何雪梅地质大学

㈠ 人工合成“庆隆夜光宝石”的晶体结构研究及发光机理探讨

郝庆隆沈才卿施倪承崔文秀

第一作者简介：郝庆隆，中宝协人工宝石专业委员会第二届委员、第三届副主任委员，北京华隆亚阳技术开发有限责任公司总经理。

一、引言

天然夜明珠是非常珍贵的宝物，在我国古代就有许多有关夜明珠的美丽传说，赋予了夜明珠神秘的色彩。近代，人们发现了很多品种的天然夜明珠，如萤石夜明珠、钻石夜明珠、水晶夜明珠等（栾秉璈，2003），引起了收藏界的广泛关注。天然夜明珠非常稀少，因此，非常珍贵，不能让更多的人拥有和观赏。

北京华隆亚阳技术开发有限责任公司利用先进的科学技术（何雪梅等，2004），充分利用我国丰富的稀土资源，在数年反复试验和实践的基础上，成功地实现了人工合成夜明珠宝石（按国家标准“GB/T16552—2003珠宝玉石名称”分类为人造宝石，以下仍称为“人工合成夜光宝石”或“庆隆夜光宝石”），使千百年来人们想拥有和观赏夜明珠的梦想成为现实。

早在20世纪60年代初，人们就人工合成出了主要基质为硫化锌的夜光粉及其塑料制品，但其磷光强度低，发光时间短。20世纪80年代末，随着科学技术的发展，传统的夜光粉已经不能够满足人们的需求，国际上开始了利用稀土元素激活法生产夜光材料的研究，并首先由德国人研制成功。众所周知，中国稀土元素的储量在世界上遥遥领先，而且中国研究人员对单个稀土元素的分离技术在世界上也首屈一指，因此中国珠宝企业在利用稀土元素激活法合成夜光宝石方面具有很大的资源优势和技术优势。北京华隆亚阳技术开发有限责任公司在应用稀土元素激活法合成夜光宝石的研究与开发方面走在了行业的前头。他们通过对磷光现象及其发光原理、矿物材料成分及其结构的研究，以碱土金属铝酸盐作为母体，加入硼元素，又加入稀土元素作为激活剂，生长出了初始磷光余辉强度高、发光稳定且发光时间长的夜光宝石。公司于1996年3月28日在中国专利局申请了名为“长余辉高亮度发光材料及其制备方法”的发明专利，并于2000年2月12日获专利证书，随后即在美国和韩国申请了专利；1996年6月7日在中国专利局申请了“人工合成发光宝石及其制造方法”的发明专利，并于2003年5月14日被授予发明专利证书。北京华隆亚阳技术开发有限责任公司把他们发明的夜光宝石命名为“庆隆夜光合成发光宝石”，简称“庆隆夜光宝石”，并于2001年7月在北京通过了专家鉴定，投入批量生产。

二、“庆隆夜光宝石”的合成方法简述

人工合成“庆隆夜光宝石”的合成方法包括夜光粉的制备和夜光宝石的制备两个过程。

1.夜光粉的制备

夜光粉的制备所使用的原材料为SrCO₃,Al₂O₃和H₃BO₃，原料中加入的激活剂和副激活剂为Eu₂O₃,Nd₂O₃和Dy₂O₃。

1）原料的配备：分别称取SrCO₃71.6g,Al₂O₃50.5g,H₃BO₃0.3g；称取激活剂和副激活剂 Eu₂O₃0.88g,Nd₂O₃0.84g和Dy₂O₃0.93g。将这些原材料和激活剂粉碎，并充分混合，后放入坩埚中。

2）原料的烧结：将盛有混合物的坩埚放入电炉中。在还原条件下，加热至800～1400℃恒温3h，之后在1300℃，继续恒温2h，然后自然冷却至200℃后从电炉中取出，即可得到作为人工合成夜光宝石原料的发光材料。

改变发光材料中的某些成分及其配比，可以生成不同颜色的发光材料，使用这些材料可以生产出各种不同颜色的夜光粉。

2.夜光宝石的制备

1）将制备好的夜光粉置于坩埚中。夜光粉可以是粉末状（过300目或400目筛），也可以是未经粉碎的烧结体。

2）将坩埚埋入压力电炉中的碳粉（作为还原气氛）中加热。炉温经5～8h缓慢升至1550～1700℃，同时加压至2atm

latm=101325Pa。以上，恒温恒压2～3h后自然冷却至200℃。

3）将烧结体从压力电炉中取出，冷却至室温。

4）将烧结体打磨（或雕刻）抛光制成发光宝石戒面或工艺品雕件。

三、人工合成“庆隆夜光宝石”的特性

1.发光特征

图1 人工合成“庆隆夜光宝石”的X射线粉晶衍射图

利用稀土元素作为激活剂合成的“庆隆夜光宝石”发光性能比20世纪60年代初使用硫化锌作基质的发光体提高了近30倍。将此种发光材料避光24h，然后在距离27W的荧光灯60cm处照射30min，在关闭光源后，测试“庆隆夜光宝石”5s的残光辉度为11570mcd/m²，发光时间可达10h以上，可视余辉时间最长可达60～70h。

2.放射性特征

人工合成“庆隆夜光宝石”的发光是由于稀土元素的激发，没有放射性。为了消除人们的疑虑，特意到国家权威机构，中国计量科学研究院进行了检测。检测结果，其放射性比活度仅0.024～0.055Bq/g，大大低于我国国家环保局发布的放射性比活度豁免限值（天然放射性物质为350Bq/g；人工放射性物质为70 Bq/g），可以认为没有放射性，因此不会对人体造成任何危害，可以放心使用。

3.宝石学性质

人工合成的“庆隆夜光宝石”，其基质属于单斜晶系，摩氏硬度6.5，密度为3.54g/cm³，折射率为1.65。

四、人工合成“庆隆夜光宝石”的晶体结构研究

人工合成“庆隆夜光宝石”的晶体，是以含硼碱土金属铝酸盐为基质，稀土元素为激活剂和副激活剂进行合成的，其化学式为M·N·Al₂－_xB_xO₄。其中M表示碱土金属（主要为Sr），N表示稀土元素（主要为Eu），x的含量为0.1≤x≤1。这种夜光宝石结构中，铝－氧形成四面体结构，且四面体以共角顶的方式连接形成六方环，在垂直六方环方向上形成宽阔的六方孔道，其内空间足以容纳大半径的碱土金属阳离子，如 Sr（可以被Mg,Ca,Ba中至少一种元素部分替代），同时也允许稀土元素的进入，如 Eu（可以被 La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu中至少一种元素部分替换）。进入孔道的阳离子排位并不像铝－氧四面体那样连接紧密，而是存在一定的缺位。

对人工合成的“庆隆夜光宝石”进行了X射线粉晶衍射分析，其结果如图1所示。

利用JCPDS卡片对该衍射图进行了物相归属的检索。发现人工合成“庆隆夜光宝石”的衍射数据与JCPDS卡片的34-0379（SrAl₂O₄）有相似之处。表现在最强的衍射峰的d值与强度大致上有一定的可对比性。但是，只要对人工合成“庆隆夜光宝石”的衍射数据进行细致分析，就可以发现人工合成“庆隆夜光宝石”衍射数据与JCPDS卡片的34-0379粉末衍射数据也有许多不同之处。这些不同之处可归纳为如下几个方面：

1）在2θ角从3°～100。范围内，人工合成“庆隆夜光宝石”共收集了143个衍射峰，其中2θ角（CuKa）在 3°～67。之间是可与JCPDS卡片的34-0379对比的。在此区间内，人工合成“庆隆夜光宝石”样品共收集到118个衍射峰，与34-0379相符合的有 77个衍射峰，还有 45个衍射峰在34-0379的衍射图上是不存在的。尤其是人工合成“庆隆夜光宝石”样品中 2θ为7.1°（d=12.45

1

＝10^-10m。）,14.26°（d=6.211

），18.12°（d=4.89

）,21.48°（d=4.14

）及 25.4°（d=3.507

）等衍射线都具有非常敏锐的峰形。这些衍射峰在34-0379衍射图中均不存在。这说明人工合成“庆隆夜光宝石”与34-0379相的X射线粉末衍射图具有明显的不同。

2）在人工合成“庆隆夜光宝石”与34-0379每一对可以比对的衍射峰中，两者的d值均有系统的差异。排除仪器的系统误差后，可以看出在每一对的数据中人工合成“庆隆夜光宝石”的d值稍大于34-0379相的d值。根据34-0379卡片提供的晶胞参数｛a=8.4424（8）

,b=8.822（1）

，c=5.1607（6）

，β＝93.415（6）°），用最小二乘法拟合方法计算了人工合成“庆隆夜光宝石”样品相的晶胞参数。其晶胞参数的变化范围为：

中国人工宝石

由此可见，人工合成“庆隆夜光宝石”与34-0379之间的晶胞参数的差异是明显的。这种晶胞参数的差异可以认为是晶体结构中化学成分变化所致。

上述大量多余衍射峰的存在，可能是由人工合成“庆隆夜光宝石”中存在着另一个新的物相造成的。经过资料的检索，这些多余的衍射峰大部分可与一种叫做Sr₄Al₄O₂[Al₁₀O₂₃]的物相相对比。该物相的晶体结构已得到确切的阐明（何雪梅等，2005）。其晶胞参数为a=24.785（1）

,b=8.487（2）

，c=4.886（1）

，空间群为Pmma。

由此证明，在人工合成“庆隆夜光宝石”中至少存在着两个物相，第一个物相是与34-0379类似的化合物（SrAl₂O₄），第二个物相是与Sr₄Al₄O₂[Al₁₀O₂₃]相类似的化合物。以下将这两种物相分别简称为第一物相和第二物相。

用光学显微镜及电子探针分析技术对第二物相进行了大量的微区观察和分析后，发现第二物相在人工合成“庆隆夜光宝石”样品中广泛存在。它往往分布于第一物相颗粒的边缘，在正交偏光下具有明显的橙黄干涉色，结晶颗粒粗大，约是第一物相的3～5倍。在偏光显微镜视域下第二物相约占颗粒总面积的8%～12%。微区分析技术已证明了第二物相具有很强的发光功能，对于第二物相的发光特性已进行了大量测试和鉴定工作。

