алмазів

Стаття IGE: Ідентифікація синтетичних алмазів за допомогою основних гемологічних методів

Єгор Гавриленко, Доктор геологічних наук, директор Лабораторії аналізу та сертифікації самоцвітів Іспанського гемологічного інституту

Вступ

Синтетичні діаманти починають надходити в ювелірну торгівлю. Хоча рубін, сапфір та смарагд мають свої синтетичні аналоги протягом багатьох десятиліть, алмазу потрібно було більше часу, щоб отримати його в лабораторії за якістю, розміром та ціною, придатною для використання в ювелірних виробах. Але вони тут, щоб залишитися. Джерела вуглецю в природі невичерпні, і потрібно лише трохи енергії, щоб правильно зв’язати їх атоми і перейти від рясного графіту до високоцінного алмазу. В даний час ціни на синтетичні алмази вже значно нижчі за природні, хоча вони все ще мають вищу цінність, ніж імітації, такі як циркон або муасаніт. Однак технологічні методи постійно вдосконалюються та дешевшають, і ми можемо бути впевнені, що ціна на синтетичні алмази буде поступово знижуватися.

Багато ювелірних спеціалістів отримують пропозиції щодо продажу синтетичних діамантів безпосередньо від азіатських виробників. Вони також доступні для прямого придбання на багатьох веб-сайтах та платформах онлайн-торгівлі як для професіоналів, так і для приватних осіб. Такий важливий бренд, як Swarovski, кілька місяців тому оголосив про нову лінійку ювелірних виробів із синтетичними діамантами. У лабораторії IGE з жовтня 2016 року було проаналізовано три випадки синтетичних алмазів - від пасьянсу блискучим майже в три карата до партії ста карат дрібних алмазів (1,3-2,0 мм), усі вони з наміром продаж як природний. Цих даних має бути достатньо, щоб відповісти на питання, чи вони вже вийшли на ринок.

Важко оцінити сучасне співвідношення синтетичних діамантів якості самоцвітів до природних. У серпні 2016 року Морган Стенлі опублікував обширний звіт про промисловість синтетичних алмазів, оцінюючи глобальний обсяг продажу синтетичних грубих дорогоцінних каменів приблизно в 1% від натуральної величини. Беручи до уваги, що ціна на синтетику нижча за природну, ця цифра може перетворитись на більше ніж один синтетичний алмаз із сотні природних вже сьогодні. У цьому ж звіті прогнозується дуже швидке збільшення цієї частки в короткостроковій перспективі. До 2020 року продажі малогабаритних синтетичних матеріалів (рукопашного бою, діамантів розміром менше 3,5 мм або 0,15 карата) можуть досягти 15% природного ринку, тоді як у великих діамантів частка синтетичних матеріалів досягне 7,5%.

На ринок ювелірних виробів синтетичні рубіни та сапфіри вже потрапили на початку 20 століття, а синтетичних смарагдів - в 1930-х рр. Поява цих матеріалів, отриманих у лабораторії, не змогла зняти магію та зменшити обсяг продажу природних каменів. Ювелірним професіоналам довелося навчитися безпечно відрізняти природні від синтетичних самоцвітів, а у разі сумнівів звертатися до спеціалізованих лабораторій. В даний час синтетичні кольорові камені мають власну нішу на ринку, чітко диференційовану від природної, і на природну торгівлю їхнє існування не впливає. Відтепер щось подібне має відбуватися із синтетичними діамантами, хоча для цього потрібно, щоб ювеліри, гемологи та оцінювачі ювелірних виробів навчились безпечно диференціювати синтетичні алмази.

Мета цієї статті - пояснити кілька простих методів, які можуть допомогти вам у виконанні цього завдання. Хоча для ідентифікації іноді може знадобитися використання передових аналітичних методів, правда, що в багатьох випадках ми можемо зробити позитивну ідентифікацію за допомогою дуже простих і недорогих методів. В інших випадках, навіть без повної впевненості в ідентифікації, ці методи можуть викликати обґрунтовану підозру йти в лабораторію з певним алмазом або партією.

Аналізуючи синтетичні алмази, які до цього часу пройшли через лабораторію ІГЕ, ми усвідомлюємо, що для всіх них основні методи, що пояснюються в цій статті, дозволять ідентифікувати алмаз як синтетичний або, принаймні, викликати серйозні підозри щодо його природи.

Багато синтетичні діаманти мають вишукані кольори. У цьому сегменті, набагато рідше за своєю суттю, синтетичний алмаз став дешевшим за природний алмаз ще в 1990-х рр. Проте, у вишуканого алмазу завжди є підозра на обробку, яка також застосовується, щоб спровокувати його колір, який зазвичай проходить сертифікацію в спеціалізовані лабораторії.

