何雪梅地質大學
㈠ 人工合成「慶隆夜光寶石」的晶體結構研究及發光機理探討
郝慶隆沈才卿施倪承崔文秀
第一作者簡介：郝慶隆，中寶協人工寶石專業委員會第二屆委員、第三屆副主任委員，北京華隆亞陽技術開發有限責任公司總經理。
一、引言
天然夜明珠是非常珍貴的寶物，在我國古代就有許多有關夜明珠的美麗傳說，賦予了夜明珠神秘的色彩。近代，人們發現了很多品種的天然夜明珠，如螢石夜明珠、鑽石夜明珠、水晶夜明珠等（欒秉璈，2003），引起了收藏界的廣泛關注。天然夜明珠非常稀少，因此，非常珍貴，不能讓更多的人擁有和觀賞。
北京華隆亞陽技術開發有限責任公司利用先進的科學技術（何雪梅等，2004），充分利用我國豐富的稀土資源，在數年反復試驗和實踐的基礎上，成功地實現了人工合成夜明珠寶石（按國家標准「GB/T16552—2003珠寶玉石名稱」分類為人造寶石，以下仍稱為「人工合成夜光寶石」或「慶隆夜光寶石」），使千百年來人們想擁有和觀賞夜明珠的夢想成為現實。
早在20世紀60年代初，人們就人工合成出了主要基質為硫化鋅的夜光粉及其塑料製品，但其磷光強度低，發光時間短。20世紀80年代末，隨著科學技術的發展，傳統的夜光粉已經不能夠滿足人們的需求，國際上開始了利用稀土元素激活法生產夜光材料的研究，並首先由德國人研製成功。眾所周知，中國稀土元素的儲量在世界上遙遙領先，而且中國研究人員對單個稀土元素的分離技術在世界上也首屈一指，因此中國珠寶企業在利用稀土元素激活法合成夜光寶石方面具有很大的資源優勢和技術優勢。北京華隆亞陽技術開發有限責任公司在應用稀土元素激活法合成夜光寶石的研究與開發方面走在了行業的前頭。他們通過對磷光現象及其發光原理、礦物材料成分及其結構的研究，以鹼土金屬鋁酸鹽作為母體，加入硼元素，又加入稀土元素作為激活劑，生長出了初始磷光余輝強度高、發光穩定且發光時間長的夜光寶石。公司於1996年3月28日在中國專利局申請了名為「長余輝高亮度發光材料及其制備方法」的發明專利，並於2000年2月12日獲專利證書，隨後即在美國和韓國申請了專利；1996年6月7日在中國專利局申請了「人工合成發光寶石及其製造方法」的發明專利，並於2003年5月14日被授予發明專利證書。北京華隆亞陽技術開發有限責任公司把他們發明的夜光寶石命名為「慶隆夜光合成發光寶石」，簡稱「慶隆夜光寶石」，並於2001年7月在北京通過了專家鑒定，投入批量生產。
二、「慶隆夜光寶石」的合成方法簡述
人工合成「慶隆夜光寶石」的合成方法包括夜光粉的制備和夜光寶石的制備兩個過程。
1.夜光粉的制備
夜光粉的制備所使用的原材料為SrCO3,Al2O3和H3BO3，原料中加入的激活劑和副激活劑為Eu2O3,Nd2O3和Dy2O3。
1）原料的配備：分別稱取SrCO371.6g,Al2O350.5g,H3BO30.3g；稱取激活劑和副激活劑 Eu2O30.88g,Nd2O30.84g和Dy2O30.93g。將這些原材料和激活劑粉碎，並充分混合，後放入坩堝中。
2）原料的燒結：將盛有混合物的坩堝放入電爐中。在還原條件下，加熱至800～1400℃恆溫3h，之後在1300℃，繼續恆溫2h，然後自然冷卻至200℃後從電爐中取出，即可得到作為人工合成夜光寶石原料的發光材料。
改變發光材料中的某些成分及其配比，可以生成不同顏色的發光材料，使用這些材料可以生產出各種不同顏色的夜光粉。
2.夜光寶石的制備
1）將制備好的夜光粉置於坩堝中。夜光粉可以是粉末狀（過300目或400目篩），也可以是未經粉碎的燒結體。
2）將坩堝埋入壓力電爐中的碳粉（作為還原氣氛）中加熱。爐溫經5～8h緩慢升至1550～1700℃，同時加壓至2atm latm=101325Pa。
3）將燒結體從壓力電爐中取出，冷卻至室溫。
4）將燒結體打磨（或雕刻）拋光製成發光寶石戒面或工藝品雕件。
三、人工合成「慶隆夜光寶石」的特性
1.發光特徵
圖1 人工合成「慶隆夜光寶石」的X射線粉晶衍射圖
利用稀土元素作為激活劑合成的「慶隆夜光寶石」發光性能比20世紀60年代初使用硫化鋅作基質的發光體提高了近30倍。將此種發光材料避光24h，然後在距離27W的熒光燈60cm處照射30min，在關閉光源後，測試「慶隆夜光寶石」5s的殘光輝度為11570mcd/m2，發光時間可達10h以上，可視余輝時間最長可達60～70h。
2.放射性特徵
人工合成「慶隆夜光寶石」的發光是由於稀土元素的激發，沒有放射性。為了消除人們的疑慮，特意到國家權威機構，中國計量科學研究院進行了檢測。檢測結果，其放射性比活度僅0.024～0.055Bq/g，大大低於我國國家環保局發布的放射性比活度豁免限值（天然放射性物質為350Bq/g；人工放射性物質為70 Bq/g），可以認為沒有放射性，因此不會對人體造成任何危害，可以放心使用。
3.寶石學性質
人工合成的「慶隆夜光寶石」，其基質屬於單斜晶系，摩氏硬度6.5，密度為3.54g/cm3，折射率為1.65。
四、人工合成「慶隆夜光寶石」的晶體結構研究
人工合成「慶隆夜光寶石」的晶體，是以含硼鹼土金屬鋁酸鹽為基質，稀土元素為激活劑和副激活劑進行合成的，其化學式為M·N·Al2－xBxO4。其中M表示鹼土金屬（主要為Sr），N表示稀土元素（主要為Eu），x的含量為0.1≤x≤1。這種夜光寶石結構中，鋁－氧形成四面體結構，且四面體以共角頂的方式連接形成六方環，在垂直六方環方向上形成寬闊的六方孔道，其內空間足以容納大半徑的鹼土金屬陽離子，如 Sr（可以被Mg,Ca,Ba中至少一種元素部分替代），同時也允許稀土元素的進入，如 Eu（可以被 La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu中至少一種元素部分替換）。進入孔道的陽離子排位並不像鋁－氧四面體那樣連接緊密，而是存在一定的缺位。
對人工合成的「慶隆夜光寶石」進行了X射線粉晶衍射分析，其結果如圖1所示。
利用JCPDS卡片對該衍射圖進行了物相歸屬的檢索。發現人工合成「慶隆夜光寶石」的衍射數據與JCPDS卡片的34-0379（SrAl2O4）有相似之處。表現在最強的衍射峰的d值與強度大致上有一定的可對比性。但是，只要對人工合成「慶隆夜光寶石」的衍射數據進行細致分析，就可以發現人工合成「慶隆夜光寶石」衍射數據與JCPDS卡片的34-0379粉末衍射數據也有許多不同之處。這些不同之處可歸納為如下幾個方面：
1）在2θ角從3°～100。范圍內，人工合成「慶隆夜光寶石」共收集了143個衍射峰，其中2θ角（CuKa）在 3°～67。之間是可與JCPDS卡片的34-0379對比的。在此區間內，人工合成「慶隆夜光寶石」樣品共收集到118個衍射峰，與34-0379相符合的有 77個衍射峰，還有 45個衍射峰在34-0379的衍射圖上是不存在的。尤其是人工合成「慶隆夜光寶石」樣品中 2θ為7.1°（d=12.45 1
2）在人工合成「慶隆夜光寶石」與34-0379每一對可以比對的衍射峰中，兩者的d值均有系統的差異。排除儀器的系統誤差後，可以看出在每一對的數據中人工合成「慶隆夜光寶石」的d值稍大於34-0379相的d值。根據34-0379卡片提供的晶胞參數｛a=8.4424（8）
中國人工寶石
由此可見，人工合成「慶隆夜光寶石」與34-0379之間的晶胞參數的差異是明顯的。這種晶胞參數的差異可以認為是晶體結構中化學成分變化所致。
上述大量多餘衍射峰的存在，可能是由人工合成「慶隆夜光寶石」中存在著另一個新的物相造成的。經過資料的檢索，這些多餘的衍射峰大部分可與一種叫做Sr4Al4O2[Al10O23]的物相相對比。該物相的晶體結構已得到確切的闡明（何雪梅等，2005）。其晶胞參數為a=24.785（1）
