Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Основные страны-производители сапфира

Сапфир - драгоценный камень , разновидность минерального корунда , состоящий из оксида алюминия ( α- Al 2 O 3 ) с небольшими количествами таких элементов, как железо , титан , хром , ванадий или магний . Обычно это синий, но природные «фантазийные» сапфиры также бывают желтого, пурпурного, оранжевого и зеленого цветов; "парти сапфиры" показывают два или более цветов. Встречаются также камни красного корунда, но их называют рубинами, а не сапфирами. [2] Корунд розового цвета может быть классифицирован как рубин.или сапфир в зависимости от региона. Обычно натуральные сапфиры ограняют и полируют до драгоценных камней и используют в украшениях . Они также могут быть созданы синтетически в лабораториях для промышленных или декоративных целей в больших хрустальных буль . Из-за замечательной твердости сапфиров - 9 по шкале Мооса (третий по твердости минерал после алмаза с 10 и муассанитом 9,5) - сапфиры также используются в некоторых не декоративных применениях, таких как инфракрасные оптические компоненты, высокопрочные окна. , кристаллы наручных часов и подшипники механизма, а также очень тонкие электронные пластины, которые используются в качестве изолирующих подложек твердотельной электроники специального назначения, такой как интегральные схемы и синие светодиоды на основе GaN .

Сапфир - камень сентября и жемчужина 45- летия . Через 65 лет наступает юбилей сапфира . [3]

Натуральные сапфиры [ править ]

Неограненный грубый желтый сапфир, найденный в сапфировом руднике Спокан недалеко от Хелены, Монтана.

Сапфир - одна из двух драгоценных разновидностей корунда , другой - рубин (определяемый как корунд красного оттенка). Хотя синий - самый известный цвет сапфиров, они бывают других цветов, включая серый и черный, и могут быть бесцветными. Розовато-оранжевый вид сапфира называется падпараджа .

Значительные месторождения сапфира находятся в Австралии , Афганистане , Камбодже , Камеруне , Китае ( Шаньдун ), Колумбии , Эфиопии , Индии ( Кашмир ), Кении , Лаосе , Мадагаскаре , Малави , Мозамбике , Мьянме ( Бирма ), Нигерии , Руанде , Шри-Ланке , Танзания , Таиланд ,США ( Монтана ) и Вьетнам . [4] : 431–707 Сапфир и рубины часто встречаются в одних и тех же географических условиях, но обычно имеют разные геологические образования. Например, и рубин, и сапфир можно найти в Каменном урочище Могок в Мьянме, но рубины образуются в мраморе, а сапфир - в гранитных пегматитах или корундовых сиенитах. [4] : 403–429

Каждый сапфировый рудник производит широкий диапазон качества, и происхождение не является гарантией качества. За сапфир Кашмир получает самую высокую премию, хотя Бирма, Шри-Ланка и Мадагаскар также производят большое количество драгоценных камней прекрасного качества. [2]

Стоимость натуральных сапфиров зависит от их цвета, чистоты, размера, огранки и общего качества. Сапфиры, которые не обрабатывались полностью, стоят гораздо дороже, чем обработанные. Географическое происхождение также оказывает большое влияние на цену. Для большинства драгоценных камней весом в один карат или более покупатели часто требуют независимый отчет из уважаемой лаборатории, такой как GIA , Lotus Gemology или SSEF , прежде чем они совершат покупку. [5]

Синий сапфир [ править ]

Синий сапфир в форме капли

Цвет драгоценных камней можно описать с помощью оттенка , насыщенности и тона . Оттенок обычно понимается как « цвет » драгоценного камня. Насыщенность относится к живости или яркости оттенка, а тон - от легкости к темноте оттенка. [4] : 333–401 Синий сапфир существует в различных смесях его первичных (синий) и вторичных оттенков, различных тональных уровней (оттенков) и различных уровней насыщенности (яркости).

Синие сапфиры оцениваются по чистоте их синего оттенка. Фиолетовый и зеленый - наиболее распространенные вторичные оттенки синих сапфиров. [4] : 333–401 Самые высокие цены платятся за драгоценные камни чистого синего цвета и яркой насыщенности. Драгоценные камни с более низкой насыщенностью, слишком темные или слишком светлые тона имеют меньшую ценность. Однако цветовые предпочтения - это личный вкус, как аромат мороженого. [4] : 333–401

Сапфир Логан весом 423 карата (84,6 г), хранящийся в Национальном музее естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия , является одним из крупнейших существующих ограненных синих сапфиров ювелирного качества.

Темно-синий сапфир, вероятно австралийского происхождения, демонстрирует блестящий блеск поверхности, типичный для ограненных драгоценных камней корунда.

Сирена Серендипа весом 422,66 карата [6] из Хьюстонского музея естествознания - еще один потрясающий образец шри-ланкийского сапфира, выставленный на всеобщее обозрение.

Сапфиры других цветов [ править ]

Сапфиры других цветов, кроме синего, называются «фантазийными» или «разноцветными» сапфирами. [7]

Необычные сапфиры часто встречаются желтого, оранжевого, зеленого, коричневого, пурпурного и фиолетового оттенков. [8]

Разноцветные сапфиры - это те камни, которые имеют два или более цветов в одном камне. [8] Австралия является крупнейшим источником разноцветных сапфиров; они обычно не используются в основных ювелирных изделиях и остаются относительно неизвестными. Разноцветные сапфиры нельзя создать синтетически, они встречаются только в естественных условиях. [ необходима цитата ]

Бесцветные сапфиры исторически использовались как заменители бриллиантов в ювелирных изделиях. [8]

Розовые сапфиры [ править ]

Розовый сапфир

Розовые сапфиры имеют оттенки от светло-розового до темно-розового и становятся более темными по мере увеличения количества хрома . Чем насыщеннее розовый цвет, тем выше их денежная ценность. В Соединенных Штатах, чтобы называться рубином , необходимо соблюдать минимальную насыщенность цвета , в противном случае камень называют розовым сапфиром . [9]

Падпараджа [ править ]

