Облагораживание бриллиантов

Облагороженные бриллианты
Коль драгоценных камней > Облагороженные бриллианты
Многих людей приводит в недоумение словосочетание «облагороженный бриллиант». Одни считают, это своего рода
подделка, другие уверены в «неприродном» образовании драгоценного камня. И то, и другое утверждение неверно.
Облагороженные бриллианты являются натуральными камнями, только с улучшенными внешними характеристиками.
Это значит, что камень прошел некую физико-химическую обработку, в результате которой и приобрел нынешние
параметры качества.
Облагораживание проводится с бриллиантами, имеющими посредственные качественные свойства, и может быть двух
видов:
• улучшение цвета
• улучшение чистоты
Облагораживание по цвету является самой популярной процедурой улучшений внешних свойств бриллианта.
Ведь цветные алмазы встречаются очень редко, поэтому невероятно ценятся на мировом рынке. Природные бриллианты
в большинстве случаев имеют непрезентабельную желтоватую или сероватую окраску. Совсем другое дело – бесцветный
камень или насыщенно красный бриллиант. Тут приходят на помощь современные технологии.
С помощью высокого давления и термообработки HPHT (High Pressures - High Temperature) или метод высокого
давления - высокой температуры) можно получить широчайшую цветовую гамму бриллиантов без нарушения их
структуры, причем можно задать именно тот цветовой оттенок, который необходим.
Первые бриллианты, модифицированные по технологии HPHT, были замечены на рынке в начале 1997 года.
Первоначально, зеленовато-желтые и желто-зеленые бриллианты предлагались как синтетические алмазы из России, но
оказалось, что это природные алмазы типа Ia, чей исходный коричневый цвет был изменен. Цвет этих камней
складывается из двух компонентов: основного желтого цвета и интенсивной зеленой люминесценции в видимой части
спектра. И сам цвет, и люминесценция имеют явно выраженный зональный характер. При соответствующем увеличении
становится видна коричневато-желтая зернистость.
Важной характеристикой, которую используют для идентификации алмазов, прошедших термообработку, является
характер их флюоресценции. В то время как природные алмазы имеют белесое свечение, алмазы, прошедшие
термообработку, проявляют смешанную зеленовато-желтую флюоресценцию с зонами интенсивной флюоресценции
зеленого цвета вдоль линий роста. При осмотре микроскопом обнаруживаются другие дополнительные особенности,
которые считаются характерными для прошедших термобарическую обработку алмазов. В том числе следы подгара на
ребрах граней короны, трещинки под площадкой и в зоне рундиста, а так же следы коррозии на рундисте.
Однако наиболее яркой отличительной чертой облагороженных бриллиантов является их спектр поглощения. Кроме
линии 415нм и широкой линии поглощения между 450 и 500 нм, что характерно для природных зеленовато-желтых
алмазов, даже при комнатной температуре хорошо видны четкие максимумы на 495 и 503нм. В отличии от облученных
зеленовато-желтых алмазов, типичная радиационная полоса на 595нм отсутствует. В близкой к инфракрасной области
спектра видна еще одна линия поглощения (центр Н2) в области 985нм. Это считается характерной особенностью
прошедших термобарическую обработку камней, которая отсутствует у бриллиантов с природной окраской.
В 2009 году геммологическая лаборатория EGL USA сообщила об обнаружении первого визуального признака для
точной идентификации HPHT-облагороженных камней. Индикатором облагораживания служит «люминесцентная
ячейка», представляющая собой характерный рисунок, пересекающий ребра бриллианта и вершины его граней. Подобная
картина наблюдается на некоторых цветных облагороженных бриллиантах типа Ia с люминесценцией меньшей, чем
«сильная». По заявлению лаборатории, визуальный эффект настолько четкий, что он виден через люминесцентный
микроскоп.
Описанные выше алмазы проходили обработку, прежде всего, в России. Похожую технологию применяет, по всей
видимости, компания «Новатек Инкорпорейтед» (Novatek Inc.) в штате Юта (США). С 1999 г. Она выставляет на рынок
желтые, зеленовато-желтые и зеленые алмазы под торговой маркой NovaDiamonds. И здесь, очевидно, в качестве
исходного материала используются алмазы типа Ia. Они подвергаются воздействию температуры около 2000 С и
давления около 60 000 атмосфер.
