焰熔法习题.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,焰熔法生长宝石晶体,2016年9月12日,焰熔法生长宝石晶体与鉴别,本章要点,1,焰熔法基本原理、合成装置与条件、过程及特点,2,合成品种,3,焰熔法合成宝石的鉴定,一、焰熔法合成方法,1,基本原理,焰熔法是从熔体中生长单晶体的方法。其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在,籽晶,上固结逐渐生长形成晶体。,目前合成宝石的主要方法之一，可生产：,合成红、蓝宝石、合成星光红蓝宝石、合成尖晶石、合成金红石、人造钛酸锶,等,2,合成装置与条件、过程,焰熔法合成装置由供料系统、燃烧系统和生长系统组成，合成过程是在,维尔纳叶炉,中进行的,。,A,供料系统,原料：成分因合成品的不同而变化。原料的粉末经过充分拌匀，放入料筒。,料筒（筛状底）：圆筒，用来装原料，底部有筛孔；料筒中部贯通有一根震动装置使粉末少量、等量、周期性地自动释放。,震荡器：使料筒不断抖动，以便原料的粉末能从筛孔中释放出来。,B,燃烧系统：,氧气管：,从料筒一侧释放，与原料粉末一同下降；,氢气管,：在火焰上方喷嘴处与氧气混合燃烧。通过控制管内流量来控制氢氧比例，,O,2,：,H,2,=1,：,3,；氢氧燃烧温度为,2900,，,Al,2,O,3,粉末的熔点为,2050,；,冷却套：,吹管至喷嘴处有一冷却水套，使氢气和氧气处于正常供气状态，保证火焰以上的氧管不被熔化,焰熔法生长宝石的优缺点,优点,无需坩埚,可生长,高熔点,（,2800,C）,的宝石晶体,晶体生长速度较快，生长,大尺寸,晶体,设备较简单，,生产率高,，适于工业化生产,生长过程可进行观察,缺点,温度梯度大，生长,晶体质量欠佳,不易控温，内应力大，位错密度高，须退火处理,对粉料纯度和粒度要求高，原料,成本高,不能生长易于挥发和氧化的宝石材料,2,合成尖晶石,红色：,MgO,：,Al,2,O,3,=1,：,1,，致色元素,Cr,2,O,3,蓝色：,MgO,：,Al,2,O,3,=1,：,1.5-3.5,，致色元素,Co,；,绿色：,MgO,：,Al,2,O,3,=1,：,3,褐色：,MgO,：,Al,2,O,3,=1,：,5,粉红色：,MgO,：,Al,2,O,3,=1,：,1.5-3.5,致色元素,Cu,；,有月光效应的无色品种：,1,：,5,，过多的氧化铝未熔形成无数细小针状包体导致月光效应，有时甚至形成星光。,烧结蓝色尖晶石：由钴致色，并加入金粉，用来仿青金岩。,获得的梨晶为蓝黑色，这是因为高温下形成了,Ti,3,3+,和相应的氧空位。通过在高温氧化环境中退火处理，退火温度为,800-1000,，即可去除蓝黑色，变为淡黄色到近无色的透明晶体。,合成金红石的宝石学性质,化学成分：,TiO,2,；,四方晶系,光泽：金刚光泽；,透明度：透明；,颜色：无色者常带浅黄色调。还可有红、橙、黄、蓝色者。,硬度：,6-6.5,；,相对密度：,4.25,；,折射率：,2.616-2.903,；,双折射率：,0.287,；,光性：一轴晶正光性；,色散：极强，,0.28-0.30,；,光谱：紫区末端有强吸收带，使其光谱看似被截短了；,内含物：气泡、未熔粉末；,4,人造钛酸锶,与合成金红石一样，其合成装置也必须多加一根氧管，长出的晶体也是乌黑的，需要在氧化条件下退火（温度,1600,），才能变成近无色的透明晶体。,所采用的原料为：,SrO,：,TiO2=1,：,1,钛酸锶的宝石学性质,化学成分：,SrTiO,3,；,等轴晶系,光泽：亚金刚金刚光泽；,透明度：透明；,颜色：无色为主，偶见红、黄、蓝、褐色材料；,硬度：,5.5-6,；,比重：,5.13,；,断口：贝壳状；,折射率：,2.41,，单折射；,色散：,0.19,，极强；,内含物：气泡；,焰熔法合成红宝石中的气泡及弯曲生长纹,合成红宝石的鉴定,(1),原始晶形,(2),颜色：过于纯正、艳丽，给人以不真实感。