由此證明，在人工合成「慶隆夜光寶石」中至少存在著兩個物相，第一個物相是與34-0379類似的化合物（SrAl2O4），第二個物相是與Sr4Al4O2[Al10O23]相類似的化合物。以下將這兩種物相分別簡稱為第一物相和第二物相。
用光學顯微鏡及電子探針分析技術對第二物相進行了大量的微區觀察和分析後，發現第二物相在人工合成「慶隆夜光寶石」樣品中廣泛存在。它往往分布於第一物相顆粒的邊緣，在正交偏光下具有明顯的橙黃干涉色，結晶顆粒粗大，約是第一物相的3～5倍。在偏光顯微鏡視域下第二物相約占顆粒總面積的8%～12%。微區分析技術已證明了第二物相具有很強的發光功能，對於第二物相的發光特性已進行了大量測試和鑒定工作。
由於配料工藝和燒成工藝的精確控制，人工合成「慶隆夜光寶石」生成了復相結構，復相結構是現代材料科學發展的方向之一，人工合成「慶隆夜光寶石」作為一種復相材料，顯示比單相的材料性能更優越，使余輝時間大大增強。
中國地質大學施倪承教授對人工合成「慶隆夜光寶石」的結構進行了研究，得到了如圖2所示的第一物相結構圖，圖中紫色代表鋁－氧四面體，綠色小球代表孔道中的鹼土金屬或稀土元素。
圖2 人工合成「慶隆夜光寶石」中第一物相的晶體結構
另外，人工合成「慶隆夜光寶石」中加入了一定量的硼（B），用紅外光譜分析得知部分硼取代鋁形成了B-O三角形結構，這對 Al-O四面體結構起了破壞和不穩定作用。
五、人工合成「慶隆夜光寶石」的發光機理探討
1.鹼土硼鋁酸鹽的基質為稀土發光提供了適合的晶體結構，添加Eu,Dy,Nd等3種元素後對發光各有不同的貢獻
在鹼土硼鋁酸鹽中加入Eu後，由於Eu2＋離子和Sr2＋離子的半徑接近，Eu2＋離子很容易取代晶格結構中的部分 Sr2＋離子，形成取代型的固溶體（Nadeshina et al.,1976），從而，形成了Eu2＋的4f65d→4f7躍遷的晶場環境。
加入Dy元素後，Dy3＋離子作為副激活離子，替代部分Sr2＋離子在晶格中的佔位，由於Dy3＋離子半徑大於Sr2＋離子半徑，使生成物的晶格發生畸變，並且由於Dy3＋離子與Sr2＋離子不等價，從而產生「空穴陷阱」，成為「色心」。光激發時，自由電子躍遷到較高能量的激發態，從激發態回落時既可能回到基態，也可能落入陷阱中，被儲存起來。激發停止後，靠常溫下的熱擾動（包括晶格發生畸變或扭曲在復原過程中放出能量）為自由電子提供能量，獲得能量的自由電子會被激發而往高能量方向躍升，某些自由電子可能會從陷阱中跳出來回落到基態，另有一些電子跳不出陷阱，只在陷阱中躍遷及回落，如果自由電子回落時放出的能量在可見光范圍內，我們就能看到有顏色的磷光。不同價離子相互取代後形成「空穴陷阱」引起的發光，是發光機理之一。Nd元素的作用與Dy元素的作用相似。
2.人工合成「慶隆夜光寶石」中加入了硼（B）
這是發明專利的重要組成部分，硼的加入使少量硼取代鋁，形成的B-O是三角形結構，而Al-O是四面體結構，這樣，少量的B-O三角形替代了Al-（）四面體，使晶體結構具有不平衡性，形成晶格缺陷，對「慶隆夜光寶石」的高輝度、長時間余輝有所貢獻。所以，B-（）三角形替代 Al-O四面體是人工合成「慶隆夜光寶石」的一個重要結構特徵。人為地製造晶格缺陷，形成「色心」，是發光機理之二。
另外，硼進入晶體結構後，少量的B-O三角形替代了Al-O四面體，使晶格產生扭曲，晶格的扭曲對發光是有一定加強作用的。
如前所述，在日光或其他能量的激發下，自由電子可以從基態躍遷至激發態能級，再由激發態能級放出能量回落到基態，如果有了晶格缺陷，就會形成電子的陷阱。這個回落電子不一定回到基態，可能掉到這個陷阱中。掉入陷阱中的電子有兩種活動方式，其一，這個電子受到外界能量激發，跳出陷阱回落到基態，同時放出能量，如果此能量在可見光范圍內，我們就可以看到顏色；其二，這個電子受到外界能量激發後，跳不出陷阱，那麼它在陷阱中跳到最高點後，還會落入陷阱底，從最高點回落時照樣要放出能量，如果此能量在可見光范圍內，我們就可以看到顏色。此類電子在陷阱中出現反復躍遷的現象，如果電子回落時能見到顏色，則一定會保持較長的時間。當然，電子的反復躍遷需要能量來補充激發，這種能量可能就來自扭曲晶格。扭曲晶格由於自身的不穩定性，在能量的激發下產生微變，並儲存能量，在激發光源停止照射後，這種微變在復位的過程中，發生能量轉換而放出能量，使自由電子受到能量的不斷補充，從而使材料獲得超長的余輝時間。這是發光機理之三。
3.人工合成「慶隆夜光寶石」樣品中存在兩相結構
合成復相材料是人工合成「慶隆夜光寶石」加強余輝的獨特方法，復相固溶體的生成使晶格的場能發生變化，晶格的不穩定性增強。
在結構研究中我們說到，第二物相分布於第一物相顆粒的邊緣，在正交偏光下具有明顯的橙黃干涉色，結晶顆粒粗大，約是第一物相的3～5倍。在偏光顯微鏡視域下第二物相約占顆粒總面積的8%～12%。微區分析技術已證明了第二物相具有很強的發光功能，雖然我們對第二物相為什麼有那麼強的發光功能研究不夠，但它肯定是發光機理之四。
4.稀土元素的作用
稀土元素的最大特點是：稀土元素f-d組態的電子躍遷能級很多，並且躍遷能量很小，這樣，晶格缺陷形成的陷阱中心電子躍遷或回跳放出的能量，以及晶格畸變或扭曲恢復中放出的能量都能激發稀土元素f-d組態的電子躍遷，這些電子從激發態跳回基態時，就能發光。資料介紹，在三價稀土離子的4f組態中，共有 1639個能級，能級對之間的可能躍遷數目高達 199177個（張克立，2005），這么多的能級和躍遷數目一定會使發光時間很長，而人工合成的「慶隆夜光寶石」中有 3個稀土元素，這可能是「慶隆夜光寶石」產生超長余輝的主要因素之一。這是發光機理之五。
六、結論
人工合成了一種具有優異發光性能的人造夜光寶石，獲得了國家發明專利，被命名為「慶隆夜光合成發光寶石」簡稱「慶隆夜光寶石」。
討論了人工合成「慶隆夜光寶石」的發光機理，首先是晶體結構中具有大的孔道，使鹼土金屬離子和稀土元素離子進入孔道，為發光創造了條件；稀土元素取代鹼土金屬後的不等價造成「空穴陷阱」俘獲自由電子是發光機理之一；硼元素的加入，增加了晶體結構的缺陷，也即增加了俘獲自由電子的陷阱是發光機理之二；硼元素的加入，還增加了晶體的不穩定性，使晶體發生扭曲，在被激發時儲存能量，撤銷激發後放出能量作用於自由電子是發光的保證，這是發光機理之三；復合晶體的形成，特別是第二物相的形成，成為了發光的特殊晶體結構是發光機理之四；稀土元素f-d組態的電子躍遷能級很多，並且躍遷能量很小，是人工合成「慶隆夜光寶石」高輝度、長余輝的主要因素，為發光機理之五。
附：慶隆夜光寶石製作的部分工藝品，分別是在可見光下和黑暗環境中的照片。
可見光下和黑暗環境中的首飾
可見光下和黑暗環境中的觀音像（發紫色磷光）
可見光下和黑暗環境中的雕刻工藝品（花卉）
參考文獻
何雪梅，何彥龍，沈才卿等 .2004.夜光寶石人工合成技術的發展及應用.珠寶科技，16（5）:19～21.
何雪梅，沈才卿.2005.寶石人工合成技術.北京：化學工業出版社，238～243.
郝慶隆，高景峰，徐謙等.2003.人工合成夜光寶石及其製造方法.中國專利：106373.4,2003—05—14.
欒秉璈.夜明珠.2003.北京：文物出版社，64～90.
徐光憲主編.1995.稀土（下）（第 2版）.北京：冶金工業出版社，132～133.
張克立.2005.固體無機化學，武漢：武漢大學出版社，68～89.
Nadeshina T N,Pobedimskaya E A,Belov N V.1976.Crystal structure of strontium aluminate[Sr4 Al4 O2Al0O23].Kri-stallografiya,21:826～828.
