第五章.冷坩埚法及其合成宝石的鉴定 要点： 1． 冷坩埚法基本原理、合成装置与条件、过程及特点 2． 合成品种 3． 冷坩埚法合成宝石的鉴定 冷坩埚法是生产合成立方氧化锆晶体的方法。该方法是俄罗斯科学院列别捷夫固体物理研究所的科学家们研制出来的，并于 1976 年申请了专利。由于合成立方氧化锆晶体良好的物理性质，无色的合成立方氧化锆迅速而成功的取代了其它的钻石仿制品，成为了天然钻石良好的代用品。合成立方氧化锆易于掺杂着色，可获得各种颜色鲜艳的晶体，因此受到了宝石商和消费者的欢迎。 图 5-1 冷坩埚法的冷却管和加热装置 图5-2 冷却水铜管及底座构成的“杯” 一、 冷坩埚法生长晶体的原理 冷坩埚法是一种从熔体中生长法晶体的技术，仅用于生长合成立方氧化锆晶体。其特点是晶体生长不是在高熔点金属材料的坩埚中进行的，而是直接用原料本身作坩埚，使其内部熔化，外部则装有冷却装置，从而使表层未熔化，形成一层未熔壳，起到坩埚的作用。内部已熔化的晶体材料，依靠坩埚下降脱离加热区，熔体温度逐渐下降并结晶长大。 合成立方氧化锆的熔点最高为 2750℃。几乎没有什么材料可以承受如此高的温度而作为氧化锆的坩埚。该方法将紫铜管排列成圆杯状“坩埚”（图5-1），外层的石英管套装高频线圈，紫铜管用于通冷却水，杯状“坩埚”（图5-2）内堆放氧化锆粉末原料。高频线圈处于固定位置，而冷坩埚连同水冷底座均可以下降。冷坩埚法生长晶体的装置见图5–3。 冷坩埚技术用高频电磁场进行加热，而这种加热方法只对导电体起作用。冷坩埚法的晶体生长装置采用“引燃”技术，解决一般非金属材料如金属氧化物MgO、CaO 等电阻率大，不导电，所以很难用高频电磁场加热熔融的问题。某 些 常 温下不导电的金属氧化物，在高温下却有良 好 的导电性 能 ，可以用高频电磁场进行加热。氧化锆在常 温下不导电，但 在 1200℃以上 时 便 有良 好的导电性 能 。为了 使冷坩埚内的氧化锆粉末熔融，首 先 要 让 它 产 生一个 大 (点击可进入多媒体演示) 于1200℃的高温区，将金属的锆片放在“坩埚”内的氧化锆材料中，高频电磁场加热时，金属锆片升温熔融为一个高温小熔池（图 5-4），氧化锆粉末就能在高频电磁场下导电和熔融，并不断扩大熔融区，直至氧化锆粉料除熔壳外全部熔融为止，此技术称为"引燃"技术。 氧化锆在不同的温度下，呈现不同的相态。自高温相向低温相，氧化锆从立方相构型向六方、四...
