Синтетические алмазы, т.е. искусственные алмазы

Синтетические бриллианты Их производят уже несколько десятков лет — так же, как и другие имитации драгоценных камней. Однако обычно получаются цветные алмазы различных оттенков — от почти бесцветных до желтых или голубовато-серых. Поэтому бесцветные синтетические бриллианты пока не получили широкого распространения на ювелирном рынке. Основным препятствием в получении таких камней является очень высокая стоимость их синтеза, значительно превышает затраты на получение природных алмазов. Различные усилия по улучшению цвета, которые предпринимались на протяжении многих лет, пока не дали удовлетворительных результатов. Исправленные камни по-прежнему имеют серый или коричневатый цвет, а их цена по сравнению с природными бриллиантами высока.

Искусственные, синтетические бриллианты на ювелирном рынке

Появление синтетических бриллиантов на ювелирном рынке стало фактом. Особенно трудно идентифицировать высококачественные бесцветные камни весом до 1,50 карата, цветом DE и чистотой VVS-VS. Пока их стоимость выше, чем у природных бриллиантов с идентичными параметрами качества.

Синтетические алмазы для ювелирных изделий производятся двумя способами: ВДВТ (анг. Высокое давление, высокая температура), — CVD (анг. Химическое осаждение из паровой фазы).  

Синтетические алмазы HPHT

Взвешивание синтетических алмазов В случае метода HPHT, при котором синтез происходит в очень жестких барометрических и температурных условиях (5-7 ГПа, 1500-2000°С), необходимо было не только определить оптимальные условия синтеза (давление, температура , температурный градиент в реакционной камере, катализатор/растворитель, тип веществ, вводимых в виде исходной загрузки, размер кристаллов, зародыши кристаллов и т. д.), но и постоянное совершенствование конструкции HPHT-пресса и используемых материалов. Во всех этих начинаниях преследовалась цель добиться значительного ускорения процесса кристаллизации (увеличения массы растущих кристаллов за заданное время) при сохранении хороших показателей качества синтезируемых алмазов. Если в начальный период увеличение толщины растущего кристалла в течение суток исчислялось тысячными долями микрона, то сегодня оно измеряется уже миллиметрами. И она могла бы быть намного больше, если бы удалось убрать корреляцию между скоростью роста кристалла и параметрами его качества.

К сожалению, у быстрорастущих бриллиантов много внешних и внутренних дефектов, а их цвет имеет отчетливую полосатость, отсюда и ограничения по размеру. В настоящее время стандартный вес бриллиантов HPHT, предлагаемых в ювелирной торговле, колеблется в пределах 0,35-2,50 карата, а их цвет варьируется от бесцветного до всего диапазона спектральных оттенков. Имеющиеся на ювелирном рынке бриллианты HPHT поступают от множества разных компаний, конкурирующих друг с другом современными технологическими процессами и различной конструкцией прессов (защищенных патентной тайной), а также размером, качеством и ценой производимых бриллиантов. Среди известные компании по производству синтетических бриллиантов среди прочих можно выделить: Adamas BGU (Антолино, Беларусь), Adia Diamonds (Баатл, США), Gemesis Cultured Diamonds (Сарасота, США), Lucent Diamond (Денвер, США), New Age Diamond (Санкт-Петербург, Россия), Tairus Created Gems (Новосибирск, Россия), Takara Diamond (Редмонт, США) — прессы «БАРС» (синтез алмазов, улучшение цвета), • ООО «Бриллиант Души» (Новосибирск, Россия), Chatham Created Gems (Сан-Франциско, США) ) , Компания «Морион» (Брайтон, США), Life Gem Created Diamonds (Чикаго, США) — прессы типа «БАРС» и «Белт» (синтез алмазов, производство персонализированных бриллиантов).

CVD синтетические алмазы

CVD синтетические алмазы появились на ювелирном рынке на рубеже 2003/2004 гг. CVD-метод получения алмазов основан на стимулированном и одновременно контролируемом процессе роста кристаллов путем нанесения пар элементов и/или соединений на подложку и связывания их химическим (CVD) или физическим (PVD) (Physical Vapor Deposition) методами. Сам метод не нов и уже применялся для термохимической обработки различных материалов, но его использование в синтезе алмазов стало в какой-то мере открытием. Прогнозировалось, что использование этого метода позволит значительно снизить себестоимость производства, а потому алмазы CVD станут не только конкурентоспособными с алмазами HPHT, но и по цене конкурентоспособными с природными алмазами. Также предполагалось, что с помощью этого метода можно будет определить некоторые свойства алмаза. Синтез алмазов методом CVD происходит в газовой фазе. Он заключается в том, что газообразные субстраты (обычно смесь метана и водорода в соотношении 1:100) после соответствующей активации вводят в реакционную камеру, где вступают в химические реакции и связываются с субстратом. Метод активации может быть различным: термическим, электрическим, химическим или фотохимическим, в настоящее время наиболее часто используется термическая активация. Использование высоких температур, даже выше 1100°С, значительно снижает возможности применения метода, но необходимо форсировать ионизацию атомов углерода, чтобы они могли связаться с подложкой. В настоящее время значительным прогрессом в производстве CVD-алмазов могут похвастаться две компании: Apollo Diamond (Бостон, США) и Институт Карнеги (Вашингтон, США).

