中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

高温高压合成钻石晶体表面微形貌观察及其成因探讨

吴旭旭, 陆太进, 杨池玉, 张健, 唐诗, 陈华, 张勇, 柯捷, 何明跃. 高温高压合成钻石晶体表面微形貌观察及其成因探讨[J]. 岩矿测试, 2019, 38(4): 411-417. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201811150122
引用本文: 吴旭旭, 陆太进, 杨池玉, 张健, 唐诗, 陈华, 张勇, 柯捷, 何明跃. 高温高压合成钻石晶体表面微形貌观察及其成因探讨[J]. 岩矿测试, 2019, 38(4): 411-417. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201811150122
Xu-xu WU, Tai-jin LU, Chi-yu YANG, Jian ZHANG, Shi TANG, Hua CHEN, Yong ZHANG, Jie KE, Ming-yue HE. Observation of Surface Microstructure of HPHT Synthetic Diamond Crystals and Genesis Discussion[J]. Rock and Mineral Analysis, 2019, 38(4): 411-417. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201811150122
Citation: Xu-xu WU, Tai-jin LU, Chi-yu YANG, Jian ZHANG, Shi TANG, Hua CHEN, Yong ZHANG, Jie KE, Ming-yue HE. Observation of Surface Microstructure of HPHT Synthetic Diamond Crystals and Genesis Discussion[J]. Rock and Mineral Analysis, 2019, 38(4): 411-417. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201811150122

高温高压合成钻石晶体表面微形貌观察及其成因探讨

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目(41473030, 41272086)
详细信息
    作者简介: 吴旭旭, 硕士研究生, 宝石学专业。E-mail:935694509@qq.com
    通讯作者: 陆太进, 博士, 主要从事钻石、有色宝石的检测及仪器开发等研究。E-mail:lutj@ngtc.gov.cn
  • 中图分类号: P575.2

Observation of Surface Microstructure of HPHT Synthetic Diamond Crystals and Genesis Discussion

More Information
  • 我国作为世界上最大的合成钻石生产国,其产量占据世界总产量的90%以上,其中以高温高压法(HPHT)合成钻石为主。国内外学者对于HPHT合成钻石物性的测试方法和性质分析较为完备,但是对HPHT合成钻石生长完成后的酸洗过程以及酸洗后留下的内外部微形貌亟待研究。本文采用激光共聚焦显微镜和超景深三维显微镜对118粒产自我国的HPHT合成钻石进行内外部特征观察,并配合激光拉曼光谱仪对这些微细结构内的包裹残余进行定性分析。发现了三类特征的结构类型:成一定夹角的阶梯型生长结构,揭示了HPHT合成钻石聚型晶的结晶学特质;近平行线状划痕,反映了生长腔体内钻石晶粒间的接触关系;通过独特的"绳捆纹"结构进行观察和分析,认为这一结构反映了HPHT合成钻石的生长速率。这些钻石表面的微形貌反映了HPHT合成钻石梯度高温和持续高压的生长条件和环境,对于HPHT合成钻石的鉴别具有指导意义。
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  • 图 1  HPHT合成钻石, 主要为以(111)面为生长基面的八面体-立方体聚形

    Figure 1. 

    图 2  激光共聚焦显微镜下HPHT合成钻石内金属触媒包体被酸洗去除后留下的内部结构以及三维图形

    Figure 2. 

    图 3  HPHT合成钻石内金属触媒所留下的凹坑内不同微区的拉曼光谱:(a)吸收峰1582cm-1说明黑色包体内含有石墨,(b)凹坑的无色区域则未检测到石墨的吸收峰

    Figure 3. 

    图 4  HPHT合成钻石表面点状和线状结构

    Figure 4. 

    图 5  HPHT合成钻石表面的“绳捆纹”结构,该结构可贯穿表面凹坑

    Figure 5. 

    图 6  多向穿插的线状结构和“绳捆纹”及其三维图像

    Figure 6. 

  • [1]

    D'Haenens-Johansson U F S, Katrusha A, Moe K S, et al.Large colorless HPHT-grown synthetic gem diamonds from new diamond technology, Russia[J].Gems & Gemology, 2015, 51(3):260-279. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dfdd1d8b548d6307425f24e61a07141d

    [2]

    D'Haenens-Johansson U F S, Kyaw S M, Johnson P, et al.Near-colorless HPHT synthetic diamonds from AOTC group[J].Gems & Gemology, 2014, 50(1):2-14. http://d.old.wanfangdata.com.cn/NSTLQK/NSTL_QKJJ0232797763/

    [3]

    尹龙卫, 李木森, 孙东升, 等.人造金刚石晶体生长的微观机制[J].人工晶体学报, 2000, 29(4):386-389. doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2000.04.018

