㈠ 高溫超高壓法合成鑽石
早在18世紀的後期就已經證實了鑽石和石墨都由碳元素組成，後來就開始了合成鑽石的研究工作，經過較長時間的艱苦努力，於20世紀中葉才在實驗室合成出人工鑽石，初期的合成鑽石僅僅是磨料級的。我國在20世紀60年代也合成出了磨料級鑽石。
高溫超高壓法現又稱為高溫高壓法（HTHP）。由於超高壓設備和高溫技術的限制，起初合成鑽石進展較緩慢。直到1970年，美國GE公司才公布了第一顆寶石級合成鑽石的誕生，之後幾年各國一直在保密的情況下進行研究。進入90年代，合成鑽石有了突破性進展，日本的住友公司、英國的戴比爾斯公司和美國的GE公司等相繼公布了他們合成的寶石級鑽石，引起了珠寶界的震驚。
關於合成鑽石的方法，可分為靜壓法、動壓法和氣相外延生長法。大顆粒寶石級鑽石主要是用高溫超高壓（HTHP）靜壓法中的晶種觸媒法（包括壓帶法和BARS法）及最近多種媒體報道的化學氣相沉澱法（CVD法）合成的，本節及第七節將分別予以重點介紹。
一、HTHP法合成鑽石的原理
1.石墨與鑽石的轉換
合成鑽石就是人為地模擬天然鑽石的形成條件，使非金剛石結構的碳轉化為金剛石結構的碳。
鑽石的晶體結構是1913年由W.L.Bragy等測定出來的，鑽石大部分呈立方結構而石墨則呈層狀結構。金剛石的結構詳見本書「鑽石」一節，石墨結構如圖（4-1-20）。
圖4-1-20 石墨結構圖
鑽石中碳原子的2s、2px、2py、2pz四個軌道形成四個sp3雜化軌道，形成四面體配位，每個碳原子與周圍的四個碳原子形成共價飽和鍵，鍵長0.154nm。
石墨的碳原子分布在六角環上，每一個碳原子為相鄰的三個碳原子所圍繞，其間距為0.142nm。相鄰兩層碳原子錯位堆積，層間的間距為0.34nm，鍵力相對弱得多，所以石墨具一組極完全解理，可以滑移而分開。在高溫高壓下石墨可以轉化為金剛石。
如圖4-1-20所示，石墨的層間排列，間距為0.34nm，碳原子錯位堆積；高壓下Z軸方向中層間互相接近，由於碳原子錯位堆積，1 ′、3 ′、5 ′向上運動，1、3、5、2 ′、4 ′、6 ′向下運動，從而石墨結構變為金剛石結構。
圖4-1-21 碳的相圖
2.合成鑽石的生長機制
長期以來，各國科學家都在努力尋找金剛石晶體生長的條件。圖4-1-21是石墨－金剛石轉換相圖。由相圖可知：固相區I為石墨區，Ⅱ為金剛石區，Ⅲ為金屬碳區，還有液相區。在低壓高溫區，主要以石墨相存在，只有在較大的壓力和較高的溫度范圍內，金剛石才是穩定的相。除氣相法、外延生長法之外，金剛石晶體生長都在較高的壓力范圍內，觸媒法可以使壓力降低一些。
由相圖4-1-21還可以看出，在相圖上部，碳質原料在超高壓高溫下，碳原子集團經過壓縮、切變、熱振動，使非sp3雜化的原子軌道向sp3雜化轉化，從而使金剛石成核生長。在低於上述壓力下，在金剛石、石墨穩定區界線上，壓力和溫度不足以使碳原子達到金剛石結構。但如果利用熔劑－觸媒的復合作用，仍可達到目的，因為這些熔劑的熔化溫度相對低，並與碳共熔，使碳原子與熔劑相互擴散，形成二維、三維的間隙相，最終形成金剛石相。
現代的科技條件，很容易實現穩定可靠的技術裝備和實驗條件，因此，生長出寶石級鑽石就成為可能。近幾年，各國科學家進行了大量研究，就溫度、壓力、時間等實驗條件和熔媒種類、碳質原料種類、雜質影響等各方面得出許多實驗資料和經驗，從而更加完善了合成鑽石的生長理論。