由于配料工艺和烧成工艺的精确控制，人工合成“庆隆夜光宝石”生成了复相结构，复相结构是现代材料科学发展的方向之一，人工合成“庆隆夜光宝石”作为一种复相材料，显示比单相的材料性能更优越，使余辉时间大大增强。

中国地质大学施倪承教授对人工合成“庆隆夜光宝石”的结构进行了研究，得到了如图2所示的第一物相结构图，图中紫色代表铝－氧四面体，绿色小球代表孔道中的碱土金属或稀土元素。

图2 人工合成“庆隆夜光宝石”中第一物相的晶体结构

另外，人工合成“庆隆夜光宝石”中加入了一定量的硼（B），用红外光谱分析得知部分硼取代铝形成了B-O三角形结构，这对 Al-O四面体结构起了破坏和不稳定作用。

五、人工合成“庆隆夜光宝石”的发光机理探讨

1.碱土硼铝酸盐的基质为稀土发光提供了适合的晶体结构，添加Eu,Dy,Nd等3种元素后对发光各有不同的贡献

在碱土硼铝酸盐中加入Eu后，由于Eu^2＋离子和Sr^2＋离子的半径接近，Eu^2＋离子很容易取代晶格结构中的部分 Sr^2＋离子，形成取代型的固溶体（Nadeshina et al.,1976），从而，形成了Eu^2＋的4f⁶5d→4f⁷跃迁的晶场环境。

加入Dy元素后，Dy^3＋离子作为副激活离子，替代部分Sr^2＋离子在晶格中的占位，由于Dy^3＋离子半径大于Sr^2＋离子半径，使生成物的晶格发生畸变，并且由于Dy^3＋离子与Sr^2＋离子不等价，从而产生“空穴陷阱”，成为“色心”。光激发时，自由电子跃迁到较高能量的激发态，从激发态回落时既可能回到基态，也可能落入陷阱中，被储存起来。激发停止后，靠常温下的热扰动（包括晶格发生畸变或扭曲在复原过程中放出能量）为自由电子提供能量，获得能量的自由电子会被激发而往高能量方向跃升，某些自由电子可能会从陷阱中跳出来回落到基态，另有一些电子跳不出陷阱，只在陷阱中跃迁及回落，如果自由电子回落时放出的能量在可见光范围内，我们就能看到有颜色的磷光。不同价离子相互取代后形成“空穴陷阱”引起的发光，是发光机理之一。Nd元素的作用与Dy元素的作用相似。

2.人工合成“庆隆夜光宝石”中加入了硼（B）

这是发明专利的重要组成部分，硼的加入使少量硼取代铝，形成的B-O是三角形结构，而Al-O是四面体结构，这样，少量的B-O三角形替代了Al-（）四面体，使晶体结构具有不平衡性，形成晶格缺陷，对“庆隆夜光宝石”的高辉度、长时间余辉有所贡献。所以，B-（）三角形替代 Al-O四面体是人工合成“庆隆夜光宝石”的一个重要结构特征。人为地制造晶格缺陷，形成“色心”，是发光机理之二。

另外，硼进入晶体结构后，少量的B-O三角形替代了Al-O四面体，使晶格产生扭曲，晶格的扭曲对发光是有一定加强作用的。

如前所述，在日光或其他能量的激发下，自由电子可以从基态跃迁至激发态能级，再由激发态能级放出能量回落到基态，如果有了晶格缺陷，就会形成电子的陷阱。这个回落电子不一定回到基态，可能掉到这个陷阱中。掉入陷阱中的电子有两种活动方式，其一，这个电子受到外界能量激发，跳出陷阱回落到基态，同时放出能量，如果此能量在可见光范围内，我们就可以看到颜色；其二，这个电子受到外界能量激发后，跳不出陷阱，那么它在陷阱中跳到最高点后，还会落入陷阱底，从最高点回落时照样要放出能量，如果此能量在可见光范围内，我们就可以看到颜色。此类电子在陷阱中出现反复跃迁的现象，如果电子回落时能见到颜色，则一定会保持较长的时间。当然，电子的反复跃迁需要能量来补充激发，这种能量可能就来自扭曲晶格。扭曲晶格由于自身的不稳定性，在能量的激发下产生微变，并储存能量，在激发光源停止照射后，这种微变在复位的过程中，发生能量转换而放出能量，使自由电子受到能量的不断补充，从而使材料获得超长的余辉时间。这是发光机理之三。

3.人工合成“庆隆夜光宝石”样品中存在两相结构

合成复相材料是人工合成“庆隆夜光宝石”加强余辉的独特方法，复相固溶体的生成使晶格的场能发生变化，晶格的不稳定性增强。

在结构研究中我们说到，第二物相分布于第一物相颗粒的边缘，在正交偏光下具有明显的橙黄干涉色，结晶颗粒粗大，约是第一物相的3～5倍。在偏光显微镜视域下第二物相约占颗粒总面积的8%～12%。微区分析技术已证明了第二物相具有很强的发光功能，虽然我们对第二物相为什么有那么强的发光功能研究不够，但它肯定是发光机理之四。

4.稀土元素的作用

稀土元素的最大特点是：稀土元素f-d组态的电子跃迁能级很多，并且跃迁能量很小，这样，晶格缺陷形成的陷阱中心电子跃迁或回跳放出的能量，以及晶格畸变或扭曲恢复中放出的能量都能激发稀土元素f-d组态的电子跃迁，这些电子从激发态跳回基态时，就能发光。资料介绍，在三价稀土离子的4f组态中，共有 1639个能级，能级对之间的可能跃迁数目高达 199177个（张克立，2005），这么多的能级和跃迁数目一定会使发光时间很长，而人工合成的“庆隆夜光宝石”中有 3个稀土元素，这可能是“庆隆夜光宝石”产生超长余辉的主要因素之一。这是发光机理之五。

六、结论

人工合成了一种具有优异发光性能的人造夜光宝石，获得了国家发明专利，被命名为“庆隆夜光合成发光宝石”简称“庆隆夜光宝石”。

讨论了人工合成“庆隆夜光宝石”的发光机理，首先是晶体结构中具有大的孔道，使碱土金属离子和稀土元素离子进入孔道，为发光创造了条件；稀土元素取代碱土金属后的不等价造成“空穴陷阱”俘获自由电子是发光机理之一；硼元素的加入，增加了晶体结构的缺陷，也即增加了俘获自由电子的陷阱是发光机理之二；硼元素的加入，还增加了晶体的不稳定性，使晶体发生扭曲，在被激发时储存能量，撤销激发后放出能量作用于自由电子是发光的保证，这是发光机理之三；复合晶体的形成，特别是第二物相的形成，成为了发光的特殊晶体结构是发光机理之四；稀土元素f-d组态的电子跃迁能级很多，并且跃迁能量很小，是人工合成“庆隆夜光宝石”高辉度、长余辉的主要因素，为发光机理之五。

附：庆隆夜光宝石制作的部分工艺品，分别是在可见光下和黑暗环境中的照片。

可见光下和黑暗环境中的首饰

可见光下和黑暗环境中的观音像（发紫色磷光）

可见光下和黑暗环境中的雕刻工艺品（花卉）

参考文献

何雪梅，何彦龙，沈才卿等 .2004.夜光宝石人工合成技术的发展及应用.珠宝科技，16（5）:19～21.

何雪梅，沈才卿.2005.宝石人工合成技术.北京：化学工业出版社，238～243.

郝庆隆，高景峰，徐谦等.2003.人工合成夜光宝石及其制造方法.中国专利：106373.4,2003—05—14.

栾秉璈.夜明珠.2003.北京：文物出版社，64～90.

徐光宪主编.1995.稀土（下）（第 2版）.北京：冶金工业出版社，132～133.

张克立.2005.固体无机化学，武汉：武汉大学出版社，68～89.

Nadeshina T N,Pobedimskaya E A,Belov N V.1976.Crystal structure of strontium aluminate[Sr₄ Al₄ O₂A_l0O₂₃].Kri-stallografiya,21:826～828.

㈡ 人工宝石专业课的教学体会

何雪梅

作者简介：何雪梅，中宝协人工宝石专业委员会第二、三届委员，中国地质大学（北京）珠宝学院副教授。

一、中国珠宝高等教育的现状

珠宝行业在中国属于一个新兴行业，至今仍处于初级发展阶段。珠宝业的进一步发展和腾飞，珠宝行业生产技术的更新，从业人员素质的提高等方面，均离不开珠宝教育的支持和依托。

中国的珠宝高等教育是随着我国经济实力的逐步增强、人民生活水平的不断提高应运而生的。

珠宝高等教育是改革开放的新生事物。在中国高等教育改革的大环境中，既要遵循中国高等教育的政策研究规律，也应在中国高等教育的框架中建立具有特色的教学体系，以适应社会的需要，行业发展的需要。

在国外，珠宝教育多属于职业教育，有近百年的历史。而在国内，由于传统观念及国情的制约，珠宝教育至今仍以学历教育占主导地位。但是我们不能忽视20世纪80年代早期，职业型珠宝教育为我国珠宝业的发展奠定的基础。20世纪90年代中后期，不同层次珠宝教育相继开展，在以中国地质大学为龙头的珠宝教育体系下，中国珠宝教育（包括民办院校）遍及全国十多个城市和地区。

目前，中国珠宝高等教育虽在多年的办学和教学实践中积累了一定的经验，不同地区不同层次的珠宝教育取得了一定的成绩，但仍存在着许多不足和缺陷，阻碍了中国珠宝高等教育的进一步发展。例如：在不同层次人才的培养目标上未能认真仔细地去研究并加以界定，致使不同层次的珠宝教育存在着教学思路、教学方式缺乏系统性和针对性，课程设置、教学内容等方面千篇一律的现象，缺乏创新，没有特色。此外，教师队伍的培养也有待于进一步加强。

