晶体生长与合成宝石

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1、晶体生长与合成宝石-模拟题一. 单选题1. 镶嵌结构属于晶体缺陷中的哪种().A. 点缺陷B. 线缺陷C. 面缺陷D. 体缺陷答案：D2. 以下哪种是水热法合成祖母绿的典型特征().A. 晶质包体B. 气液固三相包体C. 钉状固液包体D. 内部洁净答案：C3. 助熔剂法合成祖母绿时,常用的助熔剂属于哪一类().A. 极性化合物类B. 简单离子性盐类C. 网络液体D. 复杂反应熔液类答案：A4. 绿色人造钇铝榴石主要用于仿祖母绿,主要的合成方法是().A. 冷坩埚容壳法B. 晶体提拉法C. 高温高压法D. 焰熔法答案：B5. 合成立方氧化锆常见的方法是().A. 冷坩埚容壳法B. 晶体提拉法C.

2、 高温高压法D. 焰熔法答案：C6. 合成翡翠常见的合成方法是().A. 水热法B. 晶体提拉法C. 熔体导模法D. 高温高压法答案：D7. 合成变石猫眼常见的方法是().A. 水热法B. 晶体提拉法C. 熔体导模法D. 高温高压法答案：B 8在晶种触媒法合成钻石时,Ni元素可存在与钻石晶格中或晶格间隙,Ni元素可使钻石呈现 ().A潢色B. 蓝色C. 褐黄色-深褐色D. 紫色答案：A9. 合成碳硅石常见的方法是().A. 水热法B. 晶体提拉法C. 化学气相沉淀法D. 高温高压法答案：C10. “猪背钻石”是指的哪一种类型的钻石().A. 天然钻石B. 合成钻石C. 钻石与钻石二层石D. 合

3、成钻石拼合石答案：C二. 填空题1. 人造宝石是指自然界中无对应矿物的在实验室中合成的宝石,常见的人造宝石有(#).(#) 和(#).答案：人造钛酸锶#人造钇铝榴石#人造钆镓榴石2. 由液相结晶成固相包括(#)和(#)两种方式. 答案：从溶液中结晶#从熔体中结晶3. 合成变石猫眼需要在原料上加入(#)和(#)才能使晶体具有变色特征.答案：铬和钒4. 合成立方氧化锆常用的方法是(#),加入金属锆粉或锆片的作用是(#).答案:冷坩埚熔壳法#引燃5. 焰熔法生长宝石晶体生长过程可分为:(#).(#)和(#)三个阶段. 答案:生长晶芽#扩大放肩#等径生长6.合成蓝色尖晶石常用的合成方法是(#).答案:

4、焰熔法7.高温高压合成钻石常用的方法是(#),合成钻石过程中使用的传压机介质是(#). 答案:晶种触媒法#叶蜡石8.按照我国国家标准规定,人工合成宝石包括(#).(#).(#)和(#). 答案:人造宝石#合成宝石#拼合宝石#再造宝石9.晶体缺陷从范围上分为(#).(#).(#)和体缺陷.答案:点缺陷#线缺陷#面缺陷10.水热法生长宝石晶体生长按输运方式不同可分为(#).(#).(#)三种类型,其中使用最广 泛的方法是().答案:温差法#摆动法#缓冷法#温差法11. 根据晶体成核即晶体生长方式的不同可将助熔剂生长宝石的方法分为(#)和(#)两类. 答案:自发成核法#仔晶生长法三. 名词解释题1.

