سنگ شناس |
۲ هفته پیش

تاریخچه الماس های مصنوعی انواع روش تولید آنها سنگ شناس

در مقالهانواع رشد بلوربه بررسی تک تک این روشها پرداختیم. اما برخی از کریستال ها مانند الماس ، شرایط بسیار نامتعارف و متفاوت جهت رشد را دارند.الماس محصولی از دما و فشار بسیار زیاد است ، شرایطی که عمدتا در گوشته زمین در عمق 15 مایل یا بیشتر زیر سطح وجود دارد.مهمترین موانع ساخت الماس مصنوعی یافتن تجهیزاتی بود كه بتواند این شرایط را تولید کند و همچنین موادی كه بتوان در ساخت این تجهیزات استفاده کرد كه به خود تجهیزات اجازه بقا (و حفظ) این شرایط را بدهد! موفقیت اغلب در دوره های 1850-1950 ادعا می شد ، اما هرگز به طور واقعی ثبت نشده است. اما طی 60 سال گذشته ، وضعیت به طرز چشمگیری و برگشت ناپذیر تغییر کرده است.

تاریخچه ساخت الماس سنتتیک

الماس از کربن خالص ساخته شده است. سختی و خصوصیات اپتیکی الماس به دلیل ساختار بلوری فشرده و محکم پیوندهای آن، منحصر به فرد است. برای سالهای متمادی باور بر این بود شرایط لازم جهت تولید این ساختار ، دما و فشار بسیار بالا ، مشابه محیط رشد الماس طبیعی در زمین است . از زمان کشف 1797 مبنی بر اینکه الماس نوعی کربن خالص است ، دانشمندان روی روش های تولید آنها از شکلهای کربن فراوان کار کرده و نظریه پردازی کرده اند. تلاش برای کپی کردن روند طبیعت در آزمایشگاه از اوایل دهه 1880 (جی بی هانای ، در گلاسکو و در سال 1896 توسط هنری مویسان در فرانسه) نتیجه ای نداشت.

هنری مویسان بیش از 100 سال پیش در تلاش برای ساخت الماس
هنری مویسان بیش از 100 سال پیش در تلاش برای ساخت الماس است.

در سال 1911 ، نویسنده داستان های علمی تخیلی H. G. Wells مفهوم الماس مصنوعی را در یک داستان کوتاه با عنوان “الماس ساز” توصیف کرد. جیمز بالانتین و فردیناند فردریک هانری مویسان اولین گزارش های مکتوب از تلاش برای تولید الماس را به ترتیب در سال 1879 و 1893 گزارش کردند. هانی گزارش داد كه او ذغال را در دمای بالاتر از 3500 درجه فارنهایت ، همراه با آهن ، درون یك كوره ریخته گری گرم می كرد. انقباض ایجاد شده توسط سردکردن، ظاهراً، منجر به تأمین فشار بالای لازم برای تبدیل گرافیت به الماس می‌شد. مویسان نتایج کار خود را در مجموعه‌ای از مقالات در دههٔ ۱۸۹۰ منتشر نمود.

از طرف دیگر ، جناب مویسان (Moissan) پس از کشف الماس های کوچک در دهانه شهاب سنگ در آریزونا برای اولین بار به این ایده پر و بال داد. او از کوره قوس الکتریکی تازه اختراع شده خود استفاده کرد که در آن یک قوس الکتریکی بین میله های کربن داخل یک بلوک آهک زده شد. در حالی که مویسان معتقد بود که او روش جدیدی برای پرورش الماس مصنوعی کشف کرده است ، اما در واقع ماده جدیدی ساخته بود که از کاربید سیلیکون ساخته شده بود و نه یک الماس.مویزنایت ( Moissanite )، سنگ جواهری که مویسان ناآگاهانه ایجاد کرد ، امروز نیز نام او را بر خود دارد. وی در سال 1906 جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.

