UNIWERSYTET ŚLĄSKI WYDZIAŁ NAUK o ZIEMI Marcin Magdziarek

Transkrypt

UNIWERSYTET ŚLĄSKI
WYDZIAŁ NAUK o ZIEMI
KATEDRA GEOCHEMII, MINERALOGII i PETROGRAFII
LABORATORIUM GEMMOLOGICZNE
UNIWERSYTECKI KURS GEMMOLOGICZNY
Praca końcowa
Marcin Magdziarek
Badanie i ocena gemmologiczna brylantów
traktowanych napromieniowaniem i/lub
HPHT obecnych na polskim rynku
jubilerskim
2010 r.
Opiekun pracy:
dr Włodzimierz Łapot
2
Serdeczne podziękowania dla
dr Włodzimierza Łapota
za przekazanie ogromu wiedzy i wprowadzenie
w kolejny, laboratoryjny rozdział przygody z
kamieniami jubilerskimi
3
SPIS TREŚCI
1. Wstęp
2. Diament
2.1. Pochodzenie
2.2. Właściwości
2.2.1. Właściwości chemiczne i fizyczne
2.2.2. Właściwości optyczne
2.2.3. Barwa
2.2.4. Czystość
2.3. Typy (klasyfikacja)
2.4. Metody traktowania
2.4.1. Yehuda
2.4.2. Laserowanie
2.4.3. Powlekanie
2.4.4. Napromieniowanie
2.4.5. HPHT
2.4.6. LPHT
3. Metodyka badania diamentów traktowanych
3.1. Metody podstawowe
3.2. Metody laboratoryjne
3.2.1. DiamondView
3.2.2. Fotoluminescencja i Raman/Fotoluminescencja
3.2.3. Spektroskopia UV-VIS-NIR
3.2.4. Spektroskopia FTIR
4. Badania grupy brylantów napromieniowanych i traktowanych HPHT
4.1. Charakterystyka brylantów wytypowanych do badań
4.2. Uzasadnienie wyboru metod badania
4.3. Wyniki badań
5. Wnioski
6. Bibliografia
4
1. Wstęp
Działania prowadzące do zwiększenia atrakcyjności wizualnej diamentów
podejmowane były od dawien dawna. Już w XVII wieku znane były techniki
polegające na nakładaniu warstwy odblaskowej na tylną część kamienia mającej na
celu uzyskanie większego zwrotu światła. Pierwsze skuteczne próby zmiany barwy
diamentu przeprowadził w celach naukowych w 1904 r. Anglik sir William Crookes,
wykorzystując silne promieniowanie radu (bromek radu). Współcześne metody
poprawiania diamentów mają na celu polepszenie barwy, polepszenie czystości i
powiększenie masy. Pojawianie się coraz to nowych technik poprawiania, zwłaszcza
barwy i czystości, zmusza do szukania coraz to nowych metod analizy i oceny tych
modyfikacji. Jedną z najskuteczniejszych sposobów modyfikacji barwy brylantów
jest poddanie ich napromieniowaniu i/lub działaniu wysokich ciśnień i wysokich
temperatur (High Pressure/High Temperature - HPHT). Pierwsze poprawione w ten
sposób diamenty pojawiły się już w latach 70-tych minionego wieku za sprawą
laboratoriów General Electric i De Beers. Były to jednak tylko diamenty
eksperymentalne. Masowe pojawienie się na rynku poprawionych tak diamentów
miało miejsce dopiero na przełomie minionego i ostatniego dziesięciolecia, a
wprowadzenie ich do sprzedaży spowodowało spore zamieszanie na światowym
rynku brylantów oraz przyczyniło się do powstania wielu problemów, szczególnie w
zakresie ich identyfikacji i oceny handlowej. Nawet prestiżowe laboratoria
gemmologiczne, jak np. Amerykański Instytut Gemmologiczny (GIA), nie potrafiły
początkowo odróżniać ich od diamentów niepoprawianych. Jednak sytuację dość
szybko opanowano. Współczesna wiedza i dostępna na rynku aparatura badawcza
potrafią
już
sobie
dobrze
radzić
z
identyfikacją
tego
typu
obiektów
gemmologicznych. Identyfikacja ta jest możliwa jednak tylko w odpowiednio
wyposażonych
laboratoriach
gemmologicznych
dysponujących
wysoko
wykwalifikowanym personelem.
5
2. Diament
2.1. Pochodzenie
Współczesne badania pozwalają wnioskować, że diamenty wykrystalizowały
w przedziale 990-4250 mln lat temu z alkalicznej magmy maficznej w skałach
płaszcza ziemskiego na głębokościach powyżej 120-150 km, w temperaturze
powyżej 1000oC, przy ciśnieniu 4,5 – 6,0 GPa. Na powierzchnię ziemi wynoszone
były głównie mechanizmem wulkanizmu kimberlitowego. Najstarsze kominy
kimberlitowe mają ponad miliard lat (Afryka Południowa), najmłodsze - odkryte w
zachodniej Australii - „tylko” 22 miliony lat. Współczesna wiedza nie zna
naturalnych diamentów młodszych od około 0,5 miliarda lat. Najstarsze diamenty, w
postaci wrostków w cyrkonach, odkryto w północno-zachodniej Australii. Są one
wieku 4,25 miliarda lat. Sądzi się, że źródłem węgla dla powstania diamentu jak i
innych odmian alotropowych tego pierwiastka były skały węglanowe dostające się
do
głębszych
partii
geosfery
poprzez
strefy
subdukcji.
Do
strefy
przypowierzchniowej, gdzie współcześnie są przedmiotem eksploracji w tak
zwanych złożach pierwotnych, diamenty zostały przetransportowane w czasie
gwałtownego wznoszenia się magmy w bardzo krótkim czasie co zdecydowało o
trwaniu ich w stanie metastabilnym. Dowodów na to dostarcza badanie inkluzji w
diamentach. Nie są one składem tożsame ze składem skał osłony, a ich wiek jest
dużo starszy od ich współczesnego otoczenia.
Złoża diamentów można podzielić na pierwotne i wtórne.
Z kolei złoża
pierwotne można podzielić, w zależności od charakteru skał tworzących
diamentonośne stożki wulkaniczne na (fig.1):

perydotytowe (kimberlitowe)

eklogitowe

lamproitowe.
Kominy typu K1 (kimberlitowe) są najbardziej zasobne w diamenty i
występują głównie w Afryce Południowej i Zachodniej, Ameryce Północnej i
Południowej. Rosji, Chinach, a terenami perspektywicznymi są także Indie i
Indonezja. Zawartość diamentów w kimberlitach waha się średnio od poniżej 0,2 ct/t
do 4 ct/t. Najbogatsze kominy kimberlitowe zawierają do 5 ct diamentu w tonie a
granica opłacalności wydobycia jest określona zawartością około 0,2 ct w tonie.
Nazwa kimberlit pochodzi od miejscowości Kimberley w RPA. Jest to odmiana
6
perydotytu o charakterze alkalicznym w skład którego wchodzi flogopit, pirokseny
rombowe, oliwiny, diopsyd chromowy, pirop chromowy, ilmenit, i inne. Kominy
kimberlitowe mają strefową budowę pionową; w stropie występuje ziemia żółta,
będąca skałą ilastą wzbogaconą w diamenty, powstałą w wyniku wietrzenia
podścielającej ją ziemi niebieskiej – diamentonośnej brekcji perydotytowej. W
dolnej partii komina kimberlitowego zalega niezmieniony kimberlit (fig. 3).
Kominy typu K2 odpowiadają diamentom pochodzenia eklogitowego, a
kominy typu K3 są bardzo ubogie w diamenty i występują głównie w Kanadzie
(Kolumbia Brytyjska), w Nowej Zelandii i w Rosji (na Uralu). Kominy typu L1,
wypełnione lamproitową brekcją kominową, występują np. w Australii (kominy
Argyle, Ellendale).
Fig. 1
Stabilne pola diamentonośne (wg. Haggerty S., Diamond Genesis. In: A multipleconstrained model, Nature, 1986).
7
Fig 2
Kopalnia diamentów w kominie kimberlitowym Trubka Udacznaja
Fig. 3
Schemat komina kimberlitowego (Kirkley M. et al., Age, origin, and emplacement of
diamonds. Gems & Gemology, 1991)
8
Złoża wtórne będące drugim po kimberlitowych złożach pierwotnych ilościowym
źródłem diamentów na świecie mogą być aluwialne, eluwialne i deluwialne,
polodowcowe i pochodzenia morskiego oraz eoliczne. Największą wartość
ekonomiczną mają złoża aluwialne pochodzenia rzecznego lub morskiego zalegające
w korytach rzek i na terasach, na terenach nadmorskich oraz w strefie przybrzeżnej
morza w obrębie ujść rzecznych. Są związane z napływowymi osadami rzecznymi
powstającymi w wyniku gromadzenia okruchów skalnych (piaski, żwiry) lub cząstek
zawiesin (muły) niesionych przez wody rzek Występują w łożyskach i terasach rzek
współczesnych i kopalnych (np. Borneo, Birma, Kongo, Brazylia, RPA). Złoża
eluwialne i deluwialne są produktem wietrzenia utworów prekambryjskich
(piaskowiec, konglomeraty). Złoża eluwialne tworzą się przy wietrzeniu utworów
diamentonośnych (np. Indie, Brazylia). Złoża deluwialne są produktem obsunięcia
się
materiału diamentonośnego
posegregowanego
dzięki różnicy ciężarów
właściwych składników (np. Indie, Brazylia). Złoża polodowcowe, znane ze
zlepieńców polodowcowych (np. Brazylia, Lesotho, Namibia i RPA) oraz złoża
pochodzenia morskiego, spotykane na brzegach mórz i terasach morskich w postaci
wąskich pasów równoległych do wybrzeża (np. Namibia), są zasobnym źródłem
wysokiej jakości materiału diamentonośnego. Złoża eoliczne nie mają znaczenia
gospodarczego, znane są jedynie z pustyni Namib (Namibia). Złoża wtórne
śródlądowe eksploatowane są głównie metodą odkrywkową. Diamenty wydobywa
się z odkrywki, najczęściej po usunięciu wierzchniej warstwy nadkładu skalnego, a
prace są zmechanizowane. W przypadku złóż plażowych wydobycie prowadzi się
również metodą odkrywkową na plażach, w granicach wyznaczonych przez
przypływ i odpływ morza. Z usuniętego z odkrywki piasku buduje się w odległości
ok. 200 m od brzegu specjalny wał, odgradzający kopalnię od morza. Do
największych współczesnych kopalni odkrywkowych należą: Elizabeth Bay
(Namibia), Mining Area 1 (Namibia), Namaqualand (RPA) i Oranjemund (Namibia).
Złoża podmorskie wymagają specjalnych statków, z których każdy jest kopalnią
diamentów sam w sobie wydobywającą je spod dna morskiego. Wydobycie prowadzi
się do granicy szelfu kontynentalnego. Granicę występowania złóż okruchowych
diamentów pochodzenia morskiego, występujących na terasach morskich w postaci
wąskich pasów równoległych do wybrzeża Namibii i RPA, nazwano linią ostrygową.
Nazwa pochodzi stąd, że granicę tę wyznaczają muszle skamieniałych ostryg
pokrywających terasy. Diamenty wydobywa się dwoma metodami:
9
Fig. 4
Plażowa kopalnia odkrywkowa Elizabeth Bay (Nambia)
 poziomą – urobek z dna oceanu zasysa się do zbiorników statku szlauchami o
dużej średnicy, gdzie następnie jest poddawany dalszej obróbce,
 pionową – prowadzi się odwierty skały diamentonośnej z dna morskiego przy
użyciu wierteł o dużej średnicy.
Analizując pochodzenie
i
występowanie
diamentów nie
można
nie
wspommnieć o najsłynniejszych i największych wydobytych dotychczas diamentach.
Należą do nich:
 Cullinan - największy na świecie diament nieobrobiony o masie 3106 ct, zwany
również Gwiazdą Afryki. Znaleziony w 1905 r. w kopalni „Premier” (Pretoria,
RPA) i ofiarowany w 1907 r. królowi Edwardowi VII w dniu jego urodzin.
Został pocięty na 103 części, z których do największych należą: Cullinan I łezka o masie 530,20 ct; Cullinan II - prostokątny antyk o masie 317,40 ct;
Cullinan III - łezka o masie 94,40 ct; Cullinan IV - kwadratowy antyk o masie
10
63,60 ct; Cullinan V - serce o masie 18,80 ct; Cullinan VI - markiza o masie
11,50 ct; Cullinan VII - serce o masie 8,80 ct; Cullinan VIII - markiza o masie
6,80 ct.
Fig. 5
Obszary występowania diamentów na świecie (archon – obszary starsze od 2,5 Ga,
Protons – obszary w wieku 1,6-2,5 Ga, Tecton – obszary w wieku 0,8-1,6 Ga.
(George E. Harlow and Rondi M. Davies, (2005): Diamonds. Elements)

De Beers - największy na świecie diament o barwie żółtej i masie 234,50 ct.
Oszlifowany dla indyjskiego maharadży z 428,50-karatowego surowca
(oktaedr), uzyskanego w 1888 r. w kopalni „De Beers” (RPA).

