روش های تولید الماس آزمایشگاهی
چگونه الماس‌های طبیعی تشکیل می‌شوند؟
الماس‌های طبیعی در عمق زیادی زیر زمین، حدود 177 تا 241 کیلومتر زیر سطح، تشکیل می‌شوند. فشار در این عمق می‌تواند به تقریبا 50,000 اتمسفر برسد. (یک اتمسفر معادل فشار هوای سطح دریاست). دماها می‌توانند بین 900 تا 1,300 درجه سانتیگراد متغیر باشند. این شرایط شدید، کربن را به فشرده‌ترین شکل خود تبدیل می‌کنند و در نتیجه الماس‌ها در ماگما تشکیل می‌شوند. انفجارهای آتشفشانی قدیمی این الماس‌ها را به سطح آورده‌اند، و سنگ‌هایی به نام کیمبرلیت را تشکیل داده‌اند.
روش‌های اصلی تولید الماس‌های آزمایشگاهی چیست؟
دو روش اصلی تولید الماس‌های آزمایشگاهی وجود دارد: فرآیند فشار بالا/دمای بالا (HPHT) و رسوب بخار شیمیایی (CVD). هر دو روش به طور معمول استفاده می‌شوند، اما CVD برای تولید الماس‌های مصنوعی با کیفیت برای جواهرات محبوب‌تر شده است. HPHT بیشتر برای ایجاد الماس‌های مصنوعی برای استفاده صنعتی استفاده می‌شود.
آیا می‌توانید الماس طبیعی را از الماس آزمایشگاهی تمایز دهید؟
هر دو روش HPHT و CVD الماس‌هایی با خصوصیات نوری، فیزیکی و شیمیایی مشابه با الماس‌های طبیعی تولید می‌کنند. با این حال، این فرآیندهای آزمایشگاهی برخی نشانه‌های مشخصی را به جا می‌گذارند که جواهرشناسان می‌توانند با بررسی دقیق شناسایی کنند.
در شکل کریستال خام، تفاوت‌ها به راحتی قابل تشخیص هستند. الماس‌های طبیعی با هشت جهت رشد، شکل کریستالی هشت‌ضلعی تشکیل می‌دهند. از طرف دیگر، الماس‌های HPHT به شکل مکعبی با 14 جهت رشد تشکیل می‌شوند. الماس‌های CVD به شکل مکعبی با یک جهت رشد تشکیل می‌شوند. البته، همه کریستال‌های الماس در سیستم ایزومتریک تشکیل می‌شوند و همه این شکل‌ها در این سیستم قرار می‌گیرند.
درمان‌ها
بیشتر الماس‌های HPHT پس از خروج از پرس‌ها تحت درمان‌های حرارتی بیشتری قرار می‌گیرند. این درمان‌ها رنگ و شفافیت آن‌ها را بهبود می‌بخشند و می‌توانند الماس‌های رنگی فانتزی ایجاد کنند. برای مثال، درمان‌های حرارتی با بور می‌توانند الماس‌های HPHT را آبی کنند. درمان‌های حرارتی با نیکل می‌توانند الماس‌های HPHT را سبز کنند. درمان‌های اشعه‌ای نیز می‌توانند رنگ‌های صورتی و قرمز در الماس‌های HPHT ایجاد کنند.
فرآیند CVD
روش CVD در دهه 1980 ایجاد شد، که آن را جدیدتر از روش HPHT می‌کند. روش CVD شبیه به چگونگی تشکیل الماس‌ها در ابرهای گازی بین‌ستاره‌ای است. روش CVD از فشار کمتری نسبت به روش HPHT استفاده می‌کند و همچنین دستگاه‌های کوچکتری دارد. روش CVD یک بذر الماس را در یک محفظه خلاء قرار می‌دهد. این محفظه با گازهای غنی از کربن پر شده و به دمای نزدیک به 1500 درجه فارنهایت گرم می‌شود. گاز از این دماهای بسیار بالا به پلاسما تبدیل می‌شود و باعث آزاد شدن قطعات کربن می‌شود. این قطعات کربن بر روی بذر الماس لایه‌لایه می‌شوندفرآیند CVD با پر کردن یک محفظه با ترکیبی از گازها، از جمله کربن، هیدروژن و اکسیژن آغاز می‌شود. سپس، یک زیرلایه به محفظه اضافه می‌شود، معمولاً یک تکه نازک از بذر الماس، اگرچه گرافیت نیز می‌تواند استفاده شود. محفظه سپس به دماهای 800 تا 900 درجه سانتیگراد گرم می‌شود، با استفاده از مایکروویو، لیزر یا فیلامنت داغ. انرژی از منبع حرارتی باعث می‌شود کربن از مخلوط گازی رسوب کرده و به زیرلایه چسبیده و شروع به کریستالیزه شدن به الماس کند.
