Rodzaj diamentu
Typ diamentu to metoda naukowej klasyfikacji diamentów według poziomu i rodzaju ich zanieczyszczeń chemicznych. Diamenty dzielą się na pięć rodzajów: typ Ia, typ Ib, typ 1aB, typ IIa i typ IIb. Mierzone zanieczyszczenia znajdują się na poziomie atomowym w sieci krystalicznej atomów węgla i dlatego, w przeciwieństwie do inkluzji , wymagają spektrometru na podczerwień do wykrycia.
Różne rodzaje diamentów reagują w różny sposób na techniki ulepszania diamentów . Różne typy mogą współistnieć w obrębie jednego kamienia; naturalne diamenty są często mieszankami typu Ia i Ib, co można określić na podstawie ich widma absorpcji w podczerwieni.
Rodzaje diamentów
typ I
typu I , najpowszechniejsza klasa, zawierają atomy azotu jako główne zanieczyszczenie, zwykle w stężeniu 0,1%. Diamenty typu I absorbują zarówno w podczerwieni , jak i ultrafioletu , od 320 nm. Mają też charakterystyczną fluorescencję i widzialne widmo absorpcyjne (patrz Właściwości optyczne diamentu ).
Typ Ia
typu Ia stanowią około 95% wszystkich diamentów naturalnych. Zanieczyszczenia azotem, do 0,3% (3000 ppm), są skupione w sieci węglowej i są stosunkowo rozpowszechnione. Widmo absorpcyjne klastrów azotu może powodować, że diament pochłania niebieskie światło, przez co wydaje się bladożółty lub prawie bezbarwny. Większość diamentów Ia to mieszanka materiałów IaA i IaB; diamenty te należą do serii Cape , nazwanej na cześć bogatego w diamenty regionu znanego wcześniej jako Prowincja Przylądkowa w Afryce Południowej , którego złoża są w większości typu Ia. Diamenty typu Ia często wykazują ostre pasma absorpcji z głównym pasmem przy 415,5 nm (N3) i słabszymi liniami przy 478 nm (N2), 465 nm, 452 nm, 435 nm i 423 nm („linie przylądka”), spowodowane przez N2 i N3 . Wykazują również niebieską fluorescencję dla długofalowego promieniowania ultrafioletowego ze względu na centra azotowe N3 (centra N3 nie pogarszają widzialnego koloru, ale zawsze towarzyszą im centra N2, które to robią). Brązowe, zielone lub żółte diamenty pokazują zielone pasmo przy 504 nm (środek H3), któremu czasami towarzyszą dwa dodatkowe słabe pasma przy 537 nm i 495 nm (środek H4, duży kompleks prawdopodobnie obejmujący 4 atomy azotu podstawione i 2 sieci krystaliczne wolne miejsca).
- Typ IaA , w którym atomy azotu występują parami; nie wpływają one na kolor diamentu.
- Typ IaB , w którym atomy azotu występują w dużych agregatach o parzystej liczbie; nadają one odcień od żółtego do brązowego.
Typ Ib
Typ Ib stanowi około 0,1% wszystkich naturalnych diamentów. Zawierają do 0,05% (500 ppm) azotu, ale zanieczyszczenia są bardziej rozproszone: atomy są rozproszone w całym krysztale w pojedynczych miejscach. Diamenty typu Ib oprócz niebieskiego pochłaniają światło zielone i mają bardziej intensywny lub ciemniejszy żółty lub brązowy kolor niż diamenty typu Ia. Kamienie mają intensywnie żółty lub sporadycznie brązowy odcień; rzadkie kanaryjskie należą do tego typu, który stanowi zaledwie 0,1% znanych diamentów naturalnych. Widoczne widmo absorpcji jest stopniowe, bez ostrych pasm absorpcji. Prawie wszystkie syntetyczne diamenty HPHT należą do typu Ib.
Typ II
Diamenty typu II nie mają mierzalnych zanieczyszczeń azotem. Diamenty typu II absorbują w innym obszarze podczerwieni i przepuszczają w ultrafiolecie poniżej 225 nm, w przeciwieństwie do diamentów typu I. Mają również różne właściwości fluorescencji. Znalezione kryształy są zwykle duże i mają nieregularny kształt. Diamenty typu II powstawały pod bardzo wysokim ciśnieniem przez dłuższy czas.
Typ IIa
typu IIa stanowią 1–2% wszystkich diamentów naturalnych (1,8% diamentów szlachetnych). Diamenty te są prawie lub całkowicie pozbawione zanieczyszczeń, w związku z czym są zazwyczaj bezbarwne i mają najwyższą przewodność cieplną . Są bardzo przezroczyste w ultrafiolecie, aż do 230 nm. Czasami, gdy diamenty typu IIa są wytłaczane w kierunku powierzchni Ziemi, ciśnienie i napięcie mogą powodować anomalie strukturalne wynikające z odkształcenia plastycznego podczas wzrostu czworościennej struktury krystalicznej, co prowadzi do niedoskonałości . Te niedoskonałości mogą nadać klejnotowi żółty, brązowy, pomarańczowy, różowy, czerwony lub fioletowy kolor. Deformacje strukturalne diamentów typu IIa można „naprawić” za pomocą procesu wysokociśnieniowego i wysokotemperaturowego ( HPHT ), usuwając większość lub całość koloru diamentu. Diamenty typu IIa stanowią duży procent australijskiej produkcji. Wiele słynnych dużych diamentów, takich jak Cullinan , Koh-i-Noor , Lesedi La Rona i Lulo Rose to diamenty typu IIa. Diamenty syntetyczne wyhodowane w procesie CVD zazwyczaj również należą do tego typu.
Typ IIb
typu IIb stanowią około 0,1% wszystkich diamentów naturalnych, co czyni je jednymi z najrzadszych i bardzo cennych diamentów naturalnych. Oprócz bardzo niskiego poziomu zanieczyszczeń azotem, porównywalnego z diamentami typu IIa, diamenty typu IIb zawierają znaczne borem . Widmo absorpcji boru powoduje, że te klejnoty pochłaniają światło czerwone, pomarańczowe i żółte, nadając diamentom typu IIb jasnoniebieski lub szary kolor, chociaż przykłady o niskim poziomie zanieczyszczeń borem mogą być również bezbarwne. Te diamenty są również półprzewodnikami typu p , w przeciwieństwie do innych rodzajów diamentów, ze względu na nieskompensowane dziury elektronowe (patrz Właściwości elektryczne diamentu ); do uzyskania tego efektu wystarczy już 1 ppm boru. Jednak niebiesko-szary kolor może również występować w diamentach typu Ia i nie być związany z borem. Diamenty typu IIb wykazują charakterystyczne widmo absorpcji w podczerwieni i wykazują stopniowo rosnącą absorpcję w kierunku czerwonej strony widma widzialnego.
Nie ogranicza się do typu są zielone diamenty, których kolor pochodzi z ekspozycji na różne ilości promieniowania jonizującego .
Większość niebiesko-szarych diamentów pochodzących z australijskiej kopalni Argyle nie jest typu IIb, ale typu Ia; diamenty te zawierają duże stężenia defektów i zanieczyszczeń (zwłaszcza wodoru i azotu), a pochodzenie ich koloru jest jeszcze niepewne.