.6ev ，这种能量大大超出人的可见光范围，所以看上去为无色。

自然界中绝大数钻石带有淡黄色或黄色色调，由于成分中有杂质N的介入。

N71S22S22P3 C61S22S12P3由于N原子比C原子多一个电子，在能带结构图中多了一个施主能级，这样大大缩短了价带与导带之间的距离，而需要2.4ev吸收大量蓝紫光，而呈现淡黄色。

2、硼（B）B51S22S12P2外层三个电子Ⅱb型含杂质B，3价B结合在4价C原子组成的晶体结构中，将产生一个空位（B3+→C4+）缺少的一个电子能吸收可见光中较攻的波长的光能，当这些电子富集到一定程度，就使钻石显示蓝色，天然蓝色钻石都由杂质B所引起，近年研究除B外还有氢（H）的作用，属Ⅱb型，光谱图上无尖峰。

二、塑性变形金伯利岩岩浆将地下早结晶钻石携带到地表，由于压力太大而导致塑性变形，所以表现形式，沿﹛111﹜面滑移，晶格错位，产生颜色，为粉红、红紫、棕褐色。

1、粉红、红紫色钻石颜色从粉红、红紫、褐色的连续变化，伴有塑性变形的过程。

天然粉红和红紫色钻石在563nm处有一宽吸收带（诊断带），Ⅱa型粉红色钻石396、390nm处可见吸收峰。

澳大利亚西北部（阿盖尔）矿的粉红色，红紫钻石具有特殊光谱，由563nm宽带和503、415nm吸收线组成，人工处理粉红色钻石637nm吸收线。

2、褐色钻石的塑性变形是当钻石存在于地球深处时发生的。

钻石的局部变形，肉眼可见表现的全部或部分地环绕钻石，出现密集分布的线条，这种效应在菱形十二面体中易见到。

变形不均匀而导致颜色往往是不均匀的。

主要特征：503nm处强吸收峰，537、512、495—494nm弱吸收线。

三、天然辐射损伤中心--绿色钻石绿色钻石：由自然界a—粒子辐射，使钻石结构遭到破坏，产生应变，从光中吸收了能量，并部分地以可见光形式发射出来，在晶体表面产生一层透明的有色“薄皮”，厚度为20um，一旦切割，这层“薄的绿色”就没有了。