Grand Conde - największy na świecie brylant o barwie jasnoróżowej i masie
50 ct. Kupiony w Indiach w 1643 r. przez Ludwika XIII; podarowany
Ludwikowi II,
księciu
Conde,
wybitnemu
wodzowi
francuskiemu,
wsławionemu w wojnie trzydziestoletniej. Obecnie w zamku Chantilly w
pobliżu Paryża (Francja).

Gwiazda
Ziemia
-
największy
na
świecie
diament
o
barwie
kawowobrązowej i masie 111,59 ct. Oszlifowany w kształcie łezki z 284,90karatowego surowca pozyskanego w 1967 r. w kopalni „Jagersfontein”
(RPA).
11

Hope - najsłynniejszy diament barwy szafirowoniebieskiej, owalnym szlifie i
masie 45,52 ct. Na rynku jubilerskim pojawił się jako część skarbów
koronnych Francji skradzionych podczas rewolucji francuskiej. Diament ten,
którego masa pierwotna wynosiła 112 ct, kupił od Taverniera w 1668 r.
Ludwik XIV. Na jego polecenie diament został przeszlifowany, w wyniku
czego masa kamienia zmniejszyła się do ok. 67,5 ct. Ten piękny diament
często zmieniał swoich właścicieli, by wreszcie, w 1830 r. stać się własnością
angielskiego bankiera i znawcy klejnotów H. Hope’a - stąd nazwa kamienia.
Mimo wyjątkowej urody, diament nigdy nie cieszył się dobrą sławą.
Przypisywano mu szatańską moc sprowadzania nieszczęść i zadawania
śmierci. I rzeczywiście, wielu z pośród jego właścicieli ginęło śmiercią
gwałtowną. Na przykład jedna z jego właścicielek Maria Antonina została
zgilotynowana, księżna de Lamballe - kolejna właścicielka diamentu - została
zamordowana, generał Lasolle zginął w bitwie pod Lodi, rosyjski arystokrata,
książę Katinowski pozyskawszy diament zginął z rąk anarchisty, bratanek
bankiera Hope’a odziedziczywszy kamień utracił majątek, turecki sułtan
Abdulhamid w wyniku rewolucji utracił władzę, a syn ostatniej właścicielki
kamienia zginął w wypadku samochodowym. Kronikarze śledzący losy
najwspanialszych klejnotów naliczyli 126 takich przypadków. Według nich,
on sam zaginął w czasie katastrofy Titanica.

Kooh-i-Noor - jeden z najsłynniejszych diamentów o masie 108,93 ct,
zdobyty w 1849 r. przez Anglików wraz ze skarbcem Lahore (Pendżab,
Indie). Historia diamentu sięga początku XIV w. Był on wówczas własnością
Ala-ed-din Kilji, radży Malva. W postaci nieoszlifowanej ważył 672 ct (wg
innych źródeł 793 ct). Następnie diament znalazł się w posiadaniu Babera,
założyciela dynastii Wielkich Mogołów. W połowie XVIII w., po podboju
Indii przez Persów, Koh-i-Noor stał się własnością szacha Nadira. Jemu też
historycy przypisują autorstwo obecnej nazwy kamienia. Według legendy
pokonany władca Indii Mahammad Szah ukrył diament w turbanie. Nadir
dowiedziawszy się - wskutek zdrady - o miejscu ukrycia diamentu
wykorzystał stary azjatycki obyczaj i zaprosił Mahammada na ucztę, na
której na znak przyjaźni, zaproponował zamianę turbanów. Gdy to się stało,
rozwinął tkaninę, z której wypadł olbrzymi kamień. Zachwycony Nadir miał
wówczas zakrzyknąć: Kuh-e-nur, co w języku perskim znaczy Góra Światła i
12
stąd jego obecna nazwa. Wkrótce podstępny Nadir zginął tragicznie, a jego
synowie nie potrafili uchronić cennego klejnotu. Przechodził z rąk do rąk;
mieli go Afganowie, Sikhowie i wreszcie od 1850 r. Anglicy. W 1852 r.
diament został przeszlifowany z formy taflowo-fasetowej do owalnego szlifu
brylantowego. Początkowo diament - w formie broszy - nosiła królowa
Wiktoria, zaś potem... jej synowa Aleksandra. Fakt ten wypływał z głęboko
zakorzenionego przesądu, że diament sprowadza nieszczęście na wszystkich
noszących go mężczyzn, dlatego też przesądna królowa kazała zamieścić w
testamencie klauzulę, że jeśli diament przypadnie męskiemu spadkobiercy,
może być noszony tylko przez jego królewską małżonkę. Tym też należy
tłumaczyć fakt, że w 1911 r. Koh-i-Noor znalazł się w koronie Marii, a w
1937 r. w nowej koronie zwanej koroną Królowej Matki

Orłow - zaliczany do najczystszych i najpiękniejszych diamentów świata, o
masie 189,62 ct. Kamień zrabowany w XVIII w. w świątyni w pobliżu
Trochinopolis (Indie), gdzie był wprawiony w oko posągu Brahmy.
Przywieziony do Amsterdamu, gdzie w 1791 r. został zakupiony przez
hrabiego G. Orłowa i podarowany carycy Katarzynie II; zdobił berło carów.
2.2. Właściwości
2.2.1. Właściwości chemiczne i fizyczne
Pod względem chemicznym i mineralogicznym diament jest czystym
węglem tworzącym kryształy o wiązaniach atomowych. Idealny diament składa się
w 98,9% z atomów węgla izotop C12 i 1,1% atomów węgla izotop C13. W strukturze
diamentu każdy atom węgla jest otoczony tetraedrycznie przez cztery inne i posiada
elektrony rozmieszczone na dwóch poziomach energetycznych – 1K i 2L. Elektrony
poziomu 2L uczestniczą w wiązaniach chemicznych. Tetraedrycznie ułożone atomy
węgla tworzą heksaedryczną komórkę sieciową diamentu o następujących
parametrach (fig.6):

energia wiązania – 7eV

stopień wypełnienia przestrzeni – 34,01 %

stała sieciowa – 0,35668 nm.
Diament krystalizuje w najwyżej symetrycznym układzie regularnym, co w efekcie
daje się opisać przez:
13

13 osi symetrii (6 dwukrotnych, 4 trzykrotne i 3 czterokrotne)

9 płaszczyzn symetrii

1 środek symetrii.
Fig 6
Komórka elementarna kryształu diamentu (kolor szary – atomy C)
Podstawowe parametry fizyko-chemiczne diamentów przedstawiają się następująco:

wzór chemiczny – C

połysk – diamentowy

twardość w skali Mohsa – 10

gęstość – 3,47 – 3,56 g/cm3

łupliwość (podzielność) – doskonała, oktaedryczna, według (111)

dyspersja refrakcji – 0,044

współczynnik refrakcji – 2,417 – 2,419

dwójłomność – brak (może być anomalna)

pleochroizm – brak

fluorescencja i fosforescencja – często obecna.
Kryształy diamentów przybierają najczęściej postać oktaedrów, rzadziej heksaedrów
i dodekaedrów, rzadko rombododekaedrów.
Diament jest najtwardszym naturalnym minerałem występującym na ziemi (10
w skali Mohsa), przy czym charakteryzuje się anizotropią twardości co pozwala na
jego obróbkę. Zjawisko to przedstawia fig. 7. Cienkie, czarne strzałki pokazują
kierunki trudne do obróbki. Szerokie strzałki pokazują kierunki pod tym względem
korzystniejsze.
14
Fig. 7
Anizotropia twardości w Krzystałach diamentów (cienkie strzałki pokazują kierunki
większej twardości, szerokie strzałki kierunku o mniejszej twardości)
(http://www.martdiamonds.pl)
Fig. 8
Kryształ diamentu (oktaedr) z widoczną trójkątną figurą trawienia
(http://www.martdiamonds.pl)
15
Diament jest minerałem odpornym na chemiczne oddziaływanie środowiska.
Nie podlega działaniu stężonych kwasów i zasad. Rozpuszcza się jedynie w gorącym
azotanie sodowym (NaNO3) i potasowym (KNO3). Pod wpływem chloranu sodu lub
potasu powierzchnie ścian kryształów mogą ulegać trawieniu, co prowadzi do
powstania tzw. figur trawienia.
2.2.2. Właściwości optyczne
Podstawowe własności optyczne oszlifowanych diamentów to:
- połysk,
- załamanie światła,
- dyspersja światła,
- brylancja.
Połysk jest własnością powierzchni odbijającej światło kierunkowo w efekcie
czego na powierzchni powstają refleksy. Połysk matematycznie definiowany jest
stosunkiem ilości światła odbitego do padającego a ilość światła odbitego od
powierzchni oraz jego natężenie zależą od wielkości współczynnika załamania
światła. Dla diamentów współczynnik ten wynosi n = 2,42 a połysk określany
współczynnikiem odbicia 17,23 %. Połysk zależy także od jakości powierzchni
odbijającej, jej czystości, gładkości, poleru. Z uwagi na fakt iż diamenty mają
stosunkowo wysoki współczynnik załamania światła a oszlifowane i wypolerowane
także bardzo dobry stan powierzchni odbijających (faset) wykazują niezwykle
intensywny połysk zwany potocznie diamentowym i będącym punktem odniesienia
dla innych kamieni i minerałów w gemmologii i mineralogii.
Załamanie światła oznacza geometryczną zmianę kierunku rozchodzenia się
fali światlnej na granicy dwóch ośrodków, powodowaną zminą jego prędkości przy
przejściu z jednego środowiska optycznego do drugiego. Matematycznie własność ta
jest określana przez porównanie prędkości światła w obu środowiskach, z których
jedno może być środowiskiem wzorcowym, np. próżnią lub powietrzem. Dla
diamentu współczynnik załamania światła wynosi 2,42.
Dyspersją światła określa się zjawisko widmowego rozkładu światła. W
diamentach o szlifie brylantowym wysoka dyspersja ujawnia się w postaci gry barw
zwanej potocznie „ogniem” lub „życiem” kamienia.
Zespół powyższych zjawisk świetlnych ma odzwierciedlenie w pojęciu
stosowanym w gemmologii i określanym jako brylancja. Odnosi się ono do zespołu
16
efektów świetlnych obserwowanych w oszlifowanych diamentach. Brylancję można
podzielić na:

zewnętrzną – zwana tez blaskiem i wywołana odbiciem światła na
powierzchni faset

wewnętrzną – wywołana całkowitym wewnętrznym odbiciem światła na
fasetach podstawy brylantu

rozproszoną – wywołaną zjawiskiem dyspersji.
2.2.3. Barwa
Diamenty mogą mieć prawie wszystkie barwy obecne w widmie widzialnym –
czarne, szare, niebieskie, czerwone, różowe, purpurowe, zielone, żółte, brunatne,
białe i bezbarwne. Barwa ta, podobnie jak w innych minerałach, warunkowana jest
ilością, wielkością i rozmieszczeniem inkluzji różnego rodzaju, oraz występowaniem
defektów strukturalnych absorbujących pewne długości fal elektromagnetycznych.
Barwa jest jedną z najistotniejszych cech klasyfikacji diamentów i zasadniczo
wpływa na ich wartość rynkową.
Tabela 1
Stopniowanie barw diamentów bezbarwnych
GIA
CIBJO
RAL
D
Najczystsza biel +
RIVER (R)
E
Najczystsza biel
F
Czysta biel +
G
Czysta biel
H
Biel
WESSELTON (W)
I
Lekko stonowana biel
TOP CRYSTAL (TCR)
Stonowana biel
CRYSTAL (CR)
Stonowany żółty 1
TOP CAPE (TC)
O–P
CAPE (C)
Q-R
LIGHT YELLOW (LY)
S-Z
YELLOW (Y)
TOP WESSELTON (TW)
J
K
L
M
N
17
Tabela 2
Barwy diamentów i ich geneza [Łapot, 2007]
Barwa i odcień
Typ
Geneza barwy
diamentu
Fioletowa
Ia
Wtrącenia atomów wodoru
Niebieska
IIb
Wtrącenia atomów boru
Ia, Ib
Napromieniowanie
Ia
Ia, IIa,
Napromieniowanie
Zielona szara
Ia
Zielona niebieska do żółtej
Ia
Napromieniowanie
Żółta
Ia
Agregat 3 atomów wodoru
Ib
Izolowane atomy azotu
Ia
Agregat 3 atomów azotu + luka
Żółta szara
Ia
Miodowa brunatna
Ia
Agregat 3 atomów azotu + luka
Miodowa żółta
Ia
Wtrącenia atomów azotu
Ia, IIa
Defekty + deformacje
Ib
Izolowane atomy azotu
Czerwona
Ia, IIa
Amarantowa
Ia, IIa
Brunatna
Ia, IIa
Ia
Wtrącenia atomów azotu
Czarna
Ia
Napromieniowanie, grafityzacja
Szara żółta
Ia
Szara niebieska
IIb
Nikłe wtrącenia atomów boru
Biała
Ia
Inkluzje
Niebieska szara
Zielona
Różowa
Diamenty bezbarwne, czyli w ocenie gemmologicznej, od bezbarwnych do
lekko żółtych są klasyfikowane w różnych skalach handlowych barw (GIA, HRD,
CIBJO). Systematyka barw diamentów wg zasad GIA zyskała sobie dotychczas
największe uznanie. Dlatego też przytoczono klasyfikacje literową barw diamentów
18
według GIA i ich odpowiedniki według klasyfikacji CIBJO oraz RAL (tabela 1). W
tabeli 2 zestawiono barwy diamentów kolorowych i ich najczęstsze przyczyny.
Najczęściej pojawiające się w przyrodzie diamenty barwne to:

niebieskie występują bardzo rzadko, należą one do typu IIb, w którym
pierwiastkiem domieszkującym jest bor

zielone występują w przyrodzie niezwykle rzadko, a w zależności od
przyczyn, które mogą wywołać zabarwienie, wyróżnia się 2 typy barwy
zielonej - przezroczyste o barwie żółtozielonej, zielonej lub ciemnozielonej,
którą wywołują defekty w postaci wakansu i międzywęzłowych atomów
azotu, i o pigmentacji zielonej, która uwidacznia się w postaci punktowych,
zielonych plamek pokrywających ich powierzchnię zewnętrzną, czyniąc ją
nieprzezroczystą i bardzo ciemną. Ten typ barwy, określany mianem
„zielonej skóry”, jest rezultatem naturalnego naświetlania diamentów przez
pierwiastki radioaktywne, takie jak tor lub uran.

