5_钻石的类型及颜色成因

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1、第五章钻石的类型与颜色成因本章要目一、钻石的类型二、钻石的颜色三、钻石颜色的成因第一节钻石类型的划分钻石的化学成份是碳，在没有结构缺陷影响颜色的前提下,钻石是无色的。这种情况在自然界是极为罕见的。单原子N,一个氮原子占据碳原子四面体的中间位置孤氮原子结构图1、孤氮一、钻石中氮的存在形式依红外光谱确定氮的存在或类型双叫A集合体或N2,两个相邻的碳原子被氮所替代双原子氮原子结构图2、双原子氮A集合体会导致红外光谱区1282cm-1的吸收，但无可见光区的吸收，因而对颜色无影响。N3中心或N3色心,即3个氮原子环绕1个空穴。N3中心原

2、子结构图N3中心能吸收从蓝色到紫外末端的光谱，是产生黄色的主要原因，N3中心越多、钻石就越黄。3、N3中心在可见光蓝到紫区的415nm处有明显吸收（叫N3吸收），由4-9个氮原子占据C-C位置或许多氮原子沿一定方向聚结成几个原子厚的薄层，即片晶氮，称为B集合体。4、集合体氮B集合体会导致红外光谱区1185cm-1的吸收，但无可见光区的吸收，因而对颜色无影响。大多数含B集合体的钻石同时也含3氮原子集合体二、钻石类型的划分利用红外光的吸收及紫外光的透过能力的差异，来确定钻石的类型采用的仪器为傅立叶变换红外光谱仪和紫外—可见光分光光

3、度计实质是内部杂质元素类型和存在形式的差异根据钻石中是否明显存在氮，将钻石分为两种类型将含氮的钻石称为I型钻石，并依据存在形式进一步分为Ia和Ib型，将不含数量明显氮的钻石称为II型钻石，并依据含硼情况，分为不含硼的IIa型和含硼的IIb型Ia型钻石中含A集合体、N3中心、B集合体，主要杂质氮的含量可达0.2%。大部分钻石属于这一类型。能透过400–300nm的紫外光显示与N相关的吸收带。1、Ia型钻石（一）I型钻石2、Ib型以孤氮形式出现,为黄、黄绿或褐色,也称Canary黄。503、637nm存在吸收光谱，在1130cm-

4、1有红外吸收峰。（二）II型钻石可透过低于220nm的紫外光,红区无明显吸收带,将不含硼的称为IIa型,含硼的称为IIbⅡa型钻石几近纯净，含可忽略不计的氮。是极佳的热导体。不含任何空穴或晶格变形的Ⅱa型钻石是无色的。不导电，具有最高导热性，在电子工业中常作为散热片，自然界罕见，不到天然钻石总量的1%。1.Ⅱa型2.Ⅱb型Ⅱb型钻石含作为主要杂质的硼元素。硼以孤立原子形式随机取代钻石晶体结构中的碳原子。每个硼原子比碳原子少1个电子，这一缺陷导致光谱红端的吸收，使Ⅱb型钻石呈蓝色。Ⅱb型钻石为半导体,1986年开始，合成钻石中加

5、入硼并排除N，合成出了Ⅱb型钻石。Ⅱb型钻石不同于其他类型的钻石，它显示半导电性。电阻随升温而迅速降低，对温度变化很敏感,作热敏电阻来测量温度的变化。Ⅱb型钻石在自然界极少见。霍普钻是最著名的Ⅱb型钻石。Ⅱb型钻石在长波紫外光下呈惰性，但在短波紫外光下会发红色荧光。不显示与氮相关的吸收缝，400-200nm紫外光透过导电性显示与氮有关的吸收，400-300nm紫外光透过A集合体、B集合体A+B集合体、N3中心绝缘体绝缘体半导体I型II型IaIb无色~浅黄色98%好（1000-2000W/m0C）绝缘体孤氮黄、黄绿、褐色极少见好

6、类型IIbIIa吸收峰氮的存在形式颜色丰度导热性基本不含氮，不含硼无色（褐色）含硼0.5×10-6蓝-灰色极少见好（1600W/m0C）极少见最好（2600W/m0C）不同类型钻石的物理性质和颜色特点无色到带有不同浓度黄色调的浅黄色钻石，称为开普系列或好望角系列。无色到具有明显黄色、褐色调的钻石第二节钻石的颜色及其成因一、颜色类型的划分1、无色—浅黄色系列开普系列钻石不论从原石还是成品供应量上都是居第一位。在这个系列中，从D色到M-Z色级，黄色调逐渐增强，其商业价值逐渐降低。但当黄色的饱和度超过Z色级时，钻石已不再属于开普系列

7、，而是进入彩色钻石系列，叫彩黄钻石，其商业价值很大。是自然界另一类较常见的钻石，商业上俗称咖啡钻。黄色、绿色和褐色钻2、淡褐-褐绿系列（咖啡系列）极淡的褐色到褐色、褐绿色。各种颜色的钻石颜色达到一定饱和度，具有清晰、特征色调的钻石称为彩色钻石，3、彩色系列包括黄色、黄绿色、粉红色、紫红色和蓝色，红色最罕见。彩钻因其极为瑰丽、稀少而身价百倍。黄色或褐色钻石，其颜色必须达到足够深度，例如在GIA分级体系中必须深于Z比色石，才能称为“彩钻”。至于其他颜色的钻石，虽颜色较浅或颜色饱和度较低，仍可称为“彩钻”。在彩钻中，红色和绿色是最罕

8、见的，其次是红紫色、紫色、橙色、蓝色、粉红色和黑色，而黄色和褐色较常见。饱和度FancyLightFancyFancyIntenseFancyVivid色（浅彩）（彩）（浓彩）（强彩）FancyDark（暗彩）调FancyDeep（深彩）对于较少见的颜色，如蓝色和粉红色等，其