因此，探讨中国珠宝高等教育如何得到稳定和长足的发展，如何走一条“具中国特色的珠宝教育”之路是中国珠宝教育的当务之急，也是国内珠宝教育专家、学者共同关注的问题。

二、人工宝石课程在珠宝专业教学中的地位

人工宝石是宝石学中一个重要的分支，是珠宝玉石分类中的一大类别。随着天然宝石的不断开采，其储量将会不断减少，并会呈现渐渐枯竭之势，而世界对宝石的需求量却在不断地增加。人工宝石的出现弥补了天然宝石的不足，丰富了珠宝市场，美化了人们的生活。人工宝石由于其具有相当强的装饰性，所以应用十分广泛，在宝石领域中起着非常重要的作用。

随着人工合成宝石技术的飞速发展，人工合成宝石品种和数量的不断增多，市场的日益扩大，人工合成宝石已成为宝石学的一个重要组成部分，并迅速发展为集科研、生产和销售为一体的行业。

人工宝石经历了近百年的发展后，至今仍兴盛不衰，与天然宝石互为补充形成并行不悖的局面。由此可见，人工宝石的研究很有前途，且大有可为，所以人工宝石专业技术人员的教育和培养也显得十分重要。

目前，高等院校中人工宝石课程已成为宝石学专业中一门重要的专业课。不同层次的教学体系中均离不开人工宝石的教学内容，而且人工宝石的教学内容从十年前的一个章节内容发展为一门课程的内容，学时数从8学时左右发展为今天的80学时左右。由此可见，人工宝石专业课的教学发展是与时俱进的。将飞速发展的人工宝石新技术和新方法尽快传输给学生，不断丰富人工宝石课程的教学内容，并引导学生独立思考，灵活运用所学的理论知识，进行科技创新和发明创造，是我们人工宝石教育工作者应尽的职责。因此，人工宝石专业课的教学非常重要，既要不断丰富教学内容，又要不断进行教学法的改进和创新，才能跟得上时代的步伐，为中国的珠宝高等教育培养出合格和优秀的人才。

三、人工宝石课程教学过程中存在的问题

1.不同层次的教学对象所讲授的内容千篇一律，教材单一或不规范

纵观全国不同层次的珠宝高等教育体系，发现在课程设置和教学内容方面变化不大。例如，某些院校的大专和本科教学中人工宝石专业课的设置均为《合成宝石》，课时数完全一样，教学内容也完全一样，甚至一些研究生课程也简单重复本科课程的教学内容。

由于目前整个珠宝高等教育还处于探索阶段，所以教材建设非常匮乏，不同层次的教学对象缺乏与之相对应的人工宝石教材，不少院校只能选择现有的一本教材，未能做到因材施教。

2.缺少教学实践，教学设备和教学标本匮乏

宝石学是一门实践性非常强的学科，作为宝石学重要分支之一的人工宝石专业课的教学更应当与实践相结合。然而，由于人工宝石技术更新快，竞争激烈，绝大多数人工宝石生产厂家保密意识强，极少愿意与学校建立学生实习基地，加上许多国营科研单位纷纷改制下马，国内生产的人工宝石品种有限等等，造成了教学过程中缺少教学实践，教学设备和教学标本匮乏的现象。

3.教师队伍的培养不力

由于珠宝高等院校的毕业生大多倾向于从事鉴定和营销职业，使得学生教学能力的培养欠缺，并且学校的进人制度限制过多，造成人工宝石课程教学的师资力量欠缺，能够真正胜任该课程教学的教师很少，因而也直接影响了该课程的教学效果。

四、人工宝石课程教学改进的对策

1.根据不同性质的高校进行课程设置

公立高校主要按照国家既定的制度进行建设，出于学历文凭和传统观念的影响，生源较好，但就业形势不容乐观。这是由于珠宝行业的局限性，以及中国教学体系的不合理或不完善，造成相当一部分大学生或研究生高分低能，毕业后不能适应社会的需要。因此，借鉴西方“宽进严出”的教学制度可以对目前珠宝教育制度的不足进行改善。

民办珠宝高校一方面要发挥助学性和职业型高等教育的特点，培养高素质应用型合格人才，在内部管理制度上完善自我，提高就业率，扩大自身在行业内的影响力；另一方面，也要加强民主制度建设，使学术研究和教学研究并进，争取早日获得国家批准的学历文凭教育资格。

针对公立高校和民办高校的基本特点进行如下课程设置：

公立高校——注重学历教育，可设置《人工晶体》、《晶体生长与宝石合成》、《合成宝石》等课程。

民办高校——注重职业、应用教育，可设置《人工宝石》、《合成宝石》等课程。

2.根据不同层次的教学对象进行课程设置

针对目前珠宝高等教育的现状，珠宝高等教育应分为三个教学体系：

大学专科教育（包括成人教育、职业教育）

大学本科教育

研究生教育（包括硕士和博士）

针对目前珠宝高等教育培养目标不明确的现状，珠宝高等教育三个教学体系的培养目标应为：

大学专科教育：职业－应用型人才

大学本科教育：基础－应用型人才

研究生教育：研究－应用型人才

因此，根据不同层次的高校应当进行如下课程设置：

大学专科教育：《合成宝石》

大学本科教育：《人工宝石》或《晶体生长与宝石合成》

研究生教育：《人工晶体》

3.根据不同层次的教学对象编写不同层次的教材，因材施教

根据珠宝高等教育三个教学体系的培养目标，针对不同层次的教学对象，建议能够成立不同层次珠宝教育教科书（珠宝高等教育系列用书、珠宝中等教育系列用书以及珠宝培训系列用书等）编写机构，按照教学规律、教学大纲和教学深度的不同要求进行教材的编写。

研究生教材——注重晶体生长理论和人工宝石合成技术及工艺原理

本科生教材——注重人工宝石合成技术和工艺，以及人工宝石的鉴别

专科生教材——注重人工宝石的鉴别

根据不同的教学对象，教师可以有选择地进行教学，因材施教，不断提高教学水平。

4.提高教师队伍的科研和学术水平，加强教师队伍建设

无论是公立高校还是民办高校，均不可忽视师资队伍的建设。要不断加强对师资队伍的进修培养以及考核制度的完善，教师能够不断得以充电，及时了解珠宝行业最前沿的新技术和新方法，了解珠宝市场的变化规律和发展趋势，才能培养出适合目前社会和珠宝行业发展的有用人才。

5.科研与教学并重，完善实验设备和补充教学标本，注重研究生的培养，建立人工宝石专业实习基地

科研和学术水平也体现在研究生的培养上，宝石学专业的科研和学术研究大多体现在人工宝石和优化处理宝石领域。研究生是科研领域和学术领域中的新生力量，因此，在研究生培养方面，要充分体现科学研究的力度和深度，与生产厂家和科研单位建立实习基地，如与有“人工宝石之都”之称的广西梧州市建立人工宝石专业实习基地，培养出复合型的、综合素质高的现代化人工宝石专业人才，提高珠宝界教学和科研领域的理论水平和学术水平。

此外，各个院校要根据自身优势和教学特点，不断完善人工宝石实验设备和及时补充教学标本，理论联系实际，不断提高教学效果。

五、结束语

目前在珠宝这一新兴行业中还存在着许多空白需要填补，有许多领域需要我们去辛勤耕耘，尤其在人工宝石领域更是如此，例如：宝石人工合成的新品种、新方法的研制，人工宝石品牌的建立，人工宝石产业基地的建立，人工宝石教材建设和教学方法的研讨，我国人工宝石走向世界的战略实施，等等。以上所述的一切都需要合格的人工宝石专业人才去实现。

总之，中国珠宝高等教育发展的前景是广阔的，人工宝石领域未来的发展也是相当乐观的。只要我们遵循教育的科学规律，广开思路，开阔视野，拓宽领域，抓住契机，立足“特色”，勇于创新，中国的珠宝教育（尤其是人工宝石教育）一定能够更上一个台阶，并为中国珠宝行业的发展做出巨大的贡献！

以上是我在人工宝石专业课教学过程中的一些粗浅的认识和看法，旨在“抛砖引玉”，不当之处，恳请各位专家、学者以及珠宝界的同仁们批评指正！

㈢ 碧根治疗仪的红外线对人有害吗

没有害处，上面这个乱写的。不是红外线，是远红外线，对身体很好

㈣ 我国的人工合成金刚石

沈才卿

作者简介：沈才卿，中宝协人工宝石专业委员会第一届副主任委员，第二、三届常务副主任委员兼秘书长，核工业北京地质研究院成矿模拟实验室高级工程师。

一、金刚石的性质

金刚石的化学成分是碳（C），可含有硼和氮等杂质。

结晶状态：晶质体。

晶系：等轴晶系，常见八面体、菱形十二面体、立方体等晶形，晶体常发育阶梯状生长纹、生长锥或蚀象。

常见颜色：①白色系列，无色至浅黄、浅褐；②彩色系列，深黄、褐、灰色，浅至深的蓝、绿、橙黄、粉红、红、紫红色，偶见黑色。

光泽：金刚光泽。

摩氏硬度：10。

密度：（3.52±0.01）g/cm³。

光性特征：均质体，偶见异常消光。

折射率：2.417。

双折射率：无。

色散率：0.044。

紫外荧光：长波下荧光从无至强均有，荧光颜色有蓝色、黄色、橙黄色、粉色等，短波较长波的荧光弱。

特殊性质：钻石热导率高于所有其他物质（最近人工合成的碳硅石除外），另外，发光性较特殊，将钻石置于日光下暴晒后，会发出淡青蓝色的磷光；在X射线照射下大多数发天蓝色或浅蓝色荧光，极少数不发荧光；在阴极射线下发蓝色或绿色光。