二、HTHP法合成寶石級鑽石的設備與合成工藝
（一）HTHP法合成鑽石的設備
靜壓法合成鑽石的設備大致可以分為四部分，即大噸位的液壓機、合成鑽石用高溫高壓容器（即模具）、加熱系統和控制檢測系統。
由於採取的是超高壓設備，從技術上有許多難題，如材料的力學性能要高，加工精度高，壓機能長時間保持壓力穩定並可以升壓和降壓。這對壓機油缸、密封、液機元件、機械加工精度等均提出了很高的要求，達到這些要求絕非易事，它與整個機械工業水平有關。
此外，對於壓力容器的要求則更高。首先是材料問題，能承受高溫下500×108Pa以上的壓力的材質較少，且價格昂貴，高壓下材料的性能有可能改變，甚至會自爆。目前，加熱系統和測量系統已實現了自動化。
實現HTHP法的設備方案較多，有六面頂、四面頂、兩面頂。下面以兩面頂年輪式為例介紹一下設備原理（見圖4-1-22）。1為油壓機機架，可以整體鑄造，對於小於1000噸位的壓機可以採用鑄件，如果噸位較大，可以用纏繞式機架，即機架由鋼絲或鋼帶纏繞而成；2為高壓容器，是合成金剛石的關鍵部分，對它的材質、加工精度、形狀設計都有嚴格的要求；3為油缸，內部活塞靠高壓油上下移動，使模具壓緊，這和其他類型油壓機原理類似。
年輪式高壓模具如圖4-1-23所示。
圖4-1-22 主壓機示意圖
圖4-1-23年輪式高壓模具
圖4-1-23中1為壓缸，它是由硬質合金做成的，一般為W、Co、C合金，w（Co）=15%;2為壓砧，也是硬質合金，一般w（Co）=6%;3為耐熱含金鋼環；由壓缸和壓砧組成一個艙體4，是合成金剛石的室。年輪式高壓模具也可用鋼絲纏繞而成，以使應力分布更合理，從而提高模具的使用壽命。合成金剛石所採用的生長艙有各種結構，簡單的生長艙結構如圖4-1-24所示。
圖4-1-24中，1為葉蠟石，是理想的固體傳壓介質和絕緣介質，由於它含結晶水，影響金剛石的合成，目前大部分是用燒過的葉蠟石粉末再壓製成型，不僅降低成本，提高了材料利用率，而且滿足了合成工藝的要求。葉蠟石是合成金剛石工藝中的關鍵性輔助材料，其作用是：傳壓、保溫、絕緣、密封。
圖4-1-24 金剛石生長艙
圖4-1-24中，2為石墨片，合成金剛石就是使石墨結構的碳轉化為金剛石結構的碳，因此，碳質材料是關鍵材料。從理論上講，各種形式的碳均可以轉化為金剛石，但研究表明，不同的碳質材料對生長金剛石的數量、質量和顆粒大小均有相當大的影響，石墨轉化為金剛石的自由能較低，因此使用較廣泛。現在國內常用的石墨材料為GAI（原SK-2），它是採用熟石油焦粉、瀝青焦粉和鱗片石墨為原料，並外加熔化瀝青作結合劑加工而成的。
碳質材料是影響合成金剛石質量和產量的重要因素之一，為了獲得較好的金剛石，對石墨有如下要求：①石墨有一定的氣孔率，這樣可以增加反應面積；②在合成金剛石的碳質素中，含少量Ni、Fe、Na、Co等元素是必要的，因為這些元素在合成過程中可以促進碳原子的活化，破壞原生的結構，為金剛石長大創造條件；③對石墨的結晶化程度也有要求，晶體的多少和排列對金剛石的轉化都有作用，石墨化程度高，從動力學觀點來看，轉化為金剛石相對容易。