żółte - najbardziej powszechna wśród diamentów. Często spotyka się
kryształy, które charakteryzują się dużą przezroczystością oraz lekko żółtą,
słomkowożółtą lub złotożółtą barwą wywołaną wysoką koncentracją
paramagnetycznych jonów azotu; także obecnością centrów N-3.

różowe charakteryzują się fioletowym, pomarańczowym lub łososiowym
odcieniem. Barwę różową wywołuje pasmo fononowe 2,2 eV, występujące
zwykle w diamentach typu IIa lub występujące wewnątrz kryształu diamentu
strefy barwy ukierunkowane, zwane „różowymi liniami wzrostu” o genezie
do końca nie wyjaśnionej

brązowe w których barwa jest wywołana naprężeniami sieci, powstałymi
wzdłuż kierunków równoległych do płaszczyzn oktaedrycznych, jako wynik
różnych deformacji plastycznych występujących w procesie krystalizacji.
Powstałe w sieci krystalicznej dyslokacje atomów powodują również
zmniejszenie się przezroczystości diamentów i pogłębienie barwy brązowej
lub ciemnobrązowej. Barwa ta jest często obserwowana w diamentach typu
IIa, jako wynik absorpcji światła na płaszczyznach poślizgu. W przypadku
diamentów typu Ia, barwa brązowa wywołana jest naprężeniami liniowymi.

mlecznobiałe niezwykle rzadkie, a ich mlecznobiała barwa jest praktycznie
barwą szarobiałą wywołana defektami i inkluzjami
19

szare i czarne – zawierają dużą liczbę ciemnych inkluzji (drobin grafitu) tuż
pod zewnętrzną powierzchnią. W zależności od liczby, koncentracji i
lokalizacji inkluzji, diamenty mogą być szare, ciemnoszare lub czarne, słabo
przeświecające lub nieprzezroczyste. Doskonale czarne diamenty, o
wyglądzie hematytu, są niezwykle rzadkie. Ich barwa może być wywołana
albo częściowymi zmianami struktury krystalicznej, albo dużą zawartością
dobrze zdyspergowanych drobin grafitu albo bardzo dużą koncentracją jonów
azotu.
2.2.4. Czystość
Diamenty pochodzenia naturalnego zawierają zazwyczaj różnorakie wtrącenia.
Zupełnie czyste diamenty występują w przyrodzie bardzo rzadko. O diamencie
czystym mówimy wtedy, kiedy jest wolny od znamion wewnętrznych (np. inkluzje,
błędy) i zewnętrznych strukturalnych. Diament, który nie posiada jakicholwiek
znamion wewnętrznych jest określany mianem LC czyli lupowo czysty, a
ewentualnie występujące znamiona zewnętrzne nie wpływają - poza nielicznymi
wyjątkami - na ocenę czystości.
Za znamiona wewnętrzne przyjmuje się wszystkie defekty występujące
wewnątrz kamienia, w tym także poważne błędy strukturalne. Do znamion
zewnętrznych zalicza się defekty występujące na powierzchni kamieni.
Ze względu na genezę znamiona wewnętrzne – inkluzje można podzielić na:

protogenetyczne – powstałe przed krystalizacją diamentu i występujące w
postaci różnej wielkości wrostków mineralnych

syngenetyczne – powstałe równocześnie z kryształem diamentu, mogą to być
wrostki minerałów w tym również diamentu, krople roztworów magmowych,
pęcherzyki gazów

epigenetyczne – powstające w efekcie procesów metamorficznych,
najczęściej przy „wynoszeniu” diamentów do powierzchni ziemi lub już po,
wypełniające szczeliny i mikropęknięcia kryształu macierzystego i będące np.
kryształami innych minerałów, wtrąceniami tlenków metali (np. Fe, Cu).
Biorąc pod uwagę rodzaje defektów w kryształach diamentów można wyróżnić:

inkluzje stałe

inkluzje ciekłe

inkluzje gazowe
20

chmury utworzone przez nagromadzenie mikrowrostków na niewielkim
obszarze o wyglądzie kurzu

pióra będące pęknięciami skupionymi na małym obszarze i dającymi przy
obserwacji prostopadłej do ich płaszczyzny efekt pióra

motyle,
czyli
wrostki
z
otaczającymi
je
szczelinkami
łupliwości
przypominające skrzydła motyli

spękania

zbliźniaczenia.
Do najczęstszych i najbardziej charakterystycznych inkluzji mineralnych w
kryształach diamentu należą: oliwin, granat, grafit, pirotyn, piryt, pentlandyt, ilmenit,
rutyl, diament, spinele, diopsyd (Łapot, 2000).
Czystość diamentów określa się według umownie przyjętej skali której stopnie
wyrażają klasy czystości. Oceny tej dokonuje się przy normalnym dziennym
oświetleniu lub w sztucznym standaryzowanym świetle (iluminant od D55 do D65) i
wykorzystaniu lupy aplamatyczno-achromatycznej o 10x powiększeniu.
Zgodnie z ustaleniami międzynarodowymi i polską normą PN-M-17007
wyróżnia się 7 podstawowych klas czystości (fig. 8):

LC – (Loupe Clean) – nie wykazują żadnych znamion wewnętrznych, przy
czym dopuszcza się wewnętrzną ziarnistość nie powodującą białych lub
barwnych odbić i nie mającą znaczącego wpływu na przeźroczystość.

VVS – (Very very small inclusions) – diamenty z bardzo, bardzo małymi
znamionami wewnętrznymi trudno zauważalne pod 10x powiększeniem, dla
masy powyżej 0,47 ct stosuje się rozgraniczenia na VVS1 i VVS2 co
determinuje wielkość, położenie i liczba znamion.

VS – (Very small inclusions) – diamenty zawierające bardzo małe znamiona
wewnętrzne dostrzegalne przy 10x powiększeniu. Podobnie jak dla klasy
VVS dla masy powyżej 0,47 ct stosuje się rozgraniczenia na VS1 i VS2 co
determinuje wielkość, położenie i liczba znamion.

SI – (Small inclusions) – zalicza się diamenty o małych znamionach
wewnętrznych bardzo łatwo zauważalnych przy 10x powiększeniu, dla masy
powyżej 0,47 ct stosuje się rozgraniczenia na SI1 i SI2 co determinuje
wielkość, położenie i liczba znamion.
21

P1 – (Pique prim) - zalicza się diamenty o znamionach wewnętrznych trudno
zauważalnych dla nieuzbrojonego oka przy obserwacji od strony tafli

P2 – (Pique secundum) – zalicza się diamenty z dużymi lub licznymi
znamionami wewnętrznymi, dobrze widocznymi gołym okiem, obniżajace
nieznacznie brylancję.

P3 – (Pique tertium) – diamenty zawierzające duże i liczne inkluzje
wewnętrzne bardzo dobrze widoczne gołym okiem obniżające znacznie
brylancję.
Dodatkowo wprowadzono podział klasy najwyższej (LC) na dwie grupy

FL – (Flawless) – diamenty wolne od znamion wewnętrznych jak i
zewnętrznych badane przy 10x powiększeniu. Przy czym nie dyskwalifikuje
diamentu jako FL dodatkowa faseta nie widoczna od strony tafli, naturały na
rondyście nie wpływające na jej kształt i grubość, wewnętrzna ziarnistość nie
powodującą białych lub barwnych odbić i nie mającą znaczącego wpływu na
przeźroczystość.