هنری مویسان در تلاش برای ساخت الماس
هنری مویسان در تلاش برای ساخت الماس

در سال 1917 ، اتو راف آزمایش های مویسان را تطبیق داده و تکرار کرد و گزارش داد که او الماس های بزرگتر از 7 میلی متر تولید کرده است ، اما بعدا اظهارات خود را پس گرفت. در سال 1926 ، دکتر J. Willard Hershey از دانشگاه دانشکدهٔ مک فرسون در کانزاس کارهای مویسان و راف را بازسازی کرد و با موفقیت یک الماس مصنوعی ایجاد کرد که هنوز هم می توان آن را در موزه McPherson در کانزاس به مشاهده کرد. مهندس برجسته سر چارلز آلگرنون پارسونز ، که پس از اختراع توربین بخار در سال 1884 ثروت زیادی را به دست آورد ، طبق گزارشات 40 سال زمان و یک قسمت قابل توجه از ثروت خود را صرف ساخت الماس کرد. اگرچه اعتقاد بر این است که وی موفق بوده است ، اما در سال 1928 ، به دلایل نامعلوم ، مقاله ای را منتشر کرد که در آن اظهار عقیده کرد که تا آن زمان هیچ الماس مصنوعی تولید نشده است و احتمالاً تلاشهای “موفق” دیگر مربوط به اسپینل مصنوعی بوده ، و نه الماس .

جنرال الکتریک و کشف اولین الماس مصنوعی

در سال 1941 ، جنرال الکتریک تیمی را برای پیشرفت روشهای سنتز الماس تشکیل داد. کار آنها با جنگ جهانی دوم قطع شد ، اما بعداً از سر گرفته شد. در حقیقت اثبات بی چون و چرا سنتز الماس تا دسامبر 1954 ، زمانی که دانشمندان شرکت جنرال الکتریک اعلام کردند به موفقیتی بزرگ دست یافته اند ، ثابت نشد.

تریسی هال
تریسی هال ، کاشف روش تولید الماس مصنوعی

محقق جنرال الکتریک هوارد تریسی‌هال و سه همکارش ماشینی ساختند که کربن را چنان فشرده می کرد که به سخت ترین ماده طبیعت تبدیل می شد: الماس.کشف آنها تیم را در تالار مشاهیر مخترعین ملی آمریکا قرار داد ، اما این امر شرکت GE را به کسب و کار گوهرها هدایت نکرد. در عوض ، این شرکت از این سنگها برای ساخت ابزارهایی برای برش و صیقل فلزات ، شیشه و حتی دندانها استفاده کرد. آنها به یک پرس 1000 تنی به دمای همزمان 5000 درجه فارنهایت و فشار 1.5 میلیون پوند بر اینچ مربع دست یافت. الماس در این شرایط خیلی سریع (ثانیه تا دقیقه) از کربن تشکیل می شود.

تریسی‌هال و همکارش در جنرال الکتریک برای ساخت الماس مصنوعی
عکس: “پرس الماس” جنرال الکتریک فشار 1.5 میلیون پوند در اینچ مربع و دمای 5000 درجه فارنهایت تولید کرد. دستگاه پرس، مخلوط خاصی از فلز و کربن را چنان فشرده کرد که بعد از 20 دقیقه به الماس سنتتیک تبدیل شد. اعتبار تصویر: GE Global Research

گرچه جنرال الکتریک در نهایت واحد الماس را فروخت ، اما کربن را به کلی کنار نگذاشت.دانشمندان آنها ، در محل تولد الماس مصنوعی ، اکنون با کاربید سیلیکون کار می کنند – ماده سخت دیگر و مبتنی بر کربن که در اصل برای کاغذ سنباده استفاده می شد. آنها از آن برای ساختن میکرو تراشه های سنگین استفاده می کنند که می توانند مگاوات‌ها برق را تحمل کنند و از پنل‌های خورشیدی گرفته تا اسکنرهای MRI و پمپ های روغن با کاریی بیشتر دارند.