无论是天然金刚石还是人工合成金刚石，它们对所有的酸都是很稳定的，甚至在高温下酸也不能在金刚石晶体上显示出任何作用；但是，金刚石在碱、含氧盐类和金属等溶体中，很容易受浸蚀。由于金刚石的成分是碳，所以在纯氧中温度达到700～780℃可燃烧；在空气中不断加热至800～1000℃时也可燃烧；在真空中800～1700℃条件下，仅在结晶表面的薄层有石墨化，内部无变化；在惰性气体中，约1700℃以上时，整个结晶体迅速发生石墨化，最后成为石墨粉末，石墨化的开始温度随结晶体而异，在1600～1800℃之间。金刚石的熔化温度为（3700±100）℃。有缺陷的金刚石晶体，在加热时往往破裂，但结晶完好的金刚石晶体可以加热到1800～1850℃，且可急速冷却，此时它们不仅没有被破坏，反而由于消除了局部应力而使晶体得到强化。

最常见的金刚石晶体是八面体，其次是斜十二面体，真正的立方体是很少的。金刚石的硬度最高，却很容易裂开，它最容易沿晶体面网间距最大的（111）面裂开，这个面也称金刚石的“解理面”，著名的金刚石“库利南”原石重 3106.9克拉，就是利用金刚石的解理面劈成许多小块的。对于晶体完好、无可见缺陷的金刚石来说，将晶体劈开的压力在300～1000N/cm²之间。

二、金刚石的人工合成历史、方法和原理

1.人工合成金刚石的历史

1953年人工合成金刚石首次在瑞士 ASEA公司试验成功，但没有报道。1955年2月15日美国通用电气公司最先报道了人工生长金刚石获得成功的消息，取得了发明权。自此，世界各国纷纷进行人工合成金刚石的试验和开发，起初人们只能大量合成出细小的、质量不高的工业级金刚石，主要供工业方面应用。但人们一直在设法长出优质的金刚石大单晶。终于在1970年，美国通用电气公司宣布用晶种法、经过七天时间生长出了5～6mm的宝石级金刚石，晶体重量达1克拉左右。后来，他们致力于提高晶体生长速率的研究，只需几十小时就可生长出上述同样大小的金刚石。1992年，该公司合成出热导率比天然金刚石大2倍的超级金刚石，颗粒重量达到3克拉。南非 De Beers公司在20世纪70年代初能生长出宝石级金刚石，1987年生长出了11.14克拉的大单晶，是浅黄色、透明的宝石级八面体歪晶形金刚石，1990年又宣布生长出了14.3克拉的金刚石大单晶，资料表明，后来又合成出重30多克拉的黄—棕色金刚石晶体。前苏联科学院西伯利亚分院1990年宣布生长出了7.5mm，重1.5克拉的不同颜色的宝石级金刚石。他们是目前世界上唯一能将人工合成钻石（通常将加工好的金刚石称钻石）进入市场的国家。如今，俄罗斯与泰国的合资企业 Tairus公司生产人工合成钻石，既供裸钻又供镶嵌好的钻饰。据报道，美国向俄罗斯购买了人工合成宝石级金刚石的技术，因此，市场上也有美国生产的人工合成钻石。

2.我国的人工合成金刚石历史

我国的人工合成金刚石于 1963年获得成功，由于工艺比较成熟，还有专门生产设备的厂家，供求量又大，不少乡镇企业都能生产。据1998年统计，我国有大小人工合成金刚石厂3000家左右，年产量5亿克拉左右，但这些人工合成金刚石都比较小，只能作工业用，其质量属于工业级。对于大颗粒金刚石，曾于1974年由上海硅酸盐研究所用金属薄膜法生长出了优质金刚石大单晶，并于1977年生长出最大达4mm，重量达0.29克拉的含硼半导体金刚石大单晶，后于1985年又采用晶种法获得了直径3.2mm，重量为0.2克拉的优质人工合成金刚石大单晶。但直到现在，我国尚未进入商业生产人工合成宝石级金刚石的行列，也就是说，珠宝首饰市场上至今没有我国生产的人工合成钻石。据2002年年中的不完全统计，我国人工合成金刚石厂有4000～5000家，但生产单颗粒工业级人工合成金刚石的厂家只有450家左右，其他主要是生产聚晶金刚石或生产金刚石制品的。然而，这450家左右的人工合成工业级金刚石厂的产量较大，从消耗的原材料与触媒量估算（原材料与触媒的用量与人工合成金刚石的产量之间有一定的比例），我国人工合成工业级金刚石的年产量应当有12亿克拉左右，估算年生产能力可达15亿～20亿克拉。通过强强联合或兼并，我国目前年产量达2000万克拉人工合成工业级金刚石的厂有10家左右，最大的厂家可达年产量1亿～2亿克拉人工合成工业级金刚石。六面顶金刚石压机用的叶蜡石外形见图1，合成金刚石原料分选机见图2。

图1 六面顶金刚石机用叶蜡石外形

3.我国人工合成工业级金刚石的优势与劣势

我国人工合成工业级金刚石年产达12亿克拉左右，但目前全世界年产人工合成工业级金刚石（除中国外）有7亿～8亿克拉，其中主要生产国及公司有：俄罗斯，年产 2亿克拉左右，美国，年产2亿克拉左右，De Beers公司年产2亿克拉左右，可见我国年产量的优势很大。但是，我国生产人工合成工业级金刚石的劣势也很大，主要差距有：①每一次合成金刚石产量（单产）的差距：国外达到单产600～700克拉；我国97%以上的人工合成工业级金刚石生产厂用的是六面顶金刚石压机，最少的单产仅10克拉左右，好的能达到单产30克拉左右，最好的能达到单产40克拉左右；二面顶金刚石压机单产较高，可达60克拉左右，可见与国外人工合成金刚石单产差距很大。②人工合成工业级金刚石质量的差距：人工合成工业级金刚石的质量主要有下列几方面：合成金刚石单颗粒抗压强度、晶体形态、热稳定性、抗冲击强度、粒度大小等，与国外主要生产国生产的人工合成工业级金刚石比，我国生产的人工合成工业级金刚石质量比较差。国内同类产品比较，二面顶金刚石压机生产的人工合成工业级金刚石的质量比六面顶金刚石压机生产的人工合成工业级金刚石质量好。③价格差距：我国出口的人工合成工业级金刚石以原料为主，每克拉平均销售价为10美分左右；国外的人工合成工业级金刚石原料平均售价70～80美分，最高售价可达1～2美元。价格是由产品质量决定的，这也印证了我国生产人工合成工业级金刚石的质量较差的评价。④设备的差距：国外以二面顶金刚石压机为主要生产设备，其压力相当于6000～10000t，合成腔的体积大，所以单产高；我国有97%的人工合成金刚石是用六面顶金刚石压机生产的，其优点是投资低，技术难度不高；但缺点是合成压腔小，单产低，质量差；对于二面顶金刚石压机来说，其压力比六面顶金刚石压机大，但压力相当于2500吨，比国外的二面顶金刚石压机的压力小很多，合成腔也比国外的小，所以单产比较低。我们能把压力提高吗？！难。据说主要是国内生产的相当于6000吨压力用的合成腔材料质量达不到要求。目前，国内已有单位从国外引进相当于6000吨压力的金刚石压机用以生产高质量的人工合成工业级金刚石。

图2 合成金刚石原料分选机

4.我国人工合成金刚石的最新进展

1）在20世纪90年代，原国家建材部人工晶体研究所，曾用化学气相沉淀法（CVD）法生长出2mm厚、5mm边长的黑色金刚石戒面供应市场。据北京航空航天大学陈汴琨教授介绍，2006年我国某单位已能用此法生长出厚1mm左右，面积100cm²左右，重量为150克拉的金刚石块体，只不过价格还偏高，这样一块金刚石原料的价格在1万元人民币左右。

2）2003年8月14日，《宝玉石周刊》刊登了“我成功在440℃下合成金刚石”的消息。中国科学技术大学陈乾旺教授领导的研究组在关于“低温还原 CO₂合成金刚石”研究中，实现了在440℃的低温条件下，以CO₂为碳源成功地合成了250μm的大尺寸金刚石，首次实现了从CO₂到金刚石的逆转变，在国际学术界引起极大反响。陈乾旺教授和同事们自行研制高压反应釜进行实验，用安全无毒的CO₂作原料，使用金属Na作为还原剂，在440℃和80MPa的条件下，经过12h的化学反应，终于将CO₂还原成了金刚石。目前，已能生长出1.2mm的金刚石，有望达到宝石级，CO₂转化金刚石的产率达8.9%,X射线衍射及拉曼光谱的分析结果都证实，这些合成的颗粒就是金刚石，它无色、透明，可与天然金刚石媲美。该工艺重复性很好，用其他碳源和还原剂也取得了成功，有关结果已申请国际专利。

5.人工合成金刚石的原理

众所周知，金刚石的化学成分与石墨相同，都是碳（C），但石墨很软，金刚石很硬，区别在于石墨为六方结构，金刚石为立方结构。要把石墨的六方结构转化成金刚石的立方结构，条件很苛刻，需2700℃温度和12.5GPa的压力。这样高的温度和压力给生产设备的制造带来相当大的困难，且转化率不高。后来人们采用了过渡族金属元素铁、钴、镍、铬、锰等组成的“触媒剂”，便可以在1200℃和4GPa下使石墨转化成金刚石。石墨在触媒作用下转变成金刚石的结构简图见图3。

图3 石墨在触媒作用下转变成金刚石的结构简图

比较转变前后的结构变化，可以看出石墨层间距缩小了大约1.3×10^-10m。石墨层中的相邻原子分别相对于层平面垂直方向向上和向下位移了大约2.5×10^-10m，变成相距为5.0×10^-11m的双层。双层中原子间以共价键连接形成了扭曲的六边形格子，原子间距伸长为1.54×10^-10m。这样，上双层的下次层与下双层中的上次层的原子彼此完全对应，且亦相距1.54×10^-10m。只要原来的自由 2Pz电子成对地集中到这些相对应的原子对间形成键长为1.54×10^-10m的垂直共价键，就可以变成金刚石的结构。这种转变方式显然要比把石墨中的碳原子拆散，再重新组成金刚石的转变容易得多。目前，世界各国的人工合成工业级金刚石都采用此方法，操作时采用一片高纯石墨片，一片金属触媒片交互重叠组装后放入专用装置中，再在二面顶或六面顶金刚石压机中进行合成（图4）。但我国至今没有生产宝石级合成金刚石（通常认为要达到 5mm大小的晶体）的厂家，几乎全部是工业级合成金刚石和金刚石产品深加工企业。

