Природные необлагороженные цветные бриллианты смешанного типа Ib/IaAB

31 марта 2014 г.

При работе с фантазийно окрашенными бриллиантами нужно быть внимательным: нередко их цвет имеет искусственное происхождение (получен с помощью облагораживания), либо сам камень может быть синтетическим. Наиболее ценными являются фантазийные бриллианты природного происхождения, не подвергавшиеся облагораживанию.

В Лаборатории ГЦ МГУ были изучены редкие природные необлагороженные желтые бриллианты смешанного физического типа Ib/IaAB. Для них характерен ряд свойств, которые рассматриваются в качестве типичных характеристик НРНТ облагороженных бриллиантов (алмазов). В первую очередь, это высокие концентрации А, В и С центров, которые проявляются совместно в ИК спектрах. Во-вторых, дефект Н2 в оптических спектрах, появляющийся, как принято считать, после НРНТ-облагораживания, либо после облучения и отжига бриллиантов (алмазов).

На рисунке 1 представлены пять изученных бриллиантов весом 0,30-0,45 карат. Цвет камней, оцененный  по системе GIA, варьировал от Fancy Deep Brownish-Yellow, Fancy Deep Orange-Yellow до Fancy Deep Yellow. В ДВ и КВ УФ излучении камни оставались инертны, но при использовании монохроматического источника с длиной волны 405 нм бриллианты люминесцировали слабым желтовато-зеленым цветом. Для установления природы бриллиантов и причины окраски, образцы были изучены с помощью ИК спектроскопии, оптических спектров и спектров люминесценции при температуре жидкого азота.


Рис.1. Природные необлагороженные бриллианты смешанного физического типа Ib/IaAB. Вес камней составляет 0,30-0,45 карат, цвет варьирует от Fancy Deep Brownish-Yellow, Fancy Deep Orange-Yellow до Fancy Deep Yellow. 

По ИК спектрам бриллианты были отнесены к двум физическим типам - Ib/IaAB и IaAB/Ib (рис. 2). Спектры всех образцов характеризуются комбинацией полос поглощения С дефектов, т.е. одиночного азота (1130 и 1344 см-1), с полосами А дефектов (1282 см-1) и В дефектов (1175 и 1132 см-1). Помимо этого, в ИК спектрах каждого образца присутствуют полосы В2 дефекта (плейтлетс) 1360-1375 см-1, подтверждающие наличие в камнях азота в виде В дефектов. Поэтому такие камни для краткости называют АВС алмазами (при этом термин применяют только к природным необлагороженным камням). Слабая полоса в районе 3107 см-1 вызвана присутствием в камнях водорода. Азот в виде высоко агрегированных дефектов и примесь водорода свидетельствуют о природности изученных бриллиантов

В подавляющем большинстве природные алмазы относятся к типу IaAB, то есть содержат агрегированный азот в виде А и В дефектов, одиночный азот, напротив, присутствует в таких малых количествах (либо его вообще нет), что его невозможно зафиксировать напрямую с помощью ИК спектроскопии. Более редкие природные алмазы Ib типа обычно содержат немного азота в виде А дефектов, однако, В дефекты в них отсутствуют. Обычно камни, в которых центры А, В и С наблюдаются все вместе – природные алмазы, облагороженные методом НРНТ. Они характеризуются высоким содержанием азота в агрегированной форме и С центрами, которые могут быть обнаружены по слабому поглощению полосы 1344 см-1 в ИК спектре, при этом головной пик С центра 1130 см-1 отсутствует. 


Рис. 2. ИК спектры образцов с азотными дефектами в виде А, В, С центров и пиками водорода. Здесь и далее спектры сдвинуты по вертикали для наглядности.