圖4-1-24中，3為金屬合金，即觸媒片，根據碳的相圖，石墨轉化為金剛石時要1.25×1010Pb的壓力和2700℃以上的溫度，為了使合成溫度有所降低，用加入合金的辦法，使碳在熔化的合金的作用下，以類似於熔鹽法生長晶體的過程生長。在研究過程中，採用了各種金屬做試驗，現在大部分用Ni、Mn、Co、Fe的合金，甚至有專門用於合成金剛石的合金片，如Ni95Co5、Ni65Mn35、Fe73Co27等。研究表明，Ni、Mn、Co、Fe、Cr等元素或由它們組成的二元、三元、多元合金，是合成金剛石基本的、有成效的觸媒合金，若摻入微量Cu、Nb、Mg、B、Al等，不僅可改變金剛石成核與生長的條件，而且還可以生長出不同的金剛石。
晶體生長艙有各種形式的排列和組合，圖4-1-25為一種大顆粒金剛石生長室的結構。把原料如圖裝進生長艙（即壓缸）內，起動壓機，把兩個壓頭壓緊密封，並通電加熱。用這種加壓、加溫方式，可以生長出大於1mm的金剛石，但單次產量不高。
圖4-1-25 大顆粒金剛石生長艙
關於高溫加熱系統，在靜壓法中有直接加熱和間接加熱兩種，直接加熱是通過反應材料本身發熱，間接加熱是通過套在外面的石墨管（與缸體絕緣）加熱。
（二）HTHP法合成寶石級鑽石的工藝過程
最常見的合成寶石級鑽石的方法是壓帶法和BARS法。
1、壓帶法合成鑽石工藝
1955年通用電器公司（GE）宣布利用壓帶（belt）裝置首次成功生產出合成鑽石，直至1970年通用電器公司採用晶種觸媒法經過七天的生長獲得了大於5mm、重約1ct的鑽石單晶，其生長艙如圖4-1-26所示。
圖4-1-26 合成寶石級鑽石生長艙（a）和改進後的生長艙（b）
圖4-1-26所示的生長艙分上下兩部分，作為碳源的金剛石粉放在壓腔中心區，兩端放置籽晶，觸媒金屬（鐵或鎳）放在碳源與籽晶之間，利用碳管的電阻加熱（用碳管的不同厚度或用其他熱材料放在不同部位也可改變溫度梯度），在艙內保持一定的溫度梯度，中心碳源區溫度最高，端部結晶生長區的溫度最低。當加熱到1700℃時，金屬觸媒熔融，中心碳源區的金剛石粉就不斷溶解到金屬觸媒中變成游離碳原子。起初，碳的密度比金屬小，因此籽晶有從底部晶床向艙體中心區（籽晶被溶解）或從中心區向上端晶床上浮的傾向，約1h後達到平衡。頂部晶床含有許多細小的金剛石晶體，而在底部晶床上剩下少量的金剛石晶核，由於碳在金屬中已達到飽和，所以金剛石晶核不再繼續溶解，金屬熔融體中的碳開始了緩慢的擴散過程。由於艙體內溫度中心區高、兩端低，所以中心區溶解的碳原子多於端部，並向端部進行擴散，從而沉積在金剛石晶核上。這個過程不斷進行，直到中心區的細金剛石粉用完為止。若能使艙體中部與端部的溫度梯度保持在30℃/cm時，晶體就能穩定地生長成寶石級大小的金剛石。又由於底部晶床晶核少，故能獲得大的寶石級金剛石。
實驗證明只要保持溫度為1370℃、壓力為6.0×109Pa，生長一周即可獲得5mm大小（約lct）的寶石級金剛石。若在艙體中加入適當的微量元素，可改善金剛石的性能，使金剛石著色，如加入氮，可使金剛石晶體顯黃色；加入硼，呈藍色，並具有半導體的性質。
2.「BARS」法合成鑽石工藝