图4 两面顶金刚石压机及产品

对于宝石级大颗粒金刚石的人工合成，一般采用金刚石作晶种，用金刚石粉代替石墨作碳源，生长腔的中间温度比两端高，必须采用金属触媒剂。晶种触媒法生长宝石级金刚石的两种不同合成腔结构如图5。

图5 合成宝石级金刚石的两种不同合成腔结构

其生长工艺过程如下：腔体中部（热区）放置金刚石粉（或光谱纯石墨与金刚石粉的混合物），用镍铁（1:1）合金为触媒剂，金刚石晶种安放在两端冷区，在高温超高压条件下（5.5GPa,1300～1400℃之间），原料区的碳源迅速溶解于熔融触媒金属液中，在温度梯度30～50℃的推动下，热区中的碳向冷区的金刚石晶种方向扩散，在温度的降低过程中必然出现部分过饱和浓度的碳，这些碳沉积在金刚石晶种上，从而使晶种不断长大成金刚石大晶体，直到碳源消耗完为止。若在原料中人为加入某些杂质，就可以使金刚石着色，如加入氮（通过加入少量的钛吸附氮元素）可获得黄色或绿色；加入硼则可获得蓝色，并具有半导体性质；加入足够量的钛可使合成钻石变成无色；加入一定量的铁也可使合成钻石获得近于无色的合成钻石。在这里，触媒剂既起溶解碳的作用，又起加快金刚石生长的催化剂作用。

6.人工合成金刚石方法面面观

人工合成金刚石的方法很多，上面说的两种方法是最常用的方法。因不同的用途还有不同的方法，随着科学技术的发展也发明了一些新的合成方法，总共有数十种，下面介绍5种：

（1）爆炸法

利用烈性炸药爆炸时产生的高温高压使石墨转化成金刚石，但由于保持温度和压力的时间很短，所以形成的金刚石颗粒很小，平均粒度不到10μm，最大粒度约40μm，最佳情况下，每千克炸药能合成 60克拉金刚石微粉，产品适宜制造研磨膏，也可作为聚晶金刚石的原料。此法的最大优点是便宜、投资少、单次产量高（可达500克拉）。

（2）液中放电法

将含有触媒金属的石墨电极及空心圆筒石墨（或金属）作成两电极，浸在低蒸发热的液体介质中（如四氯化碳），空心圆筒电极与石墨电极同轴，当接通很大的电流电压时，两电极间产生火花放电，使液体产生冲击波，形成高温高压区，石墨可转化成金刚石。此法可获得0.5mm的金刚石微粉，主要缺点是产量不高。

（3）常压高温合成法

也称CVD法，这是在常压下合成金刚石的方法。此法用含碳的甲烷气体或酒精浓度的白酒作原料，在常压下经加热分解出碳原子（等离子体），在电场的作用下，游离的碳原子在金刚石籽晶表面上沉积生长出金刚石，也可以在非金刚石表面镀金刚石微粒。用这个方法生长的金刚石原来速度很慢，颗粒很细，常用于表面镀膜，例如在导弹头上用此法镀金刚石薄层。近年来，国际上对此法的研究获得了技术上的突破，生长速度大大提高，已能生长出 10克拉以上的大单晶金刚石，成为各国竞相开发的热门工艺，我国也在迎头赶超。

（4）常压真空合成法

在真空炉中放入触媒金属，再撒上石墨粉，然后抽真空加热，在900℃下恒温10h，可用于钻头和磨料的工业级金刚石就在加热的混合物中结晶析出，经过分离即可使用。

（5）还原二氧化碳合成金刚石

2003年8月14日，《宝玉石周刊》刊登了“我成功在440℃下合成金刚石”的消息。中国科学技术大学陈乾旺教授领导的研究组在关于“低温还原CO₂合成金刚石”研究中，实现了在 440℃的低温条件下，以 CO₂为碳源成功地合成了250μm的大尺寸金刚石，首次实现了从 CO₂到金刚石的逆转变，在国际学术界引起极大反响。

三、人工合成金刚石的用途和前景

人工合成金刚石有着广泛的用途。

1）我们常见的地质勘探用金刚石钻头，切割石头和道路的金刚石锯片（图6）。加工宝石用的金刚石磨盘、金刚石微粉抛光膏，金刚石拉丝模等等都少不了金刚石，并且用量是很大的，据1975年统计资料，全世界每年金刚石用量为12.5亿克拉，其中绝大部分用的是人工合成金刚石。

图6 人工合成金刚石制的锯片

除此之外，人工合成金刚石在高科技和国防工业上也有很大的用处。

2）利用金刚石的高导热性，可以用来作固体微波器件及固体激光器件的散热片，为制造微型雷达和通讯设备创造了有利条件。

3）利用Ⅱa型金刚石的半导体特性，及耐高温与散热、高硬度和抗腐蚀等优良性能，可以做金刚石整流器、金刚石三极管、金刚石温度计等，在宇宙航行中可大显身手。

4）厨具革命：在日用消费品领域，各种厨具的表面可镀上合成金刚石膜，这样，钻石的低摩擦系数使食物更不易粘在锅底；钻石的高硬度使厨具不会轻易遭到损坏等。

5）无油轴承：在现有的轴承表面镀上合成金刚石膜，可大大降低摩擦系数，不用油且不易损坏，同时可保护轴承免遭海水的腐蚀。

6）钻石窗：钻石对可见光及红外光等光谱范围内的电磁辐射是完全透明的，对高速雨滴及尘埃具有较强的抵抗力，又可迅速传导由于空气摩擦而产生的热量，这些特性使钻石在航天探测中具有重要意义。如1978年，美国先锋号宇宙探测器在对金星进行的探测中，就安装了钻石窗，由于金星的大气压是地球的近100倍，因此当探测器在金星的大气层中下降时，钻石窗既能承受巨大的热量和压力，又能使金星大气层中的红外线穿过钻石窗而不被吸收，从而使探测器能成功地测量到金星大气中的红外辐射。当时的这一钻石窗是从一块宝石级天然金刚石上切下来的，现在可以用CVD方法人工合成出类似或更大直径的钻石窗了。

7）超级计算机应用：采用数字集成电路的大型计算机的运算速度取决于信号在各块芯片之间的传送速度，人们采用了三维多芯片模块，但信号在芯片之间的高速传送会释放出大量的热量，以前用液氮来解决，现在采用芯片直接安放在高纯度的合成金刚石膜上进行散热，可大大提高超级计算机的运算速度。

由此可见，人工合成金刚石对工业的发展、科学技术的发展和国防工业的发展具有重要作用。从这里，我们也看到了人工合成金刚石或钻石的前景非常广阔。

参考文献

沈才卿，吴国忠.1994.人造宝石学 .北京：中国地质大学出版社.

郭永存等.1984.金刚石的人工合成与应用.北京：科学出版社.

何雪梅，沈才卿.吴国忠.1997.宝石的人工合成与鉴定.北京：航空出版社.

何雪梅，沈才卿.2005.宝石人工合成技术.北京：化学工业出版社.

张蓓莉等.1997.系统宝石学.北京：地质出版社.

《宝玉石周刊》（报纸）2003年8月14日.

㈤ 常见人工合成宝石的肉眼鉴别

沈才卿于春敏

第一作者简介：沈才卿，中宝协人工宝石专业委员会第一届副主任委员，第二、三届常务副主任委员兼秘书长，核工业北京地质研究院成矿模拟实验室高级工程师。

人工合成宝石由于是在实验室或工厂里生产出来的，所以，在科学技术高度发达的今天，生产出的人工合成宝石对天然宝石的逼真性已经可以达到以假乱真，真假难辨的程度。并且，人工合成宝石的成色相当于所对应天然宝石的最高档次，这个特性可使人工合成宝石作为仿真首饰的理想材料，但也被一些不法商贩利用来谋取暴利，坑害消费者。因而，学会一些人工合成宝石的肉眼鉴别方法是有好处的。

一、无色合成立方氧化锆与钻石的肉眼区分

已经镶嵌好的仿钻石材料合成立方氧化锆与钻石的肉眼区分不能用它们之间的硬度和相对密度来区分，但可以用下面三种方法来加以区分。

1）利用折射率和色散的不同进行区分：合成立方氧化锆的折射率是2.18，色散为0.060，在标准圆钻形切工下闪烁红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光谱色，光芒刺眼，行内人称之为“贼”光；钻石的折射率2.42，色散为0.044，圆钻形切工下闪烁以橙光为主，兼有蓝光，光芒比较柔和，有经验的人一眼就能看出。

2）利用钻石亲油性，合成立方氧化锆亲水性的特点来区分：将台面擦干净，用手指指面摁一下台面，若见台面上留下清晰指纹的是钻石；或者用钢笔划台面，能出现一条线的是合成立方氧化锆；或者用原子笔划台面，出现一条线的是钻石。

3）用钻石选择仪（热导仪）测定最可靠，因为立方氧化锆的导热性差，热导仪测定时变化很小，只能升高一格；而钻石的导热性比黄金还好，用热导仪测定时指示灯迅速上升，出现红色灯，并发出鸣叫声。

二、紫色合成立方氧化锆与紫水晶的肉眼区分

深紫色合成立方氧化锆与紫水晶很相像，可以用下面的方法进行区分。

1）利用折射率不同：水晶的折射率约为1.55，合成立方氧化锆的折射率是2.18，所以，有强烈闪光效应的是合成立方氧化锆。

2）利用偏光镜检查：合成立方氧化锆是等轴晶系矿物，在偏光镜下转动360°没有明暗的变化，而水晶在偏光镜下转动360°时有四明四暗的变化。

三、水热法合成祖母绿与天然祖母绿的肉眼区分

用水热法合成的祖母绿非常漂亮，与高档天然祖母绿很难区分，可以用下面的方法鉴别：

1）将祖母绿宝石放在黑色底板上，用聚光手电照射宝石晶体，能够见到红色至暗红色的是水热法合成的祖母绿，天然祖母绿没有这个现象。

2）用10倍放大镜观察祖母绿晶体的特征包裹体——三相钉状包裹体，水热法生长的祖母绿晶体中的三相钉状包裹体出现在同一个平面上（图1），有时在不同的平面上可出现多组三相钉状包裹体群，而天然祖母绿中的三相钉状包裹体是分散无序的。

