焰熔法合成宝石复习.doc

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1、焰熔法合成宝石复习1、原理：其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在籽晶上固结逐渐生长形成晶体。2、主要设备：A．供料系统原料：成分因合成品的不同而变化。原料的粉末经过充分拌匀，放入料筒。料筒（筛状底）：圆筒，用来装原料，底部有筛孔；料筒中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性地自动释放。震荡器：使料筒不断抖动，以便原料的粉末能从筛孔中释放出来。B．燃烧系统：氧气管：从料筒一侧释放，与原料粉末一同下降；氢气管：在火焰上方喷嘴处与氧气混合燃烧。通过控制管内流量来控制氢氧比例，O2：H2===1：3；冷却套：吹管至喷嘴处有一冷却水套，使氢气

2、和氧气处于正常供气状态，保证火焰以上的氧管不被熔化C．生长系统落下的粉末经过氢氧火焰熔融，并落在旋转平台上的籽晶棒上，逐渐长成一个晶棒（梨晶）。水套下为一耐火砖围砌的保温炉，保持燃烧温度及晶体生长温度，近上部有一个观察孔，可了解晶体生长情况。耐火砖：保证熔滴温度缓慢下降，以便结晶生长；旋转平台：安置籽晶棒，边旋转、边下降；落下的熔滴与籽晶棒接触称为接晶；接晶后通过控制旋转平台扩大晶种的生长直径，称为扩肩；然后，旋转平台以均匀的速度边旋转边下降，使晶体得以等径生长。3、主要工艺流程：a.原料制备：要求纯净，颗粒均匀，高分散，具适当的堆积密度和流动性。掺杂剂要考虑到宝石

3、的颜色，光学性能，宝石结构和物理性质，生长过程中的烧失量。b.下料，将原料粉末与掺杂剂按比例置于筛状容器，振动过筛，落入氧气流内。c.熔料，内管中的氧气与外管中的氢气混合燃烧。d.晶体生长：熔体下落到种晶的生长台上，旋转并下降，晶体生长成梨形圆棒。e.处理晶体，关闭气体，晶体冷却，由于晶体生长时内聚了大量应力，当停止加热晶体，易从纵轴裂成两半。f.退火处理，将合成晶体装炉缓慢升温几小时，恒温保温，再慢慢降至室温以减少热应力4、特点：a.生长速度快、设备简单、产量大、便于商业化。b.不需坩埚，即节省坩埚材料，又避免坩埚污染。c.氢氧燃烧温度达2500OC,适合难溶氧化

4、物。d.生产设置简单能生长出大的晶体。e.但用此方法合成的宝石晶体缺陷多、容易识别。5、合成品种及鉴别A合成刚玉①原始晶形焰熔法合成的宝石原始晶形都是梨形。而天然宝石的晶体形态为一定的几何多面体。②包裹体：合成红、蓝宝石中常可见气泡和未熔粉末出现，一般气泡小而圆，或似蝌蚪状；可单独或成群出现；合成尖晶石中气泡和未熔粉末较少出现，偶尔出现的气泡多为异形。③色带：红宝石中常常为细密的弧形生长纹，类似唱片纹；蓝宝石中色带较粗而不连续；黄色蓝宝石很少含有气泡，也难见色带。天然红宝石和蓝宝石都显示直或角状或六方色带。合成尖晶石很少显示色带。④吸收光谱：合成蓝宝石的光谱见不到天

5、然蓝宝石通常可以见到的蓝区的吸收，或450nm的吸收带十分模糊。合成蓝色尖晶石显示典型的钴谱（分别位于540、580、635nm的三条吸收带），天然蓝色尖晶石显示的是蓝区的吸收带，为铁谱。⑤荧光合成蓝宝石有时显示蓝白色或绿白色荧光，天然的为惰性；合成蓝色尖晶石为强的红色荧光，而天然的也为惰性。合成红宝石通常比天然红宝石的红色荧光明显强。⑥帕拉图法：将刚玉浸于盛有二碘甲烷的玻璃器皿中，在显微镜下沿光轴方向，加上正交偏光片下，合成刚玉可以观察到两组夹角为1200的结构线⑦焰熔法合成星光刚玉：合成星光刚玉内含物，大量气泡和未熔粉末；金红石针极其微小，难以辨认；弯曲色带明显

6、，星带外观特征,星光浮于表面，星线直、匀、细，连续性好；中心无宝光⑧合成红、蓝宝石的加工质量：天然合成红、蓝宝石的加工质量通常较为精细，尤其是高质量的宝石，其台面通常垂直光轴，以显示最好的颜色。而合成红、蓝宝石加工质量通常较差，常见火痕，更不会精确定向加工。加上，合成梨晶通常因为应力作用会沿长轴方向裂开，其长轴方向与光轴方向夹角为60度，为了充分利用原料，其台面通常会平行长轴方向切磨（图2-6）。所以合成刚玉在台面通常都可见多色性，而天然的则不然B合成尖晶石：①　内含物:包体少，偶有气泡，形态狭长或异形；色带少见，仅见于红色尖晶石中;天然尖晶石：气液包体常见晶体包体

7、：尤其是八面体形色带少见②　RI:1.727Fixed红色尖晶石例外用于检测折射仪；天然尖晶石：1.714-1.718,高铬的红色尖晶石:1.74，镁锌尖晶石:1.715-1.80，锌尖晶石:1.80。③　SG:3.63，红色尖晶石：3.60-3.66；仿青金岩的烧结蓝色尖晶石：3.52；天然尖晶石：3.60④　光谱：蓝色者：Co谱,540,580和635nm处有吸收带；红色：红区只有一条荧光光谱线浅黄绿色：445nm，422nm线；天然尖晶石：蓝色者：Fe谱，蓝区458nm有吸收带；红色者：红区5条—管风琴状荧光谱线（交叉滤色镜下观察）⑤　荧光及滤色镜:无色者