1990年俄羅斯公布了他們用BARS系統生長合成鑽石的成果，BARS的意思是分裂球無壓裝置。近年來，美國Gemesis公司的技術人員在俄羅斯技術的基礎上改進，設計了一個新的BARS「分離體」的裝置。該裝置合成艙體（大約有2.5cm厚）中的壓力是從一個連續的碳化鋼壓砧復合施壓而獲得的。內艙設置6個壓砧，這些壓砧位於立方體的面部，圍繞著合成艙體；外艙設置8個壓砧，它們位於八面體的面部，圍繞著內艙。整個排列好的多壓砧部件被放在兩個鋼鑄的半球中（這兩個鉸接的半球就稱為「分離體」，可以作為壓砧和合成艙體的通道），有兩個大鋼鋏把這些部件連接在一起，見圖4-1-27。這種「BARS」裝置採用石墨管來加熱合成艙體。
圖4-1-27 改進的「BARS」法合成鑽石裝置
經過改進的設備具有使用壽命較長、生產率高、操作較為簡單、更容易維護等特點。重要的是，它的操作十分安全，在操作過程中高壓容器泄漏而導致危險的機率也很小。除了純度、濃度和晶體的初始生長外，商業化寶石級合成鑽石生長的關鍵是要小心謹慎地通過電腦控制整個晶體生長過程的溫度和壓力，以保證持續穩定的生長環境。另一個技術創新就是鑄造半球可以開合，便於進行樣品的裝卸。
使用這種改進的設備，生長3.5ct的合成鑽石晶體大約需要80h。合成鑽石中黃色的濃度及晶體的外形、對稱性、透明度，均可以控制在一定的范圍內。該裝置曾用實驗的方法在一個艙體內生長出多個晶體，晶體生長的周期為36h。但是，由於容積所限，這些晶體生長得很小。倘若艙體內生長4個晶體，則每個晶體只有0.6ct大小；如果艙體內生長8個晶體，則每個晶體只有0.35ct。
「BARS」法合成鑽石的工藝條件為：
1）壓力5.0～6.5GPa（相當於5萬～6.5萬大氣壓）。
2）溫度1350～1800℃。
3）觸媒各種過渡金屬（如Fe、Ni、Co等）。
4）種晶天然鑽石或合成鑽石。
5）碳源石墨粉或金剛石粉。
種晶的定位決定了生長晶體的晶形。在合成艙體的頂端（亦稱「熱端」，放置碳源）和底端（亦稱「冷端」，放置晶種）存在著很小但卻很重要的溫差。該溫差為鑽石晶體的生長提供了動力，因此，這項技術也被稱為「溫度梯度」法。在高溫高壓的條件下，原料區的石墨粉迅速在熱端熔融於金屬熔劑中。在溫度梯度的推動下，熱區碳原子通過熔劑，向艙體冷端擴散，最終沉積在籽晶上，結晶成為單晶體。
㈡ 常用鑽頭有那幾種類型
常用的鑽頭，大概分為軋制麻花鑽，全磨製鑽，又分為直柄鑽、錐柄鑽、1/2等柄鑽、雙頭鑽、單頭短鑽、中心鑽、六角柄鑽頭、電錘鑽、沖擊鑽等，材質又可以大致分為，4241#、4341#、9341#、6542#、M35、M42、合金等。
石油行業使用的鑽頭有很多種類，以不同的鑽進方式為根據對鑽頭進行分類，可以將其分為金剛石鑽頭、牙輪鑽頭與刮刀鑽頭，這三種鑽頭是最基本的鑽頭形式。
在這三種鑽頭中，在石油鑽探工作中應用最為普遍、最為廣泛的一種是牙輪鑽頭，其應用程度也比較深。將這三種鑽頭進行對比，使用范圍最小的一種鑽頭是刮刀鑽頭。本文主要介紹的是金剛石鑽頭與牙輪鑽頭。
(2)石油鑽石採用什麼機器擴展閱讀：
鑽頭是鑽井設備的主要組成部分，其主要作用是破粹岩石、形成井眼。旋轉鑽頭是目前石油行業普遍使用的鑽頭，在機械的帶動下旋轉鑽頭會產生旋轉，從而帶動整個鑽頭產生向心運動，並通過侵削、研磨使岩石發生裂痕並破碎，起到向下鑽探的作用。
鑽頭是主要的鑽井設備之一，根據工作環境、地域環境的不同，鑽頭的規格、形狀也應當有所不同，在進行石油鑽井工作時，應當以具體需要、具體設計方案為根據，合理地、科學地選擇鑽頭 。
