Kim Cương CVD được phát triển như thế nào ?
Bước đầu tiên của quá trình phát triển kim cương CVD là chuẩn bị hạt giống. Cần hết sức cẩn thận để đảm bảo hạt càng hoàn hảo càng tốt, vì chất lượng của hạt quyết định chất lượng của viên kim cương. Các hạt giống được sắp xếp một cách có chiến lược trên bệ tăng trưởng trong lò phản ứng và toàn bộ không khí được hút ra khỏi lò phản ứng. Một máy phát vi sóng công suất cao được kích hoạt và khí mêtan siêu tinh khiết được đưa vào lò phản ứng. Năng lượng vi sóng làm cho plasma hình thành phía trên hạt, làm cho hạt có màu đỏ tươi
Trong plasma, khí mê-tan bắt đầu phân hủy và carbon từ khí mê-tan gắn vào các hạt kim cương, phát triển thẳng đứng, từng nguyên tử một, trong nhiều tuần liền. Trên các cạnh của viên kim cương, vật liệu đa tinh thể màu đen bắt đầu hình thành. Vật liệu màu đen đó được loại bỏ bằng tia laser và viên đá quý có thể được cắt từ CVD thô
Khoảng 80% kim cương CVD trải qua quá trình xử lý sau tăng trưởng, đây là giai đoạn tinh chế cuối cùng. Kim cương CVD được nạp vào máy ép HPHT để xử lý nhiệt nhanh trong 15-30 phút nhằm cải thiện cấu trúc tinh thể và vẻ ngoài của kim cương.
Kim Cương CVD có tốc độ tăng trưởng chậm hơn HPHT, đòi hỏi hạt giống đắt tiền từ bên thứ ba và chất lượng có thể khác nhau. CVD dễ bị biến dạng tinh thể hơn, có thể gây mờ. CVD cũng ít kinh tế hơn HPHT đối với những viên kim cương có kích thước nhỏ như tấm đính trên vỏ trang sức. Hầu hết tấm kim cương HPHT có màu sắc cao, có nghĩa tấm kim cương CVD ấm hơn nhiều so với HPHT bên màu trắng sáng có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Đây là hai viên kim cương nước có cùng nước F kiểm định bởi IGI
Khi đánh giá kim cương CVD, chúng tôi khuyên bạn nên tìm NXV
N = Nâu
Màu nâu của kim cương CVD có thể có nhiều màu nâu hồng hoặc nâu xám hơn. Cả hai viên kim cương đó đều từ cùng một người trồng! Màu nâu cũng xuất hiện ở kim cương tự nhiên, mặc dù lý do màu nâu ở kim cương tự nhiên đôi khi là do một loại khuyết tật hoàn toàn khác.
Trong kim cương CVD, màu nâu được tạo ra bởi hai yếu tố chính:
. Khoảng trống rỗng trong viên kim cương
. Các nguyên tử nitơ bị giữ lại trong tinh thể
Các khiếm khuyết về nitơ có thể là ngẫu nhiên, rò rỉ vào lò phản ứng qua các miếng đệm bị lỗi hoặc nitơ có thể được thêm vào một cách có chủ ý làm chất xúc tác để tăng tốc quá trình tăng trưởng.
Một lượng nhỏ nitơ cho phép bạn phát triển kim cương nhanh hơn 200-300%. Tuy nhiên, bạn phát triển kim cương CVD càng nhanh thì càng có nhiều sai sót xảy ra. Khi các nguyên tử xếp chồng lên nhau, đôi khi có lỗi xếp chồng hoặc trục trặc trong ma trận nguyên tử carbon. Một trong những vấn đề có thể phát sinh là khoảng trống carbon bị thiếu trong tinh thể, giống như bong bóng trong cục đá trong tủ lạnh.
Màu nâu cũng có thể có nghĩa là màu hồng hơi nâu, và điều này chủ yếu gây ra bởi các khiếm khuyết chỗ trống nitơ do xử lý ở áp suất thấp, nhiệt độ cao.