Падпараджа граненая

Padparadscha является тонким, легким в среду тонированной, розово-оранжевый до оранжево-розового оттенка корунда , первоначально найдены в Шри - Ланке , [10] , но также в депозитах в Вьетнаме и частях Восточной Африки . Сапфиры падпараджа редки; самый редкий из всех - полностью естественный сорт без каких-либо признаков искусственного лечения. [11]

Название происходит от санскритского «падма ранга» (падма = лотос; ранга = цвет), цвета, родственного цветку лотоса ( Nelumbo nucifera ). [12]

Среди фантазийных (не голубых) сапфиров самая высокая цена - натуральная падпараджа. С 2001 года на рынке появилось больше сапфиров этого цвета в результате искусственной решеточной диффузии бериллия. [13]

Звездный сапфир [ править ]

Звездный сапфир

Звездчатый сапфир типа сапфира , который демонстрирует звездчатое явление , известное как астеризм ; красные камни известны как «звездчатые рубины». Звездчатые сапфиры содержат пересекающиеся игольчатые включения, следующие за основной кристаллической структурой, которая вызывает появление шестилучевого узора в форме «звезды» при просмотре с помощью единственного источника света над головой. Включение часто представляет собой минерал рутил , минерал, состоящий в основном из диоксида титана . [14] Камни огранены кабошоном., как правило, с центром звезды в верхней части купола. Иногда встречаются двенадцатилучевые звезды, обычно потому, что в одном камне обнаруживаются два разных набора включений, например, сочетание тонких иголок рутила с небольшими пластинками гематита ; первый дает беловатую звезду, а второй дает звезду золотистого цвета. Во время кристаллизации два типа включений становятся преимущественно ориентированными в разных направлениях внутри кристалла, тем самым образуя две шестилучевые звезды, которые накладываются друг на друга, образуя двенадцатилучевую звезду. [15] Звезды неправильной формы или 12-лучевые звезды также могут образовываться в результате двойникования . В качестве альтернативы включения могут производить " кошачий глаз"."эффект, если плоскость пояска кабошона ориентирована параллельно оси c кристалла, а не перпендикулярно ей. Чтобы получить кошачий глаз, плоскости распавшихся включений должны быть чрезвычайно однородными и плотно упакованными. Если купол ориентирован посередине в этих двух направлениях будет видна «нецентральная» звезда, смещенная от верхней точки купола. [4] : 101

«Звезда Адама» весом 1404,49 карата считается самым большим сапфиром из голубой звезды, но всякий раз, когда делаются такие заявления, следует проявлять осторожность и не приравнивать размер к качеству или стоимости. Драгоценный камень был добыт в городе Ратнапура на юге Шри-Ланки. [16] Black Star Квинсленд , второй по величине звезды сапфир в мире, весит 733 карат . [17] « Звезда Индии», добытая в Шри-Ланке и весящая 563,4 карата, считается третьим по величине звездчатым сапфиром и в настоящее время экспонируется в Американском музее естественной истории в Нью-Йорке . 182-каратная звезда Бомбея, добытый в Шри-Ланке и расположенный в Национальном музее естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия , является еще одним примером большого сапфира с голубой звездой. Ценность звездчатого сапфира зависит не только от веса камня, но и от цвета тела, видимости и интенсивности астеризма. Распространенная ошибка новичков - ценить камни с сильными звездами выше всех. На самом деле цвет камня больше влияет на ценность, чем видимость звезды. Поскольку более прозрачные камни обычно имеют лучший цвет, самые дорогие звездчатые камни - это полупрозрачные камни «стеклянное тело» ярких цветов. [4] : 348–350

Крупные рубины и сапфиры [ править ]

Крупные рубины и сапфиры с плохой прозрачностью часто используются при подозрительной оценке, которая значительно завышает их стоимость. Так было с «Звездным сапфиром жизни и гордости Америки». Приблизительно в 1985 году Рой Ветстин утверждал, что купил камень 1905 карат за 10 долларов на выставке драгоценных камней в Тусоне, но репортер обнаружил, что Лос-Анджелес Уорд из Фоллбрука, Калифорния, который оценил его по цене 1200 долларов за карат, оценил еще один камень из точно такой же вес за несколько лет до того, как Ветстайн утверждал, что нашел его. [18]

Бангкокская Lotus Gemology ведет обновленный список мировых аукционных рекордов рубина, сапфира и шпинели . По состоянию на ноябрь 2019 года ни один сапфир никогда не продавался на аукционе более чем за 17 295 796 долларов. [19]

Сапфир, меняющий цвет [ править ]

Редкая разновидность натурального сапфира, известная как сапфир, меняющий цвет, проявляет разные цвета при разном освещении. Сапфиры, меняющие цвет, становятся синими при наружном свете и пурпурными при свете лампы накаливания в помещении, или от зеленого до серо-зеленого при дневном свете и от розового до красновато-фиолетового при свете лампы накаливания. Сапфиры, меняющие цвет, поступают из разных мест, включая Мадагаскар , Мьянму , Шри-Ланку и Танзанию . Существуют два типа. Первым показывает хром хромофор , который создает красный цвет рубина, в сочетании с железом + титаномхромофор, обеспечивающий синий цвет сапфира. Более редкий тип, который происходит из области Могок в Мьянме, имеет хромофор ванадия , такой же, как и в синтетическом сапфире Верней, меняющем цвет.

Практически все драгоценные камни, демонстрирующие «эффект александрита» (изменение цвета; он же « метамеризм »), демонстрируют аналогичные характеристики поглощения / пропускания в видимом спектре. Это полоса поглощения желтого цвета (~ 590 нм) вместе с впадинами пропускания в сине-зеленом и красном цветах. Таким образом, видимый цвет зависит от спектрального состава источника света. Дневной свет относительно сбалансирован в своем спектральном распределении мощности (SPD), и поскольку человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому свету, баланс смещен в сторону зеленого. Однако свет лампы накаливания (включая свет свечи) сильно наклонен к красному концу спектра, что приводит к смещению баланса в сторону красного. [20]

Сапфиры, меняющие цвет, окрашенные хромофорами Cr + Fe / Ti, обычно меняются от синего или фиолетово-синего до фиолетового или пурпурного. Те, что окрашены V-хромофором, могут показывать более выраженное изменение, переходя от сине-зеленого к фиолетовому.

