钻石的辐照处理技术及其优点

1.使用镭盐辐照钻石

19世纪末，居里夫人发现了放射性元素，并从沥青铀矿中提炼出放射性元素镭。1904年，W.克鲁克斯把钻石埋在镭盐中一年多，结果发现原来无色的钻石变成了似电气石（碧玺）的绿色，这应该是最早的钻石辐照处理实验。人们猜测是放射元素镭放出的α射线对钻石进行了辐照，取出来时带有人工放射性残余。检测方法是将样品与照相底片或感光板接触，在一个不透光的暗室中放一晚，底片就会明显变黑。此法所产生的人工放射性剂量经测定很低，小于早期夜光手表上镭的辐射量。W.克鲁克斯还曾把一块八面体金刚石置于镭盐中，结果金刚石变成绿色，这块辐照后呈绿色的金刚石于1914年赠送给大英博物馆，至今仍保持辐照处理后的颜色。

后来还发现，如果把金刚石放在放射性气体氡中，获得辐照处理绿色金刚石的时间要短得多。一般说来，金刚石在放射性气体氡中放10d所产生的颜色变化，相当于在镭盐中放几个月的颜色变化。

2.人工生产的放射性元素镅辐照处理钻石

人工生产的放射性元素镅不断地放出α粒子，用它来作放射源辐照金刚石是一种现代新技术，不仅能使金刚石变成色彩鮮艳的绿色，而且对这种绿色金刚石进行强有力的冲洗后，将不再带有人工放射性残余（彭明生，1995）。

1971年，美国学者Haynes在一项美国专利中介绍了这种方法：他将一块金刚石置于镅氧化物粉末中，经7～11d取出金刚石，然后在砂中翻滚几分钟，再用清洁的纯硝酸试剂在超声波搅动下反复冲洗，最后用洗涤剂冲洗干浄，便得到一块鲜艳的祖母绿色金刚石，而且这种辐照处理的金刚石不具有人工放射性残余。不仅如此，这种辐照处理得到的祖母绿色金刚石在500℃左右的温度下加热，还会变成金黄色。

3.使用γ射线辐照处理钻石

用γ射线辐照钻石，可得到不同色相的绿色、蓝绿色，且颜色在钻石中分布均匀，不会产生人工放射性。但γ射线使钻石致色的过程比较缓慢，完成辐照处理的时间很长，少则几个月，多则1a，并且颜色较浅，不能令人满意，现已基本不予使用。(www.xing528.com)

4.使用加速器辐照处理钻石

加速器辐照钻石，大多数只能使钻石产生浅绿色或浅蓝绿色，且不产生放射性。若想得到深绿色或深蓝绿色，就必须加长辐照时间，少则数月，多则几年，设备的承受力不够，经济效益低，故一般也不会采用。另外，如果用10～15MeV的加速器辐照，钻石的颜色变化与加速器束流强度和辐照时间长度有关，累积剂量越大则颜色越深。一般情况下，5～7d即可获得颜色鲜艳的彩色钻石。但是，在高能加速器辐照钻石的过程中，会产生大量的热量，可在极短的时间内使钻石局部达到很高的温度，引发我们不希望的变化，故必须配备好冷却循环系统来冷却钻石。

5.使用反应堆中子辐照处理钻石

利用核反应堆中的高能量中子进行辐照处理来获得彩色钻石，是目前最常用的方法之一。中子有热中子和快中子之分，进行辐照处理钻石时，需要屏蔽热中子，只用快中子。通常选择中子通量为5×1012n/（cm2·s）的孔道，辐照处理后能得到较深的颜色。实验表明：辐照1h后，金刚石会产生一种非常浅的绿色色相；2h后，颜色稍加深；5h后，变成非常明显的绿色。故辐照时间越长，颜色越深，但时间不能太长，若辐照50h，钻石就会变黑且不透明（彭明生，1995；吕新彪等，1995）。故选择好合适的中子通量孔道后，还要选择合适的辐照处理时间，不同地区的钻石可能会有稍许差异。

经过反应堆中子辐照处理后的金刚石，颜色并不纯净，因此，最好在真空或氩气环境中进行热处理，温度为800～1000℃，便能得到单一的颜色（注意，不能在空气中进行热处理，因为钻石的成分主要是碳，碳在空气中加热会燃烧掉）。

此法的优点是时间短、效率高，颜色改善效果好、成本低，是目前钻石辐照处理中最主要的工艺之一。

反应堆中子辐照处理的钻石带有人工放射性，需要放置一定的时间。当放射性测量仪器的监测结果在放射性豁免限值以下后，就能上市了。