實驗室培育鑽石的形成 - 化學氣相沉積法﹙CVD﹚及 高壓高溫法﹙HPHT﹚

繼上一篇介紹實驗室培育鑽石的基本知識,這一篇就跟大家再深入探討一下到底培育鑽石是怎樣在實驗室形成的吧!

 

實驗室培育鑽石主要有兩種技術生產,一種是化學氣相沉積法﹙Chemical Vapor Deposition / CVD﹚,另一種則是高壓高溫法﹙High Pressure High Temperature / HPHT﹚。

 CVD HPHT Natural diamond roughs

左方為CVD培育鑽石原石、中間為HPHT培育鑽石原石、右方為天然鑽石原石

 

化學氣相沉積法﹙Chemical Vapor Deposition﹚

化學氣相沉積法簡稱為 CVD,科學家把碳原子放入離子氣體反應器,在低壓力和高溫下約700°C-1300°C培育出鑽石。當溫度逐漸升高時,氣體中的分子便會分離,並一層一層的生長。

CVD 鑽石形成

一般而言,這種方法需時大約4到6週,而生長時間會直接影響最終的鑽石大小。CVD技術過程中需要多次去除石墨層,以形成一顆更大的鑽石,所以它一般都較為費時及有難度。

CVD 鑽石形成

一顆位於化學蒸氣沉澱真空室內的合成鑽石晶體(左)。晶體生長完成後,將從真空室內移出(右),通常這種晶體表面覆蓋著一層黑色的碳。

使用CVD技術生成的鑽石成色大多是F-H色。因此,當它完成生長後,很多時需要再經過高壓高溫法去改變它的顏色,包括使它更無色或賦予它豔麗的色彩

化學氣相沉積法CVD的優點

  1. 前期設備成本低於 HPHT 技術
  2. 培育出來的鑽石卡數更高﹙成品重量基本大於1ct,甚至可大於3ct﹚
  3. CVD生成的培育鑽石淨度較高大部分是VVS-VS
  4. CVD培育鑽石不含金屬內含物

Freedom of India

IGI公布至今使用CVD技術所培育出最大的鑽石:14.6ct「Freedom of India」

 

高壓高溫法﹙High Pressure High Temperature﹚

高壓高溫法簡稱為HPHT。它是仿效天然鑽石的生長過程。科學家會把碳原子放在高温度及高壓力條件的空間內,運用金屬助熔劑,降低鑽石生長所需要的條件,然後再用鐵鉆將它壓縮並加熱,最終形成一顆鑽石。

HPHT鑽石形成

使用HPHT技術形成的培育鑽石整個過程大約需要數天至數週。HPHT培育鑽石需要更高技術及更專業的儀器,因為它生成的要求會比CVD培育鑽石更為高。另外,由於機器空間所限, 因此HPHT培育鑽石重量通常較低,更常用於生產小顆的鑽石,大部份以1ct以內居多。

同時,HPHT培育鑽石在生長過程中需要使用金屬助溶劑,導致它形成的鑽石有機會含有金屬內含物,內含物會呈黑色,並不透明,甚至在光線下會呈現金屬光澤。

HPHT金屬內含物

HPHT培育鑽石的金屬內含物

高壓高溫法HPHT優點

  1. HPHT培育鑽石顏色普遍較高,一般無需再後期改色﹙普遍能達至D-E色﹚
  2. 可經HPHT技術改善天然或實驗室製造的鑽石顏色
  3. HPHT技術可形成不同顏色的鑽石
  4. 生產小鑽石的成本較CVD低

HPHT培育藍鑽

HPHT合成鑽石有各種各樣的顏色。GIA把這兩顆 HPHT鑽石的顏色評級為深彩藍。

 

總括而言,即使CVD和HPHT兩種培育鑽石於製作方法上有所不同,但製作出來的也屬於實驗室培育鑽石,也是真鑽石。兩者都能按鑽石的4C去評級,亦可有國際鑒定所發出的證書。

CVD與HPHT培育鑽石都是一樣閃耀的,無法靠肉眼區別。現時,在市場上買到的培育鑽石品質大多都已達至優秀的成色及淨度。因此,不論是CVD或是HPHT培育鑽石,得出的成品都能媲美天然鑽石。

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