說起珠寶的真假，那是很多個(ge) 命題規律的組合。既然諸君對優(you) 化合成有不少的了解……那合成寶石也免不了要提上學習(xi) 日程！

什麽(me) 是合成寶石？

合成寶石和天然寶石有點像李逵和李鬼的關(guan) 係。

具體(ti) 來說，合成寶石像李鬼一樣，具有所有李逵的特征（幾乎具有天然礦物的所有化學、光學和物理特性材料），但他就不是李逵（天然寶石），也沒李逵那麽(me) 有價(jia) 值（價(jia) 格的貴賤）。

唯一的區別是，合成寶石投錯了胎——它是一種在實驗室中製造的材料。特別地，如合成綠鬆石和合成蛋白石等中，還摻雜了其他化合物。（可能是女裝李鬼吧）

合成寶石在19世紀晚期就開始製造，主要應用在工業(ye) 生產(chan) 中。科研人員比較熟悉的某些精密儀(yi) 器中，就有合成剛玉薄片的存在。

01

焰熔法

最早問世的合成寶石是焰熔法合成紅寶石，主要用於(yu) 用於(yu) 通信和激光技術、微電子和磨料等工業(ye) 領域。

焰

熔法通過在高溫火焰中投料（寶石對應的化學成分和著色劑，均呈粉末狀）融化粉末，在旋轉基座上結晶形成長柱狀梨形晶體(ti) 。整體(ti) 操作簡單粗暴。你有寶石粉，我來幫你變寶石。

焰熔法合成的晶體(ti) 生長速度快、設備簡單、成本低，因而成為(wei) 合成寶石界的“性價(jia) 比之王”，被廣泛地用於(yu) 剛玉、尖晶石等寶石的合成中。

焰熔法合成剛玉 GIA

焰熔法合成尖晶石 GIA

“人無完人”。這種快速（極速違背大自然生長規律）的做法使晶體(ti) 上出現了大量缺陷，很容易識別。

梨形晶體(ti) 的合成星光藍寶石 GIA

第一，未切磨晶體(ti) 之前，所有的焰熔法合成寶石均呈梨形。天然的寶石則有棱有角，是非分明——比如天然剛玉的六方柱狀晶形，尖晶石的八麵體(ti) 晶形等。

焰熔法合成紅寶石雁行狀裂隙 YZJ

焰熔法合成剛玉彎曲生長紋及氣泡 GIA

焰熔法合成藍寶石中的氣泡 GIA

第二，焰熔法合成的晶體(ti) 中可能有蝌蚪狀氣泡、未熔粉末、彎曲生長線等內(nei) 部特征。

第三，吸收光譜的差異：如合成藍寶石沒有450nm吸收帶（天然存在450nm,460nm,470nm吸收帶）；合成藍色尖晶石有特殊的Co譜。

第四，紫外熒光也存在差異。比如合成藍寶石有微弱熒光，而天然的無熒光（很難看到！！）；合成紅寶石的熒光非常強，亮瞎眼睛，很容易看到！

焰熔法合成紅寶石熒光強烈 GIA

第五，折射率。這一條隻針對合成尖晶石，其合成後折射率穩定在1.727。

02

提拉法

二十世紀初，和焰熔法風格很相似但更勝一籌的提拉法問世了。剛玉、尖晶石、變石、釔鋁榴石（YAG）、釓镓榴石（GGG）等都是可用此法合成的寶石。

提拉法合成紅寶石 GIA

提拉法也是將粉末原料高溫熔化之後生成。不同的點是，提拉法存在初始的籽晶，在裝上定向的籽晶後，降下籽晶杆，接種、放肩然後提拉形成等徑生長晶體(ti) 。

在籽晶上與(yu) 同等組成的熔體(ti) 相接觸，通過緩慢提拉籽晶使其結晶。晶體(ti) 生長而形成圓柱狀的晶體(ti) 。

這種方法在生長過程中易於(yu) 觀察，能人為(wei) 掌控合成速率和大小，因此品質相對高，也給鑒別帶來一定的困難。

提拉法合成紅寶石中極細平行細紋 GIA

第一，如未熔粉末、雲(yun) 朵狀氣泡或不均勻的糊狀生長紋在內(nei) 的特征並不易觀察到。能觀察到者，鳳毛麟角。

提拉法合成尖晶石中的未熔粉末和鉑金片 GIA

相比較而言，鉑金片是概率略大被觀察到的內(nei) 含物。但其他方法也會(hui) 有鉑金片出現，所以，這也不是唯一的鑒定特征。

這種方法在XRF或EPMA檢測鉬、鎢、銥、鉑等元素下都可現原形，但對於(yu) 普通人來說太大費周章了。

03

助溶劑法

助溶劑法的風格和前兩(liang) 者完全不一樣，用生活中的例子來說，助溶劑熔化其他原料就像水溶解糖。

助溶劑法合成紅寶石中的羽狀體(ti) GIA

換句話說，這種方法就需要將寶石原料在高溫下溶解於(yu) 低熔點的助溶劑中，緩慢降溫蒸發溶劑，在混合液體(ti) 達到過飽和時，寶石析出生長。

助溶劑法合成原理

這種方法的優(you) 勢在於(yu) 對所有材料適用，即寶石合成界的“海王”；因生長溫度低，基本模擬天然過程，所以除長出完整的晶體(ti) 之外，其內(nei) 含物特征與(yu) 天然寶石很相似；簡單的操作技術也成為(wei) 受吹捧的原因。