在具體的鑽井工作中科學選擇鑽頭、合理確定鑽井液，從而提高石油鑽井的工作效率、工作質量，才能使石油鑽井更好地發揮自身的價值，為促進石油事業的發展作出一定的貢獻。
金剛石需要高度注意的有以下幾個方面：
第一，金剛石鑽頭的價格比較高，因此在使用時應小心操作，降低損壞程度；
第二，金剛石鑽頭在熱穩定性方面具有一定的缺陷，因此在使用時要保證鑽頭的冷卻性能、清洗情況；
第三，其質地比較脆，因此金剛石鑽頭的抗沖擊性能會比較差，應該嚴格按照金剛石鑽頭的相關規程來進行嚴格的、規范的操作
在選擇牙輪鑽頭當做石油鑽井工具時，需要按照鑽井設備的實際情況、地層的實際條件以及相鄰油井的地質資料、地層資料來進行牙輪鑽頭的選型。在進行選擇時，需要考慮的問題主要有以下幾點：
首先，應考慮鑽井地層中的軟硬交錯情況是否存在；其次，應考慮在石油鑽井工作中是否需要防斜鑽進、曲線作業；
再次，應考慮同一油井中的不同鑽進井段的實際深淺情況；
最後，應考慮鑽井地質、地層的可研磨性以及軟硬程度
㈢ 高溫高壓法——合成鑽石
一、概述
眾所周知，鑽石是由單元素碳組成的寶石。在自然界，鑽石的生成是在高溫高壓下地質作用的結果。合成鑽石就是人工模擬天然鑽石形成的條件，讓非鑽石結構的碳轉化為鑽石結構的碳。早在1953年，瑞士工程公司(ASEL)就利用一種稱為「壓力球」的裝置成功地合成出了40顆小的鑽石晶體，但直到1955年美國通用電氣公司(gE)宣布利用稱為「壓帶」的裝置首次成功生產出鑽石時，他們才將其研究成果公布於眾。戴比爾斯公司(de Beers)也不甘落後，於1959年掌握了合成鑽石的復雜技術。他們所採用的方法與美國政府下令嚴格保密的通用電氣公司所使用的方法非常相似。60年代初期，戴比爾斯公司和通用電氣公司就開始了生產工業用合成鑽石粉。我國在60年代也已成功的合成了磨料級鑽石，並投入生產。1971年，通用電氣公司宣布他們已合成出了平均直徑為6mm的鑽石晶體。這些鑽石晶體不僅有黃色、褐色的，也有含氮低的近無色的，還有含硼的藍色鑽石。1985年日本住友電氣公司(Sumitorno Electric Instries)開始加入合成鑽石行列，1993年生產出高凈度的工業用鑽石。1990年俄羅斯的新西伯利亞(Novosibirsk )宣布他們利用「分裂球」(Spl(it-sphere)或稱BARS裝置已成功地合成出了鑽石。
由於受超高壓設備和高溫條件的限制，生產成本較高，故寶石級合成鑽石仍是昂貴和稀少的，但我們相信總有一天會有價格合理的寶石級合成鑽石面世。
二、合成鑽石的原理
1.碳元素的化合物
鑽石、石墨和無定性碳都是由碳原子組成的，它們不同的外觀和截然不同的物理性質，取決於它們完全不同的原子結構(圖9-7-1)。
圖9-7-1 碳原子的等間距緊密堆積結構(左)鑽石；層狀結構(右)石墨
2.石墨—鑽石的轉換
合成鑽石的溫壓條件要求高，即使有催化劑存在下，仍需要壓力(50～80)×108Pa，溫度為1350～1800℃。用高壓設備合成鑽石最常用的金屬熔劑(催化劑)是鐵、鎳、鈷及鈀。圖9-7-2是在碳穩定相圖中，合成鑽石區晶形與溫壓關系。在合成鑽石區，溫度壓力不同，鑽石的晶形也各不相同。所以，合成鑽石受溫壓影響較大。溫度較低時，以立方體的生長為主；溫度較高時，以八面體的生長為主。所以人工生長的鑽石多為立方-八面體聚形。
