彩色钻石鉴定包括两个方面：一是鉴定钻石是天然还是合成，二是鉴定钻石颜色的来源。笔者基于国内外文献研究和长期测试记录，首次较全面而系统地揭示这两个过程中所使用之设备及目的，为彩色钻石消费者和爱好者提供比以往更深入的认识。

一、彩色钻石合成与天然的鉴定
在实验室收到一颗彩色钻石样品，第一步要解决的问题是：该钻石是天然钻石还是人工合成钻石。在这个过程中，常使用到的设备有：宝石显微镜、DiamondView（钻石观测仪）；不常使用，但偶尔可用的有：台式宝石分光镜、能量色散X射线荧光光谱仪。
1、仪器使用目的及作用
宝石显微镜使用的目的是观察样品的包裹体以及某些在正交偏光条件下可观测到的生长现象、变形径迹以及散射照明条件下颜色分布的特征，即色域的形态和位置信息。
DV的目的是观察钻石的荧光结构，因为荧光结构与生长结构有很好的耦合关系，荧光结构直接反映出钻石的生长结构。在DV的SWUV或其他激发下，从目镜及联接的显示频中可以清晰观察并记录钻石的荧光结构，对确定钻石是天然还是合成提供重要依据。
台式分光镜使用的目的是观察钻石在室温下可见光区的选择吸收特征，主要是观察415.5nm吸收带、550nm弱吸收带是否存在。通常难以观测到，故少用。
XRF在钻石鉴定中用于Fe、Ni及B存在性的定量、半定量、定性分析，为进一步鉴定提供依据。

2、检测过程分析讨论
宝石显微镜下见具有不规则形态金属光泽不透明合金包裹体时，指示样品为HPHT合成钻石；见不规则点状深色包裹体零散分布，则指示该钻石可能为天然钻石，也可能为CVD合成钻石，需要配合DV观测：DV下HPHT合成钻石呈类四次对称的几何图案状荧光结构，荧光色多为黄绿色或白垩状黄绿色，而CVD合成钻石见螺纹层状荧光结构，荧光色多为蓝绿色，见图1.2.1、1.2.2。值得注意的是，天然钻石中极少数在DV下也可见类似HPHT合成钻石的几何形态式荧光结构，但细节差异较大（据G&G）。
XRF在测试HPHT合成钻石时可出现明显的Fe和Ni的峰值，表明这两个在天然钻石中含量甚微乃至不存在的金属元素高度富集于样品中，作为HPHT合成钻石的又一佐证。但在CVD合成钻石中，则无明显与天然钻石的差异。
台式分光镜在少数情况下可以观测到部分钻石的415.5nm吸收带，该吸收带实际上即为N3色心的锐零声子线。曾有资料将该吸收带的出现作为天然钻石的诊断性证据，但经过一段时间保持高温高压状态的HPHT合成钻石中的孤氮可以聚合成N3而出现415.5nm吸收带。加上台式分光镜精确度差，不能清晰直观地反映出各区段吸收特点，故极少用于合成钻石与天然钻石的鉴别。
一般地，通过显微镜配合偏光镜使用，加上DV的介入，足以将天然钻石与合成钻石快速鉴别。除了配镶的碎钻因太小不便观测外，对于长期关注前沿的鉴定师，将合成钻石与天然钻石区分不存在困难。

图1.2.1 CVD合成钻石

图1.2.2 ＨＰＨＴ合成钻石

二、颜色来源的鉴定
对一颗钻石颜色来源的鉴别是彩色钻石鉴定中的第二步，难度相对较大，要求鉴定者熟悉前沿，并对不同颜色钻石的成因有深入了解，配合常规设备及大型仪器的测试才能做出正确判断。该阶段需要的设备包括宝石显微镜、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、紫外可见光分光光度计（UV-VIS）、激光拉曼光谱仪（Raman）。
1、 仪器使用目的及作用
宝石显微镜在此过程中使用散射照明方式或油浸法观察钻石的色域分布特征，在正交光下通过观察钻石的干涉性质以便配合Raman的结果讨论是否为HPHT处理。
FTIR的作用有主要有三点：一是获得钻石的类型。天然彩色钻石不同颜色常与不同类型钻石对应；二是获得钻石中H的存在性及大致含量；三是中红外、近红外区经人工辐照+热处理产生的1450 cm-1（H1a）、4940 cm-1(H1b)、5170cm-1(H1c)的存在性，即是否存在H1a+H1c或H1a+H1b组合吸收。
需要指出的是，钻石类型及H在样品中之丰度在室温下进行测试；而要获知红外区是否存在H1a+H1b或H1a+H1c组合吸收峰时，则应使用配套的液氮装置，在低温下进行测试。
UV-VIS的作用是获得紫外可见光区钻石的选择性吸收特征，并在此基础上讨论钻石中色心及色心组合对钻石颜色的影响，从而确定颜色来源。当考虑钻石的选择性吸收对钻石颜色表达的影响时，应在室温下进行测试；当考虑钻石中色心及其组合特征时，应使用配套的液氮装置在液氮下测试以获得清晰的色心零声子线。
Raman在钻石颜色来源鉴定中是使用其配置的激光源激发钻石，使之产生光致发光现象，从而获得钻石的光致发光谱。钻石的光致发光谱的峰值与结构缺陷（即色心）直接相关，实际上，钻石色心的光致发光谱与吸收光谱恰是以其零声子线为中心城镜像对称的特点，故可以从光致发光谱中获知钻石中存在的色心及其组合信息。当钻石色心浓度较小或吸收太弱时，通过光致发光谱对称操作可以轻松获得色心的吸收光谱。尽管用Raman可以很方便获得钻石的光致发光谱，但对于钻石中因变形而产生的或强或若的、没有锐零声子线的宽吸收带则无法反映出来。

