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钻石的类型和特征

(一)、Ⅰ型 和Ⅱ型钻石
  根据钻石成分中氮元素的存在形式及物理性质的差异钻石可分为:
  1.Ⅰ型:能透过400-300nm的紫外光,并在红外区显示与N相关的吸收带,根据N的分布可分为:
   Ⅰa型:N以小片晶形式存在于钻石晶体结构中;
   Ⅰb型:N以分散状形式存在于钻石晶体结构中;
  2.Ⅱ型:能透过低到220nm紫外光,并在红光区无明显吸收带,自然界含量少,且形态为不规则状,著名例子是库里南和塞拉利昂之星。按不同的电学性质分为:
   Ⅱa型:不导电,具有最高的导热性,室温下至少是铜的五倍,在短波紫外光下不发磷光;
   Ⅱb型:半导体,短波紫外光下发磷光。
表 1-2 Ⅰ型和Ⅱ型钻石特征表

性质 Ⅰa型 Ⅰb型 Ⅱa型 Ⅱb型
含氮

较多,达0.1%-0.3%,N在晶体中成小片状

较少,N在晶体中成分散状 不含N或含N极少 不含N或含N极少
对于紫外线 透射到300nm,短于300nm被吸收 透射到300nm 透射到250nm 透射到250nm
荧光性 紫外照射常有蓝色荧光,有时有绿、黄、红等色 同Ⅰa 大多数没有荧光 同Ⅱa
磷光性 紫外照射后无磷光 紫外照射后有磷光
导电性 不导电 不导电 不导电 半导体
其它 占天然金刚石产量的98%,无蓝色宝石金刚石 绝大多数人造金刚石,天然金刚石中极少,仅占0.1% Ⅱ型金刚石数量极少,但巨大的宝石级金刚石(重达几百克拉以上)都是Ⅱ型。Ⅱb型常为蓝色
 (二)、Ⅰ型钻石中氮的形式
氮取代钻石晶格中的碳原子的形式相当的多样,不同的形式还会引起钻石物理性质的变化,目前已经知道,N 至少以五种不同的形式存在于钻石的晶格中:
(1)孤氮
氮在晶格中以单原子形式出现,取代一个碳原子位置,并被其它的碳原子包围。孤氮具有1130cm - 1 的红外吸收。以孤氮形式为主的钻石称为Ⅰb 型,。天然的Ⅰb 型钻石很少,仅占Ⅰ型钻石总数的0.1% 左右,但是合成钻石,如不经特殊处理,都属于Ⅰb 型。
(2)双原子氮(A 集合体)
两个氮原子代替晶格中两个相邻的碳原子,并形成缔合体稳定下来,这种形式被称为A 集合体。A 集合体能导致在蓝光区478nm 的弱吸收和红外光1282cm -1 吸收。这类钻石名称为
ⅠaA 型。
(3)三原子氮(N3 中心)
三个氮原子取代三个相邻的碳原子,组成三角形的原子团,并在三角形原子团的中央产生一个结构空位形成所谓的N3色心。N3色心导致在紫光区的吸收,是钻石产生黄色体色的主要原因。这类钻石称为Ⅰa 型或ⅠaA/B 型。
(4)B集合体
4-9 氮原子占据晶格中相邻碳原子位置,并伴随有一个结构空位,在红外光区产生1175cm-1的吸收 ,这类钻石属ⅠaB 型。
(5)片晶氮
片晶氮是几个原子厚的扁平层,被周围C原子包围,两者之间的结构关系尚不清楚,在电子显微镜下可直接观察到这种 "片晶",其红外吸收峰约为1370cm-1 ,准确的红外吸收峰位取决于片晶氮的大小,片晶氮愈大,波数愈小。这类钻石也属于ⅠaB ,或称为ⅠaB 。钻石中片晶氮吸收和B 集合体吸收常同时存在。

(三)、Ⅱa 和Ⅱb 型钻石

  天然的不含氮的Ⅱ型钻石相当稀少,在所开采出的钻石中仅占2 % 左右,在Ⅱ型钻石中,有少量钻石具有更为特殊的性质:如短波紫外光下具有蓝色或红色磷光,和较高的电导率(半导体),具有这些性质的Ⅱ型钻石和被进一步划分成Ⅱb 亚型。Ⅱb 型的钻石大约仅占Ⅱ型钻石的0.1% ,所有蓝色的钻石都属于Ⅱb 型钻石。
大多数的Ⅱ型钻石属于Ⅱa 型。目前所发现的许多大钻,如库里南和塞拉利昂之星等,都属于Ⅱa 型的钻石。Ⅱa 型钻石为白色、褐色 。

来源:网络

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