Hydroterminen jalokivisynteesi

Hydrotermiset synteettiset jalokivet

esittely

On mielenkiintoista huomata, että useat synteettiset jalokiviprosessit perustuvat sodanaikaisiin ponnisteluihin, jotka eivät liity jalokiviin. Kuten synteettisten timanttien tapauksessa.

Synteettisiä timantteja tarvittiin toisen maailmansodan aikana, koska luonnontimantteja ei ollut saatavilla sodan aikana. Ja itse asiassa, äskettäin ratkaistut ongelmat, jotka liittyvät siihen, että DeBeers ei voinut tulla Yhdysvaltoihin ratkaisemattoman oikeudellisen ongelman vuoksi, johtuivat siitä, että DeBeers yritti hallita teollisuuslaatuisten synteettisten timanttien tuotantoa sodan ajoista lähtien.

Hydrotermisen kvartsin tuotanto on toinen prosessi siemenillä toisen maailmansodan ponnisteluissa. Kvartsikiteitä tarvittiin sodan aikana radion ja muun elektroniikan tuotannossa. Mutta vain korkealaatuisia Brasiliasta peräisin olevia kiteitä käytettiin korkean teknologian tuotannossa. Ja koska reitit Brasilian pelloille estettiin saksalaisilta tiedemiehiltä, ​​saksalaiset kehittivät prosessin sodan aikana ottamaan pois käytettävissä olevat luonnonkivet.

Process

Itse prosessi on melko yksinkertainen, vaikka varsinaiseen tuotantoon liittyy paljon hienosäädettyä tiedettä, jotta se toimisi kunnolla. Yleensä autoklaavi asennetaan korkealla ja matalalla päädyllä, kuten näkyy kuvassa, joka näkyy vain muutamassa minuutissa.

Autoklaavi on vuorattu kullalla ja siinä on lämmittimet, jotka pyörivät yksikön pituudella. Lämmittimet on viritetty niin, että alaosa on paljon kuumempi kuin lämmittimien ylärivi. Näin syntyy merkittävä lämpöero autoklaavin sisälämpötilassa.

Seuraavaksi lisätään ravinnepitoisen materiaalin liuos, jolloin materiaalin pitoisuus menee pohjaan. Tämä materiaali on yleensä heikkolaatuista maitomaista kvartsia, jota on runsaasti mutta erittäin heikkolaatuista. Tätä kuumennetaan alaosassa, kunnes se kuumenee tarpeeksi sulamaan ja nousemaan autoklaavin yläosaan. Siellä viileämpi lämpötila saa sulan kvartsin jäähtymään tarpeeksi, jotta kvartsi poistuu nestemäisestä tilastaan ​​ja kiinnittyy korkealaatuisen luonnollisen tai synteettisen kvartsin siemenkiteeseen, joka sallii siemenkiteen kasvamisen. Kun neste on jäähtynyt, se putoaa takaisin autoklaavin pohjalle vaihtelevan lämmön ja painovoiman muodostaman luonnollisen konvektiovirran vaikutuksesta. Siellä se lämmitetään ja taas rikastuu ravintoaineilla ja aloittaa prosessin uudelleen.

Ennen kuin tarkastelemme tiedettä, katsokaamme tämän autoklaavin grafiikkaa ja katsomme kuinka se toimii.

Ehkä tärkein näkökohta hydrotermisessä jalokivien kasvussa on merkittävä paine ja lämpö, ​​joita tarvitaan kiteiden kasvamiseen. Alla on kaavio kvartsikiteiden kasvusta, joka osoittaa ympäristön, joka on luotava kiteiden muodostumista varten. On huomattava, että nämä ovat Northrop Grummanin avaruuteen liittyvän kvartsikidetuotannon luvut. On olemassa useita erilaisia ​​yhdistelmiä, jotka mahdollistavat kvartsin tuotannon eri käyttötarkoituksiin. Myös jalokivien tuotanto muissa mineraaleissa, kuten smaragdin beryllissä, vaihtelee myös. Joten alla oleva luettelo on edellä mainittua tarkoitusta varten. Muut sovellukset edellyttävät muuttuvia numeroita, jos löydät niitä muista paikoista.

Kasvulämpötila: 600 celsiusastetta 300 asteeseen

Paine autoklaavissa: 25,000 XNUMX puntaa neliötuumaa kohti

Kasvuaika: Jopa 10 viikkoa jalokivikiteille, kuten alla näkyy

Lämpötila tietysti vaihtelee autoklaavin ylhäältä alas. Yllä näkyvä muuttuja on merkittävä tälle sovellukselle. Tämä luo luonnollisen konvektion, kun lämpimämpi liuos nousee ylös ja viileämpi putoaa alas lämmitettäväksi ja matkaamaan uudelleen.

Tuloksena on kvartsikiteitä, jotka voidaan kasvattaa melko suuriksi ja erittäin korkealaatuisia. Tämä tuotanto mahdollistaa suurimman osan elektroniikassa käytetystä kvartsista, mukaan lukien kvartsikiteet, joita käytetään kvartsikellojen valmistukseen. Ja lisäämällä tiettyjä alkuaineita seokseen, voidaan valmistaa synteettistä ametistia. Alla on kaksi valokuvaa suuresta synteettisestä ametististä, joka on kasvatettu hydrotermisellä prosessilla. Huomaa vasemmalla olevasta valokuvasta, että kristalli on tasaisen värinen ja kirkas. Kuitenkin kun käännät sen oikeaan suuntaan, prosessin käynnistämiseen käytetty siemenkide näkyy. Tämä kappale on noin 4 tuumaa korkea.