Справжню небезпеку представляють безбарвні діаманти, для позначення яких ювеліри впевнені в традиційних методах, які лише говорять нам, чи є це алмаз чи ні. Цих методів вже недостатньо для ідентифікації алмазу, оскільки безбарвний алмаз вже може бути природним або синтетичним. В даний час потрібні додаткові інвестиції в деякі прості прилади та навчання для виявлення безбарвних алмазів. Ця стаття зосереджується на основних властивостях та методах ідентифікації безбарвних синтетичних алмазів.

Слід також зазначити, що термін «діамант» більше не використовується в ювелірній торгівлі, він відповідає виключно природним діамантам (рис. 1), згідно зі стандартом CIBJO та нещодавно затвердженим стандартом ISO 18323: 2015. Синтетичні алмази повинні бути чітко ідентифіковані як такі, також допускаючи терміни "лабораторно вирощений" або "створений лабораторією" англійською мовою. Використання термінів "культивований", "справжній", "справжній", "дорогоцінний" або "самоцвіт" для синтетичних алмазів заборонено цими правилами і може вважатися оманливим.

Рис. 1. Види діамантів у ювелірних виробах.

Методи синтезу алмазів

В даний час синтетичні алмази якісної перлини як у безбарвній серії, так і у фантазійних кольорах отримують двома методами:

  • HPHT (високий тиск і висока температура) - метод високого тиску і високої температури
  • ССЗ (химическое осаждение паром) - метод хімічного осадження паром

Метод HPHT був першим, хто вивів на ринок синтетичні алмази якісної перлини, починаючи з 1990-х років і вперше у вишуканих кольорах. Діаманти CVD для ювелірних виробів почали з’являтися на ринку наприкінці 2000-х років, і в даний час їх також виробляють різні компанії.

Метод HPHT, по суті, відтворює умови високого тиску та температури, при яких алмаз утворюється в мантії Землі, на глибинах більше 150 км. Протягом кількох днів відбувається процес кристалічного росту, який може тривати мільйони років у природі. Отриманий матеріал має характерну форму кристала куб-октаедр, відмінну від природних кристалів алмазу. В даний час це, як видається, найбільш широко застосовуваний метод синтетичних діамантів якісної самоцвіту. Усі синтетичні алмази, доставлені на аналіз в лабораторію IGE на сьогоднішній день, відповідали цьому методу. Це також найпростіший метод синтезу.

Метод ССЗ відрізняється, він не вимагає таких високих тисків, і з цієї причини він, можливо, може стати набагато дешевшим у майбутньому. Проводиться під вакуумом і використовує плазмову іонізацію метанового газу та осадження атомів вуглецю на насінні алмазу. Отриманий матеріал має не кристали, а прямокутні пластини різної товщини.

Обидва методи синтезу широко використовуються в технічних цілях. Синтетичний алмаз HPHT протягом десятиліть став основним джерелом промислового алмазу, що використовується як абразив, тоді як алмазні шари CVD використовуються для підвищення стійкості матеріалів та вивчається їх використання в електроніці. За якістю дорогоцінного каміння вага одержуваних синтетичних діамантів постійно зростає. Синтетичні ограновані алмази понад 10 карат для методу HPHT і понад 5 карат для CVD вже відомі, але вони, безумовно, не будуть довго мати рекордну вагу.

Ідентифікація синтетичних діамантів HPHT

Першим кроком при ідентифікації та класифікації алмазу є дослідження каменю під збільшенням, бажано за допомогою гемологічного мікроскопа. Ця процедура також необхідна для того, щоб визначити, чи є алмаз природним чи синтетичним.

Уважне спостереження за включеннями часто виявляє ідентичність алмазу остаточно. Прозорі мінеральні кристали, такі як гранат, олівін або енстатит, визначають камінь як природний. На відміну від цього, типові включення в синтетичних алмазах HPHT відповідають середовищу їх утворення - розплавленому металу. Форма цих включень дуже характерна, вони мають вигляд дещо округлих крапель або кристалів, іноді з'єднаних між собою (рис. 2а-2е).

Рис. 2а. Велике металеве включення з райдужною патиною у безбарвному синтетичному алмазі HPHT.

Рис. 2b. Велике металеве включення, що надходить на поверхню головки циліндра з синтетичного алмазу HPHT, з окислювальною патиною.

Рис. 2в. Краплеподібні металеві включення, абсолютно нетипові для природних алмазів, у синтетичному діаманті HPHT майже 3 карата, який був доставлений для аналізу в лабораторію IGE, встановлений на кільці.

Рис. 2г. Паличкоподібне металеве включення, типове для синтетичних алмазів HPHT, у тому самому алмазі.