合成鑽石的碳源一般用石墨，所以，合成鑽石的生產就是石墨轉換成鑽石的過程，不過，寶石級鑽石的合成分兩步走，先用石墨合成鑽石粉(工業磨料)，再用鑽石粉作原料，合成寶石級鑽石，鑽石粉可以保持壓力穩定，生長出大顆粒的晶體。若採用石墨，其斷裂的碳鍵改組成鑽石時，會有體積損失，而使體系的壓力降低，影響較大晶體的生成。
三、合成鑽石的技術與設備
1.六面頂壓機
合成鑽石的設備目前多採用高溫高壓的壓機，國內的合成鑽石主要是工業鑽(即工業金剛石)，設備是一種稱為「立方體超高溫高壓裝置」的壓機，壓機採用油壓和垂直固體傳壓裝置，根據頂錘數量的不同，分為兩面頂、四面頂、六面頂幾種。現國內用得最多的是六面頂壓機(即上下、前後、左右三對頂錘)，其工作壓力有1000～5000噸的多種，工作空間640mm×600mm×500mm，一般是上下頂錘通電加熱，溫度可達1900℃左右。
2.「壓帶」法
壓帶裝置如圖9-7-3所示，本方法與頂錘壓機大同小異，將鑽石粉末作為碳源放在生長艙內，生長艙放在特種材料做成的墊圈中，並放在兩個鐵砧之間，然後使生長艙內的原料經受極高的溫度和壓力，在生長艙內底部比頂部的溫度低，以便形成一個溫度梯度，使頂部的鑽石粉充分熔化並通過熔劑向生長艙底部遷移。在溫度較低的生長艙底部，鑽石圍繞籽晶生長成鑽石晶體。
圖9-7-2 碳穩定相圖中，合成鑽石區晶形與溫壓關系
圖9-7-4 BARS裝置的生長艙及其截面圖
以上不同設備和方法，應屬於不同的靜壓觸媒法。除此之外，合成工業級鑽石還有許多種方法，只是有的方法還不成熟，有的方法已被淘汰。如：爆炸法、液中放電法、氣相沉積法、地下核爆炸法等等。氣相沉積法近年來有很大的發展。
四、合成鑽石的鑒別特徵
由於合成鑽石的技術條件要求高，成本昂貴，目前尚無法大規模工業化生產，市場上銷售的鑽石一般不需要聲明它的天然屬性。但是，區別合成鑽石與天然鑽石仍有一些方法可遵循。
1.合成鑽石的顏色
由於很難排除掉生長艙中的氮，大部分合成鑽石多為含孤氮雜質的Ib型鑽石，常呈黃色至褐黃色。有時也在生長艙中引入硼原子，隨機取代鑽石結構中的碳原子，產生具有導電性的藍色IIb型鑽石。為了生長出無色的合成鑽石，常使用一種稱為「氮吸收劑」的金屬，如鋯或鋁。因為氮更易與這些元素結合，而不再取代鑽石中的碳原子，這樣就產生了無色的IIa 型鑽石。所以，合成鑽石很少出現 Ia 型鑽石(該型鑽石約占天然鑽石的98%)。
2.吸收光譜
絕大多數天然鑽石(Ia型)顯示415nm吸收線，而合成鑽石無這種特徵吸收線。
3.紫外熒光
通常合成鑽石在短波紫外線下的熒光比長波下的熒光強，且熒光顏色為黃色或黃綠色，而不是天然鑽石的藍或藍綠色。合成鑽石紫外熒光的顏色分帶式樣所表現的立方-八面體式樣，與天然鑽石的八面體式樣也是完全不同的。
4.包裹體
合成鑽石有時會出現金屬熔劑、塵狀物、麵包渣狀包裹體，及「砂漏狀」色帶。
5.儀器
針對合成鑽石的性質特徵，戴比爾斯公司研製了兩種鑒別合成鑽石的儀器。即鑽石光譜鑒定儀(Diamondsure)和鑽石結構熒光鑒定儀(DiamondView)。利用鑽石光譜鑒定儀可觀察到大部分天然鑽石中的415nm吸收線。如果發現有415nm吸收線，便不需進行進一步的檢測。鑽石結構熒光儀可用來觀察合成鑽石紫外熒光所表現出的立方·八面體式樣，這是由於不同的生長區和生長帶含雜質的濃度不同所致。
