宝石级金刚石培育技术研究
摘 要宝石级金刚石的培育技术现有的方法有HPHT温差法和CVD化学气相沉积法，本文对宝石级金刚石培育技术的发展现状及其培育金刚石晶体质量的影响因素进行系统研究，通过对HPHT温差法合成的特点和CVD化学气相沉积法的合特点的分析，探讨在市场中合成金刚石的合成特征和鉴别方法，针对相对应特征和分析探讨是否能设计相对应的鉴别仪器。
目录
1绪论 1
1.1发展历史 1
1.2研究现状 1
1.3研究意义 2
2金刚石性质 4
2.1化学成分 4
2.2晶系及结晶习性 4
2.3力学性质 5
2.3.1解理 5
2.3.2硬度 6
2.4光学性质 6
2.4.1颜色 6
2.4.2 光性 6
2.4.3折射率及色散 6
2.4.4多色性 7
2.4.5光泽，透明程度 7
2.4.6紫外荧光 8
2.4.7吸收光谱 9
3合成金刚石方法及特征 9
3.1合成金刚石方法 9
3.1.1HPHT温差法 9
3.1.2CVD气相沉淀法 11
3.2合成金刚石特征 12
3.2.1温差法（HTHP） 12
3.2.2化学气相沉淀法（CVD） 13
4合成金刚石的鉴定仪器 14
4.1阴极发光仪 14
4.2红外光谱仪 14
4.3紫外荧光灯 14
5鉴定仪器综述和探讨 16
6结 论 18
参 考 文 献 19
致 谢 20
1绪论
金刚石自古以来就备受人们喜爱。瑞士工程公司，早在20世纪50年代，就已经合成出了首颗合成金刚石。20世纪60年代，中国通过自己的努力，合成了国内的首颗合成金刚石。自中国改革开放以后，中国的社会经济得到飞速发展。就中国的合成金刚石技术而言，随着国力的强盛，相关技术日趋成熟，目前中国的合成金刚石已经成为中国经济发展的重要产业。中国的合成金刚石总产量位于世界首位 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，且金刚石的质量不断提升。
1.1发展历史
自20世纪60年代中国合成的首颗合成金刚石以后，中国的合成金刚石相关产业飞速发展。有关研究资料显示，近年来中国人造金刚石的总产量已经是世界首位水平。2000年我国合成金刚石的总量高达十五亿克拉。也正是2000年，我国的金刚石产量正式位居世界第一。2000年以后，我国金刚石的产量仍在不断增加且发展稳健。目前我国合成金刚石的发展已经走过了近50年，产业技术逐渐成熟，依然保持着全球第一的产量。
年份
产量（克拉）
产值（克拉）
2011
100亿
120亿
2012
100亿
143亿
2013
150亿
154亿
2014
200亿
203亿
1.2研究现状?
通过文献查找发现，目前能够生产合成金刚石的国家屈指可数，主要包括美国、俄罗斯、日本、德国、韩国等国家。有关研究资料显示，2018年全球人造金刚石的总量会突破30亿克拉,2018年中国合成金刚石的总量会突破20亿克拉。由此可以看出，目前我国是全球合成金刚石产量最多的国家。我国人造金刚石的造价，和其他国家相比较为低廉。在这个时期，国外研究人员通过大量的试验和探究，发表了许多生产金刚石薄膜的论文。人造金刚石中的金刚石薄膜是具有新型功能的薄膜材料，由于金刚石薄膜兴起时间晚，发展时间较短，其相关的理论和生产技术都还不完善。因此，国外也相应的加强了对金刚石薄膜的研究和开发,从而不断完善金刚石薄膜的材料特性，加强金刚石薄膜的应用推广,经过几年的发展，金刚石薄膜的生产工艺日趋成熟，生产的金刚石多晶膜的硬度、密度等特性都已经与天然金刚石非常靠近。人造的金刚石与天然金刚石的特性也较为接近。人造金刚石还具有连续性的特点，能有效的帮助解决天然金刚石的加工过程中的尺寸难题。人造金刚石相关生产技术日趋完善，目前人造金刚石的特性已经超越了天然金刚石，应用较为广泛。人造金刚石已经形成了较为完善的生产链，深入了各行各业，满足了人们对人造金刚石的需求。随着全球经济的飞速发展，高新技术得到了快速的提高，金刚石合成技术也日趋完善。金刚石也得到了社会各界的认可和支持。金刚石对国家军事、医疗等领域都有非常重要的作用。
1.3研究意义