㈡ 人工寶石專業課的教學體會
何雪梅
作者簡介：何雪梅，中寶協人工寶石專業委員會第二、三屆委員，中國地質大學（北京）珠寶學院副教授。
一、中國珠寶高等教育的現狀
珠寶行業在中國屬於一個新興行業，至今仍處於初級發展階段。珠寶業的進一步發展和騰飛，珠寶行業生產技術的更新，從業人員素質的提高等方面，均離不開珠寶教育的支持和依託。
中國的珠寶高等教育是隨著我國經濟實力的逐步增強、人民生活水平的不斷提高應運而生的。
珠寶高等教育是改革開放的新生事物。在中國高等教育改革的大環境中，既要遵循中國高等教育的政策研究規律，也應在中國高等教育的框架中建立具有特色的教學體系，以適應社會的需要，行業發展的需要。
在國外，珠寶教育多屬於職業教育，有近百年的歷史。而在國內，由於傳統觀念及國情的制約，珠寶教育至今仍以學歷教育佔主導地位。但是我們不能忽視20世紀80年代早期，職業型珠寶教育為我國珠寶業的發展奠定的基礎。20世紀90年代中後期，不同層次珠寶教育相繼開展，在以中國地質大學為龍頭的珠寶教育體系下，中國珠寶教育（包括民辦院校）遍及全國十多個城市和地區。
目前，中國珠寶高等教育雖在多年的辦學和教學實踐中積累了一定的經驗，不同地區不同層次的珠寶教育取得了一定的成績，但仍存在著許多不足和缺陷，阻礙了中國珠寶高等教育的進一步發展。例如：在不同層次人才的培養目標上未能認真仔細地去研究並加以界定，致使不同層次的珠寶教育存在著教學思路、教學方式缺乏系統性和針對性，課程設置、教學內容等方面千篇一律的現象，缺乏創新，沒有特色。此外，教師隊伍的培養也有待於進一步加強。
因此，探討中國珠寶高等教育如何得到穩定和長足的發展，如何走一條「具中國特色的珠寶教育」之路是中國珠寶教育的當務之急，也是國內珠寶教育專家、學者共同關注的問題。
二、人工寶石課程在珠寶專業教學中的地位
人工寶石是寶石學中一個重要的分支，是珠寶玉石分類中的一大類別。隨著天然寶石的不斷開采，其儲量將會不斷減少，並會呈現漸漸枯竭之勢，而世界對寶石的需求量卻在不斷地增加。人工寶石的出現彌補了天然寶石的不足，豐富了珠寶市場，美化了人們的生活。人工寶石由於其具有相當強的裝飾性，所以應用十分廣泛，在寶石領域中起著非常重要的作用。
隨著人工合成寶石技術的飛速發展，人工合成寶石品種和數量的不斷增多，市場的日益擴大，人工合成寶石已成為寶石學的一個重要組成部分，並迅速發展為集科研、生產和銷售為一體的行業。
人工寶石經歷了近百年的發展後，至今仍興盛不衰，與天然寶石互為補充形成並行不悖的局面。由此可見，人工寶石的研究很有前途，且大有可為，所以人工寶石專業技術人員的教育和培養也顯得十分重要。
目前，高等院校中人工寶石課程已成為寶石學專業中一門重要的專業課。不同層次的教學體系中均離不開人工寶石的教學內容，而且人工寶石的教學內容從十年前的一個章節內容發展為一門課程的內容，學時數從8學時左右發展為今天的80學時左右。由此可見，人工寶石專業課的教學發展是與時俱進的。將飛速發展的人工寶石新技術和新方法盡快傳輸給學生，不斷豐富人工寶石課程的教學內容，並引導學生獨立思考，靈活運用所學的理論知識，進行科技創新和發明創造，是我們人工寶石教育工作者應盡的職責。因此，人工寶石專業課的教學非常重要，既要不斷豐富教學內容，又要不斷進行教學法的改進和創新，才能跟得上時代的步伐，為中國的珠寶高等教育培養出合格和優秀的人才。
三、人工寶石課程教學過程中存在的問題
1.不同層次的教學對象所講授的內容千篇一律，教材單一或不規范
縱觀全國不同層次的珠寶高等教育體系，發現在課程設置和教學內容方面變化不大。例如，某些院校的大專和本科教學中人工寶石專業課的設置均為《合成寶石》，課時數完全一樣，教學內容也完全一樣，甚至一些研究生課程也簡單重復本科課程的教學內容。
由於目前整個珠寶高等教育還處於探索階段，所以教材建設非常匱乏，不同層次的教學對象缺乏與之相對應的人工寶石教材，不少院校只能選擇現有的一本教材，未能做到因材施教。
2.缺少教學實踐，教學設備和教學標本匱乏
寶石學是一門實踐性非常強的學科，作為寶石學重要分支之一的人工寶石專業課的教學更應當與實踐相結合。然而，由於人工寶石技術更新快，競爭激烈，絕大多數人工寶石生產廠家保密意識強，極少願意與學校建立學生實習基地，加上許多國營科研單位紛紛改制下馬，國內生產的人工寶石品種有限等等，造成了教學過程中缺少教學實踐，教學設備和教學標本匱乏的現象。
3.教師隊伍的培養不力
由於珠寶高等院校的畢業生大多傾向於從事鑒定和營銷職業，使得學生教學能力的培養欠缺，並且學校的進人制度限制過多，造成人工寶石課程教學的師資力量欠缺，能夠真正勝任該課程教學的教師很少，因而也直接影響了該課程的教學效果。
四、人工寶石課程教學改進的對策
1.根據不同性質的高校進行課程設置
公立高校主要按照國家既定的制度進行建設，出於學歷文憑和傳統觀念的影響，生源較好，但就業形勢不容樂觀。這是由於珠寶行業的局限性，以及中國教學體系的不合理或不完善，造成相當一部分大學生或研究生高分低能，畢業後不能適應社會的需要。因此，借鑒西方「寬進嚴出」的教學制度可以對目前珠寶教育制度的不足進行改善。
民辦珠寶高校一方面要發揮助學性和職業型高等教育的特點，培養高素質應用型合格人才，在內部管理制度上完善自我，提高就業率，擴大自身在行業內的影響力；另一方面，也要加強民主制度建設，使學術研究和教學研究並進，爭取早日獲得國家批準的學歷文憑教育資格。
針對公立高校和民辦高校的基本特點進行如下課程設置：
公立高校——注重學歷教育，可設置《人工晶體》、《晶體生長與寶石合成》、《合成寶石》等課程。
民辦高校——注重職業、應用教育，可設置《人工寶石》、《合成寶石》等課程。
2.根據不同層次的教學對象進行課程設置
針對目前珠寶高等教育的現狀，珠寶高等教育應分為三個教學體系：
大學專科教育（包括成人教育、職業教育）
大學本科教育
研究生教育（包括碩士和博士）
針對目前珠寶高等教育培養目標不明確的現狀，珠寶高等教育三個教學體系的培養目標應為：
大學專科教育：職業－應用型人才
大學本科教育：基礎－應用型人才
研究生教育：研究－應用型人才
因此，根據不同層次的高校應當進行如下課程設置：
大學專科教育：《合成寶石》
大學本科教育：《人工寶石》或《晶體生長與寶石合成》
研究生教育：《人工晶體》
3.根據不同層次的教學對象編寫不同層次的教材，因材施教
根據珠寶高等教育三個教學體系的培養目標，針對不同層次的教學對象，建議能夠成立不同層次珠寶教育教科書（珠寶高等教育系列用書、珠寶中等教育系列用書以及珠寶培訓系列用書等）編寫機構，按照教學規律、教學大綱和教學深度的不同要求進行教材的編寫。
研究生教材——注重晶體生長理論和人工寶石合成技術及工藝原理
本科生教材——注重人工寶石合成技術和工藝，以及人工寶石的鑒別
專科生教材——注重人工寶石的鑒別
根據不同的教學對象，教師可以有選擇地進行教學，因材施教，不斷提高教學水平。
4.提高教師隊伍的科研和學術水平，加強教師隊伍建設
無論是公立高校還是民辦高校，均不可忽視師資隊伍的建設。要不斷加強對師資隊伍的進修培養以及考核制度的完善，教師能夠不斷得以充電，及時了解珠寶行業最前沿的新技術和新方法，了解珠寶市場的變化規律和發展趨勢，才能培養出適合目前社會和珠寶行業發展的有用人才。
5.科研與教學並重，完善實驗設備和補充教學標本，注重研究生的培養，建立人工寶石專業實習基地
科研和學術水平也體現在研究生的培養上，寶石學專業的科研和學術研究大多體現在人工寶石和優化處理寶石領域。研究生是科研領域和學術領域中的新生力量，因此，在研究生培養方面，要充分體現科學研究的力度和深度，與生產廠家和科研單位建立實習基地，如與有「人工寶石之都」之稱的廣西梧州市建立人工寶石專業實習基地，培養出復合型的、綜合素質高的現代化人工寶石專業人才，提高珠寶界教學和科研領域的理論水平和學術水平。
此外，各個院校要根據自身優勢和教學特點，不斷完善人工寶石實驗設備和及時補充教學標本，理論聯系實際，不斷提高教學效果。
五、結束語
目前在珠寶這一新興行業中還存在著許多空白需要填補，有許多領域需要我們去辛勤耕耘，尤其在人工寶石領域更是如此，例如：寶石人工合成的新品種、新方法的研製，人工寶石品牌的建立，人工寶石產業基地的建立，人工寶石教材建設和教學方法的研討，我國人工寶石走向世界的戰略實施，等等。以上所述的一切都需要合格的人工寶石專業人才去實現。
總之，中國珠寶高等教育發展的前景是廣闊的，人工寶石領域未來的發展也是相當樂觀的。只要我們遵循教育的科學規律，廣開思路，開闊視野，拓寬領域，抓住契機，立足「特色」，勇於創新，中國的珠寶教育（尤其是人工寶石教育）一定能夠更上一個台階，並為中國珠寶行業的發展做出巨大的貢獻！
以上是我在人工寶石專業課教學過程中的一些粗淺的認識和看法，旨在「拋磚引玉」，不當之處，懇請各位專家、學者以及珠寶界的同仁們批評指正！
㈢ 碧根治療儀的紅外線對人有害嗎
沒有害處，上面這個亂寫的。不是紅外線，是遠紅外線，對身體很好
㈣ 我國的人工合成金剛石
沈才卿
作者簡介：沈才卿，中寶協人工寶石專業委員會第一屆副主任委員，第二、三屆常務副主任委員兼秘書長，核工業北京地質研究院成礦模擬實驗室高級工程師。