思考題
一、是非判斷題
1.珠寶市場上最常見的合成寶石是玻璃。
2.釔鋁榴石的代號是GGG。
3.有無氣液相包裹體是區分水晶與合成水晶的主要證據。
4.用水熱法可生產祖母綠，也可生產紅寶石。
5.弧形生長線是助熔劑法合成寶石的特徵之一。
6.摩爾硬度大於7的人工寶石中有SrTiO3這個品種。
7.目前市場上的合成變石是水熱法產品。
8.見到小片狀鉑或合金包裹體的合成寶石即水熱法的產品。
9.合成祖母綠常見的針柱狀、柱狀包裹體，可以是方解石。
10.合成的紅寶石的色帶總是彎曲的。
11.釔鋁榴石的代號是GGG。
12.有無汽液相包裹體是區分水晶與合成水晶的主要依據。
二、選擇題
1.區分綠碧璽與合成綠色水晶時應使用：( )
a.濾色鏡
b.偏光鏡
c.折光儀
2.一般講，助熔劑法合成寶石中的液滴狀的包體是( )
a.助熔劑的殘余
b.捕虜來的液體
c.填隙的後生氣液包體
3.區分水熱法合成紅寶石與紅寶石時，要觀測：( )
a.折射率
b.有無同生氣液包體
c.有無金紅石或鋯石等同生包裹體
4.「YAG」中文名稱是：( )
a.釔鋁榴石
b.鎵榴石
c.鈦酸鍶
5.人工生長的下列寶石，哪種必須在寶石名稱前冠以「合成」二字：( )
a.金綠寶石
b.鈦酸鍶
c.釔鋁榴石
6.合成變色剛玉加入的著色離子是：( )
a.釩
a.鉻
c.鈦
7.任何一種具有與天然無機寶石相同化學成分，原子結構和物理性質的人工生長晶體都應稱為：( )
a.人造寶石
b.人工寶石
c.合成寶石
8.用焰熔法可以合成( )
a.釔鋁榴石
b.祖母綠
c.尖晶石
d.立方氧化鋯
9.冷坩堝(熔殼)法生產立方氧化鋯所需的熱來自( )
a.液化石油氣
b.丙烷和氯
c.高頻電流
d.高溫電阻
10.合成綠色水晶：( )
a.有強二色性
b.無二色性
c.有弱二色性
11.目前合成寶石或人造寶石中色散最強的是：( )
a.α-SiC(α-碳硅石)
b.SrTiO3(鈦酸鍶)
c.TiO2(金紅石)
12.從熔體結晶的人工寶石中不會含( )
a.氣—液兩相包裹體
b.同生的氣-液兩相包裹體
c.後生的氣液兩相包裹體
13.目前人造GGG由以下途徑形成：( )
a.從熔體中結晶
b.從溶液中結晶
c.從氣體中結晶
14.助熔劑法合成祖母綠中的特徵包裹體為：( )
a.同生氣液兩相包裹體 b.固相-氣相兩相包裹體 c.指紋狀氣液兩相包裹體
15.提拉法合成變石的特徵包裹體為：( )
a.癒合裂隙中三相同生包裹體
b.指紋狀氣液兩相包裹體
c.彎麴生長紋
16.腰棱標有「GE POL」的改成白色的鑽石是：( )
a.用褐鑽改的
b.用黃色鑽石改的
c.用劣質綠色鑽石改的
17.下列仿鑽材料中，熱導率最接近鑽石的是：( )
a.合成CZ
b.合成α-SiC
c.合成剛玉
三、多項選擇題
1.合成Moissanite(α-SiC)的物理性質是：( )
a.有一個n值為2.417
b.有雙折射
c.熱導率高於鑽石
d.維氏硬度與鑽石十分相似
e.反射率高於鑽石
