經處理的橘色和粉紅色CVD實驗室生長鑽石 Treated Orange and Pink CVD Laboratory-Grown Diamond

以下文章摘要翻譯自GIA出版之Gems & Gemology(寶石與寶石學),2022秋季刊2022/11/11出版,Vol.58, No.3,”Lab Notes”專欄。

原文出處

最近,GIA收到了兩顆經過相同優化處理的化學蒸氣沉積法(CVD)生長鑽石(圖一):一顆2.00克拉的深彩橘色(Fancy Deep orange)等級和一顆3.00克拉的艷彩橘粉紅色(Fancy Vivid orangy pink)等級。數據庫搜索顯示,深彩橘色等級者是第一顆提交給GIA鑑定的無襯色、純橘色CVD鑽石。具有橘粉紅色的CVD生長鑽石更為常見,而此3.00克拉樣品提供了一個有趣的比較。通過可見光近紅外線(Vis-NIR)吸收光譜分析,兩個樣品具有相似的特徵,並且可能經歷了相似的處理過程(圖二)。吸收峰強度的細微差別,足以產生明顯不同的外觀和顏色等級。

這兩件CVD生長鑽石的可見光近紅外線吸收光譜均顯示出氮缺陷中心(主要位於575nm的NV0和637nm位置的NV-特徵)、594nm峰值和GR1中心。兩個樣本還表現出對SiV-中心(737nm)的強烈吸收。在深彩橘色樣本中,NV中心表現出比橘粉紅色樣本更低的吸收,以及略高的SiV相關吸收,這有助於將透射窗口從紅色(即粉紅色調)移向橘色區。

根據457nm激光刺激出的光致發光光譜(photoluminescence spectroscopy)檢測出相對較低的的468nm峰線值,這兩件CVD生長鑽石都顯示出經過高壓高溫(HPHT)處理的證據;隨後它們也被進行輻照處理,於是生成與輻射相關的特徵,其中包括594nm峰值和GR1中心。輻照之後是低溫退火(low-temperature annealing),其目的是在不完全消滅GR1中心的情況下產生額外的NV中心。 594nm中心是含氮鑽石中與輻射相關的缺陷。在兩件CVD生長鑽石的紅外吸收光譜中,還可觀察到1344cm-1處的小峰線。根據這些峰值,單個氮濃度可估計為約1ppm(參考Eaton-Magana和Shigley合著文章,發表於2016年G&G秋季刊,p222-245)。

These 2.00 ct Fancy Deep orange (left) and 3.00 ct Fancy Vivid orangy pink (right) CVD-grown diamonds were subjected to multiple treatments including HPHT processing, irradiation, and low-temperature annealing to achieve the final color grades.

兩種樣品在DiamondView螢光影像儀器的深紫外線波長激發時,均呈現紅色螢光,此特徵與這些CVD生長鑽石中的強烈氮缺陷中心一致。然而,兩個樣本都沒有顯示出任何來自深紫外線照射的明顯光致變色效應;此效應可能是由於NV中心或SiV-中心的電荷轉移而發生在CVD生長鑽石中(Eaton-Magana等多人合著文章,發表於2021年”Journal of Gems and Gemmology”,Vol.23,No.6,p25-39)。

圖二:2.00克拉的深彩橘色和3.00克拉的艷彩橘粉紅色CVD生長鑽石經歷了類似的生長後處理,並在其Vis-NIR吸收光譜中顯示出相似的缺陷中心,包括NV中心,594nm峰線、SiV-和GR1中心特徵。然而,相對缺陷濃度的細微差異導致它們呈現不同的顏色。雖然非常小,但在2.00克拉樣本的吸收光譜中也檢測到了GR1缺陷。為清楚起見,光譜垂直偏移。圖片擷取自原文網址。
圖二:2.00克拉的深彩橘色和3.00克拉的艷彩橘粉紅色CVD生長鑽石經歷了類似的生長後處理,並在其Vis-NIR吸收光譜中顯示出相似的缺陷中心,包括NV中心,594nm峰線、SiV-和GR1中心特徵。然而,相對缺陷濃度的細微差異導致它們呈現不同的顏色。雖然非常小,但在2.00克拉樣本的吸收光譜中也檢測到了GR1缺陷。為清楚起見,光譜垂直偏移。圖片擷取自原文網址。

觀察到深彩橘色樣本很是有趣,因為純橘色調在天然鑽石,以及和直到現在的實驗室培育樣本中都極為罕見。在生長後處理過程中對缺陷濃度進行微妙的工程設計,可能會導致顏色等級出現截然不同的結果。

本文作者Sally Eaton-Magana是鑽石鑑定部門資深經理,任職於GIA總部-美國加州卡爾斯巴德(Carlsbad)鑑定所;Paul Johnson分析部門經理,任職於GIA美國紐約鑑定所。

圖片截取自原文網址。

Gems & Gemology是GIA出版的專業寶石科學季刊,可於官網www.gia.edu免費線上閱覽。

翻譯:陳俊樺(GIA校友會臉書社團成員),首發於臉書社團<GIA臺灣美國寶石研究院校友會>。本文為摘要翻譯,並非原文逐字解說;翻譯內容若有錯誤,歡迎同好先進留言指正。若欲轉載文章,請務必標明出處與原文網址,感謝!