گزارش شده است که شرکت برق سوئدی ASEA الماسها را قبل از جنرال الکتریک در سال 1953 سنتز کرد ، اما کشف آنها را تا دهه 1980 مخفی نگه داشت. در طول دهه 1980 ، رقبای جدیدی در کره ظاهر شد ، شرکتی به نام Iljin Diamond. توسط صدها شرکت چینی دنبال شد. ادعا می شود که ایلجین دایموند با سو استفاده از اسرار تجاری از جنرال الکتریک ، از طریق کارمند کره ای سابق جنرال الکتریک ، سنتز الماس را در سال 1988 انجام داد.

هرچند که هزینه ساخت آنقدر زیاد و روند کار آنقدر دشوار بود که در آن زمان سنگهای الماس مصنوعی نمی توانستند با سنگهای طبیعی رقابت کنند. در مقابل ، تولید پودر الماس مصنوعی برای سمباده بسیار آسان بود و اکنون نیز به یک محصول اصلی و کاملاً ارزان قیمت تبدیل شده است ، اما تولید بلورهای بزرگ و شفاف الماس مناسب برای استفاده از سنگ های قیمتی از نظر فنی دست نیافتنی و بسیار گران باقی مانده است. (البته بالاخره در سال 2018، gia تایید کرد که یک الماس با روش HPHT و با وزن 15.32 قیراط ، رنگ H و پاکی I1 تولید شده است) .بزرگترین بلورهای تولید شده توسط جنرال الکتریک حدود یک قیراط بودند و چند گوهر کوچک از آنها تراش داده شد.

تریسی هال و دستگاه ساخت الماس مصنوعی
تریسی هال در کنار دستگاه ساخت الماس مصنوعی

عجیب اینکه انگیزه ساخت الماس های بزرگ اساساً از تقاضای سنگ های قیمتی حاصل نشده است. ظاهرا این کنجکاوی به این برمیگردد که الماس از شناخته شده ترین رساناهای گرما است. محدودیت کوچک سازی میکروالکترونیک‌ها، سبب پراکندگی گرمای تولید شده توسط الکترونهایی میشود که در این مدارهای فوق کوچک حرکت می کنند. پردازنده های رایانه های مدرن آنقدر گرما تولید می کنند که حتی فن های خنک کننده اختصاصی مخصوص خود را دارند! مدتها بود که حدس زده می شد (و بعداً تأیید شد) که می توان با استفاده از الماس به عنوان یک بستر به جای سیلیکون ، افزایش عظیم در تراکم اجزا ، یک پیشرفت انقلابی در کوچک سازی دست یافت. اندازه عظیم این بازار الکترونیکی بالقوه ، کاملاً پنهان از هر نوع استفاده از سنگهای قیمتی ، پیشرفت چشمگیری در روش های رشد بلور الماس ایجاد کرد.

یكی از این روشها ، كه به عنوان CVD (رسوب شیمیایی بخار) شناخته شده است ارائه و پیش بینی شد که قادر به رشد بلورهای منفرد و شفاف الماس به اندازه مكعب های 2 اینچی باشد! بنابراین پتانسیل طولانی مدت در حال حاضر نیز برای ساخت الماس های تراش داده شده تقریباً در هر اندازه دلخواه وجود دارد. این وضعیت (نسبتاً ناشناخته) پیامدهای عمیقی برای صنعت طلا و جواهر دارد.

انواع الماس (Diamond Types)

الماسها در چندین دسته دسته بندی می شوند:

سنگهای نوع I چه به صورت دسته‌ای (نوع IA) یا به صورت اتم های جدا شده (نوع IB) حاوی نیتروژن هستند.نوع IA تقریبا 95 درصد کل الماس های طبیعی را شامل میشود. تمام سنگهای Type I عایق الکتریکی هستند و دارای باندهای جذب در قسمت مادون قرمز طیف هستند. آنها معمولاً در نور فرابنفش ، فلورسانس طیف زرد دارند. سنگهای Type I می توانند بی رنگ ، مایل به خاکستری یا سبز (به ندرت آبی یا بنفش) باشند ، اما در حالت عادی مایل به زرد تا قهوه ای هستند و شامل یک سری سنگ های مایل به زرد است که اکثریت قریب به اتفاق الماسهایی را که در تجارت سنگهای قیمتی دیده می شوند ، تشکیل می دهد.