有关研究资料记载，早在公元前金刚石就已经被人们发现。由于金刚石具有坚硬的特性，因此，各个国家对金刚石的描述都是与坚硬相关。纵观人类发展史，金刚石在其中都起到了非常重要的推动作用。有关研究资料显示，金刚石的构成中主要成分是碳。自然界中最为柔软的物质是石墨，而石墨的构成成分中主要也是碳。但是由于金刚石和石墨中碳原子排列结构有差异，这也导致了他们虽然成分相同，但物理性质完全不同的特点。有关研究资料显示，金刚石是在地球30亿年前，经过地壳的高温环境中由碳锤炼而成。当地壳进行火山喷发时，金刚石在岩浆中喷涌而出，随着喷涌的岩浆一起来到了地表。因此地表中也形成了钻石的原生矿物。进行钻石开采的企业曾公开表示，自然界中的天然钻石数量较少，且大部分的体积都较小，体积较大的钻石是人间稀宝。有资料显示，金刚石砂中的钻石含量极低。随着人们对钻石需求的日益增长，天然钻石产量已经不能满足市场的需求。由于供需关系的不平衡，导致钻石的价格不断提高，钻石也演变为人们财富和地位的象征。而且在历史上,由于这个美丽石头背后所展开的争夺甚至是战争,说起来惊心动魄, 有些情节甚至令人发指，由于钻石的珍惜程度，人造金刚石也是越来越受人们的欢迎，对合成金刚石的研究对我们以后购买有很大的帮助。并且在2018年6月1日，戴比尔斯公司宣布推出专门出售合成钻石的品牌Lightbox Jewelry，这个品牌的目的就是为了给消费者提供一个更有性价比的购买体验。
2金刚石性质
2.1化学成分
钻石晶体中的主要成分是C，人们通过实践发现，钻石中C的占比高达99%。除此以外，钻石晶体中还包含了其他元素。例如：N、H、B、Ti等。正是由于钻石晶体中会包含上述不同的元素，也导致钻石具有不同的颜色和性质。
2.2晶系及结晶习性
金刚石和石墨构成成分基本一致。金刚石的晶系为等轴晶系，金刚石的晶体和钻石具有较大的不同点，钻石晶体常呈八面体或十二面体。石墨和金刚石在原子结构上有较大的不同，这也导致了石墨具有较软的特性，而金刚石具有坚硬的特性。
目录
1绪论 1
1.1发展历史 1
1.2研究现状 1
1.3研究意义 2
2金刚石性质 4
2.1化学成分 4
2.2晶系及结晶习性 4
2.3力学性质 5
2.3.1解理 5
2.3.2硬度 6
2.4光学性质 6
2.4.1颜色 6
2.4.2 光性 6
2.4.3折射率及色散 6
2.4.4多色性 7
2.4.5光泽，透明程度 7
2.4.6紫外荧光 8
2.4.7吸收光谱 9
3合成金刚石方法及特征 9
3.1合成金刚石方法 9
3.1.1HPHT温差法 9
3.1.2CVD气相沉淀法 11
3.2合成金刚石特征 12
3.2.1温差法（HTHP） 12
3.2.2化学气相沉淀法（CVD） 13
4合成金刚石的鉴定仪器 14
4.1阴极发光仪 14
4.2红外光谱仪 14
4.3紫外荧光灯 14
5鉴定仪器综述和探讨 16
6结 论 18
参 考 文 献 19
致 谢 20
1绪论
金刚石自古以来就备受人们喜爱。瑞士工程公司，早在20世纪50年代，就已经合成出了首颗合成金刚石。20世纪60年代，中国通过自己的努力，合成了国内的首颗合成金刚石。自中国改革开放以后，中国的社会经济得到飞速发展。就中国的合成金刚石技术而言，随着国力的强盛，相关技术日趋成熟，目前中国的合成金刚石已经成为中国经济发展的重要产业。中国的合成金刚石总产量位于世界首位 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，且金刚石的质量不断提升。
1.1发展历史
自20世纪60年代中国合成的首颗合成金刚石以后，中国的合成金刚石相关产业飞速发展。有关研究资料显示，近年来中国人造金刚石的总产量已经是世界首位水平。2000年我国合成金刚石的总量高达十五亿克拉。也正是2000年，我国的金刚石产量正式位居世界第一。2000年以后，我国金刚石的产量仍在不断增加且发展稳健。目前我国合成金刚石的发展已经走过了近50年，产业技术逐渐成熟，依然保持着全球第一的产量。
年份
产量（克拉）
产值（克拉）
2011
100亿
120亿
2012
100亿
143亿
2013
150亿
154亿
2014
200亿
203亿
1.2研究现状?
