1、第25卷第2期2023年 3月宝石和宝石学杂志(中英文)Jo u r nal o f Ge ms&Ge mmo l o gyVo l.25 No.2Mar.2023辐照改色处理蓝色la型钻石的光谱学特征徐 速，夏玉梅,曲 蔚2(1.成都产品质量检验研究院有限责任公司，四川成都610100,2.四川省产品质量监督检验检测院，四川成都610100;3.国家金银珠宝饰品质量检验检测中心(四川)，四川成都610000)摘要：以日常检验中收到的辐照改色处理蓝色钻石为研究对象，通过对其光谱学特征测试分析，确定此类 钻石的鉴定特征。红外光谱显示钻石为l a型，具1 450 c mT处与辐照退火相关的Hl a
2、中心。紫外-可见光谱 及光致发光光谱显示明显GR1中心，以及较弱ND1中心、3H中心和N3中心。经综合分析，两件样品为天然 成因钻石，经人工辐照低温退火处理，其蓝色主要来自GR1中心。关键词：蓝色钻石；辐照低温退火处理；Hl a中心；GR1中心；光谱学特征中图分类号：TS93 文献标识码：A 文章编号：2096-9120(2023)02-0001-05DOI：10.15964/j.c nk i.027jgg.2023.02.001Spectroscopic Characteristic of Irradiated and Annealed Blue Type la DiamondXU Su13
3、,XIA Yu me i13,QU We i23(1.Chengdu Institute of Product Quality Inspection Co.Ltd.,Chengdu 610100,China；2.Sichuan Institute of Product Quality Supervision&Inspection,Chengdu 610100,China;3.National Gold-Silver Gem&Jewelry Quality Inspection Center(Sichuan),Chengdu 610000,China)Abstract:Base d o n t
4、he anal ysis o f spe c t r al c har ac t e r ist ic s o f c o l o u r-t r e at e d bl u e diamo nds fr o m t he r o u t ine t e st s,t he ide nt ific at io n o f t his k ind o f diamo nds is c o nfir me d.The infr ar e d spe c t r a r e ve al t hat t he diamo nds ar e t ype l a,and sho w Hl a c e nt
5、 e r r e l at e d t o r adiat io n and anne al ing,w hic h is r e fl e c t e d by a c har ac t e r ist ic pe ak at 1 450 c m-1.UV-Vis-NIR spe c t r a sho w s o bvio u s GR1 c e nt e r and w e ak c e nt e r s inc l u ding ND1 c e nt e r,3H c e nt e r and N3 c e nt e r.Ac c o r ding t o t he c o mpr e
6、 he nsive anal ysis,t he t w o sampl e s ar e diamo nds o f nat u r al o r igin.The y have be e n su bje c t e d t o ir r adiat io n fo l l o w e d by l o w-t e mpe r at u r e anne al ing.The bl u e c o l o u r is mainl y indu c e d by GR1 c e nt e r.Keywords:bl u e diamo nd；ir r adiat e d and l o w
7、-t e mpe r at u r e anne al ing；Hl a c e nt e r；GR1 c e nt e r；spe c t r o sc o pic c har ac t e r ist ic收稿日期：2022-09-15作者简介：徐速(1988-),女，工程师，主要从事彩色宝石研究工作。E-mail:592936311qq.c o m通讯作者：夏玉梅(1990-),女，高级工程师，主要从事彩色宝石研究工作。E-mail：1048733160qq.c o m2宝石和宝石学杂志（中英文）2023 年近年来，彩色钻石因其颜色绚丽，备受人们青 睐,价格不断上涨，并且在拍卖市场中价格
8、一再刷 新历史。蓝色钻石在彩色钻石中以其稀有性，价 格更为昂贵。研究显示，其颜色成因主要分为3 类H：类为GR1中心致色，该色心形成于天然 辐照，使钻石对可见光的透过区域在蓝区附近而 形成蓝色；一类为硼元素致色，常见于Kb型钻 石，硼元素使钻石产生对可见光的一系列连续吸 收，吸收强度朝红区方向吸收逐渐减弱，并延伸至 近红外区域，从而产生蓝色；一类为氢元素致色，一些天然钻石因富含氢，在可见光中吸收中黄绿 区和红区范围的光，在蓝区和红区形成透过窗口 而产生蓝色调。由于天然蓝色钻石产量稀少，难以满足市场 需求。所以国内外通过一系列人工处理技术，将 颜色不佳的钻石改色成蓝色钻石并推向市场。传 统的人工