5、 合成宝石.答案:完全或部分由人工制造且自然界由已知对应物的晶质或非晶质体,其物理性质.化学成 分和晶体结构与所对应的天然珠宝玉石基本相同.定名时必须在其对应的天然珠宝玉石名称 前加”合成”二字.2.晶体与非晶体.答案:晶体是具有格子状构造的固体,其内部结构最基本的特征是质点在三维空间做有规律 的周期性重复排列,如钻石.红宝石.蓝宝石等;非晶体是内部质点排列无规律.不具格子构造的 无定形体.如玻璃.树脂.松香等.3. 仿宝石答案: 用于模仿天然珠宝玉石的颜色 ,外观和特殊光学效应的人工宝石以及用于模仿另外 一种天然珠宝玉石的天然珠宝玉石可称为仿宝石.仿宝石一词不能单独作为珠宝玉石的名称 使用.

6、定名时应在所模仿天然珠宝玉石名称前,冠以仿字，如仿祖母绿,仿珍珠等,或者应尽量确 定给出具体珠宝玉石名称.4. 临界晶核答案: 在熔体中能单独存在并可以继续发育成晶体的最小晶核颗粒.5. 晶体缺陷答案: 晶体在生长过程中各种偏离晶体构造中质点周期性重复排列的现象.一级属性:二级属性:难度:公开度:6. 人造宝石答案: 由人工制造并且自然界无已知对应物的晶质或非晶质体.7. 退玻璃化作用答案: 由非晶质转化为晶体的过程,称为退玻璃化作用.四. 问答题1.影响晶体生长的环境因素有哪些.答案:温度的影响;过饱和浓度的影响;杂质的影响;粘度的影响;重力的影响;压力的影响及位 置的影响.2. 焰熔法合成

7、尖晶石与天然尖晶石的鉴定特征. 答案:正交偏光镜下,合成尖晶石呈班纹状的异常消光现象,绝大多数的折射率为 1.727,而大 多数天然尖晶石的折射率1.720;吸收光谱:由钴致色的蓝色尖晶石具有典型的钴吸收光谱, 在红.橙.绿区有三条强吸收带;内部包裹体:合成尖晶石常可见弯曲生长纹和气泡 ,滤色镜下, 钴致色的合成蓝色尖晶石滤色镜下变红.3. 合成变石猫眼常见的合成方法及主要鉴定特征. 答案:熔体导模法,晶体通常不存在未熔化的粉料包裹体,但可能存在导模金属的固体包裹体; 存在籽晶及其缺陷:因为熔体导模法与提拉法一样使用了籽晶,所以生长出的晶体必然有籽晶 的痕迹,并且籽晶的缺陷也可进入导模法生长的

8、晶体中 ;气态包裹体,熔体导模法生长的晶体 常含有气态包裹体.晶体内部可发现直径在0.250.5卩m范围大小的气泡，且气泡分布不均匀4. 水热法合成水晶的基本原理.答案:水晶的基本结构是由硅原子和氧原子构成的硅氧四面体.当铁元素进入晶体结构后，便 可以三价形式替代四面体中心的硅，或以原子形式填充到相邻四面体间的空隙中.当铁硅发生 替代后，中心原子价态由四价变成三价，三价铁形成FeO45色心,替代后晶体内形成的负电荷 由碱金属阳离子（如Na+.Li+）或质子（H+）进入水晶晶体中和.形成的FeO45 心几乎不吸收 可见光，需经过强度为56MRad的离子流或电子流进行辐照处理，使FeO45 心转变

9、为 FeO44-色心.转变后的FeO44-色心可以吸收可见光波中的560530nm的黄绿色光,使水晶 产生被吸收光的补色紫色色调.因此在 K2CO3 溶液中生长紫水晶，实际上是将三价铁引入 无色水晶晶体，再通过辐照处理形成电子空穴色心的过程.5. 简述 CVD 合成钻石的鉴定特征. 答案:原石形态:扁平状，切磨的成品往往也是扁平的.体色:浅褐色，经高温高压处理后为白色.异常消光:在正交偏光镜某一方向具有明暗相间的条带状异常消光.紫外荧光:紫外光下,未经 高温高压处理的呈现橙色荧光.阴极发光颜色:未经高温高压处理的呈现橙色荧光 ,经过处理 后呈黄绿色荧光,阴极发光图案:具有楔形的纹理.缺失 41