一、金剛石的性質
金剛石的化學成分是碳（C），可含有硼和氮等雜質。
結晶狀態：晶質體。
晶系：等軸晶系，常見八面體、菱形十二面體、立方體等晶形，晶體常發育階梯狀生長紋、生長錐或蝕象。
常見顏色：①白色系列，無色至淺黃、淺褐；②彩色系列，深黃、褐、灰色，淺至深的藍、綠、橙黃、粉紅、紅、紫紅色，偶見黑色。
光澤：金剛光澤。
摩氏硬度：10。
密度：（3.52±0.01）g/cm3。
光性特徵：均質體，偶見異常消光。
折射率：2.417。
雙折射率：無。
色散率：0.044。
紫外熒光：長波下熒光從無至強均有，熒光顏色有藍色、黃色、橙黃色、粉色等，短波較長波的熒光弱。
特殊性質：鑽石熱導率高於所有其他物質（最近人工合成的碳硅石除外），另外，發光性較特殊，將鑽石置於日光下暴曬後，會發出淡青藍色的磷光；在X射線照射下大多數發天藍色或淺藍色熒光，極少數不發熒光；在陰極射線下發藍色或綠色光。
無論是天然金剛石還是人工合成金剛石，它們對所有的酸都是很穩定的，甚至在高溫下酸也不能在金剛石晶體上顯示出任何作用；但是，金剛石在鹼、含氧鹽類和金屬等溶體中，很容易受浸蝕。由於金剛石的成分是碳，所以在純氧中溫度達到700～780℃可燃燒；在空氣中不斷加熱至800～1000℃時也可燃燒；在真空中800～1700℃條件下，僅在結晶表面的薄層有石墨化，內部無變化；在惰性氣體中，約1700℃以上時，整個結晶體迅速發生石墨化，最後成為石墨粉末，石墨化的開始溫度隨結晶體而異，在1600～1800℃之間。金剛石的熔化溫度為（3700±100）℃。有缺陷的金剛石晶體，在加熱時往往破裂，但結晶完好的金剛石晶體可以加熱到1800～1850℃，且可急速冷卻，此時它們不僅沒有被破壞，反而由於消除了局部應力而使晶體得到強化。
最常見的金剛石晶體是八面體，其次是斜十二面體，真正的立方體是很少的。金剛石的硬度最高，卻很容易裂開，它最容易沿晶體面網間距最大的（111）面裂開，這個面也稱金剛石的「解理面」，著名的金剛石「庫利南」原石重 3106.9克拉，就是利用金剛石的解理面劈成許多小塊的。對於晶體完好、無可見缺陷的金剛石來說，將晶體劈開的壓力在300～1000N/cm2之間。
二、金剛石的人工合成歷史、方法和原理
1.人工合成金剛石的歷史
1953年人工合成金剛石首次在瑞士 ASEA公司試驗成功，但沒有報道。1955年2月15日美國通用電氣公司最先報道了人工生長金剛石獲得成功的消息，取得了發明權。自此，世界各國紛紛進行人工合成金剛石的試驗和開發，起初人們只能大量合成出細小的、質量不高的工業級金剛石，主要供工業方面應用。但人們一直在設法長出優質的金剛石大單晶。終於在1970年，美國通用電氣公司宣布用晶種法、經過七天時間生長出了5～6mm的寶石級金剛石，晶體重量達1克拉左右。後來，他們致力於提高晶體生長速率的研究，只需幾十小時就可生長出上述同樣大小的金剛石。1992年，該公司合成出熱導率比天然金剛石大2倍的超級金剛石，顆粒重量達到3克拉。南非 De Beers公司在20世紀70年代初能生長出寶石級金剛石，1987年生長出了11.14克拉的大單晶，是淺黃色、透明的寶石級八面體歪晶形金剛石，1990年又宣布生長出了14.3克拉的金剛石大單晶，資料表明，後來又合成出重30多克拉的黃—棕色金剛石晶體。前蘇聯科學院西伯利亞分院1990年宣布生長出了7.5mm，重1.5克拉的不同顏色的寶石級金剛石。他們是目前世界上唯一能將人工合成鑽石（通常將加工好的金剛石稱鑽石）進入市場的國家。如今，俄羅斯與泰國的合資企業 Tairus公司生產人工合成鑽石，既供裸鑽又供鑲嵌好的鑽飾。據報道，美國向俄羅斯購買了人工合成寶石級金剛石的技術，因此，市場上也有美國生產的人工合成鑽石。
2.我國的人工合成金剛石歷史
我國的人工合成金剛石於 1963年獲得成功，由於工藝比較成熟，還有專門生產設備的廠家，供求量又大，不少鄉鎮企業都能生產。據1998年統計，我國有大小人工合成金剛石廠3000家左右，年產量5億克拉左右，但這些人工合成金剛石都比較小，只能作工業用，其質量屬於工業級。對於大顆粒金剛石，曾於1974年由上海硅酸鹽研究所用金屬薄膜法生長出了優質金剛石大單晶，並於1977年生長出最大達4mm，重量達0.29克拉的含硼半導體金剛石大單晶，後於1985年又採用晶種法獲得了直徑3.2mm，重量為0.2克拉的優質人工合成金剛石大單晶。但直到現在，我國尚未進入商業生產人工合成寶石級金剛石的行列，也就是說，珠寶首飾市場上至今沒有我國生產的人工合成鑽石。據2002年年中的不完全統計，我國人工合成金剛石廠有4000～5000家，但生產單顆粒工業級人工合成金剛石的廠家只有450家左右，其他主要是生產聚晶金剛石或生產金剛石製品的。然而，這450家左右的人工合成工業級金剛石廠的產量較大，從消耗的原材料與觸媒量估算（原材料與觸媒的用量與人工合成金剛石的產量之間有一定的比例），我國人工合成工業級金剛石的年產量應當有12億克拉左右，估算年生產能力可達15億～20億克拉。通過強強聯合或兼並，我國目前年產量達2000萬克拉人工合成工業級金剛石的廠有10家左右，最大的廠家可達年產量1億～2億克拉人工合成工業級金剛石。六面頂金剛石壓機用的葉蠟石外形見圖1，合成金剛石原料分選機見圖2。
圖1 六面頂金剛石機用葉蠟石外形
3.我國人工合成工業級金剛石的優勢與劣勢
我國人工合成工業級金剛石年產達12億克拉左右，但目前全世界年產人工合成工業級金剛石（除中國外）有7億～8億克拉，其中主要生產國及公司有：俄羅斯，年產 2億克拉左右，美國，年產2億克拉左右，De Beers公司年產2億克拉左右，可見我國年產量的優勢很大。但是，我國生產人工合成工業級金剛石的劣勢也很大，主要差距有：①每一次合成金剛石產量（單產）的差距：國外達到單產600～700克拉；我國97%以上的人工合成工業級金剛石生產廠用的是六面頂金剛石壓機，最少的單產僅10克拉左右，好的能達到單產30克拉左右，最好的能達到單產40克拉左右；二面頂金剛石壓機單產較高，可達60克拉左右，可見與國外人工合成金剛石單產差距很大。②人工合成工業級金剛石質量的差距：人工合成工業級金剛石的質量主要有下列幾方面：合成金剛石單顆粒抗壓強度、晶體形態、熱穩定性、抗沖擊強度、粒度大小等，與國外主要生產國生產的人工合成工業級金剛石比，我國生產的人工合成工業級金剛石質量比較差。國內同類產品比較，二面頂金剛石壓機生產的人工合成工業級金剛石的質量比六面頂金剛石壓機生產的人工合成工業級金剛石質量好。③價格差距：我國出口的人工合成工業級金剛石以原料為主，每克拉平均銷售價為10美分左右；國外的人工合成工業級金剛石原料平均售價70～80美分，最高售價可達1～2美元。價格是由產品質量決定的，這也印證了我國生產人工合成工業級金剛石的質量較差的評價。④設備的差距：國外以二面頂金剛石壓機為主要生產設備，其壓力相當於6000～10000t，合成腔的體積大，所以單產高；我國有97%的人工合成金剛石是用六面頂金剛石壓機生產的，其優點是投資低，技術難度不高；但缺點是合成壓腔小，單產低，質量差；對於二面頂金剛石壓機來說，其壓力比六面頂金剛石壓機大，但壓力相當於2500噸，比國外的二面頂金剛石壓機的壓力小很多，合成腔也比國外的小，所以單產比較低。我們能把壓力提高嗎？！難。據說主要是國內生產的相當於6000噸壓力用的合成腔材料質量達不到要求。目前，國內已有單位從國外引進相當於6000噸壓力的金剛石壓機用以生產高質量的人工合成工業級金剛石。
圖2 合成金剛石原料分選機
4.我國人工合成金剛石的最新進展
1）在20世紀90年代，原國家建材部人工晶體研究所，曾用化學氣相沉澱法（CVD）法生長出2mm厚、5mm邊長的黑色金剛石戒面供應市場。據北京航空航天大學陳汴琨教授介紹，2006年我國某單位已能用此法生長出厚1mm左右，面積100cm2左右，重量為150克拉的金剛石塊體，只不過價格還偏高，這樣一塊金剛石原料的價格在1萬元人民幣左右。
2）2003年8月14日，《寶玉石周刊》刊登了「我成功在440℃下合成金剛石」的消息。中國科學技術大學陳乾旺教授領導的研究組在關於「低溫還原 CO2合成金剛石」研究中，實現了在440℃的低溫條件下，以CO2為碳源成功地合成了250μm的大尺寸金剛石，首次實現了從CO2到金剛石的逆轉變，在國際學術界引起極大反響。陳乾旺教授和同事們自行研製高壓反應釜進行實驗，用安全無毒的CO2作原料，使用金屬Na作為還原劑，在440℃和80MPa的條件下，經過12h的化學反應，終於將CO2還原成了金剛石。目前，已能生長出1.2mm的金剛石，有望達到寶石級，CO2轉化金剛石的產率達8.9%,X射線衍射及拉曼光譜的分析結果都證實，這些合成的顆粒就是金剛石，它無色、透明，可與天然金剛石媲美。該工藝重復性很好，用其他碳源和還原劑也取得了成功，有關結果已申請國際專利。
5.人工合成金剛石的原理