图1 水热法合成祖母绿三相钉状包体

四、焰熔法合成红宝石与天然红宝石的肉眼区分

市场上常见的合成红宝石是焰熔法合成的红宝石，晶体透亮、颜色鲜艳、个体大。肉眼鉴别时注意三点：

1）大部分中低档的天然红宝石都有绺裂，有时能见到120°交角的二组或三组生长线或绺裂；焰熔法合成红宝石几乎看不到绺裂，更看不到120。交角的生长线。个别制假者将合成红宝石加热淬火人工造绺裂，这种绺裂处于表面，并且没有规律性，杂乱无章，也就是乱七八糟的裂纹。

2）天然红宝石的颜色一般深浅不均匀，而焰熔法合成红宝石的颜色鲜艳均匀。

3）天然红宝石中经常能见到固体矿物包裹体，或热处理后破碎的气液包裹体“爆裂”的痕迹，即指纹状包裹体；而焰熔法合成红宝石很干净，找不到固体矿物包裹体，至多能偶然在10倍放大镜下找到气体包裹体或面包屑状的原材料固体包裹体。

4）用二色镜区分：天然红宝石从台面看是紫红/橙红；焰熔法红宝石二色性与此相反。

5）看生长线：天然红宝石若有明显的生长线，一定是直线，且相互成120。的交角；若焰熔法红宝石有生长线，一定是弯曲的（图2）。

图2 焰熔法合成红宝石生长线

五、焰熔法合成蓝宝石与天然蓝宝石的肉眼区分

市场上常见的合成蓝宝石主要是焰熔法合成蓝宝石，与天然蓝宝石的肉眼区分有下列几点：

1）大部分天然蓝宝石在透射光下能见到蓝色相互平行的生长线（观察时注意晃动宝石），有时能见到二组或三组互成 120。交角的蓝色生长线（图3）；而焰熔法合成蓝宝石基本上找不到生长线，若能找到，也是一些弯曲的生长线。

图3 天然蓝宝石互成120°交角的生长线

2）利用二色性鉴别：天然蓝宝石从垂直台面看是蓝色的，从平行台面看是绿色的，若天然蓝宝石在切磨加工时没有垂直c轴作台面，则可从垂直台面方向看到一边偏蓝，一边偏绿的蓝绿色，有此特征的，就可判断是天然蓝宝石；焰熔法合成蓝宝石的二色性是蓝和蓝紫色。

3）我国产焰熔法蓝宝石经常出现晶体边上色蓝，越往中心越无色、甚至白色的现象，故平行蓝宝石的腰看，若亭部是白色的，就是焰熔法合成蓝宝石，可与天然蓝宝石区分。

六、蓝色高折射率稀土仿宝石玻璃仿蓝宝石与天然蓝宝石的肉眼区分

在仿真首饰中，蓝色高折射率稀土仿宝石玻璃仿蓝宝石用得比较多，它与天然蓝宝石的肉眼区分有下面几点：

1）用偏光镜检测：蓝色稀土仿宝石玻璃为非晶质体，在偏光镜下转动360°时没有明暗的变化，而天然蓝宝石在偏光镜下转动360°时有四明四暗的变化。

2）用二色性检测：天然蓝宝石从垂直台面看是蓝色，从平行台面看是绿色；高折射率稀土仿宝石玻璃没有二色性。

3）用热导仪检测：将热导仪调节到四格绿色，若测定宝石时热导仪指示灯迅速上升3格至4格，则为天然蓝宝石；若不变化或仅上升1格，这是高折射率稀土仿宝石玻璃。

4）根据硬度区分：天然蓝宝石的摩氏硬度为9，高折射率稀土仿宝石玻璃的摩氏硬度为5.5，故用样品划玻璃，划出痕迹来的是天然蓝宝石，打滑的是高折射率稀土仿宝石玻璃。

七、焰熔法合成的蓝色尖晶石与天然蓝宝石的肉眼区分

焰熔法合成的蓝色尖晶石很像天然蓝宝石，可用下述方法进行肉眼区分：

1）用偏光镜检查：尖晶石属于等轴晶系矿物，在偏光镜下转动360°没有四明四暗的变化，而天然蓝宝石在偏光镜下转动360°时有四明四暗的变化。

2）用二色镜检查：天然蓝宝石有二色性，即垂直台面看是蓝色，平行台面看是绿色；合成的蓝色尖晶石没有二色性。

3）用热导仪检测：将热导仪调节到指示灯4格绿色后测定宝石，焰熔法合成蓝色尖晶石上升到3格黄色，天然蓝宝石出现4格黄色。

4）用查尔斯滤色镜检查：焰熔法合成的蓝色尖晶石在查尔斯滤色镜下为红色，天然蓝宝石在查尔斯滤色镜下不变色。

八、人工合成星光红宝石和星光蓝宝石与天然星光红宝石和星光蓝宝石的肉眼区分

人工合成星光红宝石和星光蓝宝石很漂亮，星线明亮，吸引不少人购买它。它与天然星光红宝石和星光蓝宝石的肉眼区分比较容易：

1）用聚光手电照射星光宝石戒面，若有六条清晰明亮而且细长的线，且交汇点很细的是人工合成的星光红宝石和星光蓝宝石（图4）；天然星光红宝石和星光蓝宝石的六条星线是短粗的，交汇点不清晰，且有加宽加亮成一个亮团的现象，其星线自交汇处向外逐渐变细，可见到的星线长度比合成星光宝石的星线短很多（图5）。

图4 合成星光红宝石

图5 天然星光红宝石

2）人工合成星光红宝石和星光蓝宝石的基体颜色鲜艳、明亮而均匀；天然星光红宝石和星光蓝宝石的基体颜色通常深浅不一致、不鲜艳，山东省昌乐地区出产的星光蓝宝石的基体多为铜皮色。

3）从宝石反面看生长线，若见到弯曲生长线，则可以确定为焰熔法合成的星光红宝石和星光蓝宝石。

九、玻璃仿水晶（包括仿紫水晶）与天然水晶（包括紫水晶）的肉眼区分

用铅玻璃仿水晶和用高折射率稀土仿宝石玻璃仿紫水晶在市场上比较多见，它们的肉眼区分方法如下：

1）用手心或嘴唇接触宝石，有凉感的是天然水晶；玻璃质的仿水晶有温感。

2）用偏光镜检查：在偏光镜下转动360°有四明四暗变化的是天然水晶，没有变化的是玻璃质仿水晶。

3）用二色镜检查：天然紫水晶有二色性，深色的天然紫水晶有红紫/紫色或蓝紫/紫色的二色性；玻璃质仿水晶制品没有二色性。

4）用10倍放大镜在透射光下检查，能找到气泡的基本上可以定为玻璃质仿水晶。

5）用硬度为6的长石作试验石，将宝石在长石上划，能划出刻痕的是水晶，打滑的是玻璃质仿水晶。若没有长石，也可以直接在玻璃上划，能划出刻痕的是水晶，没有刻痕的是玻璃质仿水晶。

6）用热导仪检测：将热导仪调节到绿色4格测试宝石，水晶能上升至黄色2格，而玻璃仿水晶制品不上升，当面积大时上升至黄色1格。

十、玻璃仿翡翠与天然翡翠的肉眼区分

市场上的玻璃仿翡翠透明度高（行话水头好），绿色浓度深，很漂亮，非常吸引人的眼球，因此很容易上当。这种玻璃仿翡翠实际上是一种加铬离子的微晶化玻璃（也有人称之为合成莫莱石）。肉眼鉴别时可采用下列方法：

1）在透射光照射下，用10倍放大镜观察：没有翡翠的镶嵌结构（行内人称翠性结构）的是玻璃仿翡翠。

2）若在馒头形戒面的背面（平面）有一个凹坑的，是玻璃仿翡翠，这是因为玻璃熔融液在冷却过程中体积要收缩引起的。

3）颜色绿而呆板，在透射光下透明，可见到铬离子形成的许多绿色的点，有时还能见到玻璃熔融液在冷却过程中被俘虏在玻璃体中的气泡，这些都是玻璃仿翡翠的特征。天然翡翠是没有这些特征的。

十一、人工合成仿珍珠与天然珍珠的肉眼区分

人工合成仿珍珠是用蚌壳粉、珍珠精液（人工合成）、胶等混合在一起制成的，外观又圆又光亮，大的小的都有，肉眼区分时注意两点：

1）天然珍珠（包括养殖珍珠）的两个珠轻轻摩擦时不打滑，有摩擦力，俗话说发“涩”；合成仿珍珠的两个珠磨擦时打滑。

2）人工合成仿珍珠表面光滑，天然珍珠在放大镜下总能找到生长纹、生长丘、凹坑等“毛病”。

十二、玻璃纤维仿猫眼宝石与天然猫眼宝石的肉眼区分

利用光导纤维加玻璃套管生产的玻璃仿猫眼宝石有二十多种颜色，有些品种很像天然猫眼宝石，鉴别时注意下面两点：

1）玻璃纤维仿猫眼宝石一定是不透明的，并且一定是磨成馒头形（行话叫素面形），我们从侧面看抛物面与底平面连接处，能见到蜂窝状结构的是玻璃纤维仿猫眼；天然猫眼宝石（金绿猫眼，这里也指石英猫眼、木变石猫眼、海蓝宝石猫眼、矽线石猫眼等特征）只能从背面见到平行线结构，找不到蜂窝状结构。

2）利用硬度的不同作刻划长石的试验，所有天然宝石猫眼的硬度都大于摩氏硬度 6，所以都能在长石上刻划出划痕来；玻璃纤维仿猫眼的摩氏硬度小于6，所以刻不动长石，在长石上打滑。若没有长石，也可以在玻璃上刻划，能划出“道痕”的是天然猫眼宝石，划不出“道痕”或打滑的是玻璃纤维仿猫眼。

十三、合成琥珀与天然琥珀的肉眼区分

合成琥珀一般是用有机物（树脂、塑料等）制作的，区分时可以用两种方法：

1）在衣服上用力摩擦，然后快速放到鼻子底下闻，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）若有条件的话，可以用烧红的针刺入样品，样品会冒烟，若闻到松香味的是天然琥珀，闻到臭味的是合成琥珀。

参考文献

何雪梅，沈才卿，吴国忠.1196.宝石的人工合成与鉴定.北京：航空工业出版社.

