Тип алмаза — это метод научной классификации алмазов по уровню и типу их химических примесей. Алмазы делятся на пять типов: тип IaA, тип IaB, тип Ib, тип IIa и тип IIb. Измеряемые примеси находятся на атомном уровне в кристаллической решетке атомов углерода и поэтому, в отличие от включений , требуют инфракрасного спектрометра для обнаружения. [1]
Различные типы алмазов по-разному реагируют на методы улучшения алмазов . Различные типы могут сосуществовать в одном камне; природные алмазы часто представляют собой смеси типов Ia и Ib, которые можно определить по их спектру поглощения инфракрасного излучения . [2]
Алмазы типа I , наиболее распространенный класс, содержат атомы азота в качестве основной примеси, обычно в концентрации 0,1%. Алмазы типа I поглощают как в инфракрасной , так и в ультрафиолетовой области, от 320 нм. Они также имеют характерную флуоресценцию и видимый спектр поглощения (см. Оптические свойства алмаза ).
Алмазы типа Ia составляют около 95% всех природных алмазов. Примеси азота, до 0,3% (3000 ppm), сгруппированы в углеродной решетке и относительно широко распространены. Спектр поглощения азотных кластеров может привести к тому, что алмаз поглощает синий свет , делая его бледно-желтым или почти бесцветным. Большинство алмазов типа Ia представляют собой смесь материалов IaA и IaB; эти алмазы принадлежат к серии Cape , названной в честь богатого алмазами региона, ранее известного как провинция Cape в Южной Африке , месторождения которого в основном относятся к типу Ia. Алмазы типа Ia часто показывают резкие полосы поглощения с основной полосой при 415,5 нм (N3) и более слабыми линиями при 478 нм (N2), 465 нм, 452 нм, 435 нм и 423 нм («линии Cape»), вызванные азотными центрами N2 и N3 . Они также показывают синюю флуоресценцию в длинноволновом ультрафиолетовом излучении из-за азотных центров N3 (центры N3 не ухудшают видимый цвет, но всегда сопровождаются центрами N2, которые это делают). Коричневые, зеленые или желтые алмазы показывают полосу в зеленом цвете при 504 нм (центр H3), иногда сопровождаемую двумя дополнительными слабыми полосами при 537 нм и 495 нм (центр H4, большой комплекс, предположительно включающий 4 замещающих атома азота и 2 вакансии решетки). [3]
Тип Ib составляет около 0,1% всех природных алмазов. Они содержат до 0,05% (500 ppm) азота, но примеси более рассеяны: атомы рассеяны по всему кристаллу в изолированных местах. Алмазы типа Ib поглощают зеленый свет в дополнение к синему и имеют более интенсивный или темный желтый или коричневый цвет, чем алмазы типа Ia. Камни имеют интенсивный желтый или иногда коричневый оттенок ; редкие канареечные алмазы принадлежат к этому типу, который составляет всего 0,1% известных природных алмазов. Видимый спектр поглощения постепенный, без резких полос поглощения. [4]
Алмазы типа II не имеют измеримых примесей азота. Алмазы типа II поглощают в другой области инфракрасного излучения и пропускают в ультрафиолетовом диапазоне ниже 225 нм, в отличие от алмазов типа I. Они также имеют различные характеристики флуоресценции. Найденные кристаллы, как правило, крупные и неправильной формы. Алмазы типа II формировались под чрезвычайно высоким давлением в течение более длительных периодов времени.
Алмазы типа IIa составляют 1–2% всех природных алмазов (1,8% драгоценных алмазов). Эти алмазы почти или полностью лишены примесей и, следовательно, обычно бесцветны и имеют самую высокую теплопроводность . Они очень прозрачны в ультрафиолете, вплоть до 230 нм. Иногда, когда алмазы типа IIa выдавливаются к поверхности Земли, давление и натяжение могут вызывать структурные аномалии, возникающие из-за пластической деформации во время роста тетраэдрической кристаллической структуры, что приводит к дефектам . Эти дефекты могут придавать драгоценному камню желтый, коричневый, оранжевый, розовый, красный или фиолетовый цвет. Структурные деформации алмазов типа IIa могут быть «отремонтированы» с помощью процесса высокого давления и высокой температуры ( HPHT ), удаляя большую часть или весь цвет алмаза. [5] Алмазы типа IIa составляют большой процент австралийского производства. Многие известные крупные алмазы, такие как Cullinan , Koh-i-Noor , Lesedi La Rona и The Lulo Rose , относятся к типу IIa. Синтетические алмазы, выращенные с использованием процесса CVD, обычно также относятся к этому типу.
Алмазы типа IIb составляют около 0,1% всех природных алмазов, что делает их одними из самых редких природных алмазов и очень ценными. Помимо очень низкого уровня примесей азота, сравнимого с алмазами типа IIa, алмазы типа IIb содержат значительные примеси бора . Спектр поглощения бора заставляет эти драгоценные камни поглощать красный, оранжевый и желтый свет, придавая алмазам типа IIb светло-голубой или серый цвет, хотя образцы с низким уровнем примесей бора также могут быть бесцветными. [1] Эти алмазы также являются полупроводниками p-типа , в отличие от других типов алмазов, из-за нескомпенсированных электронных дырок (см. Электрические свойства алмаза ); для этого эффекта достаточно всего 1 ppm бора. Однако сине-серый цвет может также встречаться в алмазах типа Ia и не быть связанным с бором. [6] Алмазы типа IIb показывают отличительный инфракрасный спектр поглощения и демонстрируют постепенно увеличивающееся поглощение в направлении красной стороны видимого спектра.
Не ограничиваются типом зеленые алмазы, цвет которых обусловлен воздействием различных количеств ионизирующего излучения . [1]
Большинство сине-серых алмазов, добываемых на руднике Аргайл в Австралии, относятся не к типу IIb, а к типу Ia; эти алмазы содержат большие концентрации дефектов и примесей (особенно водорода и азота), а происхождение их цвета пока неясно. [6]