Nếu màu của kim cương CVD đang trưởng thành là màu nâu, nó có thể được làm cho không màu thông qua xử lý sau tăng trưởng. Phương pháp xử lý đó có thể loại bỏ các khoảng trống khỏi cấu trúc tinh thể và đồng thời tổng hợp các nguyên tử nitơ, làm giảm lượng màu nâu mà chúng tạo ra.
X = Xám
Tông màu phổ biến nhất là màu xám và nó có thể do một số nguyên nhân. Nó cũng có thể đi kèm với vật chất vô hồn. Màu xám cũng có thể có trong kim cương tự nhiên, nhưng phần lớn không ở cùng cấp độ như trong phòng thí nghiệm và chắc chắn không phải vì những lý do tương tự. Màu xám có thể được nhìn thấy cao như màu D.
Viên kim cương (bên phải) có màu xám hơn viên kim cương (bên trái)
Cả hai màu D kim cương (bên trái) có màu xám hơn viên kim cương (bên phải)
Silicon bị mắc kẹt trong tinh thể có thể gây ra màu xám. Silicon rất hiếm trong kim cương tự nhiên, nhưng phổ biến trong kim cương CVD. Thông thường nhất, silicon từ bên trong cửa sổ thạch anh của lò phản ứng CVD bị đốt cháy theo đúng nghĩa đen từ plasma vào buồng chân không.
Nguyên nhân gây ra màu xám: Boron bù cho nitơ
Việc thêm nitơ làm tăng tốc độ phát triển của kim cương, nhưng nó để lại màu nâu không mong muốn. Bạn có thể bù nitơ bằng cách thêm boron vào công thức của mình – các cặp nguyên tử tìm thấy nhau và triệt tiêu các đặc tính của nhau. Nhưng nếu bạn thêm quá nhiều boron, nitơ sẽ bị lấn át và viên kim cương có thể có sắc thái tông màu xám.
Màu xám cũng có thể là kết quả của các cụm nano than chì, về cơ bản là carbon hình thành bên trong tinh thể dưới dạng các khối than chì nhỏ thay vì kim cương. Bạn chạy lò phản ứng của mình càng nhanh thì càng có nhiều khả năng bạn nhận được các cụm than chì bị mắc kẹt trong viên kim cương. Than chì không thể được xử lý. Hơn nữa, than chì kích thích sự hình thành nhiều than chì hơn ở nhiệt độ cao. Do đó, nếu có thành phần màu xám, màu xám này có thể trở nên tồi tệ hơn sau khi xử lý ở nhiệt độ cao.
Màu xám có thể trở nên tồi tệ hơn khi điều trị
Trong ví dụ này, một viên kim cương có một khoảng trống với một đám mây than chì nhỏ ở gần đó. Bạn có thể thấy các cụm nano than chì được đánh dấu bằng màu đen.Khi khoảng trống sụp đổ, bao thể graphit gần đó có thể mở rộng sang không gian từng bị khoảng trống chiếm giữ, gây ra sắc xám đậm hơn. Điểm mấu chốt: loại bỏ màu nâu và/hoặc sức căng khỏi viên kim cương CVD có thể làm cho nó có màu xám hơn!
KIM CƯƠNG XÁM RẺ VÀ DỄ SẢN XUẤT
Hoạt động công suất quá lớn → Plasma làm tan chảy cửa sổ xem → Thuyết tật silicon → Xám
Máy chạy với chất xúc tác để tăng tốc độ phát triền → Tạo ra màu nâu do khiếm khuyết nitơ → Thêm boron để che dấu nitơ → Xám
Phôi kim cương phát triển quá nhanh trong điều kiện không hoàn hảo → Xuất hiện tạp chất than chì trong kim cương → Quá trình xử lý làm tăng kích thước của than chì → Xám
V = Vân
Căng thẳng CVD thường trông giống như vệt vân tay trên kính
Các Vân thể hiện dưới dạng mờ trong tinh thể và có vẻ như bạn không bao giờ có thể làm sạch hoàn toàn nó.
Kim cương CVD bị tan xạ
Bạn có thể thấy “ánh sáng lung linh” trên CVD thô khi ánh sáng chiếu vào vùng tan xạ.