    Yin L W, Li M S, Sun D S, et al.Microscopic observation of synthetic diamond growth produced in Fe-Ni-C system[J].Journal of Synthetic Crystals, 2000, 29(4):386-389. doi: 10.3969/j.issn.1000-985X.2000.04.018

    [4]

    陆太进.钻石鉴定和研究的进展[J].宝石和宝石学杂志, 2010, 12(4):1-5. doi: 10.3969/j.issn.1008-214X.2010.04.001

    Lu T J.Development on identification and research of diamond[J].Journal of Gems and Gemmology, 2010, 12(4):1-5. doi: 10.3969/j.issn.1008-214X.2010.04.001

    [5]

    宋中华, 陆太进, 柯捷, 等.国产大颗粒宝石级无色高压高温合成钻石的鉴定特征[J].宝石和宝石学杂志, 2016, 18(3):1-8. doi: 10.3969/j.issn.1008-214X.2016.03.001

    Song Z H, Lu T J, Ke J, et al.Identification characteristic of large near-colorless HPHT synthetic diamond from China[J].Journal of Gems and Gemmology, 2016, 18(3):1-8. doi: 10.3969/j.issn.1008-214X.2016.03.001

    [6]

    Liu W C.A self-designed laser scanning differential confocal microscopy with a novel vertical scan algorithm for fast image scanning[J].IFAC PapersOnLine, 2017, 50(1):3221-3226. doi: 10.1016/j.ifacol.2017.08.446

    [7]

    杨志军, 彭明生, 谢先德, 等.金刚石的微区显微红外光谱分析及其意义[J].岩矿测试, 2002, 21(3):161-165. doi: 10.3969/j.issn.0254-5357.2002.03.001 http://www.ykcs.ac.cn/article/id/ykcs_20020340

    Yang Z J, Peng M S, Xie X D, et al.Micro-area analysis of diamond by micro-infrared spectrometry and its significance[J].Rock and Mineral Analysis, 2002, 21(3):161-165. doi: 10.3969/j.issn.0254-5357.2002.03.001 http://www.ykcs.ac.cn/article/id/ykcs_20020340

    [8]

    宋中华, 陆太进, 苏隽, 等.无色-近无色高温高压合成钻石的谱图特征及其鉴别方法[J].岩矿测试, 2016, 35(5):496-504. http://www.ykcs.ac.cn/article/doi/10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.05.008

    Song Z H, Lu T J, Su J, et al.The spectral characteristics and identification techniques for colorless and near-colorless HPHT synthetic diamonds[J].Rock and Mineral Analysis, 2016, 35(5):496-504. http://www.ykcs.ac.cn/article/doi/10.15898/j.cnki.11-2131/td.2016.05.008

    [9]

    杨志军, 彭明生, 蒙宇飞, 等.金刚石中氮、氢含量的变化及在金刚石生长中的意义[J].光谱学与光谱分析, 2007, 27(6):1066-1070. doi: 10.3321/j.issn:1000-0593.2007.06.008

    Yang Z J, Peng M S, Meng Y F, et al.Distribution of nitrogen and hydrogen in diamond and its significance to nucleation and growth of diamond[J].Spectroscopy and Spectral Analysis, 2007, 27(6):1066-1070. doi: 10.3321/j.issn:1000-0593.2007.06.008

    [10]

    Lu T J, Ke J, Qiu Z L.Surface dissolution features and contact twinning in natural diamonds[J].Journal of Mineralogy and Geochemistry, 2018, 195(2):145-153. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=355083e73210f2ea947187e2a5e098a6

    [11]

    苑执中, 杨志军, 彭明生.金刚石的晶格畸变[J].矿物岩石地球化学通报, 2002, 21(2):114-116. doi: 10.3969/j.issn.1007-2802.2002.02.008

    Yuan Z Z, Yang Z J, Peng M S.Lattice distortion in diamonds[J].Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 2002, 21(2):114-116. doi: 10.3969/j.issn.1007-2802.2002.02.008

    [12]

    Ferrari A C, Robertson J.Raman spectroscopy of amor-phous, nanostructured, diamond-like carbon, and nanodiamond[J].Philosophical Transactions of the Royal Society London, Series A (Mathematical, Physical and Engineering Sciences), 2004, 362(1824):2477-2512. doi: 10.1098/rsta.2004.1452

    [13]

    Bulanova G P.The formation of diamond[J].Journal of Geochemical Exploration, 1995, 53:1-23. doi: 10.1016/0375-6742(94)00016-5

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出版历程
收稿日期:  2018-11-15
修回日期:  2019-03-18
录用日期:  2019-04-09

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