IF – (Internally Flawless) – diamenty wolne od skaz wewnętrznych przy 10x
powiększeniu wykazujące jedynie znamiona zewnętrzne. Przy czym nie
dyskwalifikuje diamentu jako IF wewnętrzna ziarnistość nie powodującą
białych lub barwnych odbić i nie mającą znaczącego wpływu na
przeźroczystość.
Fig. 9
Graficzny obraz czystości diamentów
22
2.3. Typy (klasyfikacja)
W celu usystematyzowania diamentów pod kątem własności fizycznych już
w 1934 roku R. Robertson i inni podzielili je na dwie podstawowe grupy – typ I i typ
II. Początkowo zasadniczym kryterium podziału była transmisyjność krótkofalowego
ultrafioletu. Diamenty typu I są całkowicie nietransparentne zaś typu II
przepuszczają ultrafiolet do około 225 nm. W kolejnych latach klasyfikację
uzupełniono pod kątem absorpcji w zakresie średniej podczerwieni, fluorescencji,
fosforescencji i elektroprzewodnictwa. Wykonywane przez szereg lat badania i
analizy doprowadziły do wniosku, iż zróżnicowanie powyższych parametrów
warunkowane jest głównie defektami sieci krystalicznej wywołanymi obecnością
wakansów i wtrąceń atomów wybranych pierwiastków w sieć krystaliczną diamentu
oraz ich wzajemnym rozmieszczeniem. W tabeli 3 przedstawiono typy i podtypy
diamentów według GIA Diamond Dictionary (1993) w oparciu o przedstawione
wyżej właściwości.
Wszystkie diamenty typu I (tzw. serii cape) silnie absorbują promieniowanie
podczerwone w zakresie 600 – 1300 nm i ultrafiolet poniżej 300 nm. Charakteryzują
się znaczną zawartością azotu i stanowią ponad 98% populacji diamentów
naturalnych dostępnych na rynku jubilerskim. Diamenty typu Ia charakteryzuje
struktura krystaliczna zanieczyszczona azotem w postaci różnych ugrupowań (tabela
3, fig. 10). Diamenty typu Ib zawierają pojedyncze atomy azotu rozmieszczone
bezładnie – tak zwane centra barwne typu C. Diamenty Ic zawierają plastyczne
deformacje nadające brunatną barwę. Ponadto dla diamentów serii cape
charakterystyczne są centra barwne typu N3 tworzone przez ugrupowanie trzech
atomów azotu otaczających w jednej płaszczyźnie atom węgla lub wakans. Diamenty
typu IIa są bezbarwne, bez wtrąceń azotu, boru i innych. Uważane są często za
idealne – zbudowane wyłącznie z atomów węgla. Pojęcie to jest jednak względne
gdyż jak podaje literatura stosowanie coraz to nowszych i czulszych metod pozwala
na wykrycie w nich azotu na poziomie 2-10 ppm (Łapot, 2007). Diamenty typu IIb
zostały wydzielone w oparciu o obecność atomów boru w sieci krystalicznej.
Diamenty typu IIa charakteryzuje brak absorpcji w podczerwieni w rejonie
pierwszego fononu – strefie absorpcji powodowanej defektami sieci, zaś diamenty
typu IIb charakteryzuje pik absorpcji 1290 cm-1, 2456 cm-1, 2800 cm-1, 2931 cm-1 ,
4090 cm-1.
23
1
5
2
6
3
4
7
Fig. 10
Centra barwne typu A (1), typu B (2), typu C (3), typu N3 (4), typu NV (5), typu
NVN – H3 (6), N4-V2 (7) (Łapot, 2003 i 2007 wg Vins 2001).
Wszystkie centra barwne pozostawiają swój ślad w postaci absorpcji w różnych
zakresach długości fal elektromagnetycznych.
Centra typu A charakteryzuje intensywna absorpcja w podczerwieni, a jej główne
piki to 1282 cm-1, 1212 cm-1, 482 cm-1 .
Centra typu B również wywołują intensywną absorpcję w podczerwieni, a ich
główne piki przypadają na 1332 cm-1, 1180 cm-1, 1096 cm-1, 1010 cm-1, 780 cm-1,
754 cm-1. W zakresie widzialnym centra A i B są nieaktywne.
Centra typu C pozostawiają ślad w podczerwieni w postaci intensywnych pików
przy 1130 cm-1, 1344 cm-1. W widmie widzialnym i UV przy obecności centrów typu
C pojawia się intensywna absorpcja w zakresie poniżej 560 nm.
Centrum typu N3 wywołuje w widmach silną absorpcję w zakresie widzialnym
przy 415,5 nm. Centrum to jest nieaktywne w podczerwieni. Centrum to może
współwystępować z innymi defektami np. centrami typu A i B kiedy to
odpowiedzialne jest za intensywną barwę żółtą diamentu (Andersen i in., 1998).
Centra barwne typu N4-V2 powodują silną absorpcję luminescencji przy 495,8 nm
a centra NV przy 575 nm (Łapot, 2003 i 2007).
24
Centra barwne typu N2 to ugrupowanie dwóch atomów azotu najczęściej
współwystępujące z centrum N3. Wywołuje w widmach fluorescencji silną absorpcję
przy 478 nm.
Tabela 3
Klasyfikacja typów diamentów według GIA z uwzględnieniem widm absorpcji,
luminescencji i przewodnictwa
Typy diamentów
Częstość występowania
Typ I (a, b, c)
Ia – około 98%
Ib – 0,1%
Ic – rzadko spotykane
Podstawa
wydzielenia Ia – sparowane atomy
typów i podtypów
azotu lub inne ich
ugrupowania:
IaA – para atomów azotu
IaB – cztery atomy azotu
wokół wakansu
IaAB – mieszanka par
atomów
azotu
oraz
czterech atomów azotu
wokół
wakansu
i
pojedynczych
atomów
azotu
Ib – pojedynczy atom
azotu
Ic
–
deformacje
plastyczne
sieci
krystalicznej powodujące
dyslokacje
Zawartość azotu
Ia – 10-3000 ppm
Ib – 25-50 ppm
Zawartość boru
Przewodnictwo
Brak
elektryczne
Luminescencja
UVL
Typ II (a, b, c)
IIa – około 2%
IIb – rzadko spotykane
IIa – teoretycznie czyste
IIb – pojedyncze atomy
boru
IIa – 0-10 ppm
IIb – do 1 ppm
IIb – półprzewodniki
UVC
IIa – bez fosforescencji
IIb – z fosforescencją
Morfologia
Kryształy
dobrze Kryształy
słabo
wykształcone
wykształcone
Łupliwość
Nie wykazują
Zwykle bardzo dobra
Absorpcja
w Absorpcja w zakresie 600 Brak absorpcji
podczerwieni
– 1300 nm
Przewodnictwo cieplne
Bardzo dobre
Ekstremalnie dobre
25
2.4. Metody traktowania
Poprawianie wszelkiego rodzaju kamieni jubilerskich przez modyfikowanie
ich cech makroskopowych zwłaszcza mających na celu polepszania barwy,
przezroczystości i czystości znane jest od czasów starożytnych. Stosowane zabiegi
poprawiania kamieni mogą mieć charakter aktywny lub pasywny. Do zabiegów
aktywnych
należą
promieniowaniem
laserowe.
Do
m.in.:
obróbka
termiczna
wysokoenergetycznym,
zabiegów
pasywnych:
obróbka
barwienie,
(wygrzewanie),
obróbka
chemiczna,
nawiercanie
konsolidacja,
syntetyczne
powlekanie, zmiana barwy inkluzji i in (Sobczak, 2005).
Zabiegi takie mają ogromne znaczenie w analizie cech jakościowych kamienia
jubilerskiego, a w konsekwencji i w wycenie takiego kamienia. Dlatego też, w myśl
zaleceń organizacji międzynarodowych, zabiegi takie winny być odnotowywane we
wszystkich rodzajach świadectw badania, certyfikatach i ekspertyzach kamieni
jubilerskich.
W przypadku diamentów jubilerskich w zaleceniach CIBJO czytamy:

jeżeli naturalna barwa diamentu została sztucznie zmieniona, fakt ten
powinien zostać wyraźnie odnotowany przy użyciu słów „poddany obróbce”,
„sztucznie barwiony” lub „napromieniony”;

diamenty, których czystość została sztucznie zmieniona (np. metodą obróbki
laserowej), powinny być wyraźnie określone jako takie. Klasyfikacja
czystości takiego diamentu powinna odnosić się do jego czystości już po
procesie poprawiania. Ślad po wypaleniu laserem powinien być traktowany
jako znamię wewnętrzne (inkluzja);

diamenty, które poddano sztucznym procesom poprawiania czystości, przez
wprowadzenie substancji obcych, muszą być wyraźnie oznaczone jako
„poddawane obróbce” (poprawiane);