В марте 1999 г. было заявлено о появлении еще одной технологии для улучшения цвета алмазов. Метод высокого
давления и высокой температуры, разработанный компанией «Дженерал Электрик» в США, впервые позволил делать
алмазы бесцветными или практически бесцветными. Алмазы типа IIa, обработанные по этому методу, так же известны
под названием алмазы «Пегасус», т.к. они были выведены на рынок компанией «Pegasus Overseas Ltd» - POL, дочерней
компанией фирмы «Lasare Kaplan International» -LKI, расположенной в Антверпене. Позже названия “Monarch Diamonds”
и «Bellatair» также были использованы для продвижения эти алмазов на рынок. Указывая на то, что данный метод
обработки алмазов невозможно идентифицировать, компания LKI высказывала намерение продавать обработанные
алмазы по тем же ценам без какой либо специальной информации. В результате давления со стороны рынка алмазов и в
соответствии с требованиями GIA, все алмазы, обработанные с применением этой новой технологии, должны
сопровождаться сертификатом GIA и иметь лазерную маркировку «GE POL» на рундисте. Но лазерная маркировка не
всегда является идентификационной характеристикой, поскольку она находится на поверхности и может быть удалена с
рундиста при последующей полировке.
В отличие от приведенных ранее примеров, исходным материалом для алмазов GE POL являются природные алмазы
типа IIa с цветовой гаммой от коричневатого до коричневого.
И необработанные, и обработанные методом HPHT алмазы типа IIa, относящиеся к высоким группам цвета, имеют
общие свойства, что затрудняет их дифференциацию традиционными геммологическими методами. Различить их
помогают сравнительно новые физические методы – например, метод фотолюминесценции или катодолюминесценции.
Алмазы "GE POL" были лишь началом огромной волны алмазов, обработанных по новым технологиям. Не приходит и
месяца, чтобы не появились новые методы, обогащающие и изумляющие мир бриллиантовой торговли. Сейчас уже
никого не удивить розовыми, голубыми, черными и зелеными бриллиантами, облагороженными с помощью
термобарического процесса. Но, в отличие от облагораживания при помощи облучения, цвет, как правило, изменяется
лишь в поверхностном слое алмаза.
Как происходит смена окраски в бриллиантах видно на примере работ инновационной группы «VinsDiam»:
1. Облагораживание по цвету природных алмазов и бриллиантов низких цветовых групп
2. Изменение окраски природных коричневых алмазов, с целью получения ограненных камней ярких фантазийных
цветов
3. Изменение окраски HPHT выращенных алмазов типа Ib, Ib+Ia, Ia+Ib непривлекательных цветов на
розовую/красную, желтую/зеленую
4. Улучшение окраски HPHT выращенных алмазов типа IIb: от голубовато-серой до серовато-голубой, голубой,
насыщенно синей
Также изменяет цвет алмаза и облучение. Это – единственный способ обработки алмаза, который не только применяется
в лабораторных условиях, но и существует в природе.
Алмазы природного зеленого цвета – результат воздействия естественного радиоактивного облучения в течение многих
лет. Если под воздействием альфа-лучей получается только поверхностный зеленый оттенок, то бета - и гамма-излучение
проникает в алмаз гораздо глубже, придавая камню более однородный цвет.
Первые лабораторные эксперименты по использованию радиации как способа окраски алмазов были проведены в 1904
году сэром Уильямом Круксом (William Crookes). Он успешно окрасил алмаз в темно-зеленый цвет, однако камень стал
настолько радиоактивным, что носить его было нельзя.
Сегодняшние методы облучения безопасны и дают алмазы зеленого, голубого и черного цвета, а за счет дополнительного
увеличения подвижности атомов углерода – этот процесс называется «отжиг» – облученные алмазы можно окрасить в
желтый, оранжевый, коричневый или розовый цвет. В настоящее время используется четыре способа изменения цвета алмаза путем облучения:
• Циклотронирование. Помещенный в циклотрон алмаз бомбардируется протонами и дейтронами. После циклотронирования алмаз приобретает поверхностный зелено-голубой или зеленый цвет, а затем отжигается при
800°C для придания ему желтого цвета или оранжевого.