الماس های نوع II فاقد نیتروژن هستند و رساناهای خوبی برای گرما هستند.سنگهای Type II بی رنگ هستند ، اما سنگهای IIB حاوی بور هستند ، دارای رنگ آبی (گاهی قهوه ای یا خاکستری) و از نظر الکتریکی رسانا هستند. یک دسته بسیار نادر به نام HGBV (غنی از هیدروژن ، خاکستری تا آبی تا بنفش رنگ) توسط معدن Argyle در استرالیا تولید می شود. سنگهای HGBV حاوی هیدروژن و همچنین نیکل هستند که در الماس های مناطق دیگر بسیار نادر است. سنگهای مایل به آبی نوع I بسیار نادر هستند و می توان آنها را از سنگهای نوع IIB غنی از بور تشخیص داد زیرا غیر رسانا هستند و دارای فلورسانس متفاوت هستند.

برخی از الماسها “آلوکروماتیک” یا دارای ویژگی چند رنگی هستند و رنگشان دستخوش ناخالصی هایی مانند نیتروژن و بور است. این ناخالصی‌ها “مراکز رنگی” ایجاد کرده که به طور انتخابی نور خاصی را جذب می کنند. با این وجود ، طیف عظیمی از رنگ ها در اثر انواع مختلف نقص ساختاری مانند فضاهای خالی ایجاد می شوند. این موارد به طور طبیعی اتفاق می افتند اما می توانند توسط طیف گسترده ای از فرآیندهای انرژی نیز تولید شوند.

تاریخچه بهسازی رنگ الماس

در سال 1904 ، ویلیام کروکز ، فیزیکدان برجسته ، مقداری الماس را در یک بسته نمک‌های رادیوم دفن کرد. در مدت زمان نسبتاً کوتاهی سنگها سبز شدند. متأسفانه ، آنها نیز به شدت رادیواکتیو شدند! . به طور سریع، از دهه 1940 میلادی تاکنون شتاب دهنده های ذرات اختراع شده اند و به طور گسترده ای در آزمایش های فیزیک – انرژی بالا مورد استفاده قرار می گیرند. این موضوع کشف شد که بمباران سیکلوترون (با پروتون ، ذرات آلفا و دوترون) می تواند الماسها را سبز ، آبی سبز و قهوه ای – زرد رنگ کند. بعداً مشخص شد که رنگهای زرد و قهوه ای در واقع به دلیل گرم شدن سنگها در نتیجه بمباران ایجاد شده اند.

تا دهه 1950 و 1960 از سیکلوترون ها و LINAC ها (شتاب‌دهنده ذره‌ای خطی) برای تولید تجاری الماس های رنگی استفاده می شد. نفوذ رنگ معمولاً کم‌عمق و سطحی و غالباً در الگوهای مشخص است ، گرچه سنگهای آبی و سبز عادی بودند ، اما گاه به گاه رنگهای غیر منتظره ای مشاهده می شد.بهسازی رنگ الماس با روش HPHT

بعدها ، از راکتورهای هسته ای برای بهسازی استفاده شد ، اما ذرات با انرژی زیاد تمایل داشتند از طریق الماس ها با سرعت و انرژی حرکت کنند. آنها الکترونهای ثانویه ای که تولید کردند ، باعث ایجاد رنگهای نقص ساختاری شد ، دقیقاً مانند LINAC. رنگهای آبی و سبز نتیجه معمول بود و این رنگها با گرم شدن به زردها و قهوه ای منتقل شدند. حتی کشف شد که گرم کردن یک الماس نوع IA تحت فشار زیاد می تواند آن را به زرد روشن تبدیل کند ، و یک سایه رنگ زرد می تواند حتی از گرمای تولید شده در طول پرداخت الماس ایجاد شود!