,(3),多色性：从台面观察可看到较明显的二色性。,(4),发光性：紫外光光源照射下可发强红色荧光，,X,射线有红色磷光，查尔斯滤色镜下可有更明显的红色,(5),生长线,弧形生长线是区分的重要依据,(6),气泡,有较明显的轮廓，一般为球状，少数情况下变形成蝌蚪状异形气泡。,合成星光刚玉,天然星光刚玉,内含物,大量气泡和未熔粉末；,金红石针极其微小，难以辨认,;,弯曲色带明显,各种晶体包体、气液包体、指纹状包体；,金红石针较粗，易识别；,直角状或六方色带,星带外观特征,星光浮于表面，,星线直、匀、细，连续性好；中心无宝光,星光发自内部深处；,星线中间粗，两端细，可以不连续；中心有宝光,焰熔法合成星光刚玉,合成尖晶石的鉴定：,异常消光、折射率和密度,均大于天然品，,荧光强、吸收光谱,不同于天然品,晶 系：等轴晶系，内部晶格常发生畸变。,密 度：,3.64（+0.02，-0.12）,g/cm,3,。,光性特征：均质体，常具异常光性（晶格畸变）。,折 射 率：,1.728（+0.012，-0.008）,。,紫外荧光：（略）,吸收光谱,：红色：688,nm,线，695,nm,带，680,nm690nm,带。,变色：525,660nm,，690,nm,带。,粉色：640,700nm,强带。,深蓝色：550,nm,，570,600nm,强,带，,625,650nm,带,。,绿、绿蓝色：425,nm,吸收带,。,放大检查：,焰熔法,：洁净，偶见弧形生长纹，气泡。,合成尖晶石,天然尖晶石,内含物,包体少，偶有气泡，形态狭长或异形；,色带少见，仅见于红色尖晶石中,气液包体,常见晶体包体：尤其是八面体形,色带少见,RI,1.727 Fixed,红色尖晶石例外,用于检测折射仪,1.714-1.718,高铬的红色尖晶石,:1.74,镁锌尖晶石,:1.715-1.80,锌尖晶石,:1.80,SG,3.63,，,红色尖晶石：,3.60-3.66,；,仿青金岩的烧结蓝色尖晶石：,3.52,3.60,光谱,蓝色者：,Co,谱,540,580,和,635nm,处有吸收带；,红色：红区只有一条荧光光谱线,浅黄绿色：,445nm,，,422nm,线,蓝色者：,Fe,谱，蓝区,458nm,有吸收带；,红色者：红区,5,条,管风琴状荧光谱线（交叉滤色镜下观察）,荧光及滤色镜,无色者：,SW,下强蓝白色；,蓝色者：,SW,：红色或蓝白色，滤色镜下变红,红色：红色荧光，滤色镜下变红,无色：惰性,蓝色：惰性，滤色镜下不变红,红色：红色荧光，滤色镜下变红,正交偏光镜,斑纹状消光,红色尖晶石例外,全消光,合成金红石的鉴定：,根据,密度、硬度、吸收光谱,常见颜色：浅黄色，也可有蓝、蓝绿、橙色。,光 泽：亚金刚光泽至亚金属光泽。,摩氏硬度：,67,。,密 度：,4.26（+0.03，-0.03）,g/cm,3,。,光性特征：非均质体，一轴晶，正光性。,多 色 性：很弱，浅黄，无色。,折 射 率：,2.6162.903,。,双折射率：,0.287,。,紫外荧光：无。,吸收光谱：黄和蓝色在,430,nm,以下全吸收,。,放大检查：,强重影,，一般洁净，偶见有气泡。,特殊光学效应：,色散强,（0.330）,。,合成钛酸锶的鉴定：,（,三高一低）,即,高折光率、高色散、高密度、低硬度,晶 系：等轴晶系,常见颜色：无色、绿色。,光 泽：玻璃光泽至亚金刚光泽。,摩氏硬度：,56,。,密 度：,5.13（0.02）,g/cm,3,。,光性特征：均质体。,折 射 率：,2.409,。,紫外荧光：一般无。,吸收光谱：不特征。,放大检查：气泡（少见），抛光差（硬度很低）。,特殊光学效应：,色散强（0.190）,。,