Рис. 2e. Ще одне включення подібної форми в тому ж алмазі, що відображається на гранях головки блоку циліндрів.

Рис. 2f. Тріщина, яка спостерігається в тому ж синтетичному алмазі, абсолютно нормальна за зовнішнім виглядом для природного алмазу, не є інформативним включенням для ідентифікації алмазу.

Якщо спостерігаються непрозорі включення, їх слід дуже ретельно вивчити, використовуючи різні методи освітлення, такі як волоконна оптика, щоб визначити, чи вони відображають та металевий блиск. Деякі металеві включення можуть досягати поверхні каменю і здаватися характерними для відбитого світла, іноді з патиною окислення. Якщо є підозра на включення металу, додатковий тест на магнетизм може допомогти підтвердити, що алмаз синтетичний (див. Розділ «Магнетизм» та рис. 8).

У тих випадках, коли алмаз має хорошу чистоту і не виявлено жодних включень, детальне вивчення характеристик росту може полегшити ідентифікацію. Зернистість або зональність кольору «пісочного годинника», як правило, помітна через стик, пов’язана з внутрішніми секторами октаедричного та кубічного зростання синтетичних алмазів (рис. 3а). На відміну від цього, у природних алмазів дуже часто спостерігається нерегулярне зовнішнє зернистість (рис. 3b та 3c) або внутрішнє зернистість, що відповідає площинам, паралельним граням октаедрів (рис. 3d), що виключає синтетичне походження.

Рис. 3a. Зернисті лінії пісочного годинника на оранжево-коричневому синтетичному діаманті HPHT.

Рис. 3b. Нерегулярне зовнішнє зернистість, яке часто спостерігається на поверхні природних алмазів, виключає їх синтетичне походження.

Рис. 3c. Розсмоктаний кристал алмазу генерує зовнішні зернисті лінії в природному алмазі.

Рис. 3d. Внутрішнє зернистість у типовому положенні для природних алмазів, у площинах, паралельних граням октаедра.

Наявність "природних речовин" (частин кристалічної поверхні, не видалених поліруванням) з трикутниками є дуже типовим для природних алмазів (рис. 4а). Як правило, синтетики не мають трикутників на кристалічних гранях, і їх поверхня може здаватися різною від природної до досвідченого спостерігача (рис. 4б). Однак наявність трикутників не є переконливим доказом, оскільки вони також були описані в синтетичних діамантах HPHT.

Рис. 4a. Натуральний із тригонами, типовий для природних діамантів.

Рис. 4b. "Натуральний", який спостерігається в синтетичному алмазі HPHT, проаналізованому в лабораторії IGE, представляє абсолютно нетипову поверхню для природних алмазів.

У кольоровому алмазі наявні зони можуть бути корисними для ідентифікації; корисно обстеження розсіяного світла. Натуральні алмази можуть мати плоскі смуги кольору або туманний ефект, але лише синтетичні алмази матимуть геометричні зональні візерунки, пов’язані із секторами росту куба та октаедра (рис. 5).

Рис. 5. Розподіл кольорів у геометричних секторах росту, що відповідає граням куба та октаедра, характерний для вишуканих кольорових діамантів HPHT.

Нарешті, слід зазначити, що лазерний напис на діамантовому поясі з відповідним номером сертифіката, виданий визнаною лабораторією, також не може вважатися достатньою гарантією природи алмазу. Лазерні написи легко відтворити на синтетичному або обробленому алмазі, шукаючи в Інтернет-базах даних природний алмаз дуже близької ваги та характеристик, або навіть обрізаючи синтетичний за розмірами та вагою іншого сертифікованого природного алмазу. Нещодавно були опубліковані примітки щодо цього виду підробки з використанням природних алмазів, оброблених HPHT або синтетичними.

Флуоресценція в ультрафіолетовому світлі

Більшість природних алмазів належать до так званих серій Капського і мають синювату флуоресценцію різної інтенсивності, хоча деякі можуть бути практично інертними або мати інші флуоресцентні кольори (жовтуватий, зеленуватий тощо). Загалом інтенсивність флуоресценції в природних алмазах вища при тривалому ультрафіолетовому світлі (365 нм) і нижча при короткому ультрафіолетовому світлі (254 нм), тобто UVL> UVC. Флуоресценція, як правило, однорідна, хоча вона також може бути пов’язана з певними площинами та областями.

На відміну від цього, синтетичні алмази не флуоресцирують синювато, зазвичай інертні або мають слабку жовтувату, зеленувату або оранжеву флуоресценцію. Дуже важливо відзначити, що інтенсивність флуоресценції у синтетичних алмазів, як правило, сильніша на короткій хвилі, ніж на довгій (UVL UVC та відсутність фосфоресценції, тоді як синтетика має інші флуоресцентні кольори, UVL