1、 检测过程及实例分析
散射照明或油浸显微镜下若钻石腰围、亭尖出现明显颜色浓集现象则指示了该钻石为人工辐照处理改色；当钻石的裂隙及表面出现绿色或褐色斑点时，表明钻石经过辐照，褐色的辐照损伤斑点表明该钻石在受辐照后经历加热过程，加热温度超过600℃；对于黑色钻石而言，极强的光纤灯透射下出现“盐加黑胡椒”的斑杂颜色指示了钻石为天然颜色来源，由DIC显微镜亦可观察到“盐”与“黑胡椒”的差异，见图2.1.1。线状、沿裂隙分布的深色石墨包体的出现，则表明该钻石为加热石墨化处理的黑色钻石，其颜色来源应定为处理。

图2.1.1 天然黑色钻石的盐+黑胡椒现象

火插

FTIR获得的红外光谱中H1a+H1b或H1a+H1c的组合出现通常可以认为是钻石经人工辐照和热处理的证据，（见图2.2.1）然而需要指出的是，因缺乏N，在II型辐照和热处理的钻石中难以见到该组合吸收。当一个I型钻石为蓝色，且中红外区3107cm-1处的C-H振动引起的吸收峰不大时，有理由认为其为人工辐照处理钻石，如果出现H1a+H1b或H1a+H1c的组合出现或可见光区微弱的595nm吸收（见图2.2.2），则通常可以确诊为人工辐照处理。例外的是：天然I型钻石可以通过天然辐照过程出现由浅到深的蓝绿色，见图2.2.3；天然IIa型绿色钻石也可以出现绿色，且可以出现595nm吸收线，如著名的Dresden Green钻石即为此类。天然彩色钻石中出现595nm吸收的不在少数。这种类型的颜色通常被定为不确定颜色来源，要确定则常需要考虑GR1色心吸收峰的几何形态与形成该峰的时间的相互关系再结合显微镜下色域分布的特征进行讨论，难度最大。

图2.2.1 辐照处理Ia型绿色钻石的NIR吸收谱

图2.2.2 辐照处理绿色钻石的UV-VIS谱

图2.2.3 天然辐照致色、不导电的蓝绿色钻石

多过程处理改色钻石的出现增加了对彩色钻石颜色来源判别的难度。目前已知的多过程处理包括辐照+热处理、辐照+HPHT处理等，尤其是HPHT处理的加入，导致色心出现不同程度的攀移、重组和湮灭，见图2.3.1。某些色心或吸收特征可以指示HPHT过程，如室温下拉曼光谱3760cm-1,2087cm-1,796cm-1的组合出现，NV色心的575nm、637nm的出现等等，见图2.3.3。
UV-VIS中发现有很强的740.1nm吸收峰，即GR1色心很强通常是人工辐照处理的指示，需要配合显微镜的色域分布来确定。而以550nm左右为中心的宽缓吸收带是钻石晶格发生蠕变塑性变形在可见光区引起的吸收，在绝大部分粉红色钻石及红色钻石中都可以清晰观察到该吸收带。NV色心引起的575nm、637nm吸收峰在天然钻石中罕见，但戈尔康达矿产出的IIa型天然浅粉红色钻石即可有天然的NV色心，因此，出现NV色心的吸收峰不能直接判定样品之颜色来源，然而，很强的NV色心则是人工辐照+HPHT处理的直接证据，如某些经过辐照+HPHT处理的HPHT合成钻石呈现紫红色或红紫色即为此类。

图2.3.1 多过程综合处理的紫粉色钻石

图2.3.2 多过程处理紫粉色钻石在亭尖处依然可见颜色浓集

图2.3.3 多过程处理之辐照+HPHT处理钻石的PL谱显示极强的NV色心吸收

三楼内容补充：
CVD合成钻石除了用DV快速与天然钻石和HPHT合成钻石区分以外，一些PL谱也可以提供指示，如CVD合成钻石中由于Si—V（硅与空穴复合产生的一个缺陷）引起的所谓737nm双线（736.6nm、737.9nm）；而HPHT合成钻石生产中使用的金属触媒则可以成为诊断依据。

图1.2.3 CVD合成钻石PL谱中见清晰的737nm双线

总之，在彩色钻石颜色来源鉴定中，必须知道不同颜色对应不同的成因，包括天然的和人工处理的。鉴定师要做的是将两者的细微差别挑出，结合历史积累的数据，才能进行判断。在这过程中，很显然，不同颜色的彩色钻石鉴定手段是不同的，鉴定特征也差距悬殊，只有积累丰富的各种类型天然及处理彩色钻石的全面参数，建立起完善的数据库，并且鉴定师能灵活运用这些测试数据进行有针对性的分析，才能确定一颗彩色钻石的颜色来源。

特别说明： 文中所用图片摘自《Gems&Gemology》，文字和说明为笔者码字。

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