Lớp CVD Tăng Trưởng Trên Kim Cương Thiên Nhiên
|
|
Hình 7: Hình ảnh trực diện của kim cương tự nhiên có lớp phủ bên ngoài là kim cương nhân tạo CVD. Màu xanh là do lớp CVD có pha tạp chất boron. Ảnh của Robison McMurtry.
|
Gần đây, một viên đá hình nệm giác cúc biến thể, nặng 0,64 ct màu xanh phớt xám, phớt lục (hình 7) đã được xác định là một hợp phần của kim cương tự nhiên và kim cương tổng hợp. Trong quá trình kiểm tra, phổ hồng ngoại cho thấy cả sự hấp thụ mạnh của nitrogen và sự hấp thụ của boron không thay thế, đặc trưng của kim cương kiểu Ia và kiểu IIb, tương ứng (hình 8). Phổ UV-Vis-NIR cho thấy các đỉnh đặc trưng của kim cương “Cape”, là các khuyết mạng tinh thể liên quan đến nitrogen, nhưng cũng là sự hấp thụ nghiêng vào vùng màu đỏ của phổ do boron không thay thế. Điều rất bất thường là các khuyết mạng tinh thể liên quan đến boron và nitrogen được nhìn thấy cùng nhau trong kim cương tự nhiên, tuy nhiên trước đó đã có một mẫu được ghi nhận về điều này (phần Lab Notes, Spring 2009, trang 55 – 57). Kim cương kiểu hỗn hợp luôn đòi hỏi sự kiểm tra, xem xét kỹ lưỡng.
|
|
|
Hình 8: Phổ hồng ngoại cho thấy cả khuyết mạng tinh thể liên quan đến nitrogen và boron. Sự kết hợp các sai hỏng này rất bất thường trong kim cương tự nhiên và là một nguyên nhân đáng lo ngại.
|
Hình ảnh huỳnh quang dưới thiết bị DiamondView được chụp ở phần đáy viên đá cho thấy màu xanh, gây ra bởi sự phát quang từ tâm sai hỏng N3 và các đặc điểm tăng trưởng tự nhiên. Hình ảnh được chụp ở phần trên của viên đá cho thấy màu xanh phớt lục phổ biến của kim cương có chứa boron và các họa tiết gãy khúc đặc trưng của kim cương tăng trưởng CVD. Trong hình ảnh được chụp từ bên hông, có thể nhìn thấy một lớp giữa vật thể mầm tự nhiên và phần tăng trưởng thêm bằng phương pháp CVD (hình 9). Hai hình ảnh huỳnh quang riêng biệt này – gồm màu xanh phớt lục cho lớp CVD và màu xanh đậm hơn cho lớp tăng trưởng tự nhiên – chứng tỏ rằng một lớp kim cương tổng hợp CVD được tăng trưởng trên phần nền mầm tự nhiên. Sử dụng chương trình mô hình kim cương DiamCalc, kết hợp sử dụng hình ảnh huỳnh quang làm hướng dẫn, nhóm tác giả đã thu được một phần hình ảnh 3D chỉ đại diện cho lớp CVD. Từ đó, nhóm tác giả tính toán trọng lượng lớp này xấp xỉ 0,10 ct và độ dày khoảng 200 micron. Một viên kim cương tương tự đã được ghi nhận trước đây cũng là một lớp CVD kiểu IIb tăng trưởng trên đế mầm kim cương tự nhiên kiểu Ia (phần Lab Notes Summer 2017, trang 237 – 239). Viên đá 2 lớp đó có màu xanh, nặng 0,33 ct và có lớp CVD dày 80 micron.
 |
|
Hình 9: Hình ảnh dưới thiết bị DiamondView cho thấy mặt phân cách giữa 2 lớp. Ảnh của Garrett McElhenny.
|
Khi nhìn qua kính hiển vi ngọc học, các đặc điểm mài như dạng đầu kim nhỏ đã được quan sát từ mặt giác này sang mặt giác khác cùng với một đường mờ nhạt giống như sọc mài bề mặt. Những đặc điểm mài này có thể nhìn thấy dọc theo toàn bộ khu vực phân chia này và tương quan với mặt phẳng phân tách nhìn thấy trong hình ảnh huỳnh quang. Kiểm tra với máy đo độ dẫn điện cho thấy phần trên có tính dẫn điện chứ không phải phần đáy viên đá. Điều này phù hợp với phần trên là kiểu IIb và phần đáy là kiểu Ia.
 |
|
Hình 10: Trong dung dịch nhúng, lớp CVD màu xanh được nhìn thấy rõ. Ảnh của Jonathan Muyal.
|
Trong dung dịch nhúng, lớp CVD có màu xanh phớt xám trong khi phần vật chất nền tự nhiên có màu tổng thể là màu vàng (hình 10). Màu xanh trong lớp CVD là từ boron không thay thế, và màu vàng trong chất nền là do các “vạch vàng nhạt” trong phổ khả kiến. Màu cuối cùng, màu xanh phớt xám phớt lục, được tạo ra bởi các thành phần màu xám và màu xanh từ lớp CVD và màu vàng từ vật chất nền. Màu sau cùng của viên đá có thể là mục đích chính để tăng trưởng thêm lớp CVD ở phần trên của viên kim cương tự nhiên, bên cạnh đó, phần trọng lượng tăng thêm cũng có thể là một chủ ý thứ hai. Xem dưới kính phân cực vuông góc, viên đá đặt trong dung dịch nhúng cho thấy các bó gãy khúc bắt đầu tại hoặc gần mặt phân cách và phát triển lên và hướng ra ngoài (hình 11). Điều này chứng tỏ rằng đó là một lớp CVD dày và chứ không phải là áo phủ toàn bộ viên đá bằng một lớp CVD.
 |
Hình 11: Hình ảnh các bó gãy khúc trong lớp CVD được nhìn thấy rõ dưới kính phân cực vuông góc, viên đá nhúng trong dung dịch methylene iodide. Ảnh của Troy Ardon; trường quan sát 1,90 mm.
|
Trong kim cương tăng trưởng CVD, có một số dấu hiệu trong phổ PL cho thấy kim cương đã được phát triển trong phòng thí nghiệm – thường là sự hiện diện của đỉnh kép silicon ở 736,5 và 736,9nm hoặc đỉnh do khuyết mạng tinh thể tại 596/597 nm. Nhiều phổ PL đã được thu thập ở chế độ tiêu chuẩn và cùng tiêu điểm cho cả phần trên và phần đáy của viên kim cương để tìm kiếm bất kỳ dấu hiệu nào của sự tăng trưởng tổng hợp này. Trong trường hợp này, cả hai đặc điểm CVD này đều không rõ ràng, có thể là do độ mỏng của lớp CVD.
Đây là lần thứ hai viên đá hỗn hợp dạng này được nhìn thấy tại GIA, đây có thể là một loại sản phẩm mới gia nhập thị trường. Kim cương tăng trưởng tự nhiên trong lòng Trái Đất với kim cương tổng hợp được tăng trưởng trên bề mặt đòi hỏi sự kiểm tra, xem xét kỹ lưỡng hơn do sự hiện diện của các đặc điểm trông gần như hoàn toàn tự nhiên, cả quang phổ và ngọc học. Kiểm tra cẩn thận vẫn cho thấy sự hiện diện của các bằng chứng tổng hợp, điều này phơi bày bản chất thực sự của kim cương. (Theo Troy Ardon và Garrett McElhenny, phần Lab Notes, quyển G&G Spring 2019)