Toinen tärkeä näkökohta hydrotermisessä kiteiden kasvussa on kasvun suuntausominaisuus. Kuten alla olevaan valokuvaan liitetyistä nuolista huomaa, kiteet kasvavat eri nopeuksilla eri suuntiin. Tämä saa yhden suunnan kasvamaan lähes 3 kertaa toisen suunnan nopeudella. Tämä luo sisäisiä kiderakenteen poikkeamia, jotka auttavat tunnistamaan tietyt jalokivet hydrotermisiksi.


Katsotaanpa esimerkkiä hydrotermisesti kasvatetusta smaragdikiteestä yhdessä valmiin tuotteen kanssa. Huomaat, että alla näkyvä smaragdikide on muodoltaan sama kuin yllä näkyvä ametistikide. Tämä johtuu muodostumisprosessista. Ja vaikka kemiallinen ja rakenteellinen synteettinen smaragdi on sama kuin luonnollinen, muodostuminen hydrotermisen prosessin aikana eroaa luonnossa näkemistäsi 6-sivuisista kuusikulmioista. Huomaa myös sama väritön siemenkide, jonka näet alla smaragdissa ja yllä olevassa ametistissä. Tämä on aloitussiemen, joka laitetaan hydrotermiseen liuokseen kiteen muodostumisen aloittamiseksi.

Ja tässä on valmis tuote asetettu renkaaseen…

Tunnistaminen
Aiomme tarkastella useita hydrotermisiä synteettisiä jalokiviä tämän kurssin oppituntien aikana. Ja tulet huomaamaan, että hydrotermiset jalokivet on melko helppo tunnistaa… johtuen melko erikoisesta piirteestä, joka on läsnä useimmissa kivissä.

Huomaa alla, että meillä on pieni pala hydrotermistä smaragdia. Siinä on karkeita kokoja, koska se on leikattu paloiksi jalokiveä varten. Mutta huomaa tämä alla oleva kuva… siirry sitten seuraavaan tämän alla olevaan ja katso mitä näet…

Alla näet, että kun käännät karkeaa laatta vain hieman, näet pitkän yhdensuuntaisen muodostelman. Nämä ovat monissa hydrotermisissä jalokivissä esiintyviä solujen kasvuominaisuuksia, joiden avulla voit tunnistaa käytännöllisesti katsoen kaikki hydrotermiset synteettiset materiaalit. Alla näkemäsi ominaisuudet ovat 20-kertaisia, joten ne ovat melko helppo nähdä. Mutta jatketaan…

Kun sammutat tumman kentän valon ja kytket päälle loistelamppuvalon nähdäksesi vain pinnan, näiden ominaisuuksien rakenne tulee paremmin näkyviin. Täältä näet kuinka nämä solurakenteet ulottuvat kiven läpi pintaan. Ja koska ne menevät koko kiven läpi, voit helposti nähdä ne, kun ne ovat leikatussa tai viistetyssä jalokivessä, kuten seuraavassa kuvassa näkyy.

Alla näet hydrotermisen smaragdin alle 20x. Kuten voit helposti nähdä, nämä ylhäältä tulevat rakenteet ovat helposti tunnistettavissa alla olevasta valokuvasta. Tämä hydroterminen synteettinen smaragdi on helppo tunnistaa kaikille, joilla on nämä kuvat, joihin viitata. Ovatko kaikki hydrotermiset synteettiset jalokivet nämä ominaisuudet? Ei. Synteettinen ametisti on sellainen, joka ei. Mutta siitä lisää myöhemmin. Ja lisää synteettisen smaragdin tunnistamisesta. Mutta toistaiseksi ole tietoinen siitä, että suurin osa hydrotermisistä synteettisistä aineista näyttää tämän ominaisuuden.

yhteenveto

Kaikkien synteettisten jalokivien tunnistaminen on ehkä vaikein tehtävä gemologisten nykyään. Yllä näkyvät ominaisuudet ovat hydrotermisesti kasvatetun synteettisen jalokiven diagnostiikkaa. Ja tämän kurssin aikana tulemme näkemään useita niistä. Mutta ole erittäin varovainen, että muistat, että kaikki hydrotermaalit eivät välttämättä tarjoa sinulle näitä ominaisuuksia. Joten etsi näitä ominaisuuksia tietääksesi, että sinulla on hydrotermisesti kasvatettu jalokivi. Mutta pidä avoimin mielin kaikista jalokivistä, jotka vain näyttävät liian täydellisiltä, ​​mutta eivät silti anna sinulle yllä olevia ominaisuuksia. Se voi hyvinkin olla hydrotermisesti kasvatettu kivi, eikä se vain anna sinulle indikaattoreita.

Jos sinulla on kysyttävää, kommentteja tai lisättävää tähän tutkimukseen hydrotermisten jalokivien luomisesta, lähetä se. Lisäämällä kaikkien tietoja voimme kaikki oppia toisiltaan.