Некоторые синтетические сапфиры, меняющие цвет, имеют изменение цвета, аналогичное изменению цвета природного драгоценного камня александрита, и иногда они продаются как «александрий» или «синтетический александрит». Однако последний термин употребляется неправильно: синтетические сапфиры, изменяющие цвет, технически являются не синтетическими александритами, а скорее имитаторами александрита . Это потому, что настоящий александрит - это разновидность хризоберилла : не сапфир, а совершенно другой минерал. [21]

Причина цвета [ править ]

Кристаллическая структура сапфира
Кольцо с сапфиром 1940 г.

Рубины представляют собой корунд с преобладанием красного цвета тела. Обычно это вызвано следами хрома (Cr 3+ ), замещающего ион (Al 3+ ) в структуре корунда. Цвет может быть изменен как по центру цвета железа, так и по центру цвета захваченных отверстий. [22]

В отличие от локализованного («внутриатомного») поглощения света, которое вызывает окраску примесей хрома и ванадия, синий цвет в сапфирах возникает из-за межвалентного переноса заряда, который представляет собой перенос электрона от одного иона переходного металла к другому посредством проводимости или валентная полоса . Железо может иметь форму Fe 2+ или Fe 3+ , тогда как титан обычно имеет форму Ti 4+ . Если ионы Fe 2+ и Ti 4+ заменяются на Al 3+ , создаются локализованные области зарядового дисбаланса. Перенос электрона от Fe 2+ и Ti 4+ может вызвать изменение валентностисостояние обоих. Из-за изменения валентности происходит определенное изменение энергии электрона, и электромагнитная энергия поглощается. Длина волны поглощенной энергии соответствует желтому свету. Когда этот свет вычитается из падающего белого света, получается дополнительный синий цвет. Иногда, когда атомные расстояния различаются в разных направлениях, возникает сине-зеленый дихроизм .

Фиолетовые сапфиры содержат незначительное количество хрома и железа, а также титана и бывают самых разных оттенков. Корунд с очень низким содержанием хромофоров почти бесцветен. Совершенно бесцветный корунд в природе вообще не существует. Если присутствуют следовые количества железа , можно увидеть цвет от очень бледно-желтого до зеленого. Однако, если примеси титана и железа присутствуют вместе и в правильных валентных состояниях, результат будет синим. [23]

Интервалентный перенос заряда - это процесс, который при низком процентном содержании примесей дает ярко окрашенный внешний вид. В то время как, по крайней мере, 1% хрома должен присутствовать в корунде, прежде чем станет виден темно-красный рубиновый цвет, сапфирово-синий цвет очевиден при наличии только 0,01% титана и железа.

Наиболее полное описание причин возникновения цвета корунда можно найти в главе 4 книги « Рубин и сапфир: руководство геммолога» (глава, созданная Джоном Эмметом, Эмили Дубински и Ричардом Хьюзом). [4] : 107–164

Лечение [ править ]

Сапфиры можно обработать несколькими способами, чтобы улучшить их чистоту и цвет. [4] : 197–247 Обычно натуральные сапфиры нагревают, чтобы улучшить или улучшить их внешний вид. Это достигается путем нагревания сапфиров в печах до температур от 800 до 1800 ° C (от 1470 до 3270 ° F) в течение нескольких часов или даже недель. Могут использоваться разные атмосферы. При нагревании камень становится более синим, но теряет часть рутиловых включений (шелк). При использовании высоких температур (1400 ° C +) растворенный рутиловый шелк растворяется и становится прозрачным при увеличении. Титан из рутила входит в твердый раствор и, таким образом, придает железу синий цвет [24] . Включения в природных камнях легко увидеть с помощьюювелирная лупа . Свидетельства того, что сапфир и другие драгоценные камни подвергались нагреванию, относятся, по крайней мере, к римским временам. [25] Не нагретые природные камни встречаются довольно редко и часто продаются вместе с сертификатом независимой геммологической лаборатории, подтверждающим «отсутствие доказательств термической обработки».

Його сапфир

Сапфиры Його не нуждаются в термообработке, потому что их васильковый цвет привлекает не только землю, но и землю; они обычно не содержат включений и имеют высокую однородную прозрачность. [26] Когда Intergem Limited начала продавать Yogo в 1980-х годах как единственный в мире необработанный сапфир с гарантированной гарантией, термическая обработка обычно не раскрывалась; к концу 1980-х термическая обработка стала серьезной проблемой. [27] В то время большая часть сапфиров в мире нагревалась для улучшения их естественного цвета. [28] Маркетинг Intergem гарантированно необработанных йогов поставил их против многих в ювелирной промышленности. Этот выпуск появился на первой странице Wall Street Journal.29 августа 1984 г. в статье Билла Ричардса, Carats and Schticks: Sapphire Marketer Upsets the Gem Industry . [28] Однако самой большой проблемой, с которой столкнулся рудник Його, была не конкуренция со стороны нагретых сапфиров, а тот факт, что камни Його никогда не могли произвести количество сапфира выше одного карата после огранки. В результате он остался нишевым продуктом с рынком, который в основном существует в США. [4] : 676–695

Для добавления примесей в сапфир для улучшения цвета используются решетчатые («объемные») диффузионные обработки. Этот процесс был первоначально разработан и запатентован подразделением Linde Air компании Union Carbide и включал диффузию титана в синтетический сапфир для выравнивания синего цвета. [29] Позже он был применен к натуральному сапфиру. Сегодня для диффузии титана часто используется синтетическая бесцветная сапфировая основа. Цветной слой, создаваемый диффузией титана, чрезвычайно тонкий (менее 0,5 мм). Таким образом, повторная полировка может привести к потере цвета от незначительной до значительной. Была предпринята попытка диффузии хрома, но от нее отказались из-за медленной скорости диффузии хрома в корунде.