10、5nm 吸收线:分光镜和光谱仪测试不 到 415 吸收线,原因是 IIa 型钻石 , 或者没有 3N 集合体.6. 简述祖母绿常见的合成方法及鉴定特征.答案:水热法合成祖母绿特征:仅含有 I 型水,内部含有仔晶片,气液包体,气泡群及籽晶片,放 大检查具有水波纹特征,在籽晶周围会产生深浅不一的生长纹理并平行于籽晶生长方向.助熔 剂法合成祖母绿特征:内部没有水,含有不同类型的包裹体(1)弯曲的.像面纱或稻草把似的羽 状包裹体类型:此类包裹体是由未熔化的熔质原料形成,是助熔剂法生长祖母绿晶体中典型的 包裹体.它可以呈不规则的,似上升扭曲的网格状,也可以象在平的薄板中,且包裹体垂直于光 轴.(2)楔形

11、钉状包裹体类型该类包裹体由硅铍石的细小晶体成核引起 ,也可以由封闭的圆锥 形包体或籽晶片组成 .(3)二相包裹体类型这种包裹体的形状是一个充满流体的腔 ,中间有一 个气泡,有的也可在大的钉状包裹体的头部出现.7. 分析对比焰熔法.水热法及提拉法合成红宝石的特征,并根据其工艺过程及成本说明其价格 相对大小.答案:焰熔法生长的合成红宝石的生长纹为弧形 ,并贯穿整个样品,即使无气泡,生长纹也较 常见;合成的刻面红宝石在台面方向上有二色性,而天然的刻面红宝石在台面方向无二色性 , 在腰围方向才显二色性.在紫外光照射下,焰熔法生长的合成红宝石的荧光性强于天然红宝石 (包括长短波紫外光)，呈中强强的红色荧

12、光水热法合成:存在气液包裹体，气泡群及籽晶片. 放大检查,在暗域场下,合成红宝石晶体存在暗红与橙红色生长纹理,呈平直带状相间分布,外 观似聚片双晶;在亮域场下(辅以蓝色滤色片)，部分合成黄色蓝宝石晶体内微波纹状生长纹理 较发育，这种生长纹理的分布多具方向性，并沿籽晶片方向展布助熔剂法合成:助熔剂法合成 的红宝石中可见黄色至粉红色块状助熔剂包裹体，呈典型的平行条带状或云朵状，有时看起来 象小水滴或虚线或粘带状;助熔剂法合成的红宝石中还常见一种呈金属光泽，三角形或六边形 及其它自形的铂金包裹体;籽晶法生长的红宝石晶体，在显微镜下观察，在籽晶周围可见到特 有的云朵状气泡集合体或条帚状包裹体，也偶尔可

13、见粗粒助熔剂包裹体和有蓝色边缘的籽晶; 对助熔剂法生长的红宝石进行成分分析，可有Pb.B等助熔剂阳离子的存在;助熔剂法合成的 红宝石在短波紫外光下呈中强的红色荧光，与天然红宝石(呈弱中红色荧光)不同，可以进 行鉴别三者之间的合成质量一般是助熔剂法合成红宝石质量较好，其次是水热法，最后是焰 熔法因此其价格变化一般也是助熔剂法最高，其次是水热法，相对最便宜的是焰熔法合成红 宝石.7简述焰熔法合成宝石的共同特征.答案:(1)宝石内部无气液二相包体，但可能会有气泡，大小不一，可能单独出现，也可能成群出 现.(2)横截面会有密集的弧形生长环带或色带，常伴有与条纹方向垂直的拉长形气泡;(3)常含 有面包渣