تکنسین‌ها باید فرآیند CVD را به طور مکرر متوقف کنند تا هر گرافیتی که در اطراف الماس کریستالیزه می‌شود را بردارند.
CVD ممکن است چندین روز یا هفته طول بکشد، بسته به اندازه و کیفیت مورد نظر سنگ‌ها. با این حال، ده‌ها سنگ می‌توانند همزمان رشد کنند.
درمان الماس آزمایشگاهی
بیشتر الماس‌های CVD از محفظه با رنگ‌های قهوه‌ای یا زرد خارج می‌شوند. برای اینکه به عنوان الماس‌های سفید یا بی‌رنگ به فروش برسند، این سنگ‌ها باید تحت درمان‌های حرارتی قرار بگیرند. پس از تشکیل، الماس‌های CVD می‌توانند درمان‌هایی برای ایجاد رنگ‌های فانتزی صورتی یا قرمز دریافت کنند.
افزودن بور یا نیتروژن به محفظه در طول تشکیل می‌تواند رنگ‌های فانتزی آبی یا زرد در الماس‌های CVD ایجاد کند.
الماس‌های رنگی فانتزی تولید شده در آزمایشگاه، چه از طریق HPHT و چه از طریق CVD، بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر از همتایان طبیعی خود هستند.
چرا خریداران به طور فزاینده‌ای الماس‌های آزمایشگاهی را به جای الماس‌های معدنی انتخاب می‌کنند؟
خریداران به دلایل بسیاری، الماس‌های آزمایشگاهی را به جای الماس‌های معدنی انتخاب می‌کنند: این الماس‌ها پایدارتر، مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند و تضمین کاملی از منابع اخلاقی دارند. الماس‌های آزمایشگاهی، الماس‌های واقعی هستند که از نظر نوری، فیزیکی و شیمیایی با همتایان معدنی خود یکسان هستند و وقتی که با تستر الماس آزمایش می‌شوند، به عنوان الماس شناخته می‌شوند.
روش‌های تولید الماس‌های آزمایشگاهی:
دو فرآیند اصلی برای تولید الماس‌های آزمایشگاهی وجود دارد: فشار بالا و دمای بالا (HPHT) و رسوب بخار شیمیایی (CVD). برخی از گواهینامه‌های درجه‌بندی الماس‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهند که الماس چگونه تولید شده است.
الماس‌های HPHT چگونه ساخته می‌شوند؟
روش HPHT روش اصلی ایجاد الماس‌های آزمایشگاهی است. در طول فرآیند HPHT، الماس‌ها در آزمایشگاه با تکرار شرایط فشار بالا و دمای بالایی که الماس‌ها در زیر زمین در زمین تشکیل می‌دهند، تولید می‌شوند. الماس‌های HPHT با کیفیت جواهر در دهه 1950 معرفی شدند. خارج از رشد الماس‌ها، فرآیند HPHT می‌تواند برای بهبود رنگ الماس‌ها به منظور بی‌رنگ، صورتی، سبز، آبی یا زرد نیز استفاده شود.
برای رشد یک الماس HPHT، یک بذر الماس کوچک (یک الماس بسیار کوچک) در کربن، عنصر تشکیل‌دهنده الماس‌ها، قرار می‌گیرد. بذر الماس در معرض دمای بیش از 2,000 درجه فارنهایت و فشار حدود 1.5 میلیون PSI (پوند بر اینچ مربع) قرار می‌گیرد. کربن ذوب می‌شود و در اطراف بذر الماس شکل می‌گیرد. سپس خنک می‌شود و الماس شکل می‌گیرد.
الماس‌های HPHT نسبت به الماس‌های CVD احتمال بیشتری دارند که رنگ زردی داشته باشند زیرا در حین تشکیل در معرض نیتروژن قرار می‌گیرند. همچنین تمایل دارند که شامل درون‌گیری‌های تیره‌تر و فلزی باشند. این درون‌گیری‌های فلزی می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا آن‌ها را به عنوان الماس‌های آزمایشگاهی تشخیص دهند زیرا الماس‌های طبیعی به ندرت در حین تشکیل فلزات را به دام می‌اندازند.
چگونه الماس‌های HPHT را شناسایی کنیم؟
روش‌های قابل اعتماد برای شناسایی یک الماس HPHT شامل بررسی گزارش درجه‌بندی آن است. گزارش‌های درجه‌بندی الماس‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که الماس از طریق روش HPHT یا روش CVD رشد کرده است.
راه دیگر شناسایی یک الماس HPHT این است که ببینیم آیا رنگ آبی دارد یا خیر. برخی (اما نه همه) الماس‌های HPHT دارای یک تفاوت آبی هستند، که نتیجه فرآیند HPHT است.