В 2000 году на рынок поступили сапфиры «падпараджа» с диффузным бериллием. Обычно бериллий диффундирует в сапфир при очень высокой температуре, чуть ниже точки плавления сапфира. Первоначально ( около 2000 г.) были созданы оранжевые сапфиры, но теперь этот процесс был усовершенствован, и многие цвета сапфиров часто обрабатываются бериллием. Из-за небольшого размера иона бериллия проникновение цвета намного больше, чем при диффузии титана. В некоторых случаях он может проникнуть через весь камень. Оранжевые сапфиры с диффузией бериллия может быть трудно обнаружить, требуя расширенного химического анализа в геммологических лабораториях ( например , Gübelin , SSEF , GIA ,Американские геммологические лаборатории (AGL), Lotus Gemology . [5]

Согласно руководящим принципам Федеральной торговой комиссии США , раскрытие информации требуется о любом способе улучшения, который оказывает значительное влияние на стоимость драгоценного камня. [30]

Есть несколько способов обработки сапфира. Термическая обработка в восстановительной или окислительной атмосфере (но без использования каких-либо других добавленных примесей) обычно используется для улучшения цвета сапфиров, и этот процесс в торговле драгоценными камнями иногда называют «только нагревом». Однако, в отличие от этого, термическая обработка в сочетании с преднамеренным добавлением определенных конкретных примесей (например, бериллия, титана, железа, хрома или никеля, которые поглощаются кристаллической структурой сапфира) также обычно выполняется, и этот процесс может быть известен. как «распространение» в торговле драгоценными камнями. Однако, несмотря на то, что могут предполагать термины «только нагрев» и «диффузия», обе эти категории лечения фактически включают процессы диффузии. [31]

Наиболее полное описание существующих способов лечения корундом можно найти в главе 6 книги « Рубин и сапфир: руководство геммолога» (автор главы - Джон Эммет, Ричард Хьюз и Трой Р. Дутит). [4] : 197–247

Горное дело [ править ]

Сапфир из Мадагаскара

Сапфиры добывают из россыпных отложений или из основных подземных выработок. Коммерческие места добычи сапфира и рубина включают (но не ограничиваются ими) следующие страны: Афганистан , Австралия , Мьянма / Бирма , Камбоджа , Китай , Колумбия , Индия , Кения , Лаос , Мадагаскар , Малави , Непал , Нигерия , Пакистан , Шри-Ланка. Ланка , таджикистан ,Танзания , Таиланд , США и Вьетнам . Сапфиры из разных географических регионов могут иметь различный внешний вид или концентрацию химических примесей и, как правило, содержать разные типы микроскопических включений. Из-за этого сапфиры можно разделить на три большие категории: классические метаморфические, неклассические метаморфические или магматические и классические магматические. [32]

Сапфиры из определенных месторождений или определенных категорий могут быть более привлекательными с коммерческой точки зрения, чем другие [33], особенно классические метаморфические сапфиры из Кашмира , Бирмы или Шри-Ланки, которые не подвергались термообработке. [34] [35] [36]

Логан сапфир , то Звезда Индии , Звезда Адама и Звезда Бомбея исходит из Шри - Ланки мин. Мадагаскар является мировым лидером по производству сапфира (по состоянию на 2007 год), особенно его месторождения в городе Илакака и его окрестностях . [37] До открытия рудников Илакака Австралия была крупнейшим производителем сапфиров (например, в 1987 году). [38] В 1991 году новый источник сапфиров был обнаружен в Андранондамбо на юге Мадагаскара. Эта область начала добываться сапфирами в 1993 году, но была практически заброшена всего несколько лет спустя - из-за трудностей с извлечением сапфиров в их коренных породах. [39]

В Северной Америке сапфиры добывают в основном на месторождениях в Монтане : на берегах реки Миссури возле Хелены, штат Монтана , в Драй-Коттонвуд-Крик возле Дир-Лодж, штат Монтана , и в Рок-Крик возле Филипсбурга, штат Монтана . Прекрасные синие сапфиры Його находят в ущелье Його к западу от Льюистауна, штат Монтана . [27] Несколько сапфиров и рубинов ювелирного качества также были найдены в районе Франклина, Северная Каролина . [40]

Сапфировые месторождения Кашмира хорошо известны в ювелирной промышленности, хотя пик их добычи пришелся на относительно короткий период в конце девятнадцатого и начале двадцатого веков. [4] : 463–482 У них превосходный яркий синий оттенок в сочетании с таинственным и почти сонным качеством, которое некоторые любители драгоценных камней называют «синим бархатом». Кашмирское происхождение значительно повышает ценность сапфира, и большинство корундов кашмирского происхождения можно легко идентифицировать по его характерному шелковистому виду и исключительному оттенку. [41] [42] Уникальный синий цвет кажется блестящим при любом свете, в отличие от некашмирских сапфиров, которые по сравнению с ними могут казаться пурпурными или сероватыми. [43]Sotheby's всегда следил за рекордными продажами кашмирских сапфиров по всему миру. В октябре 2014 года Sotheby's в Гонконге установил последовательные рекорды цен за карат на кашмирские сапфиры - сначала с сапфировым кольцом Cartier 12 карат по цене 193 975 долларов США за карат, затем с сапфиром 17,16 карата по цене 236 404 доллара США, и снова в июне 2015 года, когда цена за карат составила Рекорд аукциона в каратах был установлен на уровне 240 205 долларов США. [44] В настоящее время мировой рекорд цены за карат на сапфир на аукционе удерживает сапфир из Кашмира в кольце, которое было продано в октябре 2015 года примерно за 242 000 долларов США за карат (всего 52 280000 гонконгских долларов , включая покупателя). премия, или более 6,74 млн долларов США). [44]

Синтетический сапфир [ править ]

Синтетический сапфир

В 1902 году французский химик Огюст Верней объявил о процессе производства синтетических кристаллов рубина . [45] При плавлении в пламени ( процесс Вернейля ) мелкодисперсный порошок оксида алюминия добавляется в пламя кислородно-водородного газа и направляется вниз на керамический пьедестал. [46] После успешного синтеза рубина Верней сосредоточил свои усилия на сапфире. Синтез синего сапфира произошел в 1909 году, после того, как химический анализ сапфира показал Вернейлю, что причиной синего цвета были железо и титан. Верней запатентовал процесс производства синтетического синего сапфира в 1911 году. [47] [4] : 254–255

Ключом к процессу является то, что порошок оксида алюминия не плавится, когда он падает через пламя. Вместо этого он образует спеченный конус на пьедестале. Когда кончик этого конуса достигает самой горячей части пламени, кончик плавится. Таким образом, рост кристаллов начинается с крошечной точки, обеспечивая минимальную деформацию.