眾所周知，金剛石的化學成分與石墨相同，都是碳（C），但石墨很軟，金剛石很硬，區別在於石墨為六方結構，金剛石為立方結構。要把石墨的六方結構轉化成金剛石的立方結構，條件很苛刻，需2700℃溫度和12.5GPa的壓力。這樣高的溫度和壓力給生產設備的製造帶來相當大的困難，且轉化率不高。後來人們採用了過渡族金屬元素鐵、鈷、鎳、鉻、錳等組成的「觸媒劑」，便可以在1200℃和4GPa下使石墨轉化成金剛石。石墨在觸媒作用下轉變成金剛石的結構簡圖見圖3。
圖3 石墨在觸媒作用下轉變成金剛石的結構簡圖
比較轉變前後的結構變化，可以看出石墨層間距縮小了大約1.3×10-10m。石墨層中的相鄰原子分別相對於層平面垂直方向向上和向下位移了大約2.5×10-10m，變成相距為5.0×10-11m的雙層。雙層中原子間以共價鍵連接形成了扭曲的六邊形格子，原子間距伸長為1.54×10-10m。這樣，上雙層的下次層與下雙層中的上次層的原子彼此完全對應，且亦相距1.54×10-10m。只要原來的自由 2Pz電子成對地集中到這些相對應的原子對間形成鍵長為1.54×10-10m的垂直共價鍵，就可以變成金剛石的結構。這種轉變方式顯然要比把石墨中的碳原子拆散，再重新組成金剛石的轉變容易得多。目前，世界各國的人工合成工業級金剛石都採用此方法，操作時採用一片高純石墨片，一片金屬觸媒片交互重疊組裝後放入專用裝置中，再在二面頂或六面頂金剛石壓機中進行合成（圖4）。但我國至今沒有生產寶石級合成金剛石（通常認為要達到 5mm大小的晶體）的廠家，幾乎全部是工業級合成金剛石和金剛石產品深加工企業。
圖4 兩面頂金剛石壓機及產品
對於寶石級大顆粒金剛石的人工合成，一般採用金剛石作晶種，用金剛石粉代替石墨作碳源，生長腔的中間溫度比兩端高，必須採用金屬觸媒劑。晶種觸媒法生長寶石級金剛石的兩種不同合成腔結構如圖5。
圖5 合成寶石級金剛石的兩種不同合成腔結構
其生長工藝過程如下：腔體中部（熱區）放置金剛石粉（或光譜純石墨與金剛石粉的混合物），用鎳鐵（1:1）合金為觸媒劑，金剛石晶種安放在兩端冷區，在高溫超高壓條件下（5.5GPa,1300～1400℃之間），原料區的碳源迅速溶解於熔融觸媒金屬液中，在溫度梯度30～50℃的推動下，熱區中的碳向冷區的金剛石晶種方向擴散，在溫度的降低過程中必然出現部分過飽和濃度的碳，這些碳沉積在金剛石晶種上，從而使晶種不斷長大成金剛石大晶體，直到碳源消耗完為止。若在原料中人為加入某些雜質，就可以使金剛石著色，如加入氮（通過加入少量的鈦吸附氮元素）可獲得黃色或綠色；加入硼則可獲得藍色，並具有半導體性質；加入足夠量的鈦可使合成鑽石變成無色；加入一定量的鐵也可使合成鑽石獲得近於無色的合成鑽石。在這里，觸媒劑既起溶解碳的作用，又起加快金剛石生長的催化劑作用。
6.人工合成金剛石方法面面觀
人工合成金剛石的方法很多，上面說的兩種方法是最常用的方法。因不同的用途還有不同的方法，隨著科學技術的發展也發明了一些新的合成方法，總共有數十種，下面介紹5種：
（1）爆炸法
利用烈性炸葯爆炸時產生的高溫高壓使石墨轉化成金剛石，但由於保持溫度和壓力的時間很短，所以形成的金剛石顆粒很小，平均粒度不到10μm，最大粒度約40μm，最佳情況下，每千克炸葯能合成 60克拉金剛石微粉，產品適宜製造研磨膏，也可作為聚晶金剛石的原料。此法的最大優點是便宜、投資少、單次產量高（可達500克拉）。
（2）液中放電法
將含有觸媒金屬的石墨電極及空心圓筒石墨（或金屬）作成兩電極，浸在低蒸發熱的液體介質中（如四氯化碳），空心圓筒電極與石墨電極同軸，當接通很大的電流電壓時，兩電極間產生火花放電，使液體產生沖擊波，形成高溫高壓區，石墨可轉化成金剛石。此法可獲得0.5mm的金剛石微粉，主要缺點是產量不高。
（3）常壓高溫合成法
也稱CVD法，這是在常壓下合成金剛石的方法。此法用含碳的甲烷氣體或酒精濃度的白酒作原料，在常壓下經加熱分解出碳原子（等離子體），在電場的作用下，游離的碳原子在金剛石籽晶表面上沉積生長出金剛石，也可以在非金剛石表面鍍金剛石微粒。用這個方法生長的金剛石原來速度很慢，顆粒很細，常用於表面鍍膜，例如在導彈頭上用此法鍍金剛石薄層。近年來，國際上對此法的研究獲得了技術上的突破，生長速度大大提高，已能生長出 10克拉以上的大單晶金剛石，成為各國競相開發的熱門工藝，我國也在迎頭趕超。
（4）常壓真空合成法
在真空爐中放入觸媒金屬，再撒上石墨粉，然後抽真空加熱，在900℃下恆溫10h，可用於鑽頭和磨料的工業級金剛石就在加熱的混合物中結晶析出，經過分離即可使用。
（5）還原二氧化碳合成金剛石
2003年8月14日，《寶玉石周刊》刊登了「我成功在440℃下合成金剛石」的消息。中國科學技術大學陳乾旺教授領導的研究組在關於「低溫還原CO2合成金剛石」研究中，實現了在 440℃的低溫條件下，以 CO2為碳源成功地合成了250μm的大尺寸金剛石，首次實現了從 CO2到金剛石的逆轉變，在國際學術界引起極大反響。
三、人工合成金剛石的用途和前景
人工合成金剛石有著廣泛的用途。
1）我們常見的地質勘探用金剛石鑽頭，切割石頭和道路的金剛石鋸片（圖6）。加工寶石用的金剛石磨盤、金剛石微粉拋光膏，金剛石拉絲模等等都少不了金剛石，並且用量是很大的，據1975年統計資料，全世界每年金剛石用量為12.5億克拉，其中絕大部分用的是人工合成金剛石。
圖6 人工合成金剛石制的鋸片
除此之外，人工合成金剛石在高科技和國防工業上也有很大的用處。
2）利用金剛石的高導熱性，可以用來作固體微波器件及固體激光器件的散熱片，為製造微型雷達和通訊設備創造了有利條件。
3）利用Ⅱa型金剛石的半導體特性，及耐高溫與散熱、高硬度和抗腐蝕等優良性能，可以做金剛石整流器、金剛石三極體、金剛石溫度計等，在宇宙航行中可大顯身手。
4）廚具革命：在日用消費品領域，各種廚具的表面可鍍上合成金剛石膜，這樣，鑽石的低摩擦系數使食物更不易粘在鍋底；鑽石的高硬度使廚具不會輕易遭到損壞等。
5）無油軸承：在現有的軸承表面鍍上合成金剛石膜，可大大降低摩擦系數，不用油且不易損壞，同時可保護軸承免遭海水的腐蝕。
6）鑽石窗：鑽石對可見光及紅外光等光譜范圍內的電磁輻射是完全透明的，對高速雨滴及塵埃具有較強的抵抗力，又可迅速傳導由於空氣摩擦而產生的熱量，這些特性使鑽石在航天探測中具有重要意義。如1978年，美國先鋒號宇宙探測器在對金星進行的探測中，就安裝了鑽石窗，由於金星的大氣壓是地球的近100倍，因此當探測器在金星的大氣層中下降時，鑽石窗既能承受巨大的熱量和壓力，又能使金星大氣層中的紅外線穿過鑽石窗而不被吸收，從而使探測器能成功地測量到金星大氣中的紅外輻射。當時的這一鑽石窗是從一塊寶石級天然金剛石上切下來的，現在可以用CVD方法人工合成出類似或更大直徑的鑽石窗了。
7）超級計算機應用：採用數字集成電路的大型計算機的運算速度取決於信號在各塊晶元之間的傳送速度，人們採用了三維多晶元模塊，但信號在晶元之間的高速傳送會釋放出大量的熱量，以前用液氮來解決，現在採用晶元直接安放在高純度的合成金剛石膜上進行散熱，可大大提高超級計算機的運算速度。
由此可見，人工合成金剛石對工業的發展、科學技術的發展和國防工業的發展具有重要作用。從這里，我們也看到了人工合成金剛石或鑽石的前景非常廣闊。
參考文獻
沈才卿，吳國忠.1994.人造寶石學 .北京：中國地質大學出版社.
郭永存等.1984.金剛石的人工合成與應用.北京：科學出版社.
何雪梅，沈才卿.吳國忠.1997.寶石的人工合成與鑒定.北京：航空出版社.
何雪梅，沈才卿.2005.寶石人工合成技術.北京：化學工業出版社.
張蓓莉等.1997.系統寶石學.北京：地質出版社.
《寶玉石周刊》（報紙）2003年8月14日.
㈤ 常見人工合成寶石的肉眼鑒別
沈才卿於春敏
第一作者簡介：沈才卿，中寶協人工寶石專業委員會第一屆副主任委員，第二、三屆常務副主任委員兼秘書長，核工業北京地質研究院成礦模擬實驗室高級工程師。
人工合成寶石由於是在實驗室或工廠里生產出來的，所以，在科學技術高度發達的今天，生產出的人工合成寶石對天然寶石的逼真性已經可以達到以假亂真，真假難辨的程度。並且，人工合成寶石的成色相當於所對應天然寶石的最高檔次，這個特性可使人工合成寶石作為模擬首飾的理想材料，但也被一些不法商販利用來謀取暴利，坑害消費者。因而，學會一些人工合成寶石的肉眼鑒別方法是有好處的。
一、無色合成立方氧化鋯與鑽石的肉眼區分
已經鑲嵌好的仿鑽石材料合成立方氧化鋯與鑽石的肉眼區分不能用它們之間的硬度和相對密度來區分，但可以用下面三種方法來加以區分。
1）利用折射率和色散的不同進行區分：合成立方氧化鋯的折射率是2.18，色散為0.060，在標准圓鑽形切工下閃爍紅、橙、黃、綠、青、藍、紫的光譜色，光芒刺眼，行內人稱之為「賊」光；鑽石的折射率2.42，色散為0.044，圓鑽形切工下閃爍以橙光為主，兼有藍光，光芒比較柔和，有經驗的人一眼就能看出。
2）利用鑽石親油性，合成立方氧化鋯親水性的特點來區分：將檯面擦乾凈，用手指指面摁一下檯面，若見檯面上留下清晰指紋的是鑽石；或者用鋼筆劃檯面，能出現一條線的是合成立方氧化鋯；或者用原子筆劃檯面，出現一條線的是鑽石。
3）用鑽石選擇儀（熱導儀）測定最可靠，因為立方氧化鋯的導熱性差，熱導儀測定時變化很小，只能升高一格；而鑽石的導熱性比黃金還好，用熱導儀測定時指示燈迅速上升，出現紅色燈，並發出鳴叫聲。