• Гамма-излучение. Это – самый дешевый и самый безопасный метод облучения алмазов, однако обработка может
занимать многие месяцы. Бомбардировка алмаза гамма-частицами под воздействием кобальта-60 дает голубой
или зелено-голубой цвет, который распределяется по всему объему камня. Голубые алмазы, чей цвет получен в
результате облучения, не обладают полупроводниковыми свойствами в отличие от своих природных «коллег».
•
Бомбардировка нейтронами. В этом методе применяются ядерные реакторы. Камень становится полностью зеленым или черным и светится сильным белым светом. После бомбардировки нейтронами алмазы отжигаются при
температуре 500-900°C.
• Бомбардировка электронами. Алмаз подвергается бомбардировке электронами при помощи генератора Ван де
Граафа и в результате приобретает зеленый, зелено-голубой или голубой цвет. У алмазов, облученных этим методом, однако, цвет проникает только на глубину 1 мм. После бомбардировки электронами алмазы отжигают при
температуре 500-1200°C. Отжиг как после нейтронной, так и после электронной бомбардировки дает желтый,
оранжевый, коричневый или розовый цвет.
У облученных алмазов до отжига наблюдается четкая линия в дальнем красном участке их спектра поглощения. Это –
один из главных индикаторов данного способа искусственной обработки. После отжига эта линия исчезает, но появляются другие.
Различие между натуральными и облученными бриллиантами в целом основано на изменениях в спектрах оптического
поглощения, вызванных процессом нагревания. Поэтому, что бы определить подвергался ли бриллиант модификации
цвета, необходим, спектроскоп. Следующая таблица поможет специалистам в определении признаков облучения:
Цвет
Бриллианты натуральной окраски
Искусственно окрашенные бриллианты
Желтый
Типичный "кейпский" спектр с четкой линией
поглощения на 415нм и другими более слабыми
линиями
Линии на 496, 503 и 595 нм + "кейпские" линии
Коричневый
Четкая линия на 503нм, более слабые линии на
496 и 537нм
Линии на 496, 503 и 595 нм + "кейпские" линии
Зеленый
Очень редки
"Эффект зонтика" или темно-зеленая окраска в
районе рундиста; возможно повышенная
радиоактивность
Розовый
Чаще всего линия на 415нм или спектр без линий
Линии на 496, 503, 575, 595 и 637нм
Синий
Полупроводники (тип IIb)
Слабая электропроводность (тип Ia)
Черный
Черные из-за включений графита
Основной цвет: темно-зеленый
Облагораживание по качеству тоже получило широкое распространение во всем мире. Устранить разного рода
трещины, включения, пузырьки газа не представляется возможным, а вот замаскировать их и сделать невидимыми
человеческому глазу вполне реально.
Наиболее популярна лазерная обработка, суть которой состоит в высверливании (выжигании) включений и дефектов,
иногда с последующим наполнением пустот специальным веществом. Все это делается с целью скрыть истинную
природу драгоценного камня и повысить его
потребительские свойства.
Использование лазеров для обработки алмазов
вошло в коммерческую практику в начале 1970х годов. Цель такой обработки – улучшение
оптических характеристик алмазов, которые
непривлекательны для покупателей из-за
наличия в них темных включений (пирротина,
магнетита). Эти включения выжигают,
осветляют или растворяют химически
агрессивными жидкостями (серной или азотной
кислотой).
При помощи специального аппарата лазерным лучом можно высверливать микроотверстия диаметром не больше волоса.
Сверление алмаза возможно на максимальную глубину 1.6мм и с максимальным диаметром всего 20-60 мкм. Двадцать
микрон составляет 2/100мм, что равно толщине человеческого волоса. Чтобы просверлить в алмазе отверстие
максимальной глубины, требуется 30-45 минут.
В случае, когда включение выглядит темным из-за полного внутреннего отражения, проникновение к нему воздуха через
лазерное отверстие может изменить вид этого включения и сделать его светлее. Другим способом является введение
жидкости в канал лазерного отверстия в вакууме. В зависимости от свойств и химического состава включения эта
жидкость осветляет, разъедает или растворяет его.
