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鉆石分類

來源:上海牧榮生物科技有限公司   2024年03月29日 17:23  

鉆石可以分為兩個(gè)主要來源:(1)天然金剛石,以及(2)人造金剛石.

天然金剛石

天然金剛石由自然發(fā)生的過程或事件形成的任何鉆石組成。在...之內(nèi)天然金剛石分類,可以確定兩個(gè)主要的子分類,我們稱之為地球的沖擊金剛石

地球鉆石形成于地球地幔內(nèi)部(地表以下約100英里),那里難以置信的溫度和壓力有利于碳材料形成鉆石。這些鉆石通過火山運(yùn)動(dòng)被運(yùn)送到地表,通常在金伯利巖礦物中發(fā)現(xiàn)。開采的天然鉆石主要來自金伯利巖。

沖擊金剛石是流星撞擊事件的結(jié)果,可以在撞擊地點(diǎn)的隕石坑內(nèi)找到。沖擊的高溫和高壓有利于金剛石的形成。撞擊事件產(chǎn)生的一種有趣的礦物是朗斯黛萊特(或六方金剛石),這是一種特別的碳同素異形體,與傳統(tǒng)的立方金剛石相比具有不同的晶體形式。

人造金剛石

人造金剛石由通過人類開發(fā)的方法生長的鉆石組成。人造金剛石生長方法的發(fā)展是20世紀(jì)20年代中后期的重大創(chuàng)新泰國(Thailand)世紀(jì),在石油和天然氣、切割和研磨、終端電子行業(yè)等多個(gè)行業(yè)創(chuàng)造了革命性的材料開發(fā)。已經(jīng)開發(fā)的人造金剛石的三種主要來源是高壓高溫(HPHT)、爆炸和化學(xué)氣相沉積(CVD)。關(guān)于納米晶金剛石和熒光納米金剛石的生產(chǎn),爆轟鉆石或HPHT鉆石是最重要的。

高壓高溫(HPHT)人造鉆石是在模擬天然鉆石生長條件的高壓(幾千兆帕)和高溫(約3000°C)池中生產(chǎn)的(盡管更受控制)。在這些電池中,高純度石墨通過熔融金屬催化劑(例如鎳)輸送到金剛石籽晶,在那里將發(fā)生金剛石的成核和隨后的生長。通常,幾十微米到幾百微米數(shù)量級(jí)的顆粒可以用HPHT法生長。HPHT金剛石最大的工業(yè)用途是制備高耐磨的切割或鉆孔部件;然而,HPHT鉆石目前是制備熒光鉆石的主要原料(原因?qū)⒃谏院笳f明)。

爆轟納米金剛石是在爆炸前幾微秒的條件下形成的。許多4-5納米的“初級(jí)粒子”通常聚集在一起,因此爆轟鉆石通常被稱為“聚集體”尺寸,除非該材料已被充分加工以分離出4-5納米的初級(jí)粒子。

化學(xué)氣相沉積金剛石是在高溫下在特殊的生長反應(yīng)器中形成的(但與HPHT或爆炸技術(shù)相比壓力低得多)。通常使用甲烷(CH4)和氫(H2)氣。CVD金剛石及其生長方法是半導(dǎo)體工業(yè)中許多材料生長方法的延伸;然而,用于CVD金剛石生長的反應(yīng)器不同于傳統(tǒng)的CVD反應(yīng)器(這里不再討論)。CVD金剛石允許非常原子級(jí)純的金剛石的最可控生長,但它不是納米晶體顆粒金剛石的可擴(kuò)展生產(chǎn)方法。然而,CVD是生產(chǎn)用于微電子應(yīng)用的薄膜金剛石的好方法,它可用于生產(chǎn)更大的寶石級(jí)金剛石。

鉆石的類型分類

成熟的鉆石科學(xué)分類系統(tǒng)與這兩者有關(guān)自然的或者合成的來源,而是它們的氮雜質(zhì)含量。氮可能是鉆石中最重要的雜質(zhì)成分,因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)光學(xué)外觀和熒光特性產(chǎn)生巨大影響。應(yīng)該注意的是,術(shù)語“雜質(zhì)”在這種意義上是指“非碳”,并不意味著氮的存在是不需要的污染物(在某些情況下,這可能是正確的,但在其他情況下,這可能不是)。兩種主要的類型分類是:

  • 一型

    :主要雜質(zhì)成分為氮的鉆石。
  • 第二類

    :幾乎不含可測量氮雜質(zhì)的鉆石。

在...之內(nèi)一型分類:

  • Ia型

    :含約0.1 at的鉆石。%的替代氮雜質(zhì)含量(~1000 ppm)。幾乎處處

    天然鉆石

    屬于

    Ia型.

  • Ib類

    :含約0.01 at的鉆石。替代氮雜質(zhì)含量的%(~ 100 ppm)。最

    HPHT鉆石

    屬于

    Ib類

同樣,第二類分類包含兩個(gè)子分類(第二a類和第二b類);然而,它們目前沒有用于熒光納米鉆石的生產(chǎn)。最化學(xué)氣相沉積人造金剛石屬于第二類,并且含有少于0.005 at。%的氮雜質(zhì)(《50 ppm)。硼的存在用于確定IIa型和IIb型之間的區(qū)別,IIa型是原子純度最高的鉆石。

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