9、处理方式多通过涂覆、镀膜、染色等技术 实现,但所形成的蓝色稳定性较差，容易脱落。目 前常见的人工处理方式主要有两类：一类是高压 高温（HPHT）处理，主要针对某些带褐灰色调 Hb型钻石，通过高压高温处理去掉或减弱褐色 导致的一系列连续吸收（覆盖整个可见光范围，从 近红外开始向可见光短波方向吸收逐渐增强），使 其转变为蓝色;一类是人工辐照改色，该技术应 用较广泛，通过引入缺陷色心GR1中心来使钻石 呈色，颜色稳定，同时能通过控制色心浓度来调整 钻石彩度。天然辐照与人工辐照改色的蓝色钻石如何进 行区分，一直是众多学者关注的问题。目前，国外 研究较为成熟，据报道：（1）两类蓝色钻石的颜色 分布可能不
10、同。天然辐照致色的蓝色钻石除内部 颜色具分带特征外，由于辐照源为周围含放射性 元素的矿物或流体,会产生辐照损伤形成的斑点，常分布于钻石表面或裂隙，多表现为绿色或棕 色丄。人工辐照改色的钻石颜色分布位置和形状 会受辐照方向影响，有时靠近轰击源一侧颜色会 出现加深现象。（2）两类钻石的蓝色均来源于 辐照色心，谱学特征存在一定相似性，如存在 GR1中心，但该色心峰值强弱以及伴随的其它缺 陷中心有所不同，可结合颜色分布等特征综合判 断：4_7：o国内对蓝色系列人工辐照改色钻石的报 道相对较少，有朱红伟、王雅祺等学者提及经 辐照处理的蓝色钻石除颜色变化外，产生的色心 导致荧光颜色具多色混杂特征，紫外-可
11、见光谱中 GR1中心是辐照处理的鉴定依据之一。与国外 资料比较，相关谱学特征资料不够全面。笔者对实验室接收的两件经辐照改色处理的 蓝色钻石，从放大检查、红外光谱、紫外-可见吸收 光谱、光致发光光谱四个方面进行了初步研究，拟 为以后实验室中此类产品的鉴定提供参考依据。1样品及测试条件1.1样品特征实验测试样品为两件蓝色钻石项链，均来自 同一送检方。一件为加工的刻面形钻石，编号 BD-1（图l a）,-件为未加工的钻石原石，编号 BD-2（图 l b）o图1蓝色钻石样品沱.样品BIl；b.样品BI2Fig.1 Bl u e diamo nd sampl e s:a.Sampl e BD-1；b.S
12、ampl e BD-2第2期徐速等:辐照改色处理蓝色l a型钻石的光谱学特征31.2测试条件样品的红外光谱测试采用The r mo Nic o l e t 公司的iS50 FT-IR傅里叶变换红外光谱仪，透射 法测试，测试范围为中红外500-4 000 c m-1,分 辨率4 c m-1，背景及样品扫描次数16次。样品的紫外-可见光谱测试采用广州标旗公司 GEM3000型珠宝检测仪，室温条件下进行,光源为 氟卤餌组合灯，测试波长范围230-1 000 nm,积分 时间110 ms,平均次数5次，平滑宽度5。样品的光致发光光谱测试采用广州标旗公司 PL-Image型光致发光光谱仪，室温条件下进行
13、，激发光源波长为405 nm,激光能量0.25%,测试 波段400-1 000 nm,积分时间125 s,平均次数5 次，平滑宽度3。2结果与讨论2.1放大观察特征样品BD-1.BD-2颜色均以浅蓝色-微绿蓝色 为主，每个颗粒颜色较均匀,未见明显色带以及伞 状图案，也未出现天然辐照损伤斑点。宝石显微 镜下对样品内外部特征进行放大观察（图2）。样 品BD-1中单颗粒经切磨抛光刻面光滑，边缘锋 利，内部具暗色包裹体。样品BD2中单颗粒均 保持原石形态，呈不规则粒状，具阶梯状生长结 构，晶面上三角形生长蚀坑发育，边缘未见溶蚀现 象。以上表面特征表明样品BD-2未经历高温 处理。图2样品BD-1和BD
14、2的内外部特征：(a)样品BD-1内部特征32X；(b)样品BD2表面特征56X；(c,d)样品BD2表面特征64XFig.2 Int e r nal fe at u r e s and su r fac e fe at u r e s o f sampl e BD-1 and sampl e BD-2:(a)int e r nal fe at u r e o f sampl e BD-1,32X；(b)su r fac e fe at u r e o f sampl e BD-2,56X；(c,d.)su r fac e fe at u r e s o f sampl e BD-2,64X2
15、2红外光谱分析红外测试结果（图3）表明，样品BD-1.BD-2 含氮量高，为l a型钻石，均具有天然钻石吸收特 征：1 010,1 368,1 405 c mT 和 3 107 cirT 吸收 峰。其中，1 368 c m-】为片晶氮B中心特征吸收 峰,1 010 c m-】为与平行111面上位错滑移相关 的吸收峰口叭1 405 c mT和3 107 c mT为与H 有关的吸收峰，3 107 c m-1归属于VN3 H中 心口口。另外，在1 450 c m-】处显示明显吸收峰，归属于Hl a中心，由1个N原子和两个等效碳原 子组成口幻，多形成于人工辐照。该中心产生于辐 照退火温度300 C，在
16、1 400 C左右消失曲。1 970-2 500 c m-】范围显示由CC晶格振动引 起的钻石本征吸收峰。2 8003 000 c mi范围 出现与C-H键伸缩振动有关的吸收峰，峰强可 能受样品内包裹体叠加影响。4宝石和宝石学杂志（中英文）2023 年4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500u/c m-1图3样品的中红外光谱Fig.3 The mid infr ar e d spe c t r a o t he sampl e s23紫外可见光谱分析紫外-可见光谱结果如图4,两个样品的光谱 谱峰位置和峰型基本一致，均可见741 nm附近 GR1中心以及以250,400 nm和470 nm为中心3 个弱的吸收带。GR1中心源于辐照，是一个不带 电荷的中性空位（V。），吸收强度相对明显，由 741 nm零声子线ZPL,677,725 nm处声子边带 以及620 nm处电子一声子耦合谱带共同组成。除此外，样品BD-1中还可见与辐照有关且吸收 强度弱的两个色心，393 nm处ND1中心和 503.5 nm处3H中心。ND1中心是一个带负电 的空