通过文献查找发现，目前能够生产合成金刚石的国家屈指可数，主要包括美国、俄罗斯、日本、德国、韩国等国家。有关研究资料显示，2018年全球人造金刚石的总量会突破30亿克拉,2018年中国合成金刚石的总量会突破20亿克拉。由此可以看出，目前我国是全球合成金刚石产量最多的国家。我国人造金刚石的造价，和其他国家相比较为低廉。在这个时期，国外研究人员通过大量的试验和探究，发表了许多生产金刚石薄膜的论文。人造金刚石中的金刚石薄膜是具有新型功能的薄膜材料，由于金刚石薄膜兴起时间晚，发展时间较短，其相关的理论和生产技术都还不完善。因此，国外也相应的加强了对金刚石薄膜的研究和开发,从而不断完善金刚石薄膜的材料特性，加强金刚石薄膜的应用推广,经过几年的发展，金刚石薄膜的生产工艺日趋成熟，生产的金刚石多晶膜的硬度、密度等特性都已经与天然金刚石非常靠近。人造的金刚石与天然金刚石的特性也较为接近。人造金刚石还具有连续性的特点，能有效的帮助解决天然金刚石的加工过程中的尺寸难题。人造金刚石相关生产技术日趋完善，目前人造金刚石的特性已经超越了天然金刚石，应用较为广泛。人造金刚石已经形成了较为完善的生产链，深入了各行各业，满足了人们对人造金刚石的需求。随着全球经济的飞速发展，高新技术得到了快速的提高，金刚石合成技术也日趋完善。金刚石也得到了社会各界的认可和支持。金刚石对国家军事、医疗等领域都有非常重要的作用。
1.3研究意义
有关研究资料记载，早在公元前金刚石就已经被人们发现。由于金刚石具有坚硬的特性，因此，各个国家对金刚石的描述都是与坚硬相关。纵观人类发展史，金刚石在其中都起到了非常重要的推动作用。有关研究资料显示，金刚石的构成中主要成分是碳。自然界中最为柔软的物质是石墨，而石墨的构成成分中主要也是碳。但是由于金刚石和石墨中碳原子排列结构有差异，这也导致了他们虽然成分相同，但物理性质完全不同的特点。有关研究资料显示，金刚石是在地球30亿年前，经过地壳的高温环境中由碳锤炼而成。当地壳进行火山喷发时，金刚石在岩浆中喷涌而出，随着喷涌的岩浆一起来到了地表。因此地表中也形成了钻石的原生矿物。进行钻石开采的企业曾公开表示，自然界中的天然钻石数量较少，且大部分的体积都较小，体积较大的钻石是人间稀宝。有资料显示，金刚石砂中的钻石含量极低。随着人们对钻石需求的日益增长，天然钻石产量已经不能满足市场的需求。由于供需关系的不平衡，导致钻石的价格不断提高，钻石也演变为人们财富和地位的象征。而且在历史上,由于这个美丽石头背后所展开的争夺甚至是战争,说起来惊心动魄, 有些情节甚至令人发指，由于钻石的珍惜程度，人造金刚石也是越来越受人们的欢迎，对合成金刚石的研究对我们以后购买有很大的帮助。并且在2018年6月1日，戴比尔斯公司宣布推出专门出售合成钻石的品牌Lightbox Jewelry，这个品牌的目的就是为了给消费者提供一个更有性价比的购买体验。
2金刚石性质
2.1化学成分
钻石晶体中的主要成分是C，人们通过实践发现，钻石中C的占比高达99%。除此以外，钻石晶体中还包含了其他元素。例如：N、H、B、Ti等。正是由于钻石晶体中会包含上述不同的元素，也导致钻石具有不同的颜色和性质。
2.2晶系及结晶习性
金刚石和石墨构成成分基本一致。金刚石的晶系为等轴晶系，金刚石的晶体和钻石具有较大的不同点，钻石晶体常呈八面体或十二面体。石墨和金刚石在原子结构上有较大的不同，这也导致了石墨具有较软的特性，而金刚石具有坚硬的特性。
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