حرارت دادن یک الماس پرتودهی شده (irradiated) ، مواد را “بازپخت” (آنیل anneals) کرده و با تغییر در جذب طیف مرکز رنگ معیوبی که در اثر بمباران انرژی زیاد ایجاد شده ، رنگ را تغییر می دهد. ، در مورد رنگ زرد در سنگهای حاوی نیتروژن ، حرارت حتی می تواند رنگ را از بین ببرد.اولین سنگهای با کیفیت گوهری به دلیل آلودگی به نیتروژن همیشه زرد تا قهوه ای رنگ بودند و اینکلوژن‌های آنها به ویژه ورود نیکل به ساختار بلورها معمول بود.حذف تمام نیتروژن از فرآیند با افزودن آلومینیوم یا تیتانیوم به تولید سنگهای “سفید” بی رنگ و حذف نیتروژن و افزودن بور آنهایی که به رنگ آبی تولید شده اند. حذف نیتروژن نیز روند رشد را کند و کیفیت بلوری را کاهش می دهد ، بنابراین روند به طور معمول با وجود نیتروژن انجام می شود.


شرکت GE (جنرال الکتریک) طی دهه 1970 برای فرآیند از بین بردن رنگ زرد در الماس ، حق ثبت اختراع به دست آورد. اما در دهه 1990 این شرکت دریافت که گرمایش تحت فشار بسیار بالا حتی بهتر عمل می کند و همچنین قادر است در واقع بلورهای الماس از کربن به فرم‌های متفاوتی ایجاد کند. (یکی از نتایج مشهور GE ، تهیه الماس از کره بادام زمینی بود!).این روش “رشد الماس” با برچسب HPHT (دمای بالا – فشار بالا) نامگذاری شد.

فرآیند HPHT در تولید الماس سنتتیک

در سال 1971 ، شرکت GE با استفاده از بذرهای الماس طبیعی در فرآیندی که اکنون با نام HPHT شناخته می شود ، برای اولین بار موفق به تولید الماس با کیفیت گوهری شد ، که هنوز هم روش اصلی تولید است. ماشین آلات بعد از یک هفته می توانستند سنگهایی به اندازه 5 میلی متر (1 قیراط) تولید کند.

دستگاه عظیم پرس کوبیک HPHT
دستگاه عظیم پرس کوبیک HPHT

HPHT اکنون یک فرآیند تجاری بسیار پرکاربرد است و توسط شرکت هایی در روسیه ، سوئد ، آسیا و ایالات متحده (به ویژه توسط Chatham و Gemesis در ساراسوتا در ایالت فلوریدا) استفاده می شود. الماس را می توان در طیف گسترده ای از رنگ ها تولید کرد و این رنگ ها را می توان با پرتودهی و حرارت‌دهی بیشتر اصلاح کرد. ترکیبی از HPHT ، تابش و حرارت اکنون قادر است یک الماس را تقریباً در هر رنگ دلخواه تولید کند. این یک چالش مداوم را برای آزمایشگاه های گوهرشناسی ایجاد می کند. مشکلات تشخیصی که دیگر سنگهای قیمتی را آزار داده است اکنون در الماس نیز صدق می کند. فوریت این چالش ، آزمایشگاههای رتبه اول گوهرشناسی جهان را مجبور به ایجاد روشهایی برای تشخیص الماس‌های سنتتیک و روشهای بهسازی کرد ، و تاکنون آنها با تمام فناوریهای جدید همگام بوده اند.

به طور کلی طیف رنگ الماس‌های سنتتیک تولید شده از تجهیزات به صورت سنگ های زرد / قهوه ای (نوع IB) و گاهی زرد یا مایل به سبز یا نارنجی (نوع IIA) پدیدار می شوند. تعداد کمی سنگ بی رنگ از نوع IIA است و می تواند رنگ خاکستری یا آبی روشن داشته باشد ، به خصوص اگر مقداری بور به آن اضافه شود. اگر این بلورهای اصلی تحت تابش قرار بگیرند ، تمایل به ظهور سنگهایی مایل به سبز ، سبز مایل به زرد یا سبز مایل به آبی دارند.

الماس های مصنوعی و طبیعی
یک الماس CVD (چپ) ، HPHT (وسط) و کریستال الماس طبیعی (راست). کربن در حاشیه الماس CVD که ناشی از فرآیند رشدش است.

