這段時(shí)間珠寶行業(yè)最熱的話題，必然是培育鉆石了，有時(shí)候也被稱為培育鉆石或者人造鉆石。培育鉆石，是在實(shí)驗(yàn)室中模擬自然界的溫度壓力條件，利用種晶生長的鉆石，其物理性質(zhì)、化學(xué)成分，與天然鉆石幾乎完全一致，肉眼根本無法區(qū)分出天然與培育鉆石。

左：天然鉆石顏色；中：處理后的天然鉆石顏色；右：處理后的合成鉆石顏色

有別于培育立方氧化鋯或培育碳硅石等鉆石仿制品，兩者只是看起來像鉆石，但具有截然不同的化學(xué)和物理特性，易于區(qū)分。而培育鉆石的化學(xué)和物理特性與天然鉆石幾乎一致，相比而言更難區(qū)分。

鉆石的分類

要想?yún)^(qū)分天然與培育鉆石，首先需要了解鉆石是如何分類的：根據(jù)鉆石有無氮原子，鉆石可分為I型和II型鉆石，I型鉆石含有雜質(zhì)氮原子，而II型鉆石則沒有。

根據(jù)氮原子的聚集狀態(tài)，I型鉆石可進(jìn)一步分為Ia型鉆石和Ib型鉆石，Ia型鉆石中氮原子呈聚集狀態(tài)，Ib型鉆石中氮原子呈孤氮分布。

C=碳原子，N=氮原子，B=硼原子

根據(jù)有無其他雜質(zhì)原子，II型鉆石可進(jìn)一步分為IIa型鉆石和IIb型鉆石，IIa型鉆石不含其他雜質(zhì)元素，IIb型鉆石常含硼原子。

天然與培育鉆石生長過程的區(qū)別

天然鉆石在一系列溫度和壓力條件下生長。其溫度比生長培育鉆石所用的溫度更高。在高溫下，鉆石生長為八面體晶體，但在較低的實(shí)驗(yàn)室溫度下，它們生長為同時(shí)包含八面體和立方體晶面的晶體。

天然鉆石晶體（左）顯示典型的圓形八面體形狀?；鹕奖l(fā)構(gòu)成了金伯利巖管（中），從而將這些晶體帶到表面。天然寶石級(jí)鉆石的理想晶體形狀是八面體（右）

天然鉆石的漫長生長時(shí)間意味著，大多數(shù)鉆石中的氮雜質(zhì)必須經(jīng)過一段時(shí)間進(jìn)行聚集，以成對(duì)或成群出現(xiàn)，從而形成大部分，即95%以上的Ia型鉆石。

培育鉆石的生長周期非常短，只需要數(shù)周至一個(gè)月或更久，條件與地球深處的天然鉆石形成條件不同。由于生長期非常短，培育鉆石晶體的形狀與天然鉆石有很大不同。

鉆石的培育方法

傳統(tǒng)的培育方法，稱為高溫高壓(HPHT)法，涉及利用鐵(Fe)、鎳(Ni)或鈷(Co)等熔融的金屬合金形成鉆石。較新的方法，稱為化學(xué)氣相沉淀法(CVD)法，把甲烷中碳原子分離出來形成鉆石。

高溫高壓培育鉆石

高溫高壓(HPHT)鉆石生長發(fā)生在裝置內(nèi)的一個(gè)小艙室里，該裝置能夠產(chǎn)生非常高的壓力。在艙室內(nèi)，鉆石粉末原料溶解在熔融的金屬助熔劑中，然后在晶種上結(jié)晶，以形成培育鉆石晶體。結(jié)晶過程需要數(shù)周至一個(gè)月或更長時(shí)間，以形成一個(gè)或幾個(gè)晶體。

除了八面體表面，HPHT培育鉆石晶體通常還會(huì)顯示立方體表面。由于天然和HPHT培育鉆石晶體的形狀不同，它們的內(nèi)部生長模式也大不相同。

打磨后的刻面培育鉆石通常會(huì)展示出一些可見特征，例如顏色分布、熒光分區(qū)和孿晶紋，這都與它們的十字形生長區(qū)結(jié)構(gòu)有關(guān)，偶爾還會(huì)顯示有深色的金屬助熔劑內(nèi)含物。某些情況下，在關(guān)閉紫外線燈后，材料可以持續(xù)性地發(fā)光，即磷光現(xiàn)象。這些培育鉆石可以通過專業(yè)鑒定技術(shù)（比如可見光和熒光光譜）來進(jìn)行可靠鑒定。

在高溫高壓合成中，壓力機(jī)（左）對(duì)包含必要成分的中間生長室應(yīng)用極高的壓力和溫度。這便產(chǎn)生了立方體和八面體表面（中和右）相結(jié)合的合成鉆石晶體

