Як відрізнити природні алмази від синтетичних?

Історія

Перші синтетичні алмази були отримані у 1953р. шведською компанією ASEA (Allmänna Svenska ElektrIska AktIebolaget) в резьлаті багаточисельних еспериментів в цій галузі.
За рік таких успіхів здобула «Дженерал Електрик», США, а у 1955р. – Лаболаторія з вивчення алмазів концерна «Де Бірс» в Йоханнесбурзі (ЮАР).

У 1970 р. компанія «Дженерал Електрик» виростила придані до огранювання кристали вагою більше карата.
У наступні десятиліття завдяки передовій технології, що відома під назвою «гідравляічний метод високого тиску та високої температури» (НРНТ), компаніями «Дженерал Електрик» та «Де Бірс» були отримані синтетичні кристали алмазу вагою до 34 каратів. З 1985р. синтетичні алмази виробляє також японська компація «Сумітомо Електрик Індастріз» (SumItomo ElectrIc IndustrIes), а з кінця 1980-х років на ринку з’явилися синтетичні алмази з Росії.
Причина інтересу до комерційного виробництва синтетичних алмазів зрозуміла: надра Землі містять на багато менше сировини, ніж його необхідно для цілей в різних областях техніки і промисловості.

Спочатку синтетичні алмази створювалися виключно для промислових цілей, а не для ювелірного ринку - як заявляли провідні компанії-виробники. Однак на початку 1990-х років на ринку з'явилося кілька жовтих і коричневих різновидів синтетичних алмазів, в основному з Росії. У той же час на Заході домоглися отримання майже безбарвних діамантів, які можна було огранувати ...

 

Як же відрізнити?

Щоб створити необхідні температурні умови (1400-1600°) і тиск близько 50-60 кілобар, був розроблений ряд спеціальних пресів. Так званий апарат типу «Белт» був визнаний компаніями «Дженерал Електрик», «Де Бірс» і «Сумітомо» найбільш ефективним. Установки, виготовлені в Росії, набагато менше. Вони відомі під назвою «розрізна сфера» або «БАРС». У цих двох установках процес кристалізації відбувається в металевому розплаві, що складається в основному з нікелю, заліза і кобальту. В результаті виникають кристали, що мають, в залежності від умов виробництва, форму кубооктаедр. Кубічні грані природного алмазу мають явні ознаки протруєнь і скульптури зростання, а у синтетичних алмазів вони виглядають гладкими.

Жовті синтетичні алмази відносяться до типу Ib. Незважаючи на те, що іноді зустрічаються природньооргановані жовті екземпляри вагою в декілька карат, більшість подібних кристалів важать менше карата. Майже безбарвні алмази відносяться в основному до типу IIа. Однак зустрічаються також змішані типи IIа, Ib і IIb. Ці різновиди містять домішки азоту або бору.

Ограновані кристали цих різновидів теж важать менше одного карата.
Це саме можна сказати і про синтетичні блакитні алмази. Вони належать до типу IIb або змішаного типу IIа і IIb.
Синтетичні алмази інших кольорів (наприклад, червоного), що згадуються в літературі, були отримані шляхом опромінення і наступного відпалу синтетичного матеріалу.

Дуже часто вже при огляді за допомогою лупи або мікроскопа можна помітити ознаки синтезу. За деяких експериментальних умов можуть спостерігатися високовідбиваючі металеві включення - залишки сплаву-каталізатора.

Залишки металевих сплавів

Їх виявляють, наприклад, у вигляді полікристалів в порожнинах і негативних кристалах кубо-октаедричної форми.
Через наявність металевих включень багато синтетичних алмазів притягуються сильним магнітом.
Крім того, іноді за допомогою мікроскопа можна виявити типові структури зростання з октаедричних і кубічними гранями.

Відображення кубо-октаедричного кристала

Однак дуже часто вони помітні лише при збурені ультрафіолетовим випромінюванням або, краще, пучком електронів (катодолюминесценции).

Ще однією характерною особливістю синтетичного алмазу є незвичайно сильне згасання світла у вигляді хреста при спостереженні в схрещених поляризаторах.

Сильне аномальне згасання при перегляді в схрещених поляризаторі

У синтетичних алмазах часто спостерігаються помутніння у вигляді хмар. Однак вони зустрічаються і в природних алмазах.

Помутніння у вигляді хмари по центру

Під час опромінення ультрафіолетовим світлом у синтетичних алмазів, як правило, з'являється флюоресценція жовтого або жовтувато-зеленого кольору, яка, зокрема, добре помітна в короткохвильовому ультрафіолетовому світлі; у алмазів природного походження флюоресценція проявляється тільки в довгохвильовому ультрафіолетовому світлі.

Ще одна важлива відмінність демонструє спектроскопія. Жоден з вироблених досі видів синтетичних алмазів не мають «капского» спектра по типу Іа. Наявність «капской» лінії 415 нм у фіолетовій частині спектра, яку можна виявити вже за допомогою ручного спектроскопа, доводить, що даний алмаз має природне походження. Близько 98% всіх природних алмазів відносяться до типу Іа, в той час як більшість синтетичних алмазів належить до типу Ib. Дія приладу DIamondSure , розробленого« Де Бірс », засноване на виявленні лінії поглинання 415 нм; він дозволяє досить швидко ідентифікувати камені з «капской » лінією. Інший прилад, DIamondVIew, також розроблений «Де Бірс», виявляє структури зростання за допомогою ультрафіолетового опромінення.

У геммологических лабораторіях діагностика типів алмазів заснована на використанні спектральних фотометричних вимірювань в ультрафіолетовому, видимому та інфрачервоному діапазоні спектру.