Затем в пламя добавляется больше кислорода, в результате чего пламя становится немного горячее. Это расширяет растущий кристалл в поперечном направлении. При этом пьедестал опускается с той же скоростью, что и кристалл по вертикали. Оксид алюминия в пламени медленно осаждается, образуя каплевидную « булю » из сапфирового материала. Этот шаг продолжается до тех пор, пока не будет достигнут желаемый размер, пламя отключится и кристалл не остынет. Теперь удлиненный кристалл подвергается сильному напряжению из-за высокого температурного градиента между пламенем и окружающим воздухом. Чтобы снять это напряжение, кристалл, теперь имеющий форму пальца, будет постучать долотом, чтобы разделить его на две половины. [4] : 249–309

Из-за вертикального слоистого роста кристалла и изогнутой верхней поверхности роста (которая начинается с капли) кристаллы будут демонстрировать изогнутые линии роста, следующие за верхней поверхностью були. Это контрастирует с естественными кристаллами корунда, которые имеют угловые линии роста, расширяющиеся из одной точки и следующие за плоскими гранями кристалла. [48]

Допанты [ править ]

Химические добавки могут быть добавлены для создания искусственных версий рубина и всех других естественных цветов сапфира, а также других цветов, которые никогда не встречались в геологических образцах. Материал искусственного сапфира идентичен натуральному сапфиру, за исключением того, что он может быть изготовлен без изъянов, присущих натуральным камням. Недостатком процесса Вернейля является то, что выращенные кристаллы имеют высокие внутренние деформации. Многие методы производства сапфира сегодня являются вариациями процесса Чохральского , изобретенного в 1916 году польским химиком Яном Чохральским . [49] В этом процессе крошечный затравочный кристалл сапфира погружается в тигель, сделанный из драгоценного металла иридия илимолибдена , [50] , содержащий расплавленный оксид алюминия, а затем медленно отозваны вверх со скоростью от 1 до 100 мм в час. Оксид алюминия кристаллизуется на конце, образуя длинные були в форме моркови большого размера до 200 кг массой. [51]

Другие методы роста [ править ]

Синтетический сапфир также производится промышленным способом из агломерированного оксида алюминия, спеченного и плавленого (например, путем горячего изостатического прессования ) в инертной атмосфере, что дает прозрачный, но слегка пористый поликристаллический продукт. [52]

В 2003 году мировое производство синтетического сапфира составляло 250 тонн (1,25 × 10 9 карат), в основном в США и России. [53] [54] Доступность дешевого синтетического сапфира открыла много возможностей для промышленного использования этого уникального материала.

Приложения [ править ]

Windows [ править ]

Ксеноновая дуговая лампа Cermax с выходным окном из синтетического сапфира

Синтетический сапфир, который иногда называют сапфировым стеклом , обычно используется в качестве материала окон, поскольку он очень прозрачен для длин волн света от 150 нм ( УФ ) до 5500 нм ( ИК ) (видимый спектр простирается от 380 до 750 нм. нм [55] ) и чрезвычайно устойчивы к царапинам. [56] [57]

Ключевые преимущества сапфировых окон:

  • Очень широкий оптический диапазон пропускания от УФ до ближнего инфракрасного диапазона (0,15–5,5 мкм)
  • Значительно прочнее, чем другие оптические материалы или стандартные стеклянные окна
  • Высокая устойчивость к царапинам и истиранию (9 по шкале Мооса шкалы твердости минералов , 3-е место среди природных веществ после муассанита и алмазов) [41]
  • Чрезвычайно высокая температура плавления (2030 ° C)
Монокристалл сапфира, выращенный методом Киропулоса . Около 200 миллиметров (8 дюймов) в диаметре, вес около 30 кг (66 фунтов). (На заднем плане видна вторая булька.)

Некоторые окна из сапфирового стекла изготавливаются из чистых сапфировых бутылей, выращенных в определенной ориентации кристалла, обычно вдоль оптической оси, оси c, для минимального двойного лучепреломления для применения. [58] [59]

Були нарезаются до желаемой толщины окна и, наконец, полируются до желаемой поверхности. Сапфировые оптические окна можно полировать до самых разных поверхностей благодаря своей кристаллической структуре и твердости. Поверхность оптических окон обычно определяется спецификациями царапин в соответствии с принятой во всем мире спецификацией MIL-O-13830. [ требуется разъяснение ]

Сапфировые окна используются как в камерах высокого давления, так и в вакуумных камерах для спектроскопии , кристаллах в различных часах и окнах в сканерах штрих-кодов в продуктовых магазинах, поскольку исключительная твердость и прочность материала делают его очень устойчивым к царапинам. [53]

Он используется для изготовления оконных окон на некоторых мощных лазерных трубках, так как его широкополосная прозрачность и теплопроводность позволяют ему работать с очень высокой плотностью мощности в инфракрасном или УФ-спектре без ухудшения характеристик из-за нагрева.

Наряду с диоксидом циркония и оксинитридом алюминия синтетический сапфир используется для изготовления ударопрочных окон в бронированных автомобилях и различных бронежилетах военного назначения в сочетании с композитами.