二、紫色合成立方氧化鋯與紫水晶的肉眼區分
深紫色合成立方氧化鋯與紫水晶很相像，可以用下面的方法進行區分。
1）利用折射率不同：水晶的折射率約為1.55，合成立方氧化鋯的折射率是2.18，所以，有強烈閃光效應的是合成立方氧化鋯。
2）利用偏光鏡檢查：合成立方氧化鋯是等軸晶系礦物，在偏光鏡下轉動360°沒有明暗的變化，而水晶在偏光鏡下轉動360°時有四明四暗的變化。
三、水熱法合成祖母綠與天然祖母綠的肉眼區分
用水熱法合成的祖母綠非常漂亮，與高檔天然祖母綠很難區分，可以用下面的方法鑒別：
1）將祖母綠寶石放在黑色底板上，用聚光手電筒照射寶石晶體，能夠見到紅色至暗紅色的是水熱法合成的祖母綠，天然祖母綠沒有這個現象。
2）用10倍放大鏡觀察祖母綠晶體的特徵包裹體——三相釘狀包裹體，水熱法生長的祖母綠晶體中的三相釘狀包裹體出現在同一個平面上（圖1），有時在不同的平面上可出現多組三相釘狀包裹體群，而天然祖母綠中的三相釘狀包裹體是分散無序的。
圖1 水熱法合成祖母綠三相釘狀包體
四、焰熔法合成紅寶石與天然紅寶石的肉眼區分
市場上常見的合成紅寶石是焰熔法合成的紅寶石，晶體透亮、顏色鮮艷、個體大。肉眼鑒別時注意三點：
1）大部分中低檔的天然紅寶石都有綹裂，有時能見到120°交角的二組或三組生長線或綹裂；焰熔法合成紅寶石幾乎看不到綹裂，更看不到120。交角的生長線。個別制假者將合成紅寶石加熱淬火人工造綹裂，這種綹裂處於表面，並且沒有規律性，雜亂無章，也就是亂七八糟的裂紋。
2）天然紅寶石的顏色一般深淺不均勻，而焰熔法合成紅寶石的顏色鮮艷均勻。
3）天然紅寶石中經常能見到固體礦物包裹體，或熱處理後破碎的氣液包裹體「爆裂」的痕跡，即指紋狀包裹體；而焰熔法合成紅寶石很乾凈，找不到固體礦物包裹體，至多能偶然在10倍放大鏡下找到氣體包裹體或麵包屑狀的原材料固體包裹體。
4）用二色鏡區分：天然紅寶石從檯面看是紫紅/橙紅；焰熔法紅寶石二色性與此相反。
5）看生長線：天然紅寶石若有明顯的生長線，一定是直線，且相互成120。的交角；若焰熔法紅寶石有生長線，一定是彎曲的（圖2）。
圖2 焰熔法合成紅寶石生長線
五、焰熔法合成藍寶石與天然藍寶石的肉眼區分
市場上常見的合成藍寶石主要是焰熔法合成藍寶石，與天然藍寶石的肉眼區分有下列幾點：
1）大部分天然藍寶石在透射光下能見到藍色相互平行的生長線（觀察時注意晃動寶石），有時能見到二組或三組互成 120。交角的藍色生長線（圖3）；而焰熔法合成藍寶石基本上找不到生長線，若能找到，也是一些彎曲的生長線。
圖3 天然藍寶石互成120°交角的生長線
2）利用二色性鑒別：天然藍寶石從垂直檯面看是藍色的，從平行檯面看是綠色的，若天然藍寶石在切磨加工時沒有垂直c軸作檯面，則可從垂直檯面方向看到一邊偏藍，一邊偏綠的藍綠色，有此特徵的，就可判斷是天然藍寶石；焰熔法合成藍寶石的二色性是藍和藍紫色。
3）我國產焰熔法藍寶石經常出現晶體邊上色藍，越往中心越無色、甚至白色的現象，故平行藍寶石的腰看，若亭部是白色的，就是焰熔法合成藍寶石，可與天然藍寶石區分。
六、藍色高折射率稀土仿寶石玻璃仿藍寶石與天然藍寶石的肉眼區分
在模擬首飾中，藍色高折射率稀土仿寶石玻璃仿藍寶石用得比較多，它與天然藍寶石的肉眼區分有下面幾點：
1）用偏光鏡檢測：藍色稀土仿寶石玻璃為非晶質體，在偏光鏡下轉動360°時沒有明暗的變化，而天然藍寶石在偏光鏡下轉動360°時有四明四暗的變化。
2）用二色性檢測：天然藍寶石從垂直檯面看是藍色，從平行檯面看是綠色；高折射率稀土仿寶石玻璃沒有二色性。
3）用熱導儀檢測：將熱導儀調節到四格綠色，若測定寶石時熱導儀指示燈迅速上升3格至4格，則為天然藍寶石；若不變化或僅上升1格，這是高折射率稀土仿寶石玻璃。
4）根據硬度區分：天然藍寶石的摩氏硬度為9，高折射率稀土仿寶石玻璃的摩氏硬度為5.5，故用樣品劃玻璃，劃出痕跡來的是天然藍寶石，打滑的是高折射率稀土仿寶石玻璃。
七、焰熔法合成的藍色尖晶石與天然藍寶石的肉眼區分
焰熔法合成的藍色尖晶石很像天然藍寶石，可用下述方法進行肉眼區分：
1）用偏光鏡檢查：尖晶石屬於等軸晶系礦物，在偏光鏡下轉動360°沒有四明四暗的變化，而天然藍寶石在偏光鏡下轉動360°時有四明四暗的變化。
2）用二色鏡檢查：天然藍寶石有二色性，即垂直檯面看是藍色，平行檯面看是綠色；合成的藍色尖晶石沒有二色性。
3）用熱導儀檢測：將熱導儀調節到指示燈4格綠色後測定寶石，焰熔法合成藍色尖晶石上升到3格黃色，天然藍寶石出現4格黃色。
4）用查爾斯濾色鏡檢查：焰熔法合成的藍色尖晶石在查爾斯濾色鏡下為紅色，天然藍寶石在查爾斯濾色鏡下不變色。
八、人工合成星光紅寶石和星光藍寶石與天然星光紅寶石和星光藍寶石的肉眼區分
人工合成星光紅寶石和星光藍寶石很漂亮，星線明亮，吸引不少人購買它。它與天然星光紅寶石和星光藍寶石的肉眼區分比較容易：
1）用聚光手電筒照射星光寶石戒面，若有六條清晰明亮而且細長的線，且交匯點很細的是人工合成的星光紅寶石和星光藍寶石（圖4）；天然星光紅寶石和星光藍寶石的六條星線是短粗的，交匯點不清晰，且有加寬加亮成一個亮團的現象，其星線自交匯處向外逐漸變細，可見到的星線長度比合成星光寶石的星線短很多（圖5）。
圖4 合成星光紅寶石
圖5 天然星光紅寶石
2）人工合成星光紅寶石和星光藍寶石的基體顏色鮮艷、明亮而均勻；天然星光紅寶石和星光藍寶石的基體顏色通常深淺不一致、不鮮艷，山東省昌樂地區出產的星光藍寶石的基體多為銅皮色。
3）從寶石反面看生長線，若見到彎麴生長線，則可以確定為焰熔法合成的星光紅寶石和星光藍寶石。
九、玻璃仿水晶（包括仿紫水晶）與天然水晶（包括紫水晶）的肉眼區分
用鉛玻璃仿水晶和用高折射率稀土仿寶石玻璃仿紫水晶在市場上比較多見，它們的肉眼區分方法如下：
1）用手心或嘴唇接觸寶石，有涼感的是天然水晶；玻璃質的仿水晶有溫感。
2）用偏光鏡檢查：在偏光鏡下轉動360°有四明四暗變化的是天然水晶，沒有變化的是玻璃質仿水晶。
3）用二色鏡檢查：天然紫水晶有二色性，深色的天然紫水晶有紅紫/紫色或藍紫/紫色的二色性；玻璃質仿水晶製品沒有二色性。
4）用10倍放大鏡在透射光下檢查，能找到氣泡的基本上可以定為玻璃質仿水晶。
5）用硬度為6的長石作試驗石，將寶石在長石上劃，能劃出刻痕的是水晶，打滑的是玻璃質仿水晶。若沒有長石，也可以直接在玻璃上劃，能劃出刻痕的是水晶，沒有刻痕的是玻璃質仿水晶。
6）用熱導儀檢測：將熱導儀調節到綠色4格測試寶石，水晶能上升至黃色2格，而玻璃仿水晶製品不上升，當面積大時上升至黃色1格。
十、玻璃仿翡翠與天然翡翠的肉眼區分
市場上的玻璃仿翡翠透明度高（行話水頭好），綠色濃度深，很漂亮，非常吸引人的眼球，因此很容易上當。這種玻璃仿翡翠實際上是一種加鉻離子的微晶化玻璃（也有人稱之為合成莫萊石）。肉眼鑒別時可採用下列方法：
1）在透射光照射下，用10倍放大鏡觀察：沒有翡翠的鑲嵌結構（行內人稱翠性結構）的是玻璃仿翡翠。
2）若在饅頭形戒面的背面（平面）有一個凹坑的，是玻璃仿翡翠，這是因為玻璃熔融液在冷卻過程中體積要收縮引起的。
3）顏色綠而呆板，在透射光下透明，可見到鉻離子形成的許多綠色的點，有時還能見到玻璃熔融液在冷卻過程中被俘虜在玻璃體中的氣泡，這些都是玻璃仿翡翠的特徵。天然翡翠是沒有這些特徵的。
十一、人工合成仿珍珠與天然珍珠的肉眼區分
人工合成仿珍珠是用蚌殼粉、珍珠精液（人工合成）、膠等混合在一起製成的，外觀又圓又光亮，大的小的都有，肉眼區分時注意兩點：
1）天然珍珠（包括養殖珍珠）的兩個珠輕輕摩擦時不打滑，有摩擦力，俗話說發「澀」；合成仿珍珠的兩個珠磨擦時打滑。
2）人工合成仿珍珠表面光滑，天然珍珠在放大鏡下總能找到生長紋、生長丘、凹坑等「毛病」。
十二、玻璃纖維仿貓眼寶石與天然貓眼寶石的肉眼區分
利用光導纖維加玻璃套管生產的玻璃仿貓眼寶石有二十多種顏色，有些品種很像天然貓眼寶石，鑒別時注意下面兩點：
1）玻璃纖維仿貓眼寶石一定是不透明的，並且一定是磨成饅頭形（行話叫素麵形），我們從側面看拋物面與底平面連接處，能見到蜂窩狀結構的是玻璃纖維仿貓眼；天然貓眼寶石（金綠貓眼，這里也指石英貓眼、木變石貓眼、海藍寶石貓眼、矽線石貓眼等特徵）只能從背面見到平行線結構，找不到蜂窩狀結構。
2）利用硬度的不同作刻劃長石的試驗，所有天然寶石貓眼的硬度都大於摩氏硬度 6，所以都能在長石上刻劃出劃痕來；玻璃纖維仿貓眼的摩氏硬度小於6，所以刻不動長石，在長石上打滑。若沒有長石，也可以在玻璃上刻劃，能劃出「道痕」的是天然貓眼寶石，劃不出「道痕」或打滑的是玻璃纖維仿貓眼。
十三、合成琥珀與天然琥珀的肉眼區分
合成琥珀一般是用有機物（樹脂、塑料等）製作的，區分時可以用兩種方法：
1）在衣服上用力摩擦，然後快速放到鼻子底下聞，有松香味的是天然琥珀，有臭味、硫磺味或香水味的是合成琥珀。
2）若有條件的話，可以用燒紅的針刺入樣品，樣品會冒煙，若聞到松香味的是天然琥珀，聞到臭味的是合成琥珀。
參考文獻
何雪梅，沈才卿，吳國忠.1196.寶石的人工合成與鑒定.北京：航空工業出版社.