Следующим этапом изучения бриллиантов была оптическая спектроскопия при температуре жидкого азота. Полученные спектры характеризуются постепенным ростом поглощения от красной к синей области, которое типично для алмазов Ib типа и является единственной причиной окраски этих камней. Все образцы демонстрируют два типа оптических спектров (рис. 3). В спектре первого типа проявляется полоса 905 нм и пики 630 и 618 нм, обусловленные примесью водорода. Поглощение 905 нм, возможно, также связано с водородными дефектами. Второй тип спектра содержит полосы 986 нм (дефект Н2) и водородные пики 867, 630 и 618 нм. Следует подчеркнуть, что дефект Н2 в природных необлагороженных камнях Ia типа встречается крайне редко и только в виде слабой полосы поглощения. Поэтому Н2 является основной характеристикой НРНТ-облагороженных алмазов I типа, однако, в таких камнях дефект Н2 в оптическом спектре встречается совместно с дефектами Н3 и/или N3, Н4. В изученных же бриллиантах присутствует только слабое поглощение центра Н2 и нет никаких дополнительных азотных, азот-вакансионных дефектов. Из этого можно сделать вывод о том, что исследованные камни не подвергались HPHT-облагораживанию.

В дополнение к оптическим спектрам с бриллиантов были получены спектры люминесценции при температуре жидкого азота. Люминесценция возбуждалась при помощи лазера с длиной волны 532 нм. Спектры всех образцов состоят из широкой полосы поглощения с центром около 680 нм (рис. 4). Другой важной характеристикой спектров является интенсивная полоса 637 нм (азот – отрицательно заряженная вакансия) и 575 нм (азот – нейтральная вакансия), эти дефекты часто проявляются в камнях Ib типа. Полоса 573 нм – рамановская линия алмаза. На спектрах также присутствуют узкие полосы водородных и никель-азотных дефектов, представленные линиями 566, 586, 612, 616, 645, 690, 702 нм. В спектрах люминесценции бриллиантов, в оптических спектрах которых присутствовала полоса 905 нм, наблюдается большее число узких линий (рис. 4, а). Указанные дефекты характерны для природных камней с кубическими секторами роста. Большинство из перечисленных выше узких полос (566, 586, 612, 616 нм) при высокотемпературном воздействии исчезает и не проявляется в спектрах НРНТ-облагороженных камней. Это еще одно подтверждение того, что изученные бриллианты не подвергались облагораживанию при высоких температурах, и цвет камней природный.


Рис. 3. Два типа оптических спектров бриллиантов, полученных при температуре жидкого азота: а – спектр с линией 905 нм; б – спектр с дефектом Н2 (986 нм).


Рис. 4. Два типа спектров люминесценции бриллиантов (возбуждение 532 нм), полученных при температуре жидкого азота: а – спектр камней с линией поглощения 905 нм в оптическом спектре; б – спектр камней с дефектом Н2 (986 нм) в оптическом спектре.

Выводы

Описанные в заметке фантазийно окрашенные бриллианты имеют однозначно природное происхождение и не подвергались облагораживанию. И хотя изученные АВС бриллианты обладают некоторыми спектроскопическими характеристиками, присущими НРНТ-облагороженным камням Ia типа, они не могут быть спутаны с ними при комплексном изучении. В частности, в окраске АВС бриллиантов присутствует коричневая компонента, НРНТ-облагороженные камни I типа обычно, напротив, имеют цвет с тонами желтого и зеленого. Помимо этого, в последних часто наблюдается цветной грейнинг, отсутствующий в АВС камнях. Из спектроскопических отличий наиболее важным являются С центры, в НРНТ камнях проявляющие только слабую полосу 1344 см-1 в ИК спектрах. В природных камнях АВС типа С центры являются преобладающими и фиксируются по головной линии 1130 см-1, а также по сопутствующей полосе 1344 см-1. Редкое присутствие всех трех азотных дефектов в ИК спектрах АВС алмазов объясняется смешанным ростом: центральная часть камней представлена кубическими секторами роста, богатыми агрегированным азотом, периферия – октаэдрическими секторами с азотом в одиночной форме. 

Оптическая спектроскопия и люминесценция при температуре жидкого азота служат дополнительными методами отличия природных АВС алмазов и НРНТ-облагороженных камней. 

Материал подготовили: Р.С. Серов, А.А. Машкина (Геммологический Центр, Московский государственный университет)

Записаться на экспертизу

Как проехать в Лабораторию  

Все новости

Яндекс.Метрика