培育钻石的方式
目前本港市面上的实验室培育钻石主要由两种方式制造,一种为高压高温法(High Pressure High Temperature,简称HPHT),而另一种为化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)。
高压高温法(HPHT)
HPHT是较传统的培育方法,50年代出现的第一颗合成钻石亦是这种方式的雏形。HPHT以人工的方式模拟天然钻石在极高温度及压力下形成的条件,将颗状的钻石籽晶(diamond seed crystal)、高纯度的碳原料和金属溶剂/催化剂置于「生长室」内,并向该「生长室」施加热力及压力,令碳原料在熔融金属(molten metal)中溶解;并藉温度的差异,使碳原子迁移到温度相对较低的钻石籽晶上结晶,逐渐培育出钻石晶体。利用HPHT的整个结晶过程需时数天至数周,过程中「生长室」不会被打开,直至结晶完成,方能取出钻石晶体。
化学气相沉积法(CVD)
CVD采用较低压但高温的方法,将扁平的钻石籽晶放入充满氢气及含碳气体(例如甲烷)的真空「生长室」内,再利用高能量分解气体分子,使碳原子沉淀及散落在温度相对较低的钻石籽晶上,形成薄膜,并逐渐叠加。有别于HPHT,透过CVD培育钻石的过程中,需要每隔一段时间便取出晶体,对顶部位置进行抛光,去除非钻石碳,然后再把晶体放回真空「生长室」中继续进行培育;故此,整个培育过程所需的时间或会较HPHT久。
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不同来源的毛坯钻石。实验室培育CVD钻石原石(左)、实验室培育HPHT钻石原石(中)及天然毛坯钻石(右)。
虽然经打磨及切割后的天然钻石与透过HPHT或CVD方式培育出来的钻石在外观上或难以分辨,但不同来源的毛坯钻石(即未经加工,或经简单切割或仅仅部分抛光的钻石)的外观其实有一定分别。事实上,除了生长形式外,钻石的车工,例如切割比例、抛光度及对称度等等也是钻饰成品能否耀眼生辉的重要因素之一。
甚么是「仿制钻石」(Imitation of diamonds/Diamond simulants)?
参考国际标准ISO 18323,「synthetic diamond」(合成钻石)一词与「laboratory-grown diamond」(实验室培育钻石)或「laboratory-created diamond」(实验室制造钻石)可互相通用。如前文所述,实验室培育钻石与天然钻石有本质上相同的化学结构及物理特性;然而,市面上亦不乏以其他材料所制成的「仿制钻石」。根据前述国际标准,「imitation of diamond」(仿制钻石)只是模拟钻石外观的人造产品。此外,内地标准GB/T 16552对珠宝玉石定名的规则中亦举例说明若产品定名为「仿钻石」,即该产品不是钻石,而其所用的材料有多种可能性,例如是玻璃或水晶等。
举例来说,立方氧化锆(Cubic Zirconia,亦被称为「苏联石」)及莫桑石(Moissanite)为两种钻石仿制品。GIA的专家表示,该两种材质均能模拟出类似于天然钻石和实验室培育钻石的外观,惟化学及物理特性并不相同。例如莫桑石的色散为0.104,是钻石(0.044)的两倍多,而色散是影响宝石火彩的其中一个因素;因此,在强光照射下,莫桑石分散出的彩光可能比钻石多。然而,莫桑石的另一特性是双折射,故当凝视莫桑石时,可能会发现棱线出现重影的现象。因此,仿制钻石只是外观与天然或实验室培育钻石非常相似的产品,但并不具备相同的特性。