В одном из типов ксеноновой дуговой лампы - первоначально называвшейся Cermax, а теперь известной как «ксеноновая лампа с керамическим корпусом», используются выходные окна из сапфирового стекла. Этот продукт выдерживает более высокие тепловые нагрузки и, следовательно, более высокую выходную мощность по сравнению с обычными лампами Xe с окном из чистого кварца. [60] [61]

В качестве подложки для полупроводниковых схем [ править ]

Тонкие сапфировые пластины были первым успешным применением изолирующей подложки, на которую был нанесен кремний, чтобы сделать интегральные схемы, известные как кремний на сапфире или «SOS»; теперь другие подложки также могут использоваться для класса схем, более широко известного как кремний на изоляторе . Помимо отличных электроизоляционных свойств сапфир обладает высокой теплопроводностью . КМОП- микросхемы на сапфире особенно полезны для мощных радиочастотных (РЧ) приложений, таких как сотовые телефоны , радиостанции в диапазоне общественной безопасности и спутниковая связь.системы. «SOS» также позволяет монолитно интегрировать как цифровые, так и аналоговые схемы на одной микросхеме IC, а также создавать схемы с очень низким энергопотреблением.

В одном процессе после выращивания монокристаллических булей сапфира их просверливают в цилиндрические стержни, а затем из этих стержней вырезают пластины. [ необходима цитата ]

Пластины из монокристаллического сапфира также используются в полупроводниковой промышленности в качестве подложек для роста устройств на основе нитрида галлия (GaN). Использование сапфира значительно снижает стоимость, потому что он составляет примерно одну седьмую стоимости германия . Нитрид галлия на сапфире обычно используется в синих светодиодах (светодиодах). [62]

В лазерах [ править ]

Первый лазер был сделан со стержнем из синтетического рубина. Титан-сапфировые лазеры пользуются популярностью из - за их относительно редкой способности быть настроено на различные длины волн в красной и ближней инфракрасной области электромагнитного спектра . Их также можно легко заблокировать по режиму . В этих лазерах синтетически изготовленный кристалл сапфира с примесями хрома или титана облучается интенсивным светом от специальной лампы или другого лазера для создания вынужденного излучения .

В эндопротезах [ править ]

Монокристаллический сапфир является достаточно биосовместимым, и исключительно низкий износ пар сапфир – металл привел к внедрению (в Украине) монокристаллов сапфира для эндопротезов тазобедренного сустава . [63]

Исторические и культурные ссылки [ править ]

  • Этимологически английское слово «сапфир» происходит от французского saphir , от латинского sapphirus , sappirus от греческого σαπφειρος ( сапфейрос ) от иврита סַפִּיר ( сапфир ). Некоторые лингвисты предполагают, что семитские (например, ивритские) термины происходят от санскритского Sanipriya (शनिप्रिय), от «sani» (शनि), означающего « Сатурн », и «priyah» (प्रिय), дорогой, то есть буквально «священный для Сатурна». [64]
  • Традиционное индуистское верование гласит, что сапфир делает планету Сатурн ( Шани ) благоприятной для владельца. [65]
  • Греческий термин сапфир, скорее всего, вместо этого использовался для обозначения лазурита . [64]
  • В средние века европейские гранильщики стали называть синий кристалл корунда «сапфиром», производным от латинского слова «синий»: «сапфир». [66]
  • Сапфир - традиционный подарок на 45- летие свадьбы . [67]
  • Через 65 лет наступает юбилей сапфира . Королева Елизавета II отметила свой сапфировый юбилей в 2017 году [3].
  • Сапфир - камень сентября.
  • Итальянское суеверие гласит, что сапфиры - амулеты от проблем с глазами и меланхолии . [68]
  • Папа Иннокентий III постановил, что кольца епископов должны быть сделаны из чистого золота и украшены сапфиром без гравировки, поскольку они обладают достоинствами и качествами, необходимыми для его достойного положения в качестве печати секретов, поскольку есть много вещей, «которые священник скрывает от окружающих». чувства вульгарного и менее умного, которые он держит взаперти как бы за печатью ". [69]

Известные сапфиры [ править ]

Обширные таблицы, в которых перечислены более сотни важных и знаменитых рубинов и сапфиров, можно найти в главе 10 книги « Рубин и сапфир: руководство геммолога» . [4] : 380–395

См. Также [ править ]

  • Геуда
  • Изумруд
  • Рубин

Ссылки [ править ]