każdy wyrób jubilerski umieszczony na wystawie bądź przeznaczony na
sprzedaż, wykonany z elementów naturalnych i sztucznych musi być
zaopatrzony w czytelną metryczkę, zawierającą opis jego elementów
składowych, zgodnie z przyjętą nomenklaturą. Jeżeli diamenty (lub
zawierające je wyroby jubilerskie) są eksponowane razem z wyrobami
sztucznymi albo syntetycznymi (lub zawierającą je biżuterią), umieszczona w
26
widocznym miejscu metryczka musi określać naturę prezentowanych
wyrobów.
Zasady te w odniesieniu do diamentów, jak pokazuje rynkowa rzeczywistość, bardzo
często są łamane – z uwagi na brak wiedzy, lub co gorsza świadomie, z premedytacją
pomijane. Dlatego też w obrocie handlowym, zarówno hurtowym jak i detalicznym,
coraz powszechniej pojawiają się kamienie poprawiane różnymi metodami
zwłaszcza w odniesieniu do barwy i czystości. Psuje to rynek i podważa zaufanie
nabywców, gdyż takie praktyki wcześniej czy później są ujawniane, np. w związku z
próba odsprzedaży czy w chwili dania w zastaw.
2.4.1. Yehuda
Do poprawienia walorów wizualnych (czystości) kamieni pękniętych,
zarysowanych czy z drobnymi szczelinami najlepiej nadają się substancje, które
optycznie są możliwie najbardziej podobne do traktowanego nimi kamienia. Od
najdawniejszych lat w stosunku do licznych kamieni kolorowych (np. beryle,
korundy) w celu kamuflażu takich pęknięć stosowano oleiste ciecze, a od XX wieku
łatwotopliwe szkła, o współczynniku refrakcji podobnym do współczynnika refrakcji
traktowanego kamienia. Diament z uwagi na wysoki współczynnik refrakcji (n =
2,417) nie był aż do czasów współczesnych poddawany takim zabiegom gdyż
dostępne ciecze i szkła miały zbyt niski współczynnik refrakcji (n < 1,8). Dopiero w
1981 roku pojawiły się na rynku diamenty poprawiane metodą Yehudy (diamenty
Yehudy). Twórcą metody był Zwi Yehuda, od nazwiska którego pochodzi nazwa
metody. W kolejnych latach poprawianiem diamentów w tej technologii, oprócz
firmy Yehuda/Diascience, zajęły się również firmy Koss & Schechter Diamonds oraz
Goldman Oved Diamond Co. Proces poprawiania polega na wypełnianiu otwartych
rys, szczelin, pęknięć oraz kanałów laserowych wychodzących na powierzchnię
diamentów o czystości SI-P odpowiednią substancją w temperaturze 670° C pod
ciśnieniem ok. 5 MPa. W efekcie końcowym polepszeniu ulega stopień czystości,
zwykle o jeden lub więcej, a równocześnie zwiększa się przezroczystość kamienia.
Barwa diamentów pozostaje bez zmian lub może ulec polepszeniu lub pogorszeniu o
jeden stopień wg skali GIA. Jakość dokonywanego kamuflażu oraz cena tych
kamieni sprawiają, że coraz częściej pojawiają się one na rynku jubilerskim
powodując jednocześnie duże problemy przy ich identyfikacji i ocenie handlowej.
27
Szczególnie utrudniona jest ich identyfikacja przy tak dobranej oprawie by pozwoliła
na kamuflaż miejsc traktowanych.
Fig 11
Efekt odbłysku w brylancie traktowanym metodą Yehudy (Łapot, 2009).
Jak podają Tomasz i Nikodem Sobczakowie (2005) cechami diagnostycznymi
diamentów Yehudy są m.in.:
a) występujące barwy interferencyjne o zróżnicowanej intensywności (tzw.
flash effects). Diamenty te obserwowane w oświetleniu ciemnego pola
ukazują barwy o odcieniu żółtopomarańczowym, fioletowym, purpurowym,
różowym i różowopomarańczowym, rzadziej żółtym, niebieskim, zielonym
i czerwonym. W oświetleniu jasnego pola widoczne są odcienie barwy
niebieskiej, niebieskozielonej, zielonej i żółtej, niekiedy także fioletowej;
b) szkło podobny, łatwo zauważalny charakter substancji wypełniającej
pęknięcia i ślady (szczeliny) łupliwości;
c) pęcherzyki gazowe obecne w substancji wypełniającej, dobrze widoczne
zwłaszcza w oświetleniu ciemnego pola;
d) spękania substancji wypełniającej, które tworzą obraz podobny do
pajęczyny, dobrze widoczny przy oświetleniu światłowodem;
e) w obszarach, w których substancja wypełniająca ma znaczącą objętość
można
zaobserwować
jej
jasnobrązową,
brązowawożółtą
lub
pomarańczowożółtą barwę własną;
f) w miejscach występowania substancji impregnującej daje się zauważyć
obniżoną przezroczystość w postaci białych chmur;
28
g) w miejscach, w których rysy, pęknięcia lub inkluzje stykają się z
powierzchnią kamienia, można dostrzec obecność barwnej substancji
impregnującej lub jej niezbyt starannie usunięte resztki
h) włosowate i kłaczkowate oznaki rekrystalizacji substancji wypełniającej
pęknięcia
i) zmętnienie substancji wypełniającej pęknięcia, rysy i szczeliny łupliwości.
2.4.2. Laserowanie
Ciemne inkluzje wywołują najbardziej nieporządne efekty wizualne w
kryształach diamentów. Bardzo często zdarza się, że w efekcie zastosowanego szlifu
wizualna obecność ciemnych inkluzji zostaje spotęgowana. W celu eliminacji
niepożądanych inkluzji już w latach 70 ubiegłego wieku rozpoczęto stosowanie
laserowania. Proces ten polega na wykonaniu otworu w kamieniu o niewielkiej
średnicy (nawet nie przekraczającej 1 μm) dochodzącego z powierzchni fasety do
inkluzji. Następnie wykorzystując otwór prowadzi się chemiczne usunięcie inkluzji
np. poprzez rozpuszczanie kwasem fluorowodorowym lub innym związkiem
chemicznym, albo alternatywnie przez laserowe odparowanie. W efekcie ciemne
inkluzje zastępowane są bezbarwnymi defektami które następnie mogą być
wypełniane substancjami o właściwościach optycznych tożsamych z własnościami
diamentu, np. specjalnie dobranym szkłem (por. metoda Yehudy).
Fig. 12
Kanały po laserowaniu diamentu (GEMLAB, 2002).
29
2.4.3. Powlekanie
Od połowy XX wieku prowadzono prace nad poprawianiem barwy diamentów
naturalnych
poprzez
ich
powlekanie
warstewką
syntetycznego
diamentu.
Początkowo sukces tej metody był znacznie ograniczony uzyskiwanym tempem
przyrostu warstwy diamentu syntetycznego wynoszącym kilka mikrometrów w skali
tygodnia.
Obecnie
najważniejszą
metodą
tego
typu
jest
metoda
CVD
skomercjalizowana w 1999 roku. Wówczas to warunki prowadzenia procesu zostały
opanowane w takim stopniu, że pozwoliły na nakładanie niebieskiej warstewki
syntetycznego diamentu typu IIb na naturalny diament zmieniając jednocześnie
własności elektryczne (półprzewodnik). Zaistnienie mody na czarne diamenty
sprowokowało nakładanie na naturalnie jasne diamenty warstewki czarnego
syntetycznego diamentu, a także wprowadzono do użytku na szerszą skalę metodę
powierzchniowej grafityzacji. W 1999 roku wykorzystano metodę CVD do
nakładania na naturalne diamenty syntetycznego odpowiednika zawierającego bor co
sprawiało
że diamenty zachowywały
się
jak elektryczne przewodniki
i
charakteryzowały się barwą niebieską, czyli diamenty typu IIb. Proces nakładania –
powlekania warstewką syntetycznego diamentu kamieni naturalnych jest rzadko
obecnie stosowany z uwagi na ekonomikę procesu. Znacznie tańszym rozwiązaniem
jest waloryzacja barwy kamieni. Wadą tego procesu jest także brak możliwości
przeszlifowania powleczonych kamieni.
2.4.4. Napromieniowanie
W efekcie wieloletnich badań napromieniowanie stało się najskuteczniejszą
metodą poprawiania barwy diamentów. Dzięki napromieniowaniu możemy uzyskać
szereg bar kamieni od zielonych, przez niebieskie, brunatne, pomarańczowe do
żółtych (kanarkowych). W początkowym okresie do napromieniowana stosowano
sole pierwiastków promieniotwórczych, zwłaszcza radu, a napromieniowanie
odbywało się przez zanurzanie kamieni w roztworach. Metoda ta jednak miała
zasadniczą wadę gdyż pozostająca w kamieniu radioaktywność potomna mogła być
szkodliwa dla zdrowia przez dziesiątki lat po napromieniowaniu. Jak podaje
literatura odpowiedzialne za wytworzenie centrów barwnych w tej metodzie są
cząstki alfa obficie emitowane w trakcie samorzutnego rozpadu pierwiastków
promieniotwórczych (Łapot, 2003).
30
W kolejnych latach do napromieniowania diamentów stosowano prawie
wszystkie
rodzaje
wysokoenergetyczne
doświadczenia
i
promieniowań,
strumienie
badania
w
cząstek
doprowadziły
tym
dodatnich
do
rentgenowskie,
i
ujemnych.
gamma,
Liczne
wyodrębnienia promieniowania
neutronowego i elektronowego jako najbardziej przydatnych i pożądanych, dających
najbardziej zadawalające efekty. Promieniowania te dają stabilną, jednolitą barwę
równomiernie rozmieszczoną w całej objętości kamienia. Na początku XXI wieku
opracowano możliwość wykorzystania promieniowania gamma do zmiany barwy
diamentów typu Ia.
W wielu procedurach poprawiania napromieniowanie jest tylko pierwszym
etapem waloryzacji barwy diamentu. Kolejnym jest obróbka termiczna pozwalająca
bardzo często na uzyskanie rzadkich barw diamentów – różowej, czerwonej,
purpurowej.
Współcześnie do napromieniowania diamentów stosuje się neutrony lub
elektrony z jądrowych reaktorów lub akceleratorów. W efekcie napromieniowania
tworzone są centra barwne dające barwy zielone niebieskie i niebiesko-zielone.
Następnie diamenty te w celu otrzymania innych barw mogą być wyżarzane.
Efektem tego procesu są kolory: różowy, czerwony, żółty, pomarańczowy, niebieski.
Fizyka procesu polega na utrwalaniu w temperaturze 600 – 800 oC wakansów w sieci
krystalicznej a występującymi atomami azotu – czyli tworzenie centrów barwnych.
W efekcie obróbki termicznej napromieniowanych diamentów tworzą się nowe lub
są wzmacniane już istniejące strefy absorpcji w rejonie następujących długości: 497
nm, 503 nm, 595 nm. Najbardziej wyraziste stają się one w temperaturze 800oC, a
przy temperaturze 1000oC znacznemu osłabieniu lub zniesieniu ulega absorpcja przy
595 nm bez zmiany barwy przy wygrzewaniu w tej temperaturze (Łapot, 2007).
2.4.5. HPHT (GE POL)
Metoda krystalizacji z fazy stałej w warunkach wysokiego ciśnienia i
temperatury (metoda HPHT) była stosowana wyłącznie w procesach produkcji
diamentów syntetycznych. Obecnie jest również wykorzystywana do poprawiania
cech jakościowych - barwy i stopnia czystości diamentów pochodzenia naturalnego.
Diamenty poprawiane GE POL, znane również jako „Pegasus” (obecnie używana
jest również dla diamentów bezbarwnych handlowa nazwa Bellataire), na rynku
jubilerskim pojawiły się w 1999 r.. Nazwa GE POL jest skrótem od nazwy firmy
31
produkującej - General Electric (GE) i dystrybucyjnej - Pegasus Overseas Limited
(POL). Metoda polega na ulepszeniu barwy i w pewnym stopniu czystości przy
wykorzystaniu ciśnień rzędu 5-6 GPa i temperatury 1800 – 2300 oC. A pierwsze
egzemplarze tego typu diamentów były nie identyfikowalne przez czołowe światowe
laboratoria. Wprowadzenie na rynek diamentów GE POL spowodowało wiele
zamieszania na światowym rynku diamentów, stwarzając wiele problemów
zwłaszcza związanych z ich identyfikacją. Zasadniczy problem jaki pojawił się w
momencie wprowadzenia tego typu kamieni na rynek to pytanie jak traktować
diamenty w zunifikowanych systemach gradacji jakości w sytuacji, gdy co najmniej
dwie cechy jakościowe zostały zmienione? Ostatecznie ustalono, że diamenty te będą
traktowane jako poprawiane, a w celach identyfikacyjnych będą laserowo znaczone
na rondyście symbolem GE POL. Jednocześnie General Electric i Pegasus Overseas
Limited podjęły współpracę z GIA w celu wypracowania metod i kryteriów
pozwalających na identyfikację tak poprawianych diamentów. Sama metoda i
warunki techniczne poprawiania diamentów są strzeżone tajemnicą patentową. Do
wytwarzania wysokich ciśnień i temperatury służą specjalne prasy (fig. 13).
Fig. 13
Budowa prasy do poprawiania diamentów metoda HPHT: po prawej budowa komory
reakcyjnej 1 - NaCl + 10% ZrO2, 2 - NaCl, 3 - proszek grafitowy, 4 - kryształ, 5 arkusz grafitu, 6 – ogrzewanie, po prawej japońska prasa typu „Belt”
(www.kobelco.co.jp)
32
Pierwotnie poprawianiu poddawane były głównie diamenty typu Ib o brunatnej
barwie i IIa o intensywnej barwie żółtej lub o wyraźnym brązowawym odcieniu.
Brązowy odcień barwy i żółty diamentów jest wywołany naprężeniami w sieci
krystalicznej, które powstają wskutek różnego rodzaju deformacji płaszczyzn i
dyslokacji atomów w procesie wzrostu kryształów. Zastosowanie wysokiego
ciśnienia i wysokiej temperatury w trakcie procesu poprawiania pozwala na
całkowite lub częściowe usunięcie tych defektów, dzięki czemu przywracana jest
„biała” barwa diamentów. W kolejnych latach zaczęto metodą tą poprawiać
diamenty zawierające znaczne ilości azotu (Ia) otrzymując z żółto oliwkowej barwę
soczyście zieloną. Przekształcenie tych barw odbywa się jednak w temperaturach
rzędu 2100 – 2300 oC przy ciśnieniach dochodzących do 12 GPa.
Ponad 80% poprawianych diamentów klasyfikowanych jako bezbarwne
poprawionych metodą HPHT ma barwę D-G, ponad 70% masę powyżej 1 ct oraz
czystość IF-VVS, a ponad 60% szlif brylantowy modyfikowany w formie łezki lub
markizy (Sobczak, 2003). Większość diamentów GE POL wprowadzanych na rynek
jubilerski ma stosunkowo wysoką czystość, dobrą barwę i nie wykazuje
luminescencji (ok. 93%); dają wyraźną, anomalną dwójłomność, która w
polaryskopie przy skrzyżowanych polaryzatorach (ciemne pole obserwacji), ukazuje
wzór rysunku przypominający słomiane maty z dobrze widocznymi barwami
interferencyjnymi. Bardzo charakterystyczne są też inkluzje. Mogą nimi być: drobne
(w większości niezidentyfikowane) wrostki, otoczone rysami naprężeniowymi o
kształcie „halo” (jak w wygrzewanych korundach) albo cząstki zdyspergowanego
grafitu otoczone promieniście rozchodzącymi się rysami naprężeniowymi; pęknięcia
i „pióra” wyglądem przypominające „odciski palca”, często osiągające powierzchnię
kamienia (jak w korundach), których wypełnienie stanowią cząstki grafitu; dobrze
widoczna jest też ziarnistość obserwowana w postaci równoległych, brązowawych
prążków albo białych „welonów”, które nadają kamieniom „mleczny” wygląd
(Sobczak 2003).
Barwy diamentów otrzymywane w procesie napromieniowania i ogrzewania w
wysokich temperaturach zależą od:

typu diamentu wyjściowego

czasu napromieniowania

rodzaju promieniowania
33

temperatury wygrzewania i ciśnienia

czasu wygrzewania.
Cechą diagnostyczną w obrazie widm FTIR diamentów poprawianych HPHT jest
obecność pików od CO2.
Fig. 14
Diament typu IIa przekształcony metoda HPHT z barwy brązowej do bezbarwnej
(GIA)
Fig. 15
Diament typu Ia przekształcony metodą HPHT z barwy brązowej do żółtozielonej
(GIA)
34
2.4.6. LPHT
W 2008 roku zespół badawczy Laboratorium Geofizycznego Carnegie
Institution for Scinece zastosował metodę zwaną skrótowo LPHT (Low
Pressure/High Temperature) do poprawy barwy diamentów. Metoda ta w
porównaniu do HPHT znosi ograniczenia wielkościowe i ilościowe kamieni
poddawanych zabiegowi poprawiania. Metoda LPHT pozwala na jednorazowe
poprawienie kamieni o wielkości do kilku tysięcy karatów. Barwa kamieni
korygowana jest przy pomocy autoklawów CVD, tych samych, które służą do
wytwarzania syntetycznych diamentów. Poprawianie polega na poddaniu diamentów
mniej lub bardziej długotrwałemu (do kilku godzin) wygrzewaniu w plazmie o
temperaturze przekraczającej 2000
o
C i w podciśnieniu (zwykle poniżej 0,3
atmosfer). Po takiej obróbce kamienie brązowe stają się bezbarwne lub najwyżej
jasnoróżowe. Pomimo zastosowania bardzo niskiego ciśnienia nie zauważa się oznak
grafityzacji w kamieniach poprawionych ta metodą. Należy dodać, że metoda ta jest
stosowana z powodzeniem jak na razie względem kryształów diamentów
otrzymanych metodą CVD. Dotychczas nie podano informacji o poprawianiu barwy
tą metodą diamentów naturalnych.
35
3. Metodyka badania diamentów
3.1. Metody podstawowe
Identyfikacja zastosowania poprawiania w stosunku do diamentów jest
obecnie poza ich oceną jakościową jedną z najbardziej pożądanych kwestii przy
ocenie i wycenie kamieni. Najbardziej kłopotliwym jest jednak fakt, iż wykrycie
poprawiania metodą HPHT czy napromieniowaniem wymaga dogłębnej wiedzy oraz
dostępu do specjalistycznego sprzętu. Stosowanie metod tradycyjnych daje dobre
rezultaty jedynie przy identyfikacji diamentów poprawianych metodą Yehudy,
laserowaniu czy przez powlekanie i to pod warunkiem dysponowania odpowiednią
wiedzą. W tym wypadku, powszechnie widomo że skuteczne mogą być już lupa i
mikroskop gemmologiczny, przy czym ten drugi powinien być przystosowany do
badań w cieczach immersyjnych i z oświetleniem jasno i ciemno polowym. Te dwa
najbardziej
podstawowe
urządzenia
pozwalają
sprawnemu
gemmologowi
identyfikować kamienie poprawiane metodą Yehudy, laserowane czy powlekane.
Diamenty poprawiane metodą HPHT powinny mieć wypaloną laserowo na
rondyście inskrypcję „GE-POL”. Tę jednak bardzo łatwo można spolerować.
Sporadycznie trafiają się diamenty poprawiane metodą HPHT posiadające wyraźne
oznaki stosowania metody traktowania w postaci np. dyskowatych inkluzji z łatwo
zauważalnymi oznakami stresu (Łapot, 2007). Niemniej jednak rzadkość spotykania
tego typu zjawisk decyduje o fakcie iż nie można tej metody uznać za wiarygodną i
jednoznaczną przy identyfikacji kamieni poprawionych metodą HPHT. Wtrącenia
grafitu widoczne pod lupą lub mikroskopem mogą tez nasuwać podejrzenie o
traktowanie metoda HPHT; nie jest to jednak cecha wystarczająco diagnostycznie
pewna.
Sporadycznie zastosowanie napromieniowania do poprawy barwy diamentów
może być identyfikowane przy wykorzystaniu spektroskopu, jest to jednak metoda
ograniczona w stosowaniu i zawodna w przypadku gdy po napromieniowaniu
zastosowano wygrzewanie które osłabia pewne linie które normalnie identyfikują
napromieniowanie.
Następujące
linie
absorpcji
mogą
wskazywać
na
napromieniowanie diamentów:

linie w 503 i 595 nm dla kamieni barwy żółtej i pomarańczowej

linie w 575, 595 i 637 nm dla diamentów barwy różowej i czerwonej.
36
Napromieniowane diamenty niebieskie, zielone i czarne nie wykazują jednak
żadnych linii absorpcji w spektroskopie. Napromieniowanie w starszych modelach
cyklotronów powodowało zonalność barwy w kamieniach – tak zwany wzór parasola
od strony koletu lub nieregularność barwy na koronie w zależności od orientacji
kamienia podczas obróbki.
3.2. Metody laboratoryjne
Metody laboratoryjne są coraz bardziej pożądane, a w rzeczywistości wręcz
niezbędne do identyfikacji poprawiania diamentów jak też innych kamieni
jubilerskich. Jak już wspomniano tradycyjne metody mogą ujawniać poprawiania
typu wypełnienia pustek w kamieniach, powlekania ich czy tworzenia dubletów czy
trypletów. Identyfikacja traktowania kamieni jubilerskich nowoczesnymi metodami
wymaga stosowania stosowania do tego adekwatnego sprzętu laboratoryjnego. Do
współczesnych metod laboratoryjnych wykorzystywanych w identyfikacji kamieni
traktowanych zaliczyć można:

Spectroskopię UV-Vis-NIR (UV-Vis, Vis, Vis-NIR, NIR)

Spektroskopię IR (FTIR)

Spektrometrię Ramana (laserowa mikrospektrometria Ramana)

Spektroskopię luminescencji

Obrazowanie fluorescencji

Katodoluminescencję

Ablację laserową (LA-ICP-MS)

LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy )

Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM)

Fluorescencję rentgenowską (XRF)

Tomograf laserowy

Radiografię rentgenowską

Kolorymetrię

Radiometrię

Detektory przepuszczalności fal elektromagnetycznych.
Przy identyfikacji traktowania diamentów metodą HPHT czy napromieniowaniem
doskonałe efekty dają tylko niektóre z nich. Scharakteryzowano je w kolejnych
rozdziałach pracy.
37
3.2.1. DiamondView
Przyrząd ten składa się z dwóch silnych źródeł krótkofalowego ultrafioletu (o
długości poniżej 230 nm). Promieniowanie o tak dobranej energii wywołuje
fluorescencję praktycznie we wszystkich typach diamentów, niezależnie od tego czy
fluoryzują czy nie w standardowo używanym przez gemmologów promieniowaniu
UVL i UVC. Przy tak dobranym promieniowaniu UV wszystkie typy diamentów
mocno je absorbują. Oznacza to, że fluorescencja jest generowana bardzo blisko
powierzchni diamentu i w rezultacie jej obraz jest dobrze czytelny. Źródła posyłają
promieniowanie na powierzchnię badanego diamentu pod kątem umożliwiającym
wytworzenie stereoskopowego obrazu wzbudzonej nimi fluorescencji. Transmisji
powstałego obrazu do współpracującego komputera dokonuje centralnie usytuowana
kamera o zmiennej ogniskowej, umożliwiająca akwizycję obrazu kamienia o różnym
powiększeniu. Tak wygenerowany obraz fluorescencji i ewentualnej fosforescencji
wyświetlany jest na ekranie komputera. Odwzorowuje on powierzchniowy rozkład
fluorescencji odzwierciedlający strukturę wzrostową kryształu badanego diamentu.
Fig. 16
Widok przyrządu DiamondView (LabGem)
38
Fig. 17
Widok obrazu z DiamondView (LabGem)
Na tej podstawie można zidentyfikować diament jako naturalny lub syntetyczny
(dokonując
jednocześnie
rozróżnienia
HPHT,
CVD)
oraz
ewentualnie
zastosowanych metod poprawiania przez wypełnianie typu Yehuda. Możliwe jest
uzyskiwanie obrazów fluorescencji kamieni o wielkości 0,1 – 10 karatów, zarówno
nieoprawionych jak i oprawionych.
3.2.2. Fotoluminescencja i Raman/Fotoluminescencja
Materiały
można
pobudzić
do
świecenia
za
pomocą
dowolnego
wystarczająco silnego źródła światła. Zazwyczaj stosuje się do tego źródła
monochromatyczne, zwłaszcza lasery. Ważne jest aby energia pobudzającego światła
była większa od szerokości przerwy energetycznej badanego materiału. Moc wiązki
pobudzającej musi być dostatecznie duża, aby można było uzyskać emisję możliwą
do zmierzenia. Jeśli zamiast lasera o ustalonej długości fali zastosujemy laser
przestrajalny lub inny element zmieniający długość fali pobudzającej luminescencję,
to uzyskamy możliwość pomiaru widma ekscytacji fotoluminescencji. W badaniach
fotoluminescencji diament oświetlany jest monochromatyczną wiązką światła lasera,
39
Tabela 4
Charakterystyka pików Raman/Fotoluminescencji (Hainschwang, 2003)
Występowanie pików
[nm]
393,6
415
477,6
494
496
503
513
575
577
581
594,4
595
615
617, 620, 624, 626, 637
659
667
680
700
723
741
Równoczesne piki przy
659, 680 i wybrzuszenie
wokół 700
870
986,3
przeważnie
argonowego,
Charakterystyka
Napromieniowanie
Centrum N3 (asocjacja 3 atomów azotu i luki)
Centrum N2 (asocjacja 2 atomów azotu i luki)
Napromieniowanie + wygrzewanie + HPHT
Napromieniowanie + wygrzewanie - Centrum H4
(asocjacja agregatu B i luki)
Napromieniowanie + wygrzewanie + HPHT –
Centrum H3 (asocjacja agregatu A i luki)
Napromieniowanie + wygrzewanie + HPHT –
Centrum NVo (wakans neutralny)
Diamenty brązowe z centrami A i C
Centra A i C
Napromieniowanie
Napromieniowanie + ogrzewanie do 8000C
Napromieniowanie + wygrzewanie + HPHT Centrum NV- (wakanse naładowane ujemnie)
oznaczane w literaturze jako ND1
Napromieniowanie + wygrzewanie
Napromieniowanie + HPHT
Obecność wodoru i napromieniowanie
Napromieniowanie
Linia GR1 – luka tworzona napromieniowaniem
Naturalny diament o barwie oliwinowo – żółtej z
Argyle zawierające dużo centr NV- w wyniku
naturalnego napromieniowania i wygrzania
Centrum H2 powstałe po HPHT
która
pobudza
go
do
emisji
światła.
Widmo
fotoluminescencji analizowane szczegółowo charakteryzuje w sposób jednoznaczny
strukturę elektronową (np. przejścia międzypasmowe, pasmo wzbronione) i skład
badanego obiektu (np. chromofory, defekty strukturalne, wtrącenia atomowe).
Możliwa jest też kalkulacja widma fotoluminescencji wprost z widma rozpraszania
ramanowskiego. Czytelność widma poprawia się zdecydowanie, gdy akwizycja
dokonywana jest w warunkach niskiej temperatury, np. w temperaturze ciekłego
azotu. Raman/Fotoluminescencja polega na wyznaczeniu widma przez analizę
interferogramu otrzymanego na drodze interferencji rozproszonego przez próbkę
40
promieniowania ramanowskiego. W rezultacie w większości przypadków na ich
podstawie możliwe jest pewne odróżnienie diamentów naturalnych od diamentów
syntetycznych i diamentów poprawianych HPHT i przez napromieniowanie. Ponadto
obserwacja widm pozwala na identyfikacje wybranych centrów barwnych, typów
diamentów, centrów bursztynowych, itp. (tabela 4).
Fig. 18
Raman/Fotoluminescencja SAS 2000 (za LabGem)
3.2.3. Spektroskopia UV-VIS-NIR
Metoda wykorzystuje absorpcję promieniowania elektromagnetycznego o
długości fali od około 200-2500 nm, czyli w zakresie od ultrafioletu przez światło
widzialne do bliskiej podczerwieni.
W skład spektrofotometru wchodzi:
-
źródło promieniowania (zwykle lampa deuterowa lub halogenowowolframowa),
41
-
siatka dyfrakcyjna rozszczepiająca wiązkę światła,
-
kwarcowa komora pomiarowa,
-
detektor (najczęściej fotopowielacz lub detektor fotoprzewodzący). Niekiedy
stosowane są wielokanałowe matrycowe detektory fotodiodowe, zawierające
kilkaset elementów światłoczułych, umożliwiające szybki pomiar widma w
całym zakresie UV-Vis-NIR.
Spektroskopia UV-VIS-NIR jest bardzo użyteczną techniką przy analizie diamentów
gdyż pozwala obserwować absorpcje powodowaną przejściami elektronowymi. Dla
diamentów najważniejsze miejsca absorpcji znajdują się w przedziale długości fal od
400 do 1000 nm. W tym zakresie zlokalizowana jest absorpcja wielu centrów
barwnych i wakansów np.: N3 - 415.2nm, NV- 637 nm i NV0 - 575 nm, GR
(neutralne wakanse) - 594.2 nm i 741.2 nm. Literatura opisuje bardzo liczne
absorpcje (np. 560 nm w różowych diamentach) których przyczyny nie są znane
(Hainschwang, 2003). Badanie widm UV-VIS-NIR w temperaturze ciekłego azotu
pozwala na wyostrzenie linii absorpcji i dokładniejszą interpretację w stosunku do
badań prowadzonych w temperaturze pokojowej.
3.2.4. Spektroskopia FTIR
Metoda ta pozwala na analizę absorpcji i/lub transmisji promieniowania
głównie ze środkowego zakresu podczerwieni. Polega na omiataniu próbki wiązką
promieniowania, w której występują wszystkie długości fal z zakresu IR. Po
przejściu takiej wiązki przez próbkę interferuje się ją z wiązką pochodzącą z tego
samego źródła, która jednak nie przeszła przez próbkę, a widmo "ekstrahuje się",
stosując przekształcenie Fouriera (tzw. Transformacja Fouriera) zarejestrowanego
widma interferencyjnego (fig. 19). Metoda jest szybka i dokładna. Technikę tę
określa się skrótem FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy). Metoda jest
bardzo przydatna do jakościowego określania składu i nie tylko identyfikuje diament,
ale umożliwia również określenie charakteru wtrąceń i poziomu nasycenia nimi sieci
krystalicznej diamentu. Jest podstawową metodą laboratoryjną do identyfikacji
diamentów syntetycznych i poprawianych metodą HPHT, napromieniowanych i
wygrzewanych w różnych kombinacjach.
To właśnie podział diamentów na typy w oparciu o zawartość azotu i boru jako
pierwiastków domieszkujących w sieci krystalicznej, oraz formy ich występowania,
można najłatwiej określić w oparciu o ich wibracje obserwowane na widmach FTIR.
42
Zasadniczym dla tej interpretacji jest strefa jednego fononu przypadajaca dla
diamentu w zakresie 400 – 1500 cm-1. Jest to tak zwany fonon defektów albo strefa
defektów sieciowych. To jego interpretacja dostarcza informacji o typie diamentu.
Strefa dwu fononów (1500 – 2700 cm-1) ujawnia absorpcję wynikającą z drgań sieci
krystalicznej diamentu, a strefa trzech fononów (2700 – 6000 cm-1) mówi o absorpcji
Fig. 19
Widma FTIR wybranych diamentów naturalnych (za LabGem)
wewnętrznej diamentu. Absorpcja w tym rejonie pozwala na określenie zawartości
niektórych rzadziej spotykanych wtrąceń diamentu, np. boru, wodoru, dwutlenku
węgla. W tabeli 5 przedstawiono charakterystyczne cechy diamentów naturalnych i
poprawianych, oraz odpowiadające im piki absorpcji na podstawie danych
literaturowych (Hainschwang, Łapot, Massi, Respinger, Zaitsev).
43
Tabela 5. Interpretacja pików absorpcji na widmach FTIR
Cecha
Liczba falowa [cm-1]
Centrum A
Centrum B
Centrum C
Centrum N3
Diamenty typu Ib
Diamenty typu IIa
Diamenty typu IIb
Obecność wodoru
480, 482, 1212, 1215, 1280, 1282
750, 754, 770, 780, 1010, 1096, 1100, 1170, 1175, 1180, 1332, 1340
1046, 1130, 1344, 3180,
1430
1135, 2688
1975, 2152, 2505, 3225, 3645
1290, 2455-2456, 2800-2805, 2928-2931, 4090
671, 687, 1405 (deformacja angularna połączenia C-H), 2722, 2750, 2784, 2786 (pierwsza harmoniczna
deformacji angularnej C-H), 2812, 2859, 2944, 2982, 3006, 3030, 3050, 3056, 3069, 3081, 3086, 3092, 3106,
3107 (elongacja połączenia C-H), 3122, 3133, 3144, 3154, 3162, 3170, 3188, 3197, 3208, 3214, 3230, 3236
(połączenie N-H), 3286, 3310, 3354, 3525, 4168 (druga harmoniczna deformacji angularnej C-H), 4224,
4240, 4412, 4440, 4453, 4464, 4495, 4496 (kombinacja elongacji i deformacji angularnej C-H), 4522, 4532,
4546, 4572, 4588, 4630, 4668, 4702, 4722, 5555, 5570, 5526, 5883, 5889 (kombinacja elongacji i pierwszej
harmonicznej deformacji angularnej C-H), 6070 (pierwsza harmoniczna elongacji C-H), 6214, 6474
Płytki azotu
365, 1360-1361, 1375, 1358, 1380
CO2 i wibracje (elongacje) cząstek
615-620, 644-658 (elongacja V2), 655, 667 (elongacja V2), 670, 1377 (elongacja V1), 1388, 2338, 2349 –
2380 (elongacja V3), 2376-2406, 3625-3750, 3683 (elongacja V3+V2), 3686 (elongacja V3+V1)
Centrum bursztynowe
4065 (nadaje odcień oliwkowy), 4165-4168
Traktowanie HPHT
1344 (tylko w diamentach Ia traktowanych HPHT), 1448
Napromieniowanie (centrum H1a)
1531, 1570
Napromieniowanie + ogrzewanie 4932-4933, 4940, 5401, 5498, 5724, 5887, 6026, 6910,
do 7500C (centrum H1b)
Napromieniowanie + ogrzewanie 5160-5165, 5170, 6931, 7130,
do 9500C (centrum H1c)
Napromieniowanie (luka GR1)
1450
Napromieniowanie i ogrzewanie do 6021, 6070, 6139
4000C
Napromieniowanie
1117, 1355, 1366, 1386, 1436, 1495, 1530, 1570, 1856, 4490, 4550, 4650, 5724,
Wygrzewanie
457, 596, 719, 795-805, 950, 1053, 1070,1573, 2676, 3150-3200, 3190, 3348, 3385, 3620, 3470, 4074, 4432,
4460, 5115, 5262, 5496, 5670, 5712, 5724, 6372, 6569, 6770, 7112,
44
4. Badania grupy brylantów napromieniowanych i
traktowanych HPHT
4.1. Charakterystyka brylantów wytypowanych do badań
Celem
wykonanych
badań
traktowanych napromieniowaniem
była
ocena
gemmologiczna
brylantów
i/lub HPHT obecnych na polskim rynku
jubilerskim. Do badań wytypowano 12 diamentów o szlifie brylantowym w stosunku
do których obserwacje makroskopowe zwłaszcza barwy dawały podejrzenie, że są
poprawiane przez napromieniowanie lub/i metodą HPHT lub alternatywnie, że są
kamieniami syntetycznymi. Wykonane badania potwierdziły, że wszystkie badane
próbki to brylanty naturalne poprawiane metodą napromieniowania i/lub HPHT.
Poniżej przedstawiono w sposób syntetyczny podstawową charakterystykę brylantów
wytypowanych do badań oraz ich wizualizację fotograficzną.
Tabela 5
Charakterystyka brylantów wybranych do badań
Numer
Wizualizacja
Masa [ct]
próbki
Średnica
Wysokość
[mm]
[mm]
1
0,13
2,98-3,11
1,92
2
0,14
3,09-3,11
2,05
45
3
0,21
3,81-3,82
2,16
4
0,22
3,91-3,95
2,28
5
0,19
3,71-3,72
2,10
6
0,18
3,78-3,79
2,08
7
0,34
4,24-4,29
2,69
46
8
0,16
3,30-3,32
2,18
9
0,09
2,72-2,79
1,69
0,10
2,78-2,80
1,91
11
0,11
2,89-2,91
1,96
12
0,46
4,70-4,79
3,10
10
Brak możliwości
wykonania – obiekt
zbyt ciemny
4.2. Uzasadnienie wyboru metod badania
W stosunku do wytypowanych kamieni zastosowano następujące metody
badawcze:

analizę fluorescencji i fosforescencji przy wykorzystaniu lampy długiego i
krótkiego UV

analizę fluorescencji i fosforescencji przy wykorzystaniu DiamondView
47

badanie fotoluminescencji z widma rozpraszania ramanowskiego przy
wykorzystaniu lasera o długości fali 532 nm

analizę spektroskopową w zakresie widzialnym (Vis)

analizę spektroskopową FTIR.
Analiza fluorescencji i fosforescencji przy wykorzystaniu lampy długiego i
krótkiego UV pozwoliła na określenie barw w tych długościach fal a tym samym
wstępną analizę typu diamentów i ich autentyczności.
Analiza fluorescencji i fosforescencji przy wykorzystaniu DiamondView
pozwoliła na określenie naturalności lub syntetycznego pochodzenia kamieni,
ewentualnego poprawiania metodą Yehudy lub powlekania.
Badania przy wykorzystaniu spektroskopii w zakresie widzialnym pozwoliły na
określenie barwy kamieni według standardów CIBJO.
Badania fotoluminescencji i analiza spektralna FTIR pozwoliły na określenie
typu diamentów, składu jakościowego struktury atomowej, obecności centrów
barwnych i zastosowanych metod poprawiania.
Tabela 6
Barwa badanych próbek
Numer
próbki
1
Barwa makroskopowa
Barwa spektralna
Ciemno - żółta
Szaro-żółto-zielona
2
Żółta
Blado żółta
3
Brązowo - żółta
Blado żółta
4
Brązowo – żółta
Blado żółta
5
Zielono – żółta
Blado zielono żółta
6
Blado żółta
7
Żółto – brązowa
Szaro żółta
8
Brązowo – czerwona
Lekko szara
9
Czerwono – brązowa
Lekko szara
10
Szaro – czarna
Lekko szara
11
Niebieska
Lekko szara
12
Niebieska
Średnio szara
48
4.3. Wyniki badań
W celu określenia barwy badanych kamieni wykonano ich makroskopowe
obserwacje w świetle standaryzowanym oraz interpretacji barwy przy pomocy
spektroskopii VIS (tabela 6). Poniżej na figurach od 20 do 31 przedstawiono zapisy
ich widm spektroskopowych w świetle widzialnym.
Analiza tych widm w połączeniu z programem obsługującym spektroskop
pozwalają na określenie barw na podstawie absorpcji poszczególnych długości fal w
zakresie widzialnym. Barwy te jednak znacznie odbiegają od tych określonych
makroskopowo zwłaszcza w odniesieniu do kamieni w odcieniach brązowych,
czerwonych i niebieskich.
Fig. 20
Widmo VIS próbki nr 1 (linia niebieska) – barwa szaro – żółta – zielona
W tabeli 7 zestawiono wyniki obserwacji fluorescencji i fosforescencji w
świetle LUV i SUV. Wyniki badań w lampie UV odniesiono do czterostopniowej
skali:

0 – brak

1 – słaba

2 – średnia

3 – silna.
49
W kolejnej kolumnie tabeli 7 zestawiono obraz fluorescencji wzbudzonej
obserwowanej w urządzeniu DiamondView. W trakcie obserwacji fluorescencji
obserwowano także zonalność i sektorowość występowania barwy.
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
[nm]
Fig. 21
Widmo VIS próbki nr 2 – barwa blado żółta
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
[nm]
Fig. 22
50
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
[nm]
Fig. 23
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
[nm]
Fig. 24
Widmo VIS próbki nr 5 – barwa blado zielono żółta
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
[nm]
Fig. 25
51
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
[nm]
Fig. 26
Widmo VIS próbki nr 7 – barwa szaro żółta
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
Fig. 27
Widmo VIS próbki nr 8 – barwa lekko szara
[nm]
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
[nm]
Fig. 28
Widmo VIS próbki nr 9 - barwa lekko szara
52
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
Fig. 29
[nm]
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
Fig. 30
[nm]
T
r
a
n
s
m
i
t
a
n
c
j
a
%
[nm]
Fig. 31
Widmo VIS próbki nr 12 – barwa średnio szara
53
Tabela 7
Wyniki badań próbek w świetle LUV, SUV i DiamondView
Numer
próbki
1
2
Barwa
fluorescencji w
LUV
3
Barwa
fluorescencji w
SUV
2
Fosforescencja
Obraz fluorescencji pod
DiamondView
Komentarz
0
Ujawnione struktury wzrostu wskazują na
naturalność diamentu. Na godzinie 7-8 widoczna
inkluzja niewypełniona co wskazuje na brak
traktowania metodą Yehudy. Intensywniejsza
fluorescencja na krawędziach faset wskazuje na
prawdopodobne napromieniowanie.
Żółta
2
Żółta
1
0
Ujawnione struktury wzrostu wskazujące na
naturalność diamentu. Widoczna zielona plamistość
mogąca wskazywać na napromieniowanie. Inkluzje
bez wypełnień wskazujące na brak traktowania
metodą Yehudy.
54
3
Niebieska
3
Niebiesko – żółta
2
Zonalność
fluorescencji
0
Ujawniona oktaedryczna struktura wzrostu
naturalnego diamentu. Barwy fluorescencji i ich
zonalność wskazują na diament typu I.
Intensywniejsza fluorescencja na krawędziach faset
wskazuje na prawdopodobne napromieniowanie.
4
Żółto - zielona
2
Żółto - zielona
1
0
Ujawnione struktury wzrostu wskazują na
naturalność diamentu oraz inkluzje bez wypełnień
wskazujące na brak traktowania metodą Yehudy
5
Niebiesko – zielona
3
Zielona
2
0
wskazujące na brak traktowania metodą Yehudy.
55
6
Zielona
3
Zielona
2
0
wskazująca na brak traktowania metodą Yehudy.
i jej zonalność wskazuje na prawdopodobne
napromieniowanie.
7
Zielona
3
Zielona
2
0
wskazująca na naturalność diamentu oraz inkluzje
metodą Yehudy. Czarne pole na godzinie 10 o
nieznanej genezie jest obserwowane również w
obrazie mikroskopii elektronowej (fig. 32).
8
Żółta
1
0
0
metodą Yehudy.
56
9
Zielona
2
Żółta
1
0
metodą Yehudy.
10
0
0
0
11
Jasno niebieska
1
0
0
Brak ujawnionych struktur wzrostu. Inkluzje bez
wypełnień wskazujące na brak traktowania metodą
Yehudy. Zonalność barwy może wskazywać na
napromieniowanie. Bardzo słaba fluorescencja LUV
i brak w SUV.
12
0
0
0
Ujawniona struktura wzrostu wskazujące na
wskazująca na brak traktowania metodą Yehudy.
Brak fluorescencji LUV i SUV
Brak możliwości
obserwacji – obiekt zbyt
ciemny
Próbka zbyt ciemna. Efekt barwy osiągnięty w
wyniku grafityzacji
57
Fig 32.
Obraz z mikroskopu elektronowego struktury próbki nr 7 z czarnym polem o
niezidentyfikowanym pochodzeniu (skala zdjęcia w postaci liniowej w dolnej części)
Kolejną serią badań wykonanych na wytypowanych próbkach diamentów była
analiza spektroskopowa Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Analiza
poniższych widm doprowadziła do ustalenia typów poszczególnych diamentów, ich
składu wtrąceń i co było zadaniem priorytetowym zakresu i rodzaju zastosowanej
metody poprawiania (tabela 8). Ponadto analiza FTIR pokazała obecność pików dla
których identyfikacji nie znaleziono w literaturze. W tabeli 9 zestawiono te piki, oraz
przeprowadzono ich analizę pochodzenia w oparciu o lokalizację w poszczególnych
fononach i inne charakterystyczne piki w tych rejonach.
58
Fig. 33
Widmo FTIR próbki nr 1
59
Fig. 34
60
Fig. 35
61
Fig. 36
62
Fig. 37
63
Fig. 38
64
Fig. 39
65
Fig. 40
66
Fig. 41
67
Fig. 42
68
Fig. 43
69
Tabela 8
Charakterystyka badanych diamentów na podstawie widm FTIR
Numer
Typ
Charakterystyczne
Interpretacja pików
próbki diamentu
piki [cm-1]
1
4931
Napromieniowanie +
IaAB
Ogrzewanie do 750 OC (centrum H1b)
2
IaAB
1449,2
1281,8
1183,3
3197,6
671,0
2340,7
2370,2
4929,5
Agregaty azotu A
Agregaty azotu B
Obecność wodoru
Obecność CO2
1448,5
4160,7
3307,3
3135,6
3106,2
3042,4
2777,6
1404,7
2360,7
661,2
1173,2
474,0
1362,5
Napromieniowanie +
Wodór
Zastosowana metoda poprawiania
Diament naturalny poprawiany przez
napromieniowanie i ogrzewanie
napromieniowanie i ogrzewanie
Obecność CO2
Agregaty azotu B
Agregaty azotu A
Defekty typu płytki
70
3
4
5
IaAB
IaA
IaAB
3192,7
3099,1
1448,2
2360,4
666,1
1168,5
1271,9
1089,7
1006,0
1207,8
1359,5
2362,9
669,4
3097,1
3195,0
1006,0
1172,8
1330,9
1280,2
2366,2
666,1
2838,1
3104,1
3212,4
1531,0
1570,0
1362,5
Wodór
Diament naturalny napromieniowany i
poprawiany HPHT
Poprawiany HPHT
Obecność CO2
Agregaty azotu A i B
Agregaty azotu A
Defekty typu płytki
Obecność CO2
Brak
ewidentnych
pików
zastosowanego poprawiania.
od
Obecność wodoru
Agregaty azotu B
napromieniowanie.
Agregaty azotu A
Obecność CO2
Obecność wodoru
Napromieniowanie
71
6
7
8
IaAB
IaA
IaAB
1280,8
1171,0
1096,8
1331,9
3625-3700
1360,9
3106,2
1404,9
1449,8
1279,4
4930,7
2364,3
1374,5
1363,3
659,4
3176,9
1276,8
1355,6
1168,5
1001,0
661,2
2355,4
3099,1
3192,7
4163,0
4656,5
1457,8
1559,2
Agregaty azotu A
Agregaty azotu B
napromieniowanie
Obecność CO2
Płytki azotu
Wodór
Agregaty azotu A
Napromieniowanie + Ogrzewanie do 750 OC (centrum H1b)
Obecność CO2
Wodór
Agregaty azotu A
Agregaty azotu B
napromieniowanie
i ogrzewanie,
dodatkowo piki od CO2 wskazują na
traktowanie HPHT
napromieniowanie
Obecność CO2
Wodór
Napromieniowanie
72
9
10
IaB
Brak
danych
1174,7
2380-2407
661,2
3138,5
4645,6
1448,9
4931,3
Agregaty azotu B
Obecność CO2
Wodór
Diament
naturalny
poprawiany
napromieniowaniem i wygrzewaniem,
dodatkowo piki od CO2 wskazują na
traktowanie HPHT
Napromieniowanie +
Napromieniowanie
1558,8
1540,3
1436,6
1069,1
Wygrzewanie
Diament zbyt ciemny by mógł zostać poddanym badaniom przy wykorzystaniu spektroskopii FTIR. Barwa diamentu
wywołana najprawdopodobniej poddaniem go procesowi grafityzacji.
73
11
12
IaB
IaA
1010,9
1094,6
1173,4
1331,0
774,5
2365,3
1365,5
666,1
4502,8
2788,9
2848,0
3104,1
3237,0
1404,9
1531
459,3
474,0
1271,9
1444,3
1385,5
Agregaty azotu B
napromieniowanie i wygrzewanie,
piki od CO2 wskazują na traktowanie
HPHT
Obecność CO2
Wodór
Napromieniowanie (centrum H1a)
Wygrzewanie
Agregaty azotu A
napromieniowanie,
Napromieniowanie
Obecność CO2
74
Tabela 9
Charakterystyka pików FTIR niezidentyfikowanych (brak danych w literaturze)
Numer
próbki
1
Charakterystyczne piki
[cm-1]
2921,8
2843,0
823,7
4489,4
3469,2
1362,5
1001,0
941,9
1784,1
1326,1
1002,2
473,6
2916,0
2912,0
1448,3
1006,0
1559,1
1507,0
1449,3
470,9
4838,5
1653,4
1506,7
1089,7
464,2
2921,8
1089,7
2
3
4
5
7
8
11
12
Sugerowana interpretacja pików
Obecność wodoru
?
Obecność wodoru
Wygrzewanie
Napromieniowanie
HPHT
Centra azotu typu A i/lub B
Obecność wodoru
Obecność wodoru
Napromieniowanie
Centra azotu typu B
Napromieniowanie
Centra azotu typu A
Napromieniowanie
Centra azotu typu B
Centra azotu typu A
Obecność wodoru
Centra azotu typu B
Kolejną serią badań wykonanych na wytypowanych brylantach było badanie
fotoluminescencji z widma rozpraszania ramanowskiego przy wykorzystaniu lasera o
długości
fali
532
nm.
Na
kolejnych
figurach
przedstawiono
widma
fotoluminescencji, a w tabeli 7 ich interpretację.
75
575
637
Fig. 44
Widmo fotoluminescencji próbki nr 1 (wyraźny pik przy 575 nm wskazuje na
napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT– centrum NV0, pik przy 637 nm wskazuje
na napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT – centrum NV-
637
659
680
Fig. 45
napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT – centrum NV-, pik przy 659 i 680
wskazuje na napromieniowanie + wygrzewanie)
76
637
Fig. 46
Widmo fotoluminescencji próbki nr 3 (pik przy 637 nm wskazuje na
napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT – centrum NV-)
Fig. 47
Widmo fotoluminescencji próbki nr 4 (brak wyraźnych pików od poprawiania)
77
637
659
Fig. 48
Widmo fotoluminescencji próbki nr 5 (pik przy 637 nm wskazuje na
napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT – centrum NV-, pik przy 659 wskazuje na
napromieniowanie + wygrzewanie)
575
Fig. 49
napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT – centrum NV0)
78
Fig. 50
Widmo fotoluminescencji próbki nr 7 (wygięcie krzywej i liczne drobne piki w
rejonie 650 – 690 nm wskazuje na napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT)
Fig. 51
Widmo fotoluminescencji próbki nr 8 (wygięcie krzywej w rejonie 650 – 700 nm
wskazuje na napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT)
79
575
680
637
Fig. 52
Widmo fotoluminescencji próbki nr 9 (wyraźny pik przy 575 nm i 637 nm wskazuje
na napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT – centrum NV0 i NV-, pik przy 680
wskazuje na napromieniowanie + wygrzewanie)
Fig. 53
Widmo fotoluminescencji próbki nr 10 (brak wyraźnych pików od poprawiania)
80
741
575
Fig. 54
napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT – centrum NV0, pik przy 741 nm wskazuje
na napromieniowanie – GR1 i 680 wskazuje na napromieniowanie + wygrzewanie)
741
575
Fig. 55
napromieniowanie+wygrzewanie+HPHT – centrum NV0, pik przy 741 nm wskazuje
na napromieniowanie – GR1 i 680 wskazuje na napromieniowanie + wygrzewanie)
81
5. Wnioski
Celem pracy było zbadanie i ocena gemmologiczna brylantów traktowanych
napromieniowaniem i/lub HPHT obecnych na polskim rynku jubilerskim. W ramach
pracy zbadano 12 diamentów o szlifie brylantowym w stosunku do których
obserwacje makroskopowe zwłaszcza barwy dawały podejrzenie że są poprawiane
przez napromieniowanie lub/i metodą HPHT lub alternatywnie że są kamieniami
syntetycznymi. Wykonane badania potwierdziły naturalny charakter kamieni, oraz
brak poprawiania przy wykorzystaniu metody Yehudy, laserowania i powlekania.
Dla 11 z 12 badanych próbek wykonano widma fotoluminescencji i FTIR oraz
poddano je badaniom przy wykorzystaniu aparatu DiamondView. Próbka oznaczona
w badaniach nr 10 była zbyt ciemna i nie uzyskano dla niej widma FTIR oraz obrazu
fluorescencji w DiamondView. Obserwacje makroskopowe wykazały, że diament
ten został najprawdopodobniej napromieniowany i wygrzewany co doprowadziło do
fragmentarycznej grafityzacji jednak bez oznak makroskopowych i mikroskopowych
(przy powiększeniu 80x) obecności wtrąceń grafitu. Być może badania
fotoluminescencji w temperaturze ciekłego azotu ujawniłyby jakieś piki świadczące
o poprawianiu barwy tej próbki. Jak podaje literatura grafityzacja diamentów o
bardzo niskiej czystości nadająca im szarą lub czarna barwę jest do końca
niewykrywalna nawet metodami laboratoryjnymi (Łapot, 2003). Istnieje także
prawdopodobieństwo, że diament ten został poddany poprawianiu metodą DLC
(Diamond-Like Węgiel) bardzo mało rozpowszechnioną i sporadycznie opisywaną w
literaturze, a polegającą na transformacji diamentu w grafit przez wygrzewanie.
Niskiej jakości diamenty użyte do tego procesu są ogrzewane w niskich ciśnieniach
lub w próżni względnie w argonie co pozwala uniknąć grafityzacji powierzchni.
Metoda ta została wprowadzona do użytku z uwagi na bardzo duży w pewnym
momencie popyt na czarne diamenty.
82
Tabela 10
Zestawienie wyników badań próbek
Numer
Widmo FTIR
próbki
1
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie
2
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie
3
Wskazuje na zastosowanie
HPHT
4
Brak charakterystycznych
oznak poprawiania
Wskazuje na
napromieniowanie
5
6
Wskazuje na
napromieniowanie
Widmo PL
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
oznak poprawiania
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
Obecność CO2
oznak poprawiania
Obraz DiamondView
oznak poprawiania
83
7
Wskazuje na
napromieniowanie
8
Wskazuje na
napromieniowanie
9
Wskazuje na
napromieniowanie
11
Wskazuje na
napromieniowanie
12
Wskazuje na
napromieniowanie
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
Wskazuje na
napromieniowanie i
wygrzewanie, oraz
zastosowanie HPHT
Obecność CO2 wskazuje na
zastosowanie HPHT
zastosowanie HPHT
zastosowanie HPHT
zastosowanie HPHT
84
W odniesieniu do pozostałych badanych próbek za wyjątkiem próbki nr 4
wykonane
analizy
ujawniły
zastosowanie
metod
poprawiania
przez
napromieniowanie, oraz wygrzewanie i metodą HPHT (tabela 10). Wybrane próbki
kamieni (7,8,9,11) wykazały obecność większej ilości i o większej intensywności
pików w widmach FTIR pochodzących od CO2 co jak podaje literatura
(Hainschwang, 2003) może być związane z traktowaniem diamentów HPHT. Dla
próbki nr 4 zastosowane metody badawcze nie dały jednoznacznego potwierdzenia
zmiany barwy przez traktowanie napromieniowaniem, wygrzewaniem i/lub HPHT.
Być może badania fotoluminescencji w temperaturze ciekłego azotu ujawniłyby piki
świadczące o poprawianiu barwy tej próbki.
85
6. Bibliografia
1. Anderson B., Payne J., Mitchell R.k., (1998): The spectroscope and gemology.
Robert Hale Limited; Clerkwood House, London.
2. GEMLAB, (2002): Diamond – treatments, synthetic diamonds, diamonds
simulants and their detection
3. George E. Harlow and Rondi M. Davies, (2005): Diamonds. Elements
4. Haggerty S., (1986): Diamond Genesis In a multiple-constrained model. Nature
5. Hainschwang M.T., (2003): Classification and color origin of brown diamonds.
6. Kirkley M. et al., (1991) Age, origin, and emplacement of diamonds. Gems &
Gemology
7. Koivula J.I., 2000: The Microworld of Diamonds. Drucker, R.B. Gemworld
International Inc., Northbrook , Illinois .
8. Łapot , W. 1999: Gemmologia ogólna. Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego.
Katowice.
9. Łapot , W. 2000: Gemmologia szczegółowa - vademecum. Wydawnictwo
Uniwersytetu Śląskiego. Katowice.
10. Łapot W. , 2003: Diament; praktikum gemmologiczne. Wydawnictwo
Uniwersytetu Śląskiego. Katowice.
11. Łapot W. , 2004: Optyka kryształów dla geologów i gemmologów.
Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego. Katowice.
12. Łapot , W. 2007: Syntetyczne diamenty jubilerskie. LabGem. Wyd.1. s. 224.
Sosnowiec.
13. Łapot W., (2009): Brylanty traktowane metodą Yehudy. Polski Jubiler 7-8/2009
14. Massi L.,(2006): Etude des defauts dans les diamants bruns et las diamants riches
en hydrogene. These de doctorat. Ecole doctorale. Universitet de Nantes.
15. Sobczak T., Sobczak N. (2005): Diamenty Jubilerskie
16. Webster, R. 1998: Gemmologists’ Compendium. 7th ed. N.A.G Press. London.
17. Zaitsev A.M., (2001): Opitcal Properties of Diamond. Springer-Vrlag, Berlin
18. CIBJO GEM MATERIALS 2006-1, Diamonds – Terminology & Classification
19. Norma PN-M-17007
20. http://www.kobelco.co.jp
21. http://gemologyproject.com
22. http://www.yourgemologist.com
23. http://www.jewelinfo4u.com
86
24. http://www.diamants-infos.com
25. http://www.gemology.ru
26. www.fieldgemology.org
27. http://www.martdiamonds.pl
28. http://www.mindat.org/
29. http://www.geminterest.com/spectlist.php
87

UNIWERSYTET ŚLĄSKI WYDZIAŁ NAUK o ZIEMI Marcin Magdziarek

Transkrypt

Podobne dokumenty

Wpływ roślinności na preferencje wypoczynkowe użytkowników

KULTY NA ET

Prawdą - magazyn branży gemmologicznej i jubilerskiej