14、状未熔的粉料包裹体;晶体易产生裂隙，镶嵌结构等缺陷，晶体呈桶状，颜色鲜艳.8简述水热法合成宝石过程中影响宝石晶体生长的因素.答案:溶液的过饱和度;矿化剂(溶剂)的性质和浓度;对流挡板;生长区温度与温差;压力和充 填度;杂质;籽晶取向和培养料等.9. 助熔剂法合成红宝石的鉴定特征.答案:助熔剂法合成红宝石中的气泡单体间似连非连,与周围反差大;宝石内部可见黄色至粉 红色块状助熔剂包裹体,呈平行条带状或云朵状,也可能含有三角形或六边形的金属包裹体; 成分中含有铅等助熔剂阳离子.荧光相对较强10. 合成碳硅石与钻石的鉴定特征.答案:合成碳硅石的折射率很高，为2.652.69;具强双折射，其双折率为0.

15、043,因而从其风筝 面和上腰小面向下观察,可看到底尖部位重影.放大检查,可发现合成碳硅石的内部含有细长 的管状物.不规则空洞.小的 SiC 晶体.负晶及深色具金属光泽的球状物.11. 简述水热法合成红色绿柱石的主要鉴定特征. 答案:水热法合成红色绿柱石晶体呈现红色或橙红色，晶体中没有明显的色带，晶体外形呈扁 平状，且伸长方向为平行于籽晶方向;折射率高于天然红色绿柱石，内部可观察到垂直于籽晶 片方向的V字形交叉生长纹,晶体中含有液态或气液包体，偶尔可见孤立的气液或固体包裹体;合成红色绿柱石中含有Co和Ni离子,而天然红色绿柱石中没有;红外光谱中3200-4200波数 中含有水的吸收.12. 列

16、出三种常见钻石仿制品的合成方法及鉴定特征.答案：1)焰熔法合成金红石密度(4. 244. 26g / cm3)及摩氏硬度低等性质进行辨别，也可 用分光镜进行快速鉴别黄绿色金红石的吸收光谱在430nm处有一强吸收带，是金红石晶体的 特征吸收.2)焰熔法合成人造钛酸锶折光率(2. 409)高色散(0. 190)高密度(5.13g/cm3)高. 摩氏硬度(56)低.肉眼观察人造钛酸锶戒面时，其极高的色散十分醒目，几乎每一个小刻面均 能反射色彩.放大检查时仔细观察，会发现人造钛酸锶刻面宝石的腰围处有明显的磨盘擦痕; 并且检查台面抛光情况，可发现有细痕.另外，用手拈较重.3)冷坩埚熔壳法合成立方氧化锆(

17、1) 热导仪测试合成立方氧化锆的热导率远远低于钻石 ，用热导仪测试时没有钻石反应 .(2)凭手 感区分合成立方氧化锆的密度比钻石大得多，同样大小的晶体放在手心中，合成立方氧化锆有 压手的感觉.(3)油笔测试钻石亲油疏水，用油笔在刻面上画线，线条连贯;而立方氧化锆晶体亲 水疏油，用油笔在刻面上画出的线条断断续续，不连贯.(4)成品刻面检验在白纸上划红线，将刻 面宝石的台面向下放置 ，从亭部观察 ，看不到红线者为钻石 ，能看到弯曲线者为立方氧化 锆.(5) 10X放大镜观察一般钻石有细小包体，刻面交棱较锐利,有时腰围上可见天然晶面;而立 方氧化锆则过于洁净，刻面交棱可有磨痕.13. 晶体与非晶体的

18、区别. 答案:晶体与非晶体的内部结构不同;外部形状不同;均一性不同;分布范围不同;晶体与非晶 态在一定条件下可以相互转化.14. 焰熔法合成红宝石的鉴定特征. 答案:焰熔法生长的合成红宝石的生长纹为弧形，并贯穿整个样品，即使无气泡，生长纹也较 常见;合成的刻面红宝石在台面方向上有二色性，而天然的刻面红宝石在台面方向无二色性， 在腰围方向才显二色性.在紫外光照射下，焰熔法生长的合成红宝石的荧光性强于天然红宝石 (包括长.短波紫外光)，呈中强强的红色荧光.15. 简述水热法合成水晶中的晶体缺陷. 答案:(一)水热法合成水晶中常见的双晶有四种:凹陷型双晶.多面体双晶.鼓包双晶和花絮状 双晶，(二)含