Инструментальная идентификация — как отличить природные алмазы от синтетических (тестеры)

Do отличить обработанные и синтетические алмазы от природных алмазов используются специально адаптированные измерительные приборы, разработанные в исследовательских лабораториях De Beers, Высшего алмазного совета (HRD) и Швейцарского геммологического института (SSEF). Сегодня на ювелирном рынке доступно несколько таких устройств: DiamondSureTM, DiamondViewTM, D-screenTM и SSEF Type II Diamond Spotter. Однако следует подчеркнуть, что стоимость этих устройств высока, и они используются в основном для идентификации цветных бриллиантов. DiamondSure™ (фото 1), произведенный The Diamond Trading Co. Ltd., позволяет быстро идентифицировать большое количество ограненных бриллиантов. Принцип работы прибора относительно прост и сводится к обнаружению наличия (или отсутствия) линии 415 нм в спектре поглощения. Такую линию можно наблюдать у большинства природных алмазов I типа, которые составляют около 98% всех ювелирных алмазов (так называемая серия Кейпа). Алмазы типа II и большинство синтетических алмазов, в том числе алмазы, полученные методами HPHT и CVD, а также все известные имитации, такие как муассанит, кубический цирконий и другие, не показывают эту линию.

DiamondViewTM (фото 2), произведенный The Diamond Trading Co. Ltd., также может отличить алмазы HPHT от CVD. Использовали явление поверхностной флуоресценции (реже фосфоресценции).

Флуоресцентные изображения природных и синтетических алмазов отличаются друг от друга из-за разной структуры роста кристаллов. Помимо правильной интерпретации природы алмаза на основе структур роста, выявляемых флуоресценцией, дифференциация может производиться и на основе наблюдаемых оттенков флуоресцентных цветов. В стандартных условиях природные алмазы обычно проявляют голубую, очень редко желтую флуоресценцию, синтетические HPHT-алмазы дают зелено-желтое или сине-желтое свечение, а CVD-алмазы имеют оттенки флуоресцентных цветов от оранжевого до красного. 

D-screenTM (фото 3) был разработан лабораторией High Diamond Council (HRD). Это компактный тестер, позволяющий быстро отличить бриллианты природной огранки от природных бриллиантов, скорректированных методом HPHT, а также гранить природные бриллианты от синтетических бриллиантов, полученных методами HPHT и CVD.

 Как работают устройства, позволяющие отличить натуральные бриллианты от синтетических?

Принцип работы устройства основан на измерение пропускания излучения алмазом в коротковолновой ультрафиолетовой области. Метод измерения (отбора) очень прост и заключается в помещении испытуемого бриллианта внутрь прибора и наблюдении за цветом загорающегося диода. Зеленый цвет указывает на природный бриллиант, оранжевый цвет указывает на очищенный или синтетический бриллиант. Конечно, для отрасли очень важно, чтобы контроль над производством синтетических алмазов действительно существовал и мог быть эффективно идентифицирован. Ведь что, если мы хотим купить, например, кольцо с бриллиантом, а ювелир не знает, натуральный это камень или синтетический?Алмазный корректировщик SSEF Type II (фото 4) является продуктом Швейцарского геммологического института SSEF. Он использует свойства прозрачности и чистоты алмазов для ультрафиолетового излучения с длиной волны 254 нм, что позволяет отличить алмазы типа IIa (природные или синтетические) от алмазов типа Ia (природных). Поместив алмаз на пути лучей между осветителем и тестером, мы наблюдаем цвет экрана, покрытого специальным зеленым флуоресцентным люминофором. Когда экран флуоресцирует зеленым цветом, это означает, что испытуемый алмаз является пропускающим и принадлежит к типу IIa, а когда экран остается белым, это означает, что испытуемый алмаз является поглощающим и принадлежит к типу Ia.

Микроскопическая идентификация синтетических алмазов

Большинство цветных ювелирных алмазов, полученных методом HPHT, имеют характерную зональность, возникающую в сочетании с цветовой секторальностью, относящуюся к структуре роста синтетического кристалла. Обычно наблюдается в виде цветового сочетания креста и квадрата, результат наложения октаэрдического и кубического роста. В алмазах HPHT старой генерации наблюдались естественные поверхности культивированного кристалла, остатки зародыша, а также более крупные металлические включения, черные в проходящем свете, неправильной формы, иногда обуславливающие магнитную активность камня. В большинстве новых синтезов количество металлических включений ничтожно, чаще всего в виде точечных или мелких молочно-белых скоплений металлических катализаторных/сольвентных чернил Бесцветные синтетические алмазы практически не проявляют зональности и цветовой секторичности, они не -магнитные и не имеют характерных включений. Это идеальные драгоценные камни Ознакомьтесь с нашим руководством, чтобы узнать больше о бриллиантах и ​​драгоценных камнях: Руководство — все о бриллиантах.