اگر سنگهای اصلی تحت تابش قرار گرفته و سپس در دمای بالا آنیل شوند ، سنگهای نوع IB می توانند به صورتی ، نارنجی ، مایل به قهوه ای یا صورتی مایل به ارغوانی تبدیل شوند. نوع IB و برخی از سنگهای IA می توانند قرمز ، ارغوانی و قرمز – نارنجی شوند. کمپانی Lucent Diamonds (در شهر دنور ایالت کلرادو) در حال بازاریابی الماس های قرمز ایمپریال “Imperial Red” است که در نتیجه فرآیند سه مرحله ای حاصل می شود (آنیل شدن HPHT + پرتودهی + آنیلینگ تحت دمای پایین).

شرکت Gemesis سنگهای زرد سنتتیک را به صورت انبوه تولید می کند و کمپانی بزرگ Chatham مواد مصنوعی را در رنگهای زرد ، آبی و صورتی بازاریابی می کند.به نظر می رسد سازنده و روشی که در Chatham به کار گرفته شده از فرآیند HPHT کمی اصلاح شده استفاده می کند ، زیرا الماس‌ها از اشباع کمتری برخوردار هستند و رنگ آنها به طور یکنواختی است ، بنابراین تشخیص آنها به عنوان سنتتیک دشوارتر است.

الماس آبی سنتتیک HPHT بهسازی شده
Round Brilliant Cut 0.45 Carat High Pressure High Temperature (HPHT) Treated Blue Diamond

روش HPHT فقط در صورت استفاده از محلول ذوب فلاکس (Flux) می تواند در زمانهای معقول و کوتاه الماس تولید کند. کربن در فلاکس حل شده و به صورت بلورهای الماس رسوب می کند. فلاکس‌های مورد استفاده حاوی فلزات: آهن ، نیکل و کبالت هستند. این فلزات اغلب به عنوان اینکلوژنهای میکروسکوپی درون الماس ظاهر می شوند و راهی بسیار مفید برای شناسایی هستند.آهن گاهی اوقات می تواند به مقدار کافی وجود داشته باشد تا سنگ را مغناطیسی کند!روش HPHT کریستالهای الماس بسیار خوبی را ایجاد می کند. در عرض چند روز بلورهای کوچک (تا 3 قیراط) تولید می شوند! سنگهای بزرگتر نیز ممکن است اما رشد آنها طولانی تر است.

الماس های سنتتیک hpht
الماس های سنتتیک HPHT

وجود ذرات فلزی در الماس جهت اثبات مثبت بودن منشا HPHT آسانترین حالت است .ضریب شکست مضاعف غیر عادی ، یک ویژگی مشترک در الماس های طبیعی ، فقط در امتداد بخش های رشد در الماس های سنتتیک HPHT مشاهده می شود. از آنجا که الماسهای ساخته شده معمولاً مکعبی (کوبیک) هستند (سنگهای طبیعی به طور گسترده ای هشت ضلعی (اکتاهدرال) هستند) ، الگوهای رشد کوبیک که در نور ماورا بنفش قابل مشاهده بوده و برای یافتن منشا سنتتیک امری کمک کننده هستند. از دیگر خصوصیاتی که به طور فزاینده ای اهمیت یافته اند می توان به طیف سنجی (به ویژه در مادون قرمز) ، کاتدولومینسانس (CL ، فلورسانس در زیر پرتو الکترون) و فلورسانس تحت نور ماورا بنفش (UV) (هر دو SW ، موج کوتاه و LW ، موج بلند) اشاره کرد.