大多數(shù)HPHT生長晶體呈黃色、橙黃色或褐黃色。幾乎所有均為IIb型，該類型在天然鉆石中也有存在，只是非常稀少，只有百分之二左右。

制造無色HPHT培育鉆石非常具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樾枰薷纳L條件和設(shè)備，以排除氮。此外，高純度無色鉆石（IIa型或較弱的IIb型）的生長率比Ib型培育鉆石的生長率低，因此在溫度和壓力條件下需要更長的生長時(shí)間和更大的控制。雖然生長優(yōu)質(zhì)無色HPHT晶體一直都很困難，但最新發(fā)展技術(shù)已經(jīng)能制造出用于超過10克拉的鉆石晶體。

藍(lán)色培育鉆石的出現(xiàn)是因?yàn)樵阢@石生長過程中添加了硼。其他顏色，例如粉紅色和紅色，可通過寶石后期生長處理工藝（包括輻射和加熱）來產(chǎn)生，但是不常見。

在高溫高壓培育中，壓力機(jī)（左）對(duì)包含必要成分的中間生長室應(yīng)用極高的壓力和溫度。這便產(chǎn)生了立方體和八面體表面（中和右）相結(jié)合的培育鉆石晶體。

CVD法培育鉆石

CVD鉆石生長在填充有含碳?xì)怏w（如甲烷）的真空室內(nèi)進(jìn)行。能量源（如微波束）分解氣體分子，碳原子向下吸附到扁平的鉆石排種盤中。結(jié)晶過程需要數(shù)周時(shí)間，以同時(shí)形成多個(gè)晶體。確切的數(shù)量取決于真空室的尺寸和排種盤的數(shù)量。板狀晶體通常帶有粗糙的黑色石墨邊緣。它們常常還會(huì)顯示為褐色，在進(jìn)行寶石刻面的步驟之前，通過熱處理可去除該顏色。

市場上常見的寶石級(jí)CVD法合成鉆石（0.22至0.31克拉）

大多數(shù)CVD晶體都呈褐色或灰色，但如果將微量的氮或硼引入到真空室中，也能產(chǎn)生黃色、粉紅橙色或藍(lán)色的晶體。采用這種方法制造無色晶體則更容易，但晶體生長的時(shí)間要更長。目前市場上銷售的大多數(shù)CVD生長的無色鉆石都被認(rèn)為是已經(jīng)過高溫高壓熱鍛脫色處理的褐色晶體。最常見的CVD培育鉆石是IIa型。

與HPHT生長的材料相比，CVD培育鉆石表現(xiàn)出不同的寶石性質(zhì)。當(dāng)被放在交叉偏振濾光鏡之間觀察時(shí)，它們往往呈現(xiàn)有色帶狀的“應(yīng)力”圖案，且凈度很高，只有少量深色的碳內(nèi)含物（若有）。

在化學(xué)氣相沉淀法(CVD)合成中，富含碳的氣體在平坦的鉆石晶種表面沉積，從而形成合成鉆石。合成鉆石在薄層中生長，其最終厚度取決于允許生長的時(shí)間（左）。這便產(chǎn)生了扁平的板狀晶體（中和右），外部帶有黑色石墨晶體涂層。

與HPHT培育一樣，CVD培育鉆石不斷改善，允許制造商提供更大尺寸和經(jīng)過改善的顏色與透明度。近期對(duì)兩顆重量為2.51和3.23克拉的大尺寸CVD培育鉆石進(jìn)行檢測，這是迄今為止檢測的最大的CVD生長鉆石。

理想化晶體（從左至右）：CVD培育品、HPHT培育品和天然鉆石。八面體表面顯示為黃色，立方體表面為藍(lán)色。大部分天然鉆石生長為八面體（右），但HPHT培育品（中）通常顯示立方體和八面體表面的結(jié)合。CVD培育品（左）中完全沒有八面體表面。晶體生長的方向如箭頭所示。虛線代表HPHT培育鉆石中晶種的位置和CVD培育品中晶體的邊緣。

從圖中可以看出，培育鉆石（實(shí)驗(yàn)室培育鉆石）與天然鉆石的鑒別，是多種檢測手段、多種儀器聯(lián)用的檢測過程。寶石學(xué)家使用多種寶石檢測設(shè)備，包括折射儀、紫外熒光燈、雙目顯微鏡、偏光器及其他檢測工具。由于培育鉆石的質(zhì)量逐漸提高，使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備將其與天然鉆石區(qū)分開來變得更加具有挑戰(zhàn)性。

GRS實(shí)驗(yàn)室的介紹了該實(shí)驗(yàn)室對(duì)無色-近無色天然鉆石與合成鉆石的鑒定流程。如上圖所示。