何雪梅，沈才卿.2005.寶石人工合成技術.北京：化學工業出版社.
沈才卿，吳國忠.1994.人造寶石學.北京：中國地質大學出版社（內部）.
張蓓莉，王曼君等.1997.系統寶石學.北京：地質出版社.
中華人民共和國國家標准GB/T16552—2003.珠寶玉石鑒定.
中華人民共和國國家標准GB/T16552—2003.珠寶玉石名稱.
㈥ 莫斯科晶體研究所水熱法合成紅色綠柱石
何雪梅李源李曉林
第一作者簡介：何雪梅，中寶協人工寶石專業委員會第二、三屆委員，中國地質大學（北京）珠寶學院副教授。
一、引言
俄羅斯科學院舒勃尼科夫晶體研究所（IC RAS）總部位於莫斯科列寧大街59號。該研究所長期以來主要從事晶體生長、晶體結構和晶體特性三個方向的研究。1969年，該研究所獲得了勞動紅旗勛章。1971年，該研究所以它的創始人和首位領導者蘇聯科學院教授Aleksei Vasilev-ich Shubnikov的名字作為其官方命名。近年來，該研究所又開始致力於發展科學程序和精密儀器，以及利用同步加速器輻射源進行各種有機和無機材料結構的研究（http://www.crys.ras.ru/indexe.html）。水熱法合成紅色綠柱石便是該研究所的一項重要成果。
純綠柱石（Be3Al2Si6O18）是無色透明的，但常常因為其他元素（主要是過渡金屬元素Fe,Cr,V,Mn等）的摻入造成了其顏色的多樣性，這些元素可以通過替代鈹、鋁等元素進入晶格中（王濮等，1984）。綠柱石晶體結構包含兩條通道可容納水分子。過渡金屬、鋁元素和水的變化會影響綠柱石的物理性質以及對可見光和紅外光譜的吸收。
天然寶石級紅色綠柱石只產在美國南猶他州的沃沃山脈。綠柱石晶體產在脫玻化的流紋岩中，形成原因可能與富氟的氣體與鉀長石的交代作用有關。天然綠柱石晶體經常會出現的化學分區現象導致晶體的顏色很不均勻。當沿著晶體的c軸觀察時會發現粉紅色的邊緣內具有六邊形的橙紅色區域，當沿著垂直c軸方向觀察時會發現直角或沙漏型橙紅色區，顏色會從橙向著紅色過渡。與其他顏色綠柱石相比，紅色綠柱石富含Mn,Fe,Ti,Rb,Zn和Sn，缺少Na,K,Mg。紅色綠柱石幾乎不含水，這與熱液形成的其他綠柱石相比顯得很特殊（James et al.,2001）。
水熱法合成祖母綠的生長技術始於20世紀60年代中期，其他顏色綠柱石的合成則在20世紀末才出現（何雪梅等，1998），其中合成粉紅色至紅色的綠柱石也曾有報道。盡管合成紅色綠柱石在整體外形上與天然紅色綠柱石很相似，但兩者的寶石學性質存在著較大的差異。以下是俄羅斯科學院舒勃尼科夫晶體研究所研發的水熱法合成紅色綠柱石的工藝條件和產品特徵。
二、水熱法合成紅色綠柱石的生長條件
綠柱石的生長條件為溫度600℃，壓力 2×108Pa以上，此項技術稱為重生長技術。這些條件與報道過的生長祖母綠的條件相似。無論生長無色或有色的綠柱石都需要採用籽晶。這些籽晶的切向要平行復六方雙錐的晶面。
為了得到理想的紅色或橙紅色，必須同時加入Co和Mn。合成紅色綠柱石時加入過渡金屬元素的典型質量分數為1%Fe,0.12%Mn,0.18%Co。
合成紅色綠柱石晶體扁平且伸長方向平行籽晶片方向。它們具有一組或兩組
圖1 莫斯科晶體研究所和艾瑪有限公司聯合生產的水熱法合成紅色綠柱石
（刻面，1.46～3.85克拉）
（據James et al.,2001）
圖2所示為三塊水熱法合成的紅色綠柱石晶體的理想圖形，它們的一些典型特徵也可以在其他的水熱法合成綠柱石晶體中。晶面分別屬於｛0001｝、
圖2 三塊水熱法合成的紅色綠柱石晶體的理想圖形
（據Janes et al.,2001）
三、水熱法合成紅色綠柱石的寶石學特徵分析
對7塊紅色合成綠柱石晶體原石和27粒紅色合成綠柱石拋光刻面樣品進行了寶石學特徵分析，晶體重量為125.7～323.9克拉，刻面寶石的重量為0.28～3.85克拉。刻面寶石中不含籽晶片。
將紅色合成綠柱石的寶石學特徵歸納總結如表1所示。
1.樣品的外觀形態
盡管在顏色上有差異（五塊是紫紅色，兩塊是橙紅色），七塊合成晶體在外觀形態上是一致的。所有27粒刻面標本都是紅色或橙紅色，當天然紅色綠柱石刻面寶石的檯面垂直於晶體c軸（長軸方向）時，也能顯示相似的紅色到橙紅色，但是大多數情況下，呈現紅色到紫紅色，因為寶石的檯面總是平行c軸以求獲得最大的重量。
表1 水熱法合成紅色綠柱石與天然紅色綠柱石性質比較
所有七塊合成晶體在外形上都是扁平的，並在平行於籽晶方向伸長（見圖3左下部分），與天然紅色綠柱石晶體（見圖3右上部分，2.1cm高）明顯不同。籽晶厚度為0.7～1.0mm。籽晶的顏色也是不同的，五塊紫紅色的合成晶體中三塊為綠色，兩塊為無色；兩塊橙紅色晶體中一塊為無色而另一塊為綠色（見圖4），其中c軸與籽晶片之間的夾角分別為19°，17°，17°，15°（四塊紫紅色晶體）和17°（橙紅色晶體）。測試表明，種晶片的種類並不會影響到晶體的顏色、形狀或其他晶體特徵。
圖3 紅色合成綠柱石晶體（125.7～323.9克拉）與紅色天然綠柱石晶體（六方柱晶形，2.1cm高）
（據James et al.,2001）
圖4 色合成綠柱石晶體
上為323.9克拉，種晶片為無色的合成綠柱石；下為125.7克拉，種晶片為合成祖母綠
（據James et al.,2001）
2.合成晶體的晶面特徵
除了一塊晶體沿著外緣有一條很細的淺色帶外，在這些合成晶體中沒有明顯的色帶。這些晶體的晶面特徵可描述如下：
1）
2）
3）
4）
5）{0001｝面相對平滑但非常小，或者在某些晶體上缺失。
6）
還有一些相對粗糙的面平行籽晶和垂直於生長最快的晶面，這些並不是晶面，它們呈現與晶體內部V形生長區相關的生長丘特徵。在水熱法合成祖母綠的晶體上也曾觀察到類似的晶面和表面特徵。
3.寶石學性質分析
1）折射率：對26粒紅色合成綠柱石刻面寶石樣品進行了折射率測定，數據如表1中折射率值所示：Nε＝1.569～1.573,Nω＝1.576～1.580，均高於天然紅色綠柱石樣品的折射率值范圍。雙折射率0.006～0.008，與天然紅色綠柱石樣品相同。
2）相對密度：所有 27粒紅色合成綠柱石刻面寶石的相對密度均在2.67～2.70之間，與天然紅色綠柱石樣品的相對密度值一致。
3）偏光特性：27粒刻面合成紅色綠柱石都具有一軸晶典型的雙折射特徵。光軸的方位從幾乎平行於檯面到垂直於檯面變化，但是多數與c軸呈不超過20。的夾角。
4）多色性：從不同的方向觀察，所有27塊合成刻面紅色綠柱石都顯示出中等到強的二色性：紫紅色/橙紅—橙棕色，與天然紅色綠柱石樣品不同。
5）內部特徵：①與籽晶成斜交的生長紋非常明顯。這是由於水熱法合成過程中與籽晶斜交的多餘晶面的生長所引起的。從垂直於籽晶片的方向可以很清楚地觀察到 V字形交叉的生長紋。這些生長紋線是由生長過程中輕微的擾動引起的，見圖5。②平行於籽晶方向觀察也能發現近似波浪形的生長紋，這也與上述因素有關。③有時可在晶體中發現生長過程中用來懸掛晶體的金屬線殘余，但在刻面樣品中沒有發現。④有時會發現成平直或彎曲的癒合裂隙，大多數成復雜形狀，而且其間含有大量微小的液態或氣液兩相包裹體，見圖6。刻面樣品不易發現此類特徵。⑤有時偶爾可在合成晶體中發現孤立的氣液或固體包裹體（圖7中a）；在一些晶體中可以觀察到沿著籽晶邊緣的三角形細小包裹體（圖7中b）；在一塊合成紅色綠柱石晶體中有一塊不透明的黑色片狀包裹體經拉曼光譜測定為赤鐵礦（圖7中c）。⑥在籽晶附近偶爾可發現釘頭狀包裹體（圖8），「釘頭」為有色或無色的未知固體，「釘身」為空洞或液相或氣液兩相包裹體。
圖5 水熱法合成紅色綠柱石內部的V字形交叉的生長紋（左3×，右9×）
（據James et al.,2001）
圖6 一熱法合成紅色綠柱石樣品內部的癒合裂隙（左8×，右14×）
（據James et al.,2001）
圖7 水熱法合成紅色綠柱石樣品內部孤立的氣液或固體包裹體（左25×，中20×，右15×）
（據James et al.,2001）
圖8 水熱法合成紅色綠柱石晶體內部籽晶附近的釘頭狀包裹體（左40×，右40×）
（據James et al.,2001）
4.化學成分分析
電子探針測定天然和合成紅色綠柱石樣品的化學成分見表2。除了表中所列的元素外，電子探針能譜圖還發現合成晶體中存在Cu,Co,Ni和Rb等元素，測得天然紅色綠柱石晶體中含有Cu,Ga和Rb。鑒定天然與合成紅色綠柱石寶石的最重要的元素為Co和Ni。這兩種元素從未在天然紅色綠柱石中發現。
5.可見光吸收光譜特徵