19、有晶须状固体包体和长条状液体包体，(三)位错和腐蚀隧道，(四)生长条纹16. 分析助熔剂法合成祖母绿中的包裹体特征. 答案:(1)弯曲的.像面纱或稻草把似的羽状包裹体类型 此类包裹体是由未熔化的熔质原料形成,是助熔剂法生长祖母绿晶体中典型的包裹体.它可以 呈不规则的,似上升扭曲的网格状,也可以象在平的薄板中,且包裹体垂直于光轴.(2)楔形钉 状包裹体类型该类包裹体由硅铍石的细小晶体成核引起,也可以由封闭的圆锥形包体或籽晶 片组成.(3)二相包裹体类型这种包裹体的形状是一个充满流体的腔,中间有一个气泡,有的 也可在大的钉状包裹体的头部出现.(4)小的堆积状晶体类型据推测,此类包裹体是由硅铍石 晶

20、核堆积而成.(5)稀有的大圆锥形暗褐色包裹体类型此类包裹体看上去似由多晶体形成17. 简述钻石的主要合成方法及鉴定特征.答案:(1)高温高压合成钻石:.原石形态:六面体和八面体的聚形,树枝状的晶面花纹.体色:多 为黄色,或者蓝色.可经辐照处理成各种颜色的彩色钻石.云雾状包体:宝石显微镜暗域照明下 呈白色的云雾体.铁镍合金包体:宝石显微镜反射光下呈金属光泽的固体包体 ,透射光下不透 明.磁性较强:铁镍合金包体多的合成钻石可被磁铁吸引.导电性:有些合成钻石具有导电性,因 过多的铁镍合金包体造成.较弱的异常消光:在正交偏光镜下异常消光不强.紫外荧光:短波荧 光强于长波荧光缺失415nm吸收线:分光镜

21、和光谱仪测试不到415吸收线，原因是没有3N集 合体沙钟状生长区:用阴极发光或紫外发光仪观察到不同于天然钻石的生长带(2)CVD合成 钻石原石形态:扁平状，切磨的成品往往也是扁平的体色:浅褐色，经高温高压处理后为白色 异常消光:在正交偏光镜某一方向具有明暗相间的条带状异常消光紫外荧光:紫外光下，未经 高温高压处理的呈现橙色荧光.阴极发光颜色:未经高温高压处理的呈现橙色荧光，经过处理 后呈黄绿色荧光，阴极发光图案:具有楔形的纹理缺失415nm吸收线:分光镜和光谱仪测试不 到415吸收线，原因是IIa型钻石，或者没有3N集合体18. 根据国内外市场合成宝石的发展与现状，分析合成宝石的优缺点.答案:

22、优点:人工合成宝石与天然宝石相比更侧重于美丽的特征和具有装饰的价值就美丽和 装饰而言，人工合成宝石可以与天然宝石相媲美，有时甚至超过了天然宝石.人工合成宝石的 出现弥补了天然宝石的不足，缓解了宝石供需矛盾，丰富了宝石市场，为美化人民生活做出了 贡献.缺点:人工合成宝石可以在短时期内从实验室或工厂里被大量生产出来，而不象天然宝 石那样往往经历了数百万年以上的时间才能形成，并且产量极其有限. 发展:因而在经历了近百年的发展后，至今仍兴盛不衰，与天然宝石互为补充形成并行不悖的 局面由此可见，人工合成宝石的研究很有前途，且大有可为随着科学技术的飞速发展，人工合 成宝石技术将日新月异，人工合成宝石事业也将更加兴旺发达，蒸蒸日上.