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寶石及材料工藝學寶石合成期末復習資料(完整版)

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【正文】 1917 年發明的從熔體中提拉生長高質量單晶的方法。 ? 去離子水重結晶 3~5 次，鋁銨礬純度達 %以上。后來于1902 年弗雷米的助手法國的化學家維爾納葉（ Verneuil）改進并發展這一技術使之能進行商業化生產。原料中添加著色劑，再經脫水焙燒獲得相應粉料。免除了工業生產中對晶體的繁重的機械加工，節約了原料，降低生產成本。起燃 12 分鐘，原料開始熔化。之后，人們利用這一技術將數百種有機、無機結晶材料提純或轉化成了單晶，較少用于合成寶石。優點：不需坩堝，可生長熔點極高材料；晶體軸向組分均勻；加熱功率小；生長過程易觀察。 ? 復雜反應溶液：釩酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、鹵化物，晶體生長過程中常有化學反應發生，較少用。 6 助熔劑法合成寶石包裹體特征 ? 助熔劑包體：助熔劑包體的形成與晶體的非穩定生長有關，一般發生在自發成核過程中枝蔓狀生長階段。第四章水熱法生長晶體 1882 年人們開始水熱法生長晶體的研究。水熱法生長晶體的方法：溫差法、降溫法（或升溫法）、等溫法 2．水的熱力學性質：高溫高壓條件，水的臨界溫度是 374℃，臨界壓力是 217atm，臨界密度是。不同取向籽晶不但影響晶體的生長速率，還影響晶體的完整性。但過高的溶劑濃度與溶液濃度使溶液的粘度與密度增加，影響溶液的對流，不利于晶體生長。工業上采用的是靜壓觸媒法和動壓法，合成寶石級金剛石方法目前僅限于靜壓晶種觸媒法。 3．寶石級金剛石的合成設備：靜態高溫高壓生長晶體的設備由油壓機系統、高壓容器、加熱系統和測試控制系統組成。第六章化學沉淀法氣相外延生長制備金剛石多晶薄膜外延法合成金剛石，主要是各種化學氣相沉積（ CVD）法。由于 SiC 的硬度很大，被大量地作為磨料。它有兩個基本品種，一種含黃鐵礦，另一種不含。玻璃按成分可簡單劃分兩大類型：無鉛玻璃（冕牌玻璃）和鉛玻璃（燧石玻璃）無鉛玻璃由二氧化硅及少量鈉、鈣的氧化物組成。二十世紀七十年代由東京Iimori 實驗室生產出作為高檔翡翠的仿制品，并以 MetaJade（脫水玉，變玉） , Victoria stone（維多利亞石）或 Kingastone 的名稱投放市場。光在通過這些薄層時發生干涉和衍射形成類似歐泊的變彩。不含鐵，有的含有很多方解石（ 2）吉爾森青金石（ Gilson Created Lapis） —— 由吉爾森生產的青金石仿制品。灌注一種塑料將聚苯乙烯球體粘結而成，用于灌注的塑料的折射率不同于聚苯乙烯，具有與合成歐泊十分相似的變彩效果。（ 8）塑料仿歐泊 “塑料歐泊 ”是模仿天然歐泊的內部結構生產出的塑料仿制品，外觀酷似歐泊。所以，差熱分析是鑒別天然孔雀石與合成孔雀石唯一有效的方法。 8) 設備簡單，是一種很方便的晶體生長技術。 3) 壓力與溶劑填充度：增大溶劑填充度，可直接提高壓力。（ 3） CVD 金剛石生長機理通過加熱、放電、激光輻照等方式激活所用的反應氣體，氣相碳源吸收能量后，電子從低能態躍遷到高能態，促使碳原子及其基團形成 sp3 型或其過渡型雜化狀態，形成金剛石的生長基元，沉淀在加熱的基片上。鑒別：合成青金石結構細而且均勻，但有較多的孔隙；合成品顏色均勻，完全不透明；合成青金石所含黃鐵礦是合成過程中人為加入，呈晶棱平直的角礫狀，其周圍無深藍色環；合成青金石無熒光，天然青金石中的方解石包裹體在長波紫外線下發中強粉紅色熒光，在短波紫外線下發中強綠色、黃綠色色熒光；合成青金石密度比天然青金石密度小。基片表面大量存在的原子氫起關鍵作用：原子氫能穩定金剛石表面的 “懸掛鍵 ”，防止表面石墨化；原子氫對 sp2 結構碳的刻蝕能力遠遠大于對 sp3 結構碳的刻蝕能力，大量原子氫不停地將生成的石墨刻蝕掉，留下金剛石，使金剛石得以不斷地長大；原子氫能有效地與反應先驅物質 —碳氫化合物反應，生成大量有利于金剛石薄膜生長的活性基團。一般溶劑填充度不超過 86% 4) 緩沖器：緩沖器將高壓釜的生長區與溶解區分隔開，可以增大兩區間的溫差，從而提高晶體的生長速率；使整個生長區達到比較均勻的質量傳輸狀態，使生長區上下部晶體生長速率相近。 2) 晶體尺寸較小。（ 12）再造寶石將一些天然寶石的碎塊、碎屑經人工熔結后制成的材料。（ 9） CVD 合成單晶金剛石類型摻氮的 CVD 合成鉆石，高壓高溫處理的摻氮 CVD 合成鉆石，摻硼的 CVD 合成鉆石，高純度 CVD 合成鉆石。（ 2）焰熔法生長寶石工藝流程 1) 原料的制備與提純 2) 粉料制備 3) 晶體生長 4) 退火處理（ 3）焰熔法生長寶石的特點 1) 可見氣相包體（氣泡） 2) 圓弧形生長紋及垂直長弧形紋的拉長氣泡 3) 未熔粉料呈面包渣（碎屑）狀包裹體 4) 晶體內應力大，易開裂 5) 晶體大，顏色均勻、鮮艷（ 4）提拉法生長晶體原理調整爐內溫度場，將待生長晶體的原料放在耐高溫的坩堝中加熱熔化，使熔體上部溫度略高于熔點；然后讓籽晶接觸熔體表面，待籽晶表面稍熔后，降低溫度至熔點；提拉并轉動籽晶桿，使熔體處于過冷狀態而結晶于籽晶上，在不斷提拉和旋轉過程中，生長出圓柱狀晶體。一般認為是由佛青（一種染料）、鋅的氫氧化物及黃鐵礦組成，也有不含黃鐵礦的品種。偶見深藍色品種用于仿青金巖。由幾種不同玻璃的光纖以立方或六方的形式排列并熔結在一起稱 “光纖面板 ”，每平方厘米內有 150000 根光纖，能產生極好的貓眼效應。由于鉛的加入，玻璃的折射率、色散增高了，但硬度也因此降低。用 Al2O3 和 Cu3(PO)4 沉淀合成。早在 1955 年 Lely 就利用氣相升華法生長出大顆粒的莫依桑石，這種技術被稱為 Lely技術，但獲得的是六方、三方和立

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