何雪梅，沈才卿.2005.宝石人工合成技术.北京：化学工业出版社.

沈才卿，吴国忠.1994.人造宝石学.北京：中国地质大学出版社（内部）.

张蓓莉，王曼君等.1997.系统宝石学.北京：地质出版社.

中华人民共和国国家标准GB/T16552—2003.珠宝玉石鉴定.

中华人民共和国国家标准GB/T16552—2003.珠宝玉石名称.

㈥ 莫斯科晶体研究所水热法合成红色绿柱石

何雪梅李源李晓林

第一作者简介：何雪梅，中宝协人工宝石专业委员会第二、三届委员，中国地质大学（北京）珠宝学院副教授。

一、引言

俄罗斯科学院舒勃尼科夫晶体研究所（IC RAS）总部位于莫斯科列宁大街59号。该研究所长期以来主要从事晶体生长、晶体结构和晶体特性三个方向的研究。1969年，该研究所获得了劳动红旗勋章。1971年，该研究所以它的创始人和首位领导者苏联科学院教授Aleksei Vasilev-ich Shubnikov的名字作为其官方命名。近年来，该研究所又开始致力于发展科学程序和精密仪器，以及利用同步加速器辐射源进行各种有机和无机材料结构的研究（http://www.crys.ras.ru/indexe.html）。水热法合成红色绿柱石便是该研究所的一项重要成果。

纯绿柱石（Be₃Al₂S_i6O₁₈）是无色透明的，但常常因为其他元素（主要是过渡金属元素Fe,Cr,V,Mn等）的掺入造成了其颜色的多样性，这些元素可以通过替代铍、铝等元素进入晶格中（王濮等，1984）。绿柱石晶体结构包含两条通道可容纳水分子。过渡金属、铝元素和水的变化会影响绿柱石的物理性质以及对可见光和红外光谱的吸收。

天然宝石级红色绿柱石只产在美国南犹他州的沃沃山脉。绿柱石晶体产在脱玻化的流纹岩中，形成原因可能与富氟的气体与钾长石的交代作用有关。天然绿柱石晶体经常会出现的化学分区现象导致晶体的颜色很不均匀。当沿着晶体的c轴观察时会发现粉红色的边缘内具有六边形的橙红色区域，当沿着垂直c轴方向观察时会发现直角或沙漏型橙红色区，颜色会从橙向着红色过渡。与其他颜色绿柱石相比，红色绿柱石富含Mn,Fe,Ti,Rb,Zn和Sn，缺少Na,K,Mg。红色绿柱石几乎不含水，这与热液形成的其他绿柱石相比显得很特殊（James et al.,2001）。

水热法合成祖母绿的生长技术始于20世纪60年代中期，其他颜色绿柱石的合成则在20世纪末才出现（何雪梅等，1998），其中合成粉红色至红色的绿柱石也曾有报道。尽管合成红色绿柱石在整体外形上与天然红色绿柱石很相似，但两者的宝石学性质存在着较大的差异。以下是俄罗斯科学院舒勃尼科夫晶体研究所研发的水热法合成红色绿柱石的工艺条件和产品特征。

二、水热法合成红色绿柱石的生长条件

绿柱石的生长条件为温度600℃，压力 2×108Pa以上，此项技术称为重生长技术。这些条件与报道过的生长祖母绿的条件相似。无论生长无色或有色的绿柱石都需要采用籽晶。这些籽晶的切向要平行复六方双锥的晶面。

为了得到理想的红色或橙红色，必须同时加入Co和Mn。合成红色绿柱石时加入过渡金属元素的典型质量分数为1%Fe,0.12%Mn,0.18%Co。

合成红色绿柱石晶体扁平且伸长方向平行籽晶片方向。它们具有一组或两组

晶面或

晶面、

晶面或

晶面，以及其他晶面如

和｛0001｝。这依赖于籽晶的切向及不同晶面上的生长速度不同。晶面多数情况下相对平坦。与籽晶面平行的晶面生长速度最快，因此显示出不同的晶体形状（图1）。

图1 莫斯科晶体研究所和艾玛有限公司联合生产的水热法合成红色绿柱石

（刻面，1.46～3.85克拉）

（据James et al.,2001）

图2所示为三块水热法合成的红色绿柱石晶体的理想图形，它们的一些典型特征也可以在其他的水热法合成绿柱石晶体中。晶面分别属于｛0001｝、

、

、

、

。几组小的晶面并不会出现在实际的晶体上，结晶轴的方向符号用方括号来表示，红色虚线代表的是籽晶片。

图2 三块水热法合成的红色绿柱石晶体的理想图形

（据Janes et al.,2001）

三、水热法合成红色绿柱石的宝石学特征分析

对7块红色合成绿柱石晶体原石和27粒红色合成绿柱石抛光刻面样品进行了宝石学特征分析，晶体重量为125.7～323.9克拉，刻面宝石的重量为0.28～3.85克拉。刻面宝石中不含籽晶片。

将红色合成绿柱石的宝石学特征归纳总结如表1所示。

1.样品的外观形态

尽管在颜色上有差异（五块是紫红色，两块是橙红色），七块合成晶体在外观形态上是一致的。所有27粒刻面标本都是红色或橙红色，当天然红色绿柱石刻面宝石的台面垂直于晶体c轴（长轴方向）时，也能显示相似的红色到橙红色，但是大多数情况下，呈现红色到紫红色，因为宝石的台面总是平行c轴以求获得最大的重量。

表1 水热法合成红色绿柱石与天然红色绿柱石性质比较

所有七块合成晶体在外形上都是扁平的，并在平行于籽晶方向伸长（见图3左下部分），与天然红色绿柱石晶体（见图3右上部分，2.1cm高）明显不同。籽晶厚度为0.7～1.0mm。籽晶的颜色也是不同的，五块紫红色的合成晶体中三块为绿色，两块为无色；两块橙红色晶体中一块为无色而另一块为绿色（见图4），其中c轴与籽晶片之间的夹角分别为19°，17°，17°，15°（四块紫红色晶体）和17°（橙红色晶体）。测试表明，种晶片的种类并不会影响到晶体的颜色、形状或其他晶体特征。

图3 红色合成绿柱石晶体（125.7～323.9克拉）与红色天然绿柱石晶体（六方柱晶形，2.1cm高）

（据James et al.,2001）

图4 色合成绿柱石晶体

上为323.9克拉，种晶片为无色的合成绿柱石；下为125.7克拉，种晶片为合成祖母绿

（据James et al.,2001）

2.合成晶体的晶面特征

除了一块晶体沿着外缘有一条很细的浅色带外，在这些合成晶体中没有明显的色带。这些晶体的晶面特征可描述如下：

1）

面覆盖了大多数的表面，相对光滑平坦（除了非常小的生长丘），但是沿着籽晶的外边有成直角的压痕和小凹坑。这些特征是因生长环境呈酸性引起的。

2）

面也相对较平整光滑，这些面比上一组面相对较小。

3）

面相对光滑平整。

4）

面较大也相对光滑平整。

5）{0001｝面相对平滑但非常小，或者在某些晶体上缺失。

6）

面极少出现，这些面在非常小的区域内可以呈平滑状。

还有一些相对粗糙的面平行籽晶和垂直于生长最快的晶面，这些并不是晶面，它们呈现与晶体内部V形生长区相关的生长丘特征。在水热法合成祖母绿的晶体上也曾观察到类似的晶面和表面特征。

3.宝石学性质分析

1）折射率：对26粒红色合成绿柱石刻面宝石样品进行了折射率测定，数据如表1中折射率值所示：N_ε＝1.569～1.573,N_ω＝1.576～1.580，均高于天然红色绿柱石样品的折射率值范围。双折射率0.006～0.008，与天然红色绿柱石样品相同。

2）相对密度：所有 27粒红色合成绿柱石刻面宝石的相对密度均在2.67～2.70之间，与天然红色绿柱石样品的相对密度值一致。

3）偏光特性：27粒刻面合成红色绿柱石都具有一轴晶典型的双折射特征。光轴的方位从几乎平行于台面到垂直于台面变化，但是多数与c轴呈不超过20。的夹角。

4）多色性：从不同的方向观察，所有27块合成刻面红色绿柱石都显示出中等到强的二色性：紫红色/橙红—橙棕色，与天然红色绿柱石样品不同。

5）内部特征：①与籽晶成斜交的生长纹非常明显。这是由于水热法合成过程中与籽晶斜交的多余晶面的生长所引起的。从垂直于籽晶片的方向可以很清楚地观察到 V字形交叉的生长纹。这些生长纹线是由生长过程中轻微的扰动引起的，见图5。②平行于籽晶方向观察也能发现近似波浪形的生长纹，这也与上述因素有关。③有时可在晶体中发现生长过程中用来悬挂晶体的金属线残余，但在刻面样品中没有发现。④有时会发现成平直或弯曲的愈合裂隙，大多数成复杂形状，而且其间含有大量微小的液态或气液两相包裹体，见图6。刻面样品不易发现此类特征。⑤有时偶尔可在合成晶体中发现孤立的气液或固体包裹体（图7中a）；在一些晶体中可以观察到沿着籽晶边缘的三角形细小包裹体（图7中b）；在一块合成红色绿柱石晶体中有一块不透明的黑色片状包裹体经拉曼光谱测定为赤铁矿（图7中c）。⑥在籽晶附近偶尔可发现钉头状包裹体（图8），“钉头”为有色或无色的未知固体，“钉身”为空洞或液相或气液两相包裹体。

