我的GTC
珠宝展览馆科普文章科研技术珠宝标准新国标抢先看
当前位置: 首页 > 科研科普 > 科研技术

天然钻石红外吸收中硼峰的衰减
时间: 2017-04-01 16:02:39     文章来源: GTC您专业的珠宝技术顾问  作者:陈能香、王怡梦(译)

   近期,NGDTC实验室发现钻石的2800吸收峰会在紫外光照射下被激发出来随后会衰减,类似于IIb型钻石中的磷光现象。 (J. Li et al., “一颗具有短暂2804cm-1吸收峰的钻石”Journal of Gemmology, Vol. 35, ...

   近期,NGDTC实验室发现钻石的2800吸收峰会在紫外光照射下被激发出来随后会衰减,类似于IIb型钻石中的磷光现象。 (J. Li et al., “一颗具有短暂2804cm-1吸收峰的钻石”Journal of Gemmology, Vol. 35, 2016,pp. 248–252).
    Carlabad 实验室最近收到一颗天然的“IIa”型钻石,1.01ct,中彩灰色调。但少见地具有500nm磷光带,那是IIb型钻石的典型特征。 (S. Eaton-Magaña and R.Lu, “IIb型钻石的磷光,” Diamond and Related Materials,  Vol.  20,  2011,  pp.  983–989).在紫外光激发下,我们记录下这颗“IIb”型钻石短暂的2800cm-1吸收峰(与硼有关的)的衰减过程。(图5)
天然钻石红外吸收中硼峰的衰减 
图5. 在紫外光激发下,一颗1.01ct中彩灰色调,天然的“II a”型钻石,红外吸收光谱显示明显的2800cm-1峰,这是与IIb型钻石、硼杂质离子相关的。2800cm-1吸收峰的强度在几分钟内逐渐衰减。为了清楚的显示衰减过程,仅选取具有代表性的时间点;其中2850cm-1吸收峰与硼无关,是由钻石表面上的烃污染造成的。
 
      计算2800cm-1处吸收峰的强弱,可以确定B的浓度(天然钻石中的棕色调、产生棕色调和其它色调的缺陷之间的相互作用)。在紫外光激发后的瞬间,钻石显示出蓝色磷光,红外光谱从IIa型转变成IIb型,B的浓度可以达到70ppb。在此之前记录的一些IIb型钻石和少量的经过GIA检测确定为IIa型钻石在紫外光激发后2800cm-1吸收峰会增强,但这颗在紫外光激发下B浓度增加5ppb左右的钻石显然更具有研究价值。
       钻石中2800cm-1吸收带的衰减可以用1 /(1 + KT)这个非指数曲线模型描述,其中T是衰减时间,K是一个常数。这个方程拟合的吸收衰减数据优于指数衰减模型或描述IIB型钻石的磷光的双曲线衰减模型,1 /(1 + KT)2(K. Watanabeet al,“高压合成钻石的磷光,金刚石及相关材料”,卷6,1997,99页–106)。 
       分别使用488,514,和830 nm三种光源,做紫外曝光与无紫外曝光的两组光致发光光谱。观察两组光谱,唯一的区别是,当钻石暴露在紫外线辐射下,增加了3H峰(503.5nm)。我们通常会在有晶体结构缺陷的IIb型钻石的光致发光光谱中看到3H峰。
       图6右记录了磷光光谱。基于之前对钻石磷光的研该实验究数据与双曲线模型吻合度很高。当硼杂质离子被其它杂质离子如N离子电荷补偿后,我们就无法通过红外光谱检测到2800cm-1吸收峰。样品就会被当成IIa型钻石记录下来。然而,紫外激发引起的电荷转移,释放了一些非补偿硼,使得硼的浓度暂时增加。在IIa型钻石中可见2800cm-1吸收峰衰减的这类样品是最引人注目的,同时这种情况也会在少量IIb型钻石中出现。关于磷光发光机理及其在II b型钻石中的衰减动力学的问题仍然没有解决,通过进一步的研究这个吸收峰的衰减,将有助于解决这些问题。
天然钻石红外吸收中硼峰的衰减
图6。左:图5中红外吸收光谱对应的硼浓度与几种磷光衰减的模型进行计算和比较。右:计算紫外光激发的500 nm的磷光峰衰减与相对可以接受的磷光模型相比较。Diamondview的图像显示钻石的蓝色磷光。
点赞261
分享到:
相关文章
推荐