  1. ^ Харман, Аланг Касим; Ниномия, Сусуму; Адачи, Садао (1994). «Оптические константы монокристаллов сапфира (альфа-Al2O3)». Журнал прикладной физики . 76 (12): 8032–8036. Bibcode : 1994JAP .... 76.8032H . DOI : 10.1063 / 1.357922 .
  2. ^ а б «Сапфир» . GIA . Геммологический Институт Америки Inc . Проверено 27 октября 2016 года .
  3. ^ a b «Сапфировый юбилей королевы: оружейные салюты знаменуют 65-летие на троне» . BBC News . Британская радиовещательная корпорация ( BBC ). 6 февраля 2017.
  4. ^ a b c d e f g h i j k l m n o Hughes, Richard W .; Манороткуль, Вимон; Хьюз, Э. Билли (2017). Рубин и Сапфир: Руководство геммолога . RWH Publishing / Lotus Publishing. ISBN 978-0-9645097-1-9.
  5. ^ a b «Лаборатории тестирования драгоценных камней • Советы по выбору лаборатории тестирования цветных драгоценных камней» . Геммология лотоса . Лотос Гемология Co. Ltd . Дата обращения 5 ноября 2019 .
  6. ^ "Сирена Серендипа" . hmns.org . Хьюстонский музей естествознания . Дата обращения 6 ноября 2019 .
  7. ^ Минеральная промышленность . Научно-издательская компания. 1921 г.
  8. ^ a b c "Описание сапфира" . GIA . Геммологический институт Америки Inc.
  9. ^ Matlins, Антуанетта Леонард (2010). Цветные драгоценные камни . Gemstone Press. п. 203. ISBN 978-0-943763-72-9.
  10. ^ «Свойства сапфира» . Лазаро Сохо . Проверено 25 ноября 2014 года .
  11. ^ Хьюз, Ричард В. (декабрь 1997 г.). Рубин и Сапфир . Боулдер, Колорадо: RWH Publishing. ISBN 978-0-9645097-6-4.
  12. ^ Crowningshield, Роберт (весна 1983). "Падпараджа: Что в имени?" . Драгоценные камни и геммология . 19 (1): 30–36. DOI : 10,5741 / GEMS.19.1.30 . Архивировано из оригинального 28 июня 2017 года . Проверено 12 февраля 2014 .
  13. ^ Эммет, Джон Л .; Скарратт, Кеннет; МакКлюр, Шейн Ф .; Моисей, Фома; Douthit, Troy R .; Хьюз, Ричард; Новак, Стив; Шигли, Джеймс Э .; Ван, Уи; Борделон, Оуэн; Кейн, Роберт Э. (весна 2003 г.). «Бериллий диффузия рубина и сапфира» (PDF) . Драгоценные камни и геммология . 39 (2): 84–135. DOI : 10,5741 / GEMS.39.2.84 . Проверено 4 ноября 2019 года .
  14. ^ Эмсли, Джон (2001). Природа Строительные блоки: AZ Руководство по элементам . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета . С. 451–53. ISBN 978-0-19-850341-5.
  15. ^ DuToit, Гарри. «Интересный двенадцатилучевой звездный сапфир» (PDF) . Лаборатория GIA, Бангкок . Проверено 14 августа 2014 .
  16. ↑ a b Sivaramakrishnan, P (4 января 2016 г.). «Крупнейший в мире синий сапфир звезда„находится в Шри - Ланке » . BBC News . BBC . Проверено 5 января +2016 .
  17. ^ a b Ким, Виктория (5 января 2010 г.). «Для некоторых сапфир - не лучший друг» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 5 января 2010 года .
  18. Хьюз, Ричард В. (март 2001 г.). «Цифровой дьявол: большое время» . Журнал GK . 3 (4) . Дата обращения 5 ноября 2019 .
  19. ^ Хьюз, Ричард В. "Аукционные отчеты рубинов, сапфиров и шпинелей" . Дата обращения 5 ноября 2019 .
  20. ^ Gübelin, E .; Шметцер, К. (зима 1982 г.). «Драгоценные камни с эффектом александрита» (PDF) . Драгоценные камни и геммология . 18 (4): 197–203. DOI : 10,5741 / GEMS.18.4.197 . Дата обращения 5 ноября 2019 .
  21. ^ Велдон, Роберт. «Введение в синтетические драгоценные камни» . GIA . Геммологический Институт Америки Inc . Проверено 14 августа 2014 .
  22. ^ "Красные рубины" . Причины цвета . Интернет-музей WebExhibits . Проверено 14 августа 2014 .
  23. ^ "Голубой сапфир" . Причины цвета . Интернет-музей WebExhibits . Проверено 14 августа 2014 .
  24. ^ Исследовательская лаборатория (2007). «Определение состояния нагрева / отсутствия нагрева на рубине и сапфире» . Геммологической ассоциации All Japan Co., Ltd. Архивировано из оригинала 9 марта 2010 года . Проверено 21 марта 2010 года .
  25. ^ Нассау, Курт (1984). Улучшение драгоценных камней . Баттервортс. п. 95. ISBN 978-0-408-01447-2.
  26. ^ Кейн, Роберт Э. (январь – февраль 2003 г.). «Сапфиры Монтаны - радуга цветов». Новости рынка драгоценных камней . 22 (1): 1–8. Пересмотрено в январе 2004 г.
  27. ^ a b Войник, Стивен М. (1985). Його, Великий американский сапфир (печать в марте 1995 г., изд. 1987 г.). Миссула, MT: Mountain Press Publishing. С. 151–181. ISBN 978-0-87842-217-3.
  28. ^ a b Войник 1985 , стр. 165–181
  29. ^ США Expired US3897529A , Рональд R Carr & Stephen D Нисевич, "Изменяя внешний вид кристаллов корунда", опубликованном 29 июля 1975 
  30. ^ Глава I раздела 16 Свода федеральных правил, часть 23, Руководства для ювелирных изделий, драгоценных металлов и оловянной промышленности
  31. ^ Нассау, Курт (осень 1981). «Термообработка рубина и сапфира: технические аспекты» . Драгоценные камни и геммология . 17 (3): 121–131. DOI : 10,5741 / GEMS.17.3.121 . Архивировано из оригинального 27 июня 2017 года . Проверено 2 января 2014 года .
  32. ^ «Ваши отчеты Ruby и Sapphire» (PDF) . GIA . Геммологический институт Америки Inc. 2007.
  33. ^ «Определение происхождения» . Gubelin Gem Labs . Проверено 14 августа 2014 .
  34. ^ "Сапфир" . Американская ассоциация торговли драгоценными камнями.
  35. ^ Мишель, Эмбер (декабрь 2007 г.). «Кашмирская легенда» . Отчет Rapaport Diamond . Проверено 14 августа 2014 .
  36. ^ Брук Шоуэлл. «Фантазия для сапфиров» . Отчет Rapaport Diamond . Проверено 14 августа 2014 .
  37. ^ «Коммуна Илакака, район Ранохира, регион Хоромбе, провинция Фианаранцуа, Мадагаскар» . Mindat.org . Гудзоновский институт минералогии . Проверено 14 августа 2014 .
  38. Перейти ↑ Cocks, Doug (1992). Используйте с осторожностью: управление природными ресурсами Австралии в двадцать первом веке . Сидней, Австралия: Издательство Университета Нового Южного Уэльса. п. 102. ISBN 978-0-86840-308-3.