Vân không phải là tạp chất
Vân không được đo lường dưới dạng độ tinh khiết mà tồn tại trên thang điểm từ tốt đến xấu. Vân không phải là một tính năng cài đặt độ trong, nghĩa là nó không hiển thị trên giấy kiểm định. Tất cả các viên kim cương trên đều có độ trong suốt VVS.
Tinh thể Vân trông khác nhau tùy thuộc vào loại kim cương
Đây là đặc điểm nhận dạng kim cương trong phòng thí nghiệm với kim cương tự nhiên và có thể được phát hiện! Điều đáng chú ý là HPHT có biến dạng từ rất ít đến bằng không khi được xem dưới các bộ lọc phân cực chéo.
Vân bắt đầu với hạt giống kim cương
Chất lượng của hạt có thể thay đổi đáng kể và tạo nên nền tảng vững chắc hoặc yếu kém cho sự phát triển của kim cương CVD. Hạt giống được nhìn qua tia X (ở bên phải) có thể cho thấy các vết nứt hoặc bề mặt không bằng phẳng
Một lò phản ứng CVD có thể có các hạt chất lượng khác nhau. Cùng một người trồng và thậm chí trong cùng một đợt tăng trưởng chất lượng nguyên liệu của CVD được trồng có thể thay đổi đáng kể
Hạt giống xấu đi sau mỗi lần sử dụng và những viên kim cương mọc trên chúng ngày càng xấu đi. Thay thế hạt giống là rất tốn kém. Nhiều người trồng kim cương sẽ sử dụng và tái sử dụng hạt giống đã qua thời kỳ sơ khai của chúng.
Xử lý tăng trưởng kim cương CVD
Untreated Treated
Các phôi chất lượng thấp qua quá trình phát triển kim cương có thể tích lũy và tạo hạt đa tinh thể
Khi sức căng tăng lên gần giống như một ngọn núi lửa và hình thành các thể vùi đa tinh thể. Điều đó ảnh hưởng đến độ tinh khiết của kim cương. Viên kim cương bên trái là CVD và viên kim cương bên phải là HPHT. Cả hai đều có cùng mức độ sạch của I1.
Chu kỳ tăng trưởng của kim cương CVD
Ảnh nghiêm cứu của GIA
Tác động của việc khởi động và dừng lò phản ứng CVD là các vòng tăng trưởng kim cương. Gần như tất cả các viên kim cương CVD đều có một số đường vân.
Hình ảnh bên trái cho thấy 8 chu kỳ tăng trưởng, được biểu thị bằng các vòng rõ ràng. Nó không chỉ là sự hiện diện của các vòng tăng trưởng này. Các vòng cách nhau xa hay gần nhau thể hiện thời gian biểu cho biết chu kỳ tăng trưởng kéo dài bao lâu giữa các điểm dừng. Các vòng tròn có thể làm cho viên kim cương trông mất nét và mờ nhạt.
Viên kim cương ở dưới có hơn 8 chu kỳ tăng trưởng và có nhiều vân hơn. Viên kim cương trên cùng có chất liệu tinh thể sạch hơn. Lưu ý sự khác biệt về độ tương phản giữa hai viên kim cương.
HAR nghĩ sao về các giải pháp điều trị tăng trưởng CVD
Khoảng 80% kim cương CVD được GIA phân loại được xử lý bằng HPHT. Tại sao? Xử lý HPHT thích hợp làm cho kim cương tốt hơn.
Chúng tôi tin rằng khả năng kháng xử lý sau tăng trưởng là hiệu ứng còn sót lại từ thị trường kim cương tự nhiên, nơi có mối lo ngại chính đáng về việc xử lý nhân tạo không được tiết lộ đối với một sản phẩm tự nhiên. Nhưng trong phòng thí nghiệm, sản phẩm được nhân tạo trong toàn bộ quá trình. Và những gì một người trồng coi là điều trị, người khác có thể coi đơn giản là một phần của quá trình tăng trưởng.
CVD không được điều trị có một số sai sót. Nó kém bền hơn và có nhiều vấn đề về vật liệu pha lê hơn như màu nâu và độ căng. Điều trị sau tăng trưởng chữa lành hiệu quả màu nâu và căng thẳng. Không phải tất cả CVD được điều trị đều tốt và không phải tất cả đều xấu.