روش CVD در تولید الماس سنتتیک

الماس های تولید شده به روش CVD
الماس های CVD قبل از اینکه تمیز و برش بخورند. تصویر © Carat Systems

محدودیت اندازه کریستال در HPHT منجر به جستجوی روشهای دیگر سنتز الماس شد. تحقیقات فیلم نازک (لایه بسیار نازک) از اوایل دهه 1940 و 1950 ، به ویژه در روسیه ، سرانجام به فرایندی به نام CVD (رسوب بخار شیمیایی) منجر شد. فقط چند سال پیش ، Apollo Diamond (بوستون) شروع به تولید و بازاریابی الماس CVD به اندازه گوهری کرد. انباشت بخار شیمیایی (CVD) تکنیکی است که اخیراً توسعه یافته و به وسیله آن می توان الماس را از مخلوط گاز هیدروکربن تولید کرد. فرآیند آنها باعث تجزیه گاز متان در دمای بالا می شود و کربن آزاد می شود و سپس در دما و فشار نسبتاً پایین روی یک لایه قرار می گیرد.

در فرآیند CVD ، یک برش نازک از بذر الماس (اغلب الماس تولید شده توسط HPHT) در محفظه ای مهر و موم شده قرار می گیرد و تا حدود 800 درجه سانتیگراد گرم می شود. سپس محفظه با یک گاز غنی از کربن (معمولاً متان) همراه با گازهای دیگر پر می شود. سپس ، گازها با استفاده از مایکروویو ، لیزر یا سایر روش ها به پلاسما یونیزه می شوند. یونیزاسیون پیوندهای مولکولی موجود در گازها را می شکند و کربن خالص به دانه الماس می چسبد و به آرامی به صورت کریستال ، اتم به اتم ، لایه به لایه جمع می شود.

دستگاه تولید الماس به روش انباشت تبخیر شیمیایی
دستگاه تولید الماس به روش انباشت بخار شیمیایی (CVD)

اندازه گوهر از کریستال های CVD از رنج مخراجی (Melee) [کمتر از 1/4 قیراط] تا حدود 3/4 قیراط است ، امایک مزیت بزرگ در برابر HPHT این است که الماس های CVD را می توان به راحتی بی رنگ کرد(اگرچه سنگ های نارنجی فنسی و صورتی ، قهوه ای تیره نیز تولید می شوند). این روند می تواند بدون هزینه زیاد در مقیاس بالا افزایش یابد.

انواع ابزارهای تشخیص الماس سننتیک

DTC (شرکت بازرگانی الماس ، بازوی DeBeers) در اواسط دهه 1990 ابزارهای مختلفی را برای کمک به تجارت جواهرات در شناسایی الماس های مصنوعی تولید کرد.ابزار “DiamondSure” جذب نور مرئی و اشعه ماورا بنفش را اندازه گیری می کند و “pass” (سنگ طبیعی است) یا ” refer” (آزمایشات بیشتری لازم است) را مشخص میکند.DTC ادعا می کند دستگاه 100٪ الماس مصنوعی HPHT را شناسایی می کند و فقط ممکن است 1 تا 2٪ از الماس های طبیعی برای آزمایش بیشتر “ارجاع شوند (referred)”.

دستگاه diamondview
دستگاه diamondview

ابزار “DiamondView” با استفاده از UV موج کوتاه ، تصویر نگاری فوتولومینسانس یا نورتابناکی (PL) را انجام می دهد و یک تصویر دیجیتالی از لومینسانس سطح را ثبت می کند. دستگاه “DiamondPlus” اندازه گیری های حساسیت بالا را با استفاده از لیزرها و طیف سنج ها ، با سنگهایی که در نیتروژن مایع نگه داشته می شوند ، انجام می دهد. (طیف ها در دمای بسیار پایین خیلی واضح تر می شوند).

چالش های تشخیص الماس در آزمایشگاه‌های گوهرشناسی

ادبیات گوهرشناسی در حال پر شدن از مقالات و گزارشاتی از روش های آزمایش جدید و فرآیندهای جدید است. از روشهای CVD برای اعمال پوششهای الماس بر روی کوبیک زیرکونیا و سنگهای دیگر استفاده می شود. هنگام آزمایش ترکیبات جدید پرتودهی و حرارت دهی شده سنتتیک، از تمام روش‌های شناخته شده استفاده می شود. هنگام انجام ارزیابی حتی دشوار است که همه نتایج آزمایش را مستقیماً در ذهن خود نگه دارید.