  39. ^ "Андранондамбо" . Мадагаскарский сапфир. 2003. Архивировано из оригинала 16 апреля 2004 года.
  40. ^ «Добыча драгоценных камней во Франклине, Северная Каролина» . Франклин, Торговая палата Северной Каролины . Проверено 11 августа 2014 .
  41. ^ a b Арем, доктор Джоэл; Кларк, Дональд. «Информация о стоимости, цене и ювелирных изделиях сапфиров» . ООО «Международное общество драгоценных камней» . Проверено 12 сентября 2017 года .
  42. ^ "История кашмирских сапфиров" .
  43. ^ «Жемчужина Кашмира» . Архивировано из оригинального 23 марта 2016 года.
  44. ^ a b "1860: ДРАГОЦЕННОСТЬ КАШМИРА, исключительный сапфир и кольцо с бриллиантом" . Великолепные драгоценности и жадеит . Сотбис . Проверено 12 сентября 2017 года .
  45. Verneuil, MA (сентябрь 1904 г.). «Mémoire sur la reproduction artificielle du rubis par fusion» [Воспоминание об искусственном воспроизведении рубинов путем плавления]. Annales de Chimie et de Physique . 3 (20).
  46. ^ Хитон, Нил; Производство и идентификация искусственных драгоценных камней в Годовом отчете Попечительского совета Смитсоновского института за 1911 год . США: Государственная типография. 1912. с. 217.
  47. ^ США 988230 , август Верней, «Процесс производства синтетических сапфиров», опубликованном 28 марта 1911 
  48. ^ "Verneuil Synthetic Corundum ID • Опасные кривые" . LotusGemology.com . Геммология лотоса . Дата обращения 5 ноября 2019 .
  49. ^ "Процесс Чохральского" . articleworld.org . СтатьяМир . Проверено 18 июня 2012 года .
  50. ^ Нассау, К .; Бройер, AM (1962). «Применение метода вытягивания кристаллов Чохральского к тугоплавким оксидам». Журнал Американского керамического общества . 45 (10): 474. DOI : 10.1111 / j.1151-2916.1962.tb11037.x .
  51. Хуан, Джуди (21 апреля 2009 г.). «Рубикон Технологии выращивает 200кг« Супер Буль » » . Светодиод внутри . TrendForce Corp.
  52. ^ "Что такое сапфиры, выращенные в лаборатории?" . Международное общество драгоценных камней . Проверено 25 октября 2019 года .
  53. ^ a b Шил, Ханс Йорг; Фукуда, Цугуо (2003). Технология выращивания кристаллов (PDF) . Чичестер, Западный Сассекс: Дж. Вили. ISBN  978-0-471-49059-3.
  54. Елена Р. Добровинская; Леонид А. Литвинов; Валериан Пищик (2009). Сапфир: материалы, производство, применение . Springer. п. 3. ISBN 978-0-387-85694-0.
  55. ^ Cecie Starr (2005). Биология: концепции и приложения . Томсон Брукс / Коул. п. 94. ISBN 978-0-534-46226-0.
  56. ^ «Стекло Corning® Gorilla® Glass теперь установлено более чем на 1,5 миллиардах устройств: продолжение инноваций для поддержки будущих версий, Sapphire не рассматривается как серьезная угроза» (пресс-релиз). Корнинг, Нью-Йорк: Corning Incorporated. Мая 2013 года Архивировано из оригинала 7 июня 2013 года .
  57. ^ Dormehl, Люк (19 февраля 2014). «Все, что вы хотели знать о сапфировом стекле, но боялись спросить [Q&A]» . Культ Mac .
  58. ^ Добровинская, Елена Р .; Литвинов, Леонид А .; Пищик, Валериан (2009). Свойства сапфира . Микро- и оптоэлектронные материалы, конструкции и системы . С. 55–176. DOI : 10.1007 / 978-0-387-85695-7_2 . ISBN 978-0-387-85694-0.(прямая ссылка: PDF )
  59. ^ «Кристаллы - Введение» . Страница кварца . Архивировано из оригинального 10 -го октября 2007 года.
  60. ^ Cermax® продукты и спецификации (PDF) , Fremont, California, USA: PerkinElmer Optoelectronics , извлекаться 12 сентября +2017
  61. ^ Cermax® Xenon Lamp Engineering Guide (PDF) , Excelitas Technologies , получено 12 сентября 2017 г.
  62. ^ "Солнечная батарея коллекторной сетки из нитрида галлия" (2002) Патент США 6,447,938
  63. ^ Mamalis, AG; Рамсден, JJ; Грабченко, А.И.; Литвинов Л.А.; Филипенко В.А.; Лавриненко, С.Н. (2006). «Новая концепция изготовления индивидуальных эндопротезов тазобедренного сустава с сапфировым металлом» . Журнал биологической физики и химии . 6 (3): 113–117. DOI : 10.4024 / 30601.jbpc.06.03 .
  64. ^ а б Харпер, Дуглас. «сапфир» . Интернет-словарь этимологии .
  65. ^ Любопытная история драгоценных камней: описание их чувств и народных преданий, суеверий, символизма, мистицизма, использования в медицине, защите, профилактике, религии и гадании. Глядя на кристаллы, камни для рождения, камни удачи и талисманы, астральные, зодиакальные и планетарные, Джордж Фредерик Кунц, 1913, стр. 334
  66. ^ «История и происхождение сапфира» . Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Дата обращения 3 ноября 2016 .
  67. ^ "Юбилейные подарки по годам" . Проверено 11 августа 2014 .
  68. Энциклопедия суеверий, фольклора и оккультных наук мира, Том 2 под редакцией Кора Линн Дэниелс, С.М. Стеванс, стр. 747
  69. ^ Книга талисманов, амулетов и зодиакальных драгоценных камней, Уильям Томас и Кейт Павитт, [1922], стр.154 на sacred-texts.com, http://www.sacred-texts.com/sym/bot/bot17. htm , по состоянию на 10 сентября 2018 г.
  70. ^ "Бисмарк Сапфировое Ожерелье" . Смитсоновский национальный музей естественной истории . Смитсоновский институт . Дата обращения 7 августа 2017 .
  71. ^ «10 драгоценностей, вошедших в историю» . Christies .
  72. ^ "Логан Сапфир [G3703]" . Смитсоновский национальный музей естественной истории . Проверено 20 июля +2016 .
  73. ^ "Лот 382: ВЕЛИКОЛЕПНЫЙ И ИСТОРИЧЕСКИЙ КУЛОН ИЗ САПФИРА, ОТ CARTIER" . Christie’s . Женева, Швейцария: Christie's. 19 ноября 2003 . Дата обращения 7 августа 2017 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Webmineral.com , Webmineral Corundum Page, Webmineral с обширной кристаллографической и минералогической информацией о корунде
  • «Сапфир»  . Британская энциклопедия (11-е изд.). 1911 г.