图5 水热法合成红色绿柱石内部的V字形交叉的生长纹（左3×，右9×）

（据James et al.,2001）

图6 一热法合成红色绿柱石样品内部的愈合裂隙（左8×，右14×）

（据James et al.,2001）

图7 水热法合成红色绿柱石样品内部孤立的气液或固体包裹体（左25×，中20×，右15×）

（据James et al.,2001）

图8 水热法合成红色绿柱石晶体内部籽晶附近的钉头状包裹体（左40×，右40×）

（据James et al.,2001）

4.化学成分分析

电子探针测定天然和合成红色绿柱石样品的化学成分见表2。除了表中所列的元素外，电子探针能谱图还发现合成晶体中存在Cu,Co,Ni和Rb等元素，测得天然红色绿柱石晶体中含有Cu,Ga和Rb。鉴定天然与合成红色绿柱石宝石的最重要的元素为Co和Ni。这两种元素从未在天然红色绿柱石中发现。

5.可见光吸收光谱特征

合成红色绿柱石和天然红色绿柱石的偏振可见光吸收光谱可显示出两种材料的明显区别。图9中A和B记录了一个从一颗橙红色合成绿柱石晶体上取下的抛光片（2.7mm厚）的偏振可见光光谱，C和D为一颗犹他州天然紫红色绿柱石晶体的偏振可见光吸收光谱，该光谱测于一个平行于突出棱面的抛光平面（3.2mm厚）。

表2 天然和合成红色绿柱石样品的电子探针化学成分分析

（据James et al.,2001）

图9 合成红色绿柱石和天然红色绿柱石样品的偏振可见光吸收光谱

A,C—合成；B,D—天然

（据James et al.,2001）

从图9中可以看出合成红色绿柱石的光谱特征如下：

1）370nm附近弱吸收带与Fe^3＋有关，410nm附近弱吸收带与Ni^3＋有关。

2）400～470nm强吸收带中450nm处最强，是由Co^2＋引起的。

3）同样由Co^2＋引起的还有480～600nm（其中560nm处 最强）强吸收带，545nm,560nm,570nm,585nm等强的尖锐吸收峰和525nm附近弱吸收带。

在图9A中450nm与560nm的吸收带的强度大体相同，图9B中垂直于c轴的强吸收峰在450nm。

天然红色绿柱石平行于c轴的光谱（图9C）特征为：400nm以下 Fe^3＋的吸收增强；430nrm处出现 Fe^3＋的弱吸收峰；450～560nm（中心在560nm,Mn³⁺）出现较宽的吸收带。

天然红色绿柱石垂直于c轴的光谱（图9D）具有相似的情况，但还有一些独有的特征：370nm附近出现 Fe^3＋弱吸收带；485nm附近出现Mn^3＋的弱吸收带；强吸收带位于545nm处。

总体来看，天然或合成的红色绿柱石在非轴向均有较强的光谱吸收，特别是合成样品中在530nm,545nm,560nm,570nm和590nm处出现的Co^2＋一系列吸收带。

6.红外光谱特征

天然与合成的红色绿柱石的红外光谱吸收特征如表1中所示。天然绿柱石晶体的红外光谱在除了2800～3000cm^-1之间有弱的吸收外，2300cm^-1之上几乎没有吸收。相反，合成红色绿柱石在5300cm^-1,3200～4200cm^-1之间有强的吸收带，2300～3200cm^-1之间还有弱的吸收。3200～4200cm^-1的吸收带是由水的存在造成的。合成红色绿柱石在红外光谱图上的这些特征可以作为鉴定水热法合成红色绿柱石的佐证。

四、分析与讨论

1.化学成分对宝石学特征的影响

1）对折射率的影响：结合表2数据，可分析表1所示样品折射率的升高是由碱金属的集中引起的。对29块各种颜色的绿柱石的化学成分分析显示：Na₂O和K₂0的含量分别为0.10%～2.50%,0～0.65%，天然绿柱石的Na₂O和K₂0含量分别为0.03%～0.39%,0.09%～0.29%，在水热法合成祖母绿的检测中发现 Na₂O和K₂O的含量分别为0.06%～0.12%,0.02%～0.04%，具体的比较列于表2。但是碱金属集中对折射率升高的影响可能会抵消过渡族金属对折射率的影响。

尽管水并不是必需的成分，但是它却出现在大多数天然绿柱石中，并且含量达到了2.7%。水含量如果很少，可能会对折射率的降低有影响。对红色合成绿柱石的水含量没有进行定量的研究，但是用常规的红外光谱技术足够检测出水的存在，这是任何水热法合成绿柱石都具有的特征。

2）对密度的影响：对于由铬钒致色的合成祖母绿来说密度都在2.67～2.68g/cm³之间。相比较而言所有天然绿柱石的密度变化范围在2.63～2.92g/cm³之间。碱金属的含量可能会对密度有一定的影响。从表2及电子探针能谱图中可知合成红色绿柱石含有比大多数天然绿柱石更多的过渡族金属，但是碱金属含量却相对较低，所以可能有相互抵消的作用，因而合成红色绿柱石与天然红色绿柱石的密度基本一致。

2.可见光吸收光谱的应用

每一颗合成红色绿柱石刻面宝石样品的可见光光谱都显示出同样的特性：400nm以下有较宽的吸收带，420～470nm吸收带，400～600nm包含一个窄的中等强度的吸收带，吸收峰主要集中在530,545,560nm处，其中545,560nm吸收峰很强，570,590nm还有两个尖锐的吸收峰（见图9A和B）。这些特征不同于天然红色绿柱石的吸收光谱（见图9C和D），天然红色绿柱石样品的光谱高吸收峰位于450nm以下，且在540～580nm之间有较宽的吸收带。由此可知，530～590nm之间的尖锐吸收峰（由Co^2＋引起）是鉴定水热法合成红色绿柱石的证据。

五、结论

1）合成红色绿柱石具有典型的扁平晶体形态，V字形或波状的内部生长纹以及由Co^2＋引起的位于530～590nm之间的数个强吸收带。

2）在合成红色绿柱石中包裹体少见，但是偶尔可见单相（液相或固相）或气液两相包裹体或钉状包裹体。

3）Co、Ni的存在，以及3200～4200cm^-1之间水的吸收谱带可以作为合成红色绿柱石的证据。

4）尽管天然红色绿柱石稀有而且昂贵，合成红色绿柱石也很吸引人，但是合成红色绿柱石的需求并不大。

参考文献

何雪梅，沈才卿，吴国忠.1998.宝石的人工合成与鉴定.北京：航空工业出版社，48～49.

王濮，潘兆橹，翁玲宝.1984.系统矿物学.北京：地质出版社，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）砭术即以石治病之术，是中医针灸的起源。几千年前在中国还没有金属工具的时候，一些较易打磨成型的石头成了人们割开脓包、治病救人的工具，这些石头可以说就是最早的砭石。中国中医科学院西苑医院康复科主任何良志介绍，砭术失传，很大一部分原因是被更先进的医疗器具替代。同样是对穴位的刺激，针灸比砭石刺激的效果要好。这样传统砭术就渐渐失去存在的价值，最终失传。目前在一些中医院开展的新砭术治疗也都没有起到很好的效果。“砭石只是一种已经被淘汰了的工具。即便这种工具有一定的效果，也要看怎么用，由谁来用。患者不应自己购买医疗器械进行治疗。应该由专业大夫来操作。”国家珠宝玉石质量监督检验中心副主任沈美冬表示，现在说的砭石，也就是微晶灰岩。它不是稀缺的石材，价格不应很高。对于目前市面上一些微晶灰岩首饰价格偏高的问题，还是因为宣传附加在它身上的价值，而不是饰品本身的价值。
2）天然石材一般都有放射性。放射性污染是无色无味的，不要随便把不了解的材料放在家里，应送到相关机构进行检测。因此，将砭石带进家里需谨慎。
3）没人能负责任地替你鉴定砭石，因为本来就没人说得清所谓真假。商家跟托儿，都是骗人的。
4)中国地质大学珠宝学院教授何雪梅认为，现在对于砭石保健功效的宣传大都言过其实。首先是成分问题，从现在市场上的砭石饰品所开具的鉴定书来看，砭石主要成分是微晶灰岩。微晶灰岩是一种碳酸盐类岩石，其中含有的钙、镁等成分都是岩石的组成部分，人体不可能从岩石中吸收这些成分。其次，对于砭石的能量场这个问题，目前中科院的一项实验证明，砭石中散发的远红外线非常微弱，甚至还不如太阳光照射在皮肤上的远红外射线量大。

㈧ 报考地质大学珠宝设计专业研究生要考的科目

中国地质大学(武汉)2010年学术型硕士生招生目录 专业代码、名称及研究方向人数考试科目106珠宝学院（027-67883748）050404设计艺术学01.首饰设计及工艺02.首饰设计及营销03.首饰贵金属材料及工艺24 ①101政治理论②201英语一③622 工艺美术史④864 首饰设计快题（徒手） 根据教育部的文件要求，今年考试科目不再指定参考书目，改为考试大纲，由各学院网站公布，请同学们及时查询。 中国地质大学（北京）2010年招收攻读硕士学位研究生专业目录 院系所、专业研究方向、科目组导 师考试科目309珠宝学院050404设计艺术学①101思想政治理论
②201英语一
③616中外工艺美术史
④838首饰设计与首饰制作01首饰设计与市场营销任 进 02珠宝首饰工艺与首饰文化周 怡 03中国传统文化何雪梅 白 峰 王 鼐 616中外工艺美术史《首饰设计基础》任进，中国地质大学出版社；《现代首饰工艺与设计》邹宁馨，中国纺织出版社；《外国工艺美术史》张夫也，中央编译出版社 ；《中国工艺美术史》田自秉，东方出版社838首饰设计与首饰制作《首饰设计基础》任进，中国地质大学出版社；《现代首饰工艺与设计》邹宁馨，中国纺织出版社；《外国工艺美术史》张夫也，中央编译出版社 ；《中国工艺美术史》田自秉，东方出版社