助溶劑法合成祖母綠的羽狀體(ti) YZJ

成也蕭何敗也蕭何。盡可能模擬天然的過程拉長了整個(ge) 晶體(ti) 生長的周期，且生長出的晶體(ti) 尺寸很小。by the way，提拉法非常適合有耐心有恒心有毅力，“鐵杵磨成針”的工廠。

如祖母綠、剛玉、變石等寶石都可以用這種方法合成，其鑒別的特征主要是：

助溶劑法合成紅寶石鮮豔顏色，平直生長紋 GIA

第一，如合成紅寶石會(hui) 有過於(yu) 鮮豔的顏色，且分布均勻。

助溶劑法合成紅寶石的鉑金片 GIA

助溶劑法合成祖母綠助溶劑殘餘(yu) GIA

助溶劑法合成祖母綠中的海藻狀助熔劑殘餘(yu) YZJ

助溶劑法合成紅寶石的助熔劑殘餘(yu) GIA

第二，內(nei) 部可見殘餘(yu) 包體(ti) 、助溶劑殘餘(yu) 和氣泡組成的氣固包體(ti) 、鉑金片、籽晶片等內(nei) 部特征。

助溶劑法合成紅寶石（左）和焰熔法合成紅寶石（右）的晶體(ti) -刻麵寶石對比 GIA

美國的查塔姆、法國的吉爾森、日本的拉姆拉等公司都有專(zhuan) 門的合成祖母綠業(ye) 務。

04

水熱法

水熱法和助溶劑法有相似的idea，他們(men) 都想模擬天然的環境完成更完美寶石的合成。如祖母綠、水晶、剛玉等寶石都會(hui) 采用這種辦法合成。

水熱法合成水晶，可見中央的種晶板、麵包渣狀雛晶和表麵水波紋 YZJ

水熱法的生長過程全程均在封閉體(ti) 係中進行，所以不直觀且不可控，技術難度大，成本高。

水熱法將原料置於(yu) 封閉的高壓釜中，利用高溫高壓的水溶液使難溶的物質溶解，通過高壓釜內(nei) 溶液的溫差使產(chan) 生對流形成過飽和狀態，在高壓釜上端溫度較低的部位，圍繞預先設置的籽晶長出晶體(ti) 。

但合成的寶石內(nei) 部包裹體(ti) 與(yu) 天然寶石十分相似，也吸引人不斷探索。

水熱法合成紅寶石中的細小釘狀包體(ti)

水熱法合成紅寶石中的水波紋狀包體(ti)

水熱法合成祖母綠中的釘狀體(ti)

水熱法合成水晶，色帶平行於(yu) 種晶板分布

05

區域熔煉法

這種方法靠可旋轉的絕熱石英管和高頻加熱線圈完成合成過程。在石英管中添加所需合成晶體(ti) 的混合配料，啟動高頻加熱線圈，至溫度達到所需溫度時，管內(nei) 的配料發生熔融，移開高頻加熱線圈時，熔化部分又冷卻結晶，這即是“熔煉”過程。由於(yu) 高頻線圈的加熱總是局部進行，即是合成方法中“區域”的來曆。

區域熔煉法合成金綠寶石

這種方法可以用於(yu) 生產(chan) 合成剛玉和變石等寶石。

06

CVD法合成鑽石

CVD法，即“化學氣相沉積法”（Chemical Vapor Deposition），是將碳氫化合物（甲烷、乙炔等）所產(chan) 生的氣體(ti) 與(yu) 氫氣混合，在一定條件下使碳氫化合物離解，在等離子態時產(chan) 生碳離子，並在金剛石襯底上生長出金剛石。

CVD法合成鑽石裝置

CVD法合成鑽石大多呈黃色、渴黃色（大多數）具沙漏狀色帶，和天然鑽石不同。其晶形多為(wei) 板狀-板柱狀。

CVD法合成鑽石的熒光

在吸收光譜方麵，缺失自然鑽石中無色－淺黃色係列415nm的吸收線。

CVD法合成鑽石（左）和高溫高壓合成鑽石（右）GIA

07

HPHT法合成鑽石

高溫高壓合成鑽石原理

HPHT法即高溫高壓法（High Pressure and High Temperature）。合成鑽石是利用高溫超高壓設備，使粉末狀原料在高溫超高壓條件下，產(chan) 生相變和熔融而結晶生長晶體(ti) 的方法。

高溫高壓合成鑽石 GIA

HPHT鑽石在顏色飽和度高時具有“砂鍾狀”圖案，內(nei) 部可見不同形狀的Fe-Ni包裹體(ti) 殘餘(yu) 和較規則的籽晶幻影。

高溫高壓合成鑽石中的金屬殘留物

HPHT鑽石在短波下有黃-橙黃-綠黃色熒光；在陰極發光下可見規則的圖案。

合成鑽石在陰極發光下顯示規則圖案 GIA

其他如冷坩堝法合成立方氧化鋯、液相沉澱法合成歐泊等在此不再贅述。

合成歐泊

合成歐泊的蜂窩狀結構

合成歐泊的鑲嵌狀色斑

THE

END



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