2.仿寶石 Imitation stones是指( )
a.人工寶石模仿天然寶石的顏色、外觀者
b.人工寶石模仿天然寶石的特殊光學效應者
c.某天然寶石模仿另一種天然寶石的特徵
3.天然水晶與合成水晶：( )
a.可有菱面體與六方柱等單形組成晶體外形
b.其化學式是SiO2·nH2O
c.可有較強的多色性
d.晶面條紋平行C軸
e.任何切面上都有一個固定不變的折射率為1.544
四、填空題
1.焰熔法合成尖晶石的密度和折射率比鎂鋁尖晶石都( )。
2.合成剛玉寶石主要方法有( )、( )、和( )。
3.人造與合成寶石中代號CZ是( )，GGG是( )。
4.合成紫水晶不僅需要在原料中加著色元素( )，還需經( )處理。
5.合成寶石指其製取的全部或部分工藝過程是由人控制進行的。它們的( )、( )與它們所)和(對應的天然寶石基本相同。
6.除拼合石之外，人工寶石的製造方法可分為：從熔體中結晶或冷凝，從( )中結晶及從( )中結晶，和( )等。
7.水熱法合成祖母綠的特徵包裹體形狀常為：( )、( )、( )。
8.與水熱法相比，助熔劑法合成寶石的優點是能在( )情況下加熱熔劑和熔解各種原料，並使晶體在熔體中結晶。
9.水熱法合成的紅寶石內部可見：( )、( )、( )、金屬包裹體和( )。
㈣ 鑽石在工業方面有哪些用途
鑽石在工業領域的用途廣泛，其硬度極高的特性使其成為沙紙、鑽探和研磨工具的首選材料，能夠有效切削和刻畫其他物質。
工業用鑽石通常為人工合成，通過高溫高壓技術製成鑽石微粒，具有成本低、品質穩定等優點。這類鑽石廣泛應用於磨料、切割、研磨、鑽探等工業領域，具有出色的耐用性和高效率。
在機械加工、航空航天、石油勘探、電子製造等行業中，鑽石的硬度和耐磨性使其成為不可或缺的工具材料。例如，在機械加工中，鑽石刀具可以高效精確地切割和磨削各種金屬材料；在石油勘探中，鑽頭需要耐受高壓和高溫，而鑽石的硬度使其成為理想的材料選擇。
此外，鑽石在光學、半導體和電子學領域也有重要應用。例如，高純度的鑽石晶體可以用於製造激光器、光電探測器等光學元件，而鑽石的導熱性能使其成為半導體器件的理想散熱材料。
值得注意的是，盡管鑽石在工業領域的應用廣泛，但天然鑽石主要用於珠寶和裝飾品。人工合成鑽石因其成本更低、品質穩定，已成為工業用途的主要選擇。隨著技術的進步，未來鑽石在工業領域的作用將進一步得到擴展和提升。
㈤ 石油大亨鑽石怎麼撿
在《石油大亨》這款游戲中，撿鑽石的主要方法是通過使用鼴鼠來挖掘。
首先，玩家需要進入游戲後點擊進入工坊，購買並獲取鼴鼠。鼴鼠是游戲中一個非常重要的工具，它可以幫助玩家挖掘地下的礦藏，包括鑽石。
其次，當玩家在挖掘石油的過程中，如果管子碰到了鑽石，游戲會給出相應的提示。這時，玩家可以讓鼴鼠靠近鑽石的位置，並點擊鑽石，鼴鼠就會開始挖掘並將鑽石帶到地面上來，玩家從而可以獲取到鑽石。
值得注意的是，並不是所有的地圖中都會有鑽石出現，鑽石的分布是隨機的，有的地圖中可能富含鑽石，而有的地圖中則可能完全沒有。因此，玩家在游戲中需要靈活應對，根據實際情況來決定是否進行鑽石的挖掘。
總的來說，撿鑽石的過程需要玩家的耐心和策略。通過合理地利用鼴鼠和挖掘工具，結合游戲給出的提示信息，玩家可以在《石油大亨》中成功地撿到鑽石並豐富自己的游戲體驗。