Распознавание каналов лазерных отверстий при десятикратном увеличении не представляет труда, даже если они
запломбированы. Каналы лазерных отверстий имеют вид воронкообразных выемок. В последнее время каналы
заполняют воском с высоким коэффициентом преломления или синтетической смолой и пломбируют отверстие на
поверхности. В результате запломбированные отверстия становятся менее заметными и меньше пачкаются. В
просверленных камнях на поверхности обычно виден небольшой «кратер», сами отверстия могут быть хорошо заметны,
особенно в отраженном свете. Круглые выемки можно легко обнаружить острием иглы. Если каналы лазерных отверстий
проходят через зоны с сильным внутренним напряжением, вокруг канала часто образуются мелкие, ясно различимые
трещинки напряжения и спайности.
Оценка таких камней иногда вызывает затруднения. Хотя внешний вид включений улучшается, в результате сверления
возникают новые, искусственно созданные дефекты.
Отнесение бриллианта к конкретной группе чистоты зависит от его внешнего вида, причем учитывается наличие любых
просверленных отверстий. Сама идея, лежащая в основе лазерного сверления, состоит не в улучшении степени чистоты, а
в облагораживании внешнего вида алмаза и повышении его привлекательности для покупателей путем осветления
имеющихся включений.
Наличие отверстий лазерного сверления должно быть обязательно отмечено в сертификатах, накладных и других
документах, так как они представляют собой результат искусственного вмешательства.
Недавно появился новый метод лазерной обработки, при котором нет необходимости выводить канал сверления на
поверхность. Наиболее подходящими для этого вида обработки являются алмазы с темными включениями вблизи
поверхности. Однако применение этого метода вызывает образование новых мелких трещин спайности, микротрещин и
«перьев» вокруг включений. Кроме того, возможно дальнейшее развитие дефектов такого рода, уже имевшихся до
обработки. Характерно, что эти новые трещинки ориентированы несогласно по отношению к ранее существовавшим
трещинам спайности, развитых вокруг включений. Когда тонкие трещинки достигают поверхности, они служат каналом
для растворителя, осветляющего темные включения. Из опыта наблюдений камней, обработанных данным способом,
следует, что наиболее подходящими для подобного облагораживания являются бриллианты с темными включениями,
находящимися вблизи поверхности и сочетающимися с мелкими трещинками.
Пульсирующие лазеры, сфокусированные точно на включения в алмазе, производят достаточное количество тепла, чтобы
заставить мелкие трещинки распространиться до поверхности. Новообразованные тонкие трещинки, достигающие
поверхности камня, являются достаточными для последующей кислотной обработки с целью осветления или растворения
включения. Поэтому уже нет необходимости высверливать лазером канал, оставляющий выемку на поверхности. Данный
метод обработки может привести к образованию ямок или каверн на поверхности камня, подобных таковым от
обычного лазерного сверления, хотя они будут несколько меньше по размеру и менее правильными по форме.
В начале 2000-х гг., в Израиле создали еще один метод лазерной обработки, ставший весьма популярным в Антверпене.
Он называется КМ – сокращение от «Кидуах Меухад», что на иврите означает «специальное сверление». КМ также
предназначен для осветления соответствующей кислотой включений, предпочтительно окруженных трещинами
напряжения. Для этого лазерный луч направляют на дефект, лежащий ближе всего к поверхности, так чтобы под его
воздействием этот дефект распространился до поверхности.
Затем данный алмаз помещают в концентрированную кислоту и, под давлением, нагревают до высокой температуры. Это
позволяет осветляющему реагенту проникнуть по трещинам до темного включения и устранить его.
В отличие от алмазов, обработанных по более ранней технологии с лазерным сверлением каналов и образованием
заметных отверстий на поверхности, алмазы, обработанные по методу КМ, как правило, можно идентифицировать по
присутствию в отраженном свете от голубоватых до слега коричневатых интерферирующих цветов в местах
искусственно созданных трещин, особенно при покачивании камня. Кроме, того иногда можно обнаружить остатки
черноватого материала в виде линий неправильной формы на поверхности трещин напряжения, искусственно
образованных в процессе лазерной обработки.
Заполнение трещин алмаза специальным веществом позволяет сделать включения в бриллиантах более прозрачными и,
следовательно, менее заметными.