合成紅色綠柱石和天然紅色綠柱石的偏振可見光吸收光譜可顯示出兩種材料的明顯區別。圖9中A和B記錄了一個從一顆橙紅色合成綠柱石晶體上取下的拋光片（2.7mm厚）的偏振可見光光譜，C和D為一顆猶他州天然紫紅色綠柱石晶體的偏振可見光吸收光譜，該光譜測於一個平行於突出棱面的拋光平面（3.2mm厚）。
表2 天然和合成紅色綠柱石樣品的電子探針化學成分分析
（據James et al.,2001）
圖9 合成紅色綠柱石和天然紅色綠柱石樣品的偏振可見光吸收光譜
A,C—合成；B,D—天然
（據James et al.,2001）
從圖9中可以看出合成紅色綠柱石的光譜特徵如下：
1）370nm附近弱吸收帶與Fe3＋有關，410nm附近弱吸收帶與Ni3＋有關。
2）400～470nm強吸收帶中450nm處最強，是由Co2＋引起的。
3）同樣由Co2＋引起的還有480～600nm（其中560nm處 最強）強吸收帶，545nm,560nm,570nm,585nm等強的尖銳吸收峰和525nm附近弱吸收帶。
在圖9A中450nm與560nm的吸收帶的強度大體相同，圖9B中垂直於c軸的強吸收峰在450nm。
天然紅色綠柱石平行於c軸的光譜（圖9C）特徵為：400nm以下 Fe3＋的吸收增強；430nrm處出現 Fe3＋的弱吸收峰；450～560nm（中心在560nm,Mn3+）出現較寬的吸收帶。
天然紅色綠柱石垂直於c軸的光譜（圖9D）具有相似的情況，但還有一些獨有的特徵：370nm附近出現 Fe3＋弱吸收帶；485nm附近出現Mn3＋的弱吸收帶；強吸收帶位於545nm處。
總體來看，天然或合成的紅色綠柱石在非軸向均有較強的光譜吸收，特別是合成樣品中在530nm,545nm,560nm,570nm和590nm處出現的Co2＋一系列吸收帶。
6.紅外光譜特徵
天然與合成的紅色綠柱石的紅外光譜吸收特徵如表1中所示。天然綠柱石晶體的紅外光譜在除了2800～3000cm-1之間有弱的吸收外，2300cm-1之上幾乎沒有吸收。相反，合成紅色綠柱石在5300cm-1,3200～4200cm-1之間有強的吸收帶，2300～3200cm-1之間還有弱的吸收。3200～4200cm-1的吸收帶是由水的存在造成的。合成紅色綠柱石在紅外光譜圖上的這些特徵可以作為鑒定水熱法合成紅色綠柱石的佐證。
四、分析與討論
1.化學成分對寶石學特徵的影響
1）對折射率的影響：結合表2數據，可分析表1所示樣品折射率的升高是由鹼金屬的集中引起的。對29塊各種顏色的綠柱石的化學成分分析顯示：Na2O和K20的含量分別為0.10%～2.50%,0～0.65%，天然綠柱石的Na2O和K20含量分別為0.03%～0.39%,0.09%～0.29%，在水熱法合成祖母綠的檢測中發現 Na2O和K2O的含量分別為0.06%～0.12%,0.02%～0.04%，具體的比較列於表2。但是鹼金屬集中對折射率升高的影響可能會抵消過渡族金屬對折射率的影響。
盡管水並不是必需的成分，但是它卻出現在大多數天然綠柱石中，並且含量達到了2.7%。水含量如果很少，可能會對折射率的降低有影響。對紅色合成綠柱石的水含量沒有進行定量的研究，但是用常規的紅外光譜技術足夠檢測出水的存在，這是任何水熱法合成綠柱石都具有的特徵。
2）對密度的影響：對於由鉻釩致色的合成祖母綠來說密度都在2.67～2.68g/cm3之間。相比較而言所有天然綠柱石的密度變化范圍在2.63～2.92g/cm3之間。鹼金屬的含量可能會對密度有一定的影響。從表2及電子探針能譜圖中可知合成紅色綠柱石含有比大多數天然綠柱石更多的過渡族金屬，但是鹼金屬含量卻相對較低，所以可能有相互抵消的作用，因而合成紅色綠柱石與天然紅色綠柱石的密度基本一致。
2.可見光吸收光譜的應用
每一顆合成紅色綠柱石刻面寶石樣品的可見光光譜都顯示出同樣的特性：400nm以下有較寬的吸收帶，420～470nm吸收帶，400～600nm包含一個窄的中等強度的吸收帶，吸收峰主要集中在530,545,560nm處，其中545,560nm吸收峰很強，570,590nm還有兩個尖銳的吸收峰（見圖9A和B）。這些特徵不同於天然紅色綠柱石的吸收光譜（見圖9C和D），天然紅色綠柱石樣品的光譜高吸收峰位於450nm以下，且在540～580nm之間有較寬的吸收帶。由此可知，530～590nm之間的尖銳吸收峰（由Co2＋引起）是鑒定水熱法合成紅色綠柱石的證據。
五、結論
1）合成紅色綠柱石具有典型的扁平晶體形態，V字形或波狀的內部生長紋以及由Co2＋引起的位於530～590nm之間的數個強吸收帶。
2）在合成紅色綠柱石中包裹體少見，但是偶爾可見單相（液相或固相）或氣液兩相包裹體或釘狀包裹體。
3）Co、Ni的存在，以及3200～4200cm-1之間水的吸收譜帶可以作為合成紅色綠柱石的證據。
4）盡管天然紅色綠柱石稀有而且昂貴，合成紅色綠柱石也很吸引人，但是合成紅色綠柱石的需求並不大。
參考文獻
何雪梅，沈才卿，吳國忠.1998.寶石的人工合成與鑒定.北京：航空工業出版社，48～49.
王濮，潘兆櫓，翁玲寶.1984.系統礦物學.北京：地質出版社，155～158.
James E.Shigley,Shane F.McClure,Jo Ellen Cole,et al.2001:Hydrothermal synthetic red beryl from the institute of crystallography,Moscow.Gems＆Gem-ology,Spring,37（1）:42～55
http://www.crys.ras.ru/indexe.html.
㈦ 砭石砭石
1）砭術即以石治病之術，是中醫針灸的起源。幾千年前在中國還沒有金屬工具的時候，一些較易打磨成型的石頭成了人們割開膿包、治病救人的工具，這些石頭可以說就是最早的砭石。中國中醫科學院西苑醫院康復科主任何良志介紹，砭術失傳，很大一部分原因是被更先進的醫療器具替代。同樣是對穴位的刺激，針灸比砭石刺激的效果要好。這樣傳統砭術就漸漸失去存在的價值，最終失傳。目前在一些中醫院開展的新砭術治療也都沒有起到很好的效果。「砭石只是一種已經被淘汰了的工具。即便這種工具有一定的效果，也要看怎麼用，由誰來用。患者不應自己購買醫療器械進行治療。應該由專業大夫來操作。」國家珠寶玉石質量監督檢驗中心副主任沈美冬表示，現在說的砭石，也就是微晶灰岩。它不是稀缺的石材，價格不應很高。對於目前市面上一些微晶灰岩首飾價格偏高的問題，還是因為宣傳附加在它身上的價值，而不是飾品本身的價值。
2）天然石材一般都有放射性。放射性污染是無色無味的，不要隨便把不了解的材料放在家裡，應送到相關機構進行檢測。因此，將砭石帶進家裡需謹慎。
3）沒人能負責任地替你鑒定砭石，因為本來就沒人說得清所謂真假。商家跟托兒，都是騙人的。
4)中國地質大學珠寶學院教授何雪梅認為，現在對於砭石保健功效的宣傳大都言過其實。首先是成分問題，從現在市場上的砭石飾品所開具的鑒定書來看，砭石主要成分是微晶灰岩。微晶灰岩是一種碳酸鹽類岩石，其中含有的鈣、鎂等成分都是岩石的組成部分，人體不可能從岩石中吸收這些成分。其次，對於砭石的能量場這個問題，目前中科院的一項實驗證明，砭石中散發的遠紅外線非常微弱，甚至還不如太陽光照射在皮膚上的遠紅外射線量大。
㈧ 報考地質大學珠寶設計專業研究生要考的科目
中國地質大學(武漢)2010年學術型碩士生招生目錄 專業代碼、名稱及研究方向人數考試科目106珠寶學院（027-67883748）050404設計藝術學01.首飾設計及工藝02.首飾設計及營銷03.首飾貴金屬材料及工藝24 ①101政治理論②201英語一③622 工藝美術史④864 首飾設計快題（徒手） 根據教育部的文件要求，今年考試科目不再指定參考書目，改為考試大綱，由各學院網站公布，請同學們及時查詢。 中國地質大學（北京）2010年招收攻讀碩士學位研究生專業目錄 院系所、專業研究方向、科目組導 師考試科目309珠寶學院050404設計藝術學①101思想政治理論
②201英語一
③616中外工藝美術史
④838首飾設計與首飾製作01首飾設計與市場營銷任 進 02珠寶首飾工藝與首飾文化周 怡 03中國傳統文化何雪梅 白 峰 王 鼐 616中外工藝美術史《首飾設計基礎》任進，中國地質大學出版社；《現代首飾工藝與設計》鄒寧馨，中國紡織出版社；《外國工藝美術史》張夫也，中央編譯出版社 ；《中國工藝美術史》田自秉，東方出版社838首飾設計與首飾製作《首飾設計基礎》任進，中國地質大學出版社；《現代首飾工藝與設計》鄒寧馨，中國紡織出版社；《外國工藝美術史》張夫也，中央編譯出版社 ；《中國工藝美術史》田自秉，東方出版社