یک شناسنامه الماس مصنوعی گرید شده توسط IGI
یک شناسنامه الماس مصنوعی گرید شده توسط IGI

تشخیص الماسCVD ، HPHT و سایر الماسهای مصنوعی ، یکی از بزرگترین چالشهای جهان گوهرها ، متکی به اندازه گیری ویژگیهای متنوعی است ، که برای تعیین حکم قطعی از تعداد کمی از آنها می توان استفاده کرد. علاوه بر این ، تجهیزات مورد نیاز معمولاً پیچیده و گران قیمت هستند و بسیار فراتر از دسترس جواهرفروش‌ها و آزمایشگاه های کوچک هستند.درواقعیت ، شناسايی بدون ابهام الماس به عنوان طبيعی در برابر سنتتیک فقط توسط آزمايشگاه های اصلی بزرگ (مانند GIA ) می تواند به درستی انجام شود.

هزینه تجزیه و تحلیل آنقدر زیاد است که از بررسی یک مشت الماس های پولیش خورده جلوگیری کند. این بدان معناست که شاید 99.999٪ از تمام الماسهای پرداخت شده هرگز درجه بندی نمی شوند. این میتواند شامل بسیاری از الماس‌های ریز و کم کیفیت باشد. غربالگری انبوه به عنوان یک راه حل بالقوه ارائه شده است ، اما برخی از روش های غربالگری ممکن است فقط گوهرهایی را شناسایی کنند که “ممکن است” طبیعی نباشند و بنابراین نیاز به آزمایش بیشتر دارند.

راف الماس های تولید شده سنتتیک
راف الماس های تولید شده در آزمایشگاه

فناوری های جدیدی در حال توسعه هستند که ممکن است تا حدودی تأیید قابل اعتماد تری را ارائه دهند. مسئله اصلی این نیست که “آیا می توانید یک الماس مصنوعی را شناسایی کنید”. مسئله این است که “آیا شما تست مناسب را انجام خواهید داد؟” . این تابعی از هزینه است ، که ممکن است فقط برای سنگهای بزرگتر و گرانتر بصرفه باشد. این اختلاف به معامله گران کلاه‌بردار فرصت و انگیزه ای برای قالب کردن الماس های تراش خورده مصنوعی به عنوان طبیعی با تکیه بر ظاهر و خواص یکسان آنها به مشتری می دهد تا از شناسایی آنها جلوگیری کند. این امکان وجود دارد که در آینده ، بسیاری از الماسهای کوچک بدون گارانتی مبدا منشا آنها در معدن و یا آزمایشگاه یا کارخانه فروخته شوند.

از HPHT برای تبدیل کهربا با کیفیت پایین به تکه های خورده ریز بسیار خوبی از مواد قرمز و سبز شفاف استفاده شده است که کاملاً بر خلاف هر گونه کهربا موجود در طبیعت میباشد. این فرآیند حتی برخی از بقایای حشرات را که به طور معمول در کهربا از برخی مکان ها وجود دارد و همچنین “سازه های تنشی” که به طور معمول برای شناسایی کهربا طبیعی استفاده می شود ، حفظ می کند. به نظر می رسد که در آینده کاربردهای بیشتری از روش HPHT برای بهسازی سایر سنگهای قیمتی پیدا شود.



#‌سنگ_شناسی #‌سنگ_قیمتی منبع: سنگ شناس

بیشتر...


تبلیغات

تبلیغات

مطالب مرتبط

۵ نکته برای بهبود عکاسی منظره در ساعت طلایی. ساعت طلایی, عکاسی منظره

10 ساعت پیش

به طور کلی این نوع عقیق ها ، اغلب کلسدونی رنگ شده هستند که شکلی شبیه به پوست اژدها (دراگون : Dragon) دارد.

۱ هفته پیش

الماس های سنتتیک hpht و cvd یا رشد یافته در آزمایشگاه (lab-grown) با کیفیت گوهری بیش از هر زمان دیگری در بازار طلا و جواهر موجود است.

۱ هفته پیش

بیشتر...