Как отличают природные алмазы от синтетических?

История вопроса

Первые синтетические алмазы были получены в 1953г. шведской компанией ASEA (Allmänna Svenska ElektrIska AktIebolaget) в результате многочисленных экспериментов в этой области.
Через год таких же успехов добилась «Дженерал Электрик», США, а в 1955 г. — Лаборатория по изучению алмазов концерна «Де Бирс» в Йоханнесбурге (ЮАР).

В 1970 г. компания «Дженерал Электрик» вырастила пригодные к огранке кристаллы весом более карата.
В последующие десятилетия благодаря передовой технологии, известной под названием «гидравлический метод высокого давления и высокой температуры» (НРНТ), компаниями «Дженерал Электрик» и «Де Бирс» были получены синтетические кристаллы алмаза весом до 34 каратов. С 1985 г. синтетические алмазы производятся также японской компанией «Сумитомо Электрик Индастриз» (SumItomo ElectrIc IndustrIes), а с конца 1980-хгодов на рынке появились синтетические алмазы из России.

Причина интереса к коммерческому производству синтетических алмазов понятна: недра Земли содержат на много меньше сырья, чем его необходимо для целей в разных областях техники и промышленности.
Изначально синтетические алмазы производились исключительно для промышленных целей, а не для ювелирного рынка – как заявляли ведущие компании-производители. Однако в начале 1990-х годов на рынке появилось несколько жёлтых и коричневых разновидностей синтетических алмазов, в основном из России. В то же время на Западе были добились получения почти бесцветных алмазов, которые можно было огранить…

Как же отличить?

Чтобы создать необходимые температурные условия (1400-1600°) и давление около 50-60 килобар, был разработан ряд специальных прессов. Так называемый аппарат типа «Белт» был признан компаниями «Дженерал Электрик», «Де Бирс» и «Сумитомо» наиболее эффективным. Установки, изготовленные в России, намного меньше. Они известны под названием «разрезная сфера» или «БАРС». В этих двух установках процесс кристаллизации происходит в металлическом расплаве, состоящем в основном из никеля, железа и кобальта. В результате возникают кристаллы, имеющие, в зависимости от условий производства, форму кубооктаэдров. Кубические грани природного алмаза имеют явные признаки травления и скульптуры роста, а у синтетических алмазов они выглядят гладкими.

Желтые синтетические алмазы относятся к типу Ib. Несмотря на то, что иногда встречаются естественноогранённые желтые экземпляры весом в несколько карат, большинство подобных кристаллов весят менее карата. Почти бесцветные синтетические алмазы относятся в основном к типу IIа. Однако встречаются также смешанные типы IIа, Ib и IIb. Эти разновидности содержат примесь азота или бора.

Ограненные кристаллы этих разновидностей тоже весят менее одного карата.
Это же относится и к синтетическим голубым алмазам. Они принадлежат к типу IIb или смешанному типу IIа и IIb.
Синтетические алмазы других цветов (например, красного), упоминающиеся в литературе, были получены путем облучения и последующего отжига синтетического материала.

Очень часто уже при осмотре с помощью лупы или микроскопа можно заметить признаки синтеза. При некоторых экспериментальных условиях могут наблюдаться высокоотражающие металлические включения - остатки сплава-катализатора.

Они обнаруживаются, например, в виде поликристаллов в полостях и отрицательных кристаллах кубо-октаэдрической формы.

Остатки металлических сплавов

Из-за наличия металлических включений многие синтетические алмазы притягиваются сильным магнитом.
Кроме того, иногда при помощи микроскопа можно обнаружить типичные структуры роста с октаэдрическими и кубическими гранями.

Отражение кубо-октаэдрического кристалла

Однако очень часто они заметны только при возбуждении ультрафиолетовым излучением или, лучше, пучком электронов (катодолюминесценции).

Еще одной характерной особенностью синтетического алмаза является необычно сильное погасание света в виде креста при наблюдении в скрещенных поляризаторах.

Сильное аномальное погасание при просмотре в скрещенном поляризаторе

В синтетических алмазах часто наблюдаются помутнения в виде облаков. Однако они встречаются и в природных алмазах.
При облучении ультрафиолетовым светом у синтетических алмазов, как. правило, появляется флюоресценция желтого или желтовато-зеленого цвета, которая, в частности, хорошо заметна в коротковолновом ультрафиолетовом свете; у алмазов природного происхождения флюоресценция проявляется только в длинноволновом ультрафиолетовом свете.

Еще одно важное различие демонстрирует спектроскопия. Ни один из произведенных до сих пор видов синтетических алмазов не имеет «капского» спектра по типу Iа. Наличие «капской» линии 415 нм в фиолетовой части спектра, которую можно обнаружить уже при помощи ручного спектроскопа, доказывает, что данный алмаз имеет природное происхождение. Около 98% всех природных алмазов относятся к типу Iа, в то время как большинство синтетических алмазов принадлежит к типу Ib. Действие прибора DIamondSure'", разработанного «Де Бирс», основано на выявлении линии поглощения 415 нм; он позволяет достаточно быстро идентифицировать камни с «капской» линией. Другой прибор, DIamondVIew, также разработанный «Де Бирс», выявляет структуры роста при помощи ультрафиолетового облучения.

В геммологических лабораториях диагностика типов алмазов основана на использовании спектральных фотометрических измерений в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазоне спектра.

Помутнение в виде облака по центру

Катодолюминисценция ограненного
синтетического алмаза, с секторами зон роста
(лаболатория "Де Бирс")