Израильтянин Цви Иехуда в 1987 году разработал технологию заполнения трещин в бриллианте высокопреломляющей
жидкостью (предположительно, силиконовым маслом) под высоким давлением (50
атмосфер) и при температуре около 400 С. Аналогичный процесс десятилетиями
применялся для промасливания изумрудов с трещинами.
Несколько бриллиантов были тщательно осмотрены специалистами Геммологического
Института Америки (GIA) до и после обработки. В большинстве случаев было обнаружено,
что возможно повысить группу чистоты бриллиантов с SI до VS. В случае пикированных
алмазов, группа чистоты в основном осталась неизменной. Однако эти камни стали более
прозрачными, так как заполненные воздухом молочно-белые трещины стали более
прозрачными благодаря высокопреломляющей жидкости. Это делает камни более
привлекательными для покупателей.
В некоторых случаях, после обработки цвет понижался на одну группу. Вероятно,
жидкость, которой были заполнены трещины, имела светло-желтоватый цвет.
При наблюдении под микроскопом с большим увеличением в обработанной зоне видны мелкие пузырьки. В некоторых
бриллиантах на плоскостях трещин, вследствие наличия тонкой пленки жидкости, наблюдается переливающаяся радуга,
что у алмазов бывает чрезвычайно редко. Кроме того, вещество, заполняющее трещины, не выдерживает условий,
которые создаются во время технологических процессов огранки и ремонта, применяемых в ювелирном деле.
В 2000 году компания «Goldman Oved Diamond Company» впервые выставила на рынок алмазы с трещинами,
заполненными новым наполнителем из стекла XL-21. При использовании этого наполнителя трещины заполняются
полностью за исключением очень маленьких зон близ поверхности. Тем не менее, в стекле присутствуют пузырьки.
Алмазы обработанные «Овед», сравнительно легко идентифицировать. У них сильнее выражен «флеш-эффект»,
вызванный разнообразными явлениями преломления, а также больше разница в показателе преломления этого нового,
более термостойкого наполнителя и алмаза, по сравнению с материалом, применявшимся ранее. Действительно, наличие
и расположение заполненных трещин можно легко заметить даже без дополнительного освещения.
К принципиально новым технологиям по улучшению качества и, соответственно внешнего вида бриллиантов относится
различные технологии глубокой очистки алмазов.
В 2009-10 годах компанией «Сибалмаз» (Омск), разработана принципиально новая технология сверхглубокой очистки
алмазов. Эффективность и производительность технологии существенно превышает существующие технологии,
используемые в алмазодобывающих компаниях – нам удаётся полностью растворить даже крупные включения, любой
природы, если они связаны с поверхностью хотя бы самыми тонкими трещинами. Наибольший экономический эффект от
применения данной технологии может быть получен при очистке алмазов из россыпей. По предварительным расчётам,
вследствие растворения различных загрязнений и включений, стоимость загрязнённого алмазного сырья после очистки
возрастает в 1,5 – 2 раза.
В настоящее время распространена технология химической очистки бриллиантов и алмазного сырья в смесях кислот, с
использованием установок по пробоподготовке. Все установки для пробоподготовки с тефлоновыми и армированными
тефлоновыми автоклавами имеют ограничение по температуре 220 - 240°C, обусловленное необходимостью сохранения
тефлона от усадки и химической деградации. Кроме того, эти установки проектировались для других целей, и
предъявляемые к ним требования по химической чистоте внутри контейнера, а также требования по отсутствию переноса
летучих компонентов, для технологии глубокой очистки алмазов представляются несущественными и избыточными.
Результаты очистки алмазов по традиционной технологии, на различных установках пробоподготовки, часто
оказываются сходными. После двух- или трёхстадийной очистки (каждая стадия – заливка в автоклав новой смеси
кислот) бриллиантов и алмазного сырья из различных месторождений, с загрязнёнными трещинами и минеральными
включениями, к которым имелся доступ в виде открытых и полуоткрытых трещин, очищается более половины
кристаллов. При повторной обработке из оставшихся загрязненными кристаллов также очищалась также примерно
половина. При этом всегда оставалось некоторое количество кристаллов, имеющих настолько узкие трещины, или
настолько крупные минеральные включения при узких трещинах, что для их полной очистки нужна многодневная
обработка при указанных температурах (220 - 240°C).