ダイヤモンドはさまざまな工業用途に応用されており、盛んに合成されてきた。
近年、CVDダイヤモンドの合成技術の進展はめざましく、宝飾業界においても正確な情報開示と鑑別方法の確率が望まれている。
最近、中央宝石研究所に１ct以上の8個のCVD合成ダイヤモンドが鑑定依頼で供された。
これらは国際的にも宝石検査機関に非開示で持ち込まれた最大級のサイズである。
この8個はラウンドが施された1.001～1.119ctである。
これらの宝石質CVD合成ダイヤモンドは標準的な宝石鑑別検査では識別が困難であるが、フォトルミネッセンス分析や紫外線ルミネッセンス像の観察が有効である。
PLによる736nmセンタの検出とDiamondView による積層構造のイメージがCVD合成ダイヤモンドの鑑別に最も重要である。

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緒　言：宝石評価法としての鑑定士の肉眼目視は，経験差・体調・恣意性・観察環境・光源などに左右される懸念から，時に購入者の混乱の原因にもなる．これに対してより高い客観性や再現性を持つ測定装置も提案されているが，現時点ではその根拠となる原理や官能評価との対応に必ずしも明確な説得力を持つとは言い難い． 筆者らは回折法としてのゴニオメータを応用することで宝石の輝きを「多面体による光学散乱」として観測し，可算性のある物理量として計測した結果，いくつかの定性的傾向が数値として認められたので報告する． 実　験：光源には赤色レーザー光または直進性が比較的に良好な白色ＬＥＤ光を用いた．この光源の角度位置を球面極座標 (φ,θ)上で，常に光束が試料を照射するように移動させることで「宝石に対する等方的光源入射」の近似とした．このとき試料のダイヤモンドから来る散乱光（輝点）を形状設計された曲面スクリーン（今回は半径100mmの放物面）に投影し，「輝点」の形状・数・分布方位などをカメラで撮像し，解析ソフトWinROOF（三谷商事）で解析した．このデータを光源の角度位置のステップ数で算術平均し数値化する一方で，カメラ感度の段階的変化によって，統計量として「輝点」の相対強度分布を見積もった． 結果・考察：今回は投影面として試料位置（＝光源の移動する球中心）と同じ位置に「焦点」を持つ放物面スクリーンを採用したが，他の任意形状の面（平面，楕円面，等）も利用できる．また「スクリーンへの投影」だけでなく「（曲面）鏡による反射像」も可である． ダイヤモンドのような多面体に入射した単一光源からの直進光は，試料内外の稜によって分割され（時には全反射によって内部に戻され），外部に放射される角度条件の光路が放射・観測される．これが「（カットされた）宝石の輝き」に相当すると考えれば，問題を「光束の（無限回の）光路分割」と解釈することができる．そこで「輝点」のサイズを立体角Ω (strad.)に換算した結果をヒストグラム化したところ，立体角の数分布の一部に「指数則 N(Ω)=A0exp(-λΩ)」が認められた．(λ>0) この分布（と指数則からの逸脱）を特定方位（たとえばのテーブル面方向のθ～0付近）毎に数値化することによって，使用環境（リング，ネックレス，はめ込み，等）に近い状態での評価が可能になると同時に，各使用環境に最適化したカットデザインの提案ができるものと考えている．

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天然ダイヤモンドの大部分は、丸味を帯びた八面体や十二面体の結晶として産する。このため、ラウンドが主たるカットスタイルとなる。一方、不規則、あるいは平板状の形で産するものも少数あり、原石選別の段階でこれらは一つのグループとしてわけられる。形で選別した上でUV透過率、IR分光法でチェックすると、これらは全てType IIであることが明らかになり、以後Type IIの選別には形を基準とすることになった。なぜType IIが不規則、平板状の形をとるかについては、いくつかの意見があり、Wilks and Wilks(1991)は次の4つのメカニズムを紹介している。(1)a)地下で破断された、b)採掘中に破断された、(2)マグマ中での熔解速度が方向により異なるため、(3)共存する固体鉱物粒子の隙間で成長したため、(4)不純物窒素の吸着でType Iは八面体になるのに対し、窒素を含まないType IIは自由成長して不定形となる。Type IIの示す不規則、平板状の形の原因についてはまだ定説に達していないというのが現状である。2000年にダイヤモンド会議に出席したおり、MaidenheadのDiamond Research Center、およびLondonのSorting Roomを訪問し、Type IIとして選別された原石多数、およびX線トポグラフ多数をチェックする機会にめぐまれた。不規則、ないし平板状を示す原石には平らな結晶面はまったくみられず、表面は鈍くかつ湾曲している。不規則な形ができて以後微弱な溶解作用を経験していることがわかる。X線トポグラフはType Iのそれと大幅に異なり、ゆるく湾曲したドメインで構成されている。そのため、回折像を示す領域と、まったく示さない領域で構成されているのが特長である。Type Iに特徴的にみられる転位束や成長縞はみられない。これは塑性変形に起因する格子欠陥がsuperimposeしているためである。Type IIは偏光下で歪み複屈折、tatami-matパターンなど塑性変形に特徴的なパターンを示す。Type Iが炭素と窒素の合金に対応するのに対し, Type IIは純炭素に対応する。同じ応力を受けたとき、合金のほうが塑性変形しない。塑性変形がさらにすすむと、破壊がおこる。地下深部から運びあげられる過程で、Type I, II両者が同じ応力を受けても、Type IIだけが塑性変形し、さらに破壊されると、もともとおなじ形をしていた結晶も、一方は成長時の形を維持したままで生き残るが、他方は破壊されて不規則、ないし平板状の形をとるようになる。この形になって以後もマグマ中に存在すると、溶解を受ける。Type IIの特徴的な形はこのようにして生まれたものである。(Ib)、(2)、(3)、(4)などによるものではない。GE POLダイヤモンドの80%以上がファンシーカットされる理由も原石の形の特徴による。なお、マイクロダイヤモンドでは、両タイプとも八面体を示し、両者でas grownの形には差がないことが、Tolansky & KomatsuのUV写真には明瞭に示されている。

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本研究では、中国で製造された宝飾用のメレサイズの無色HPHT合成ダイヤモンド45石の物性評価を行い、天然ダイヤモンドとの重要な識別特徴について検討した。これらはすべてラウンドが施された裸石で、重量は0.0075～0.023ct（およそ直径1mm～2mm）であった。標準的な宝石学的検査においては、金属溶媒に由来する包有物や磁性の存在、短波紫外線下における明瞭な燐光が識別の手掛かりとなり、PL分析や紫外線ルミネッセンス像の観察において確実に識別することが可能となる。これまで合成ダイヤモンドの宝飾用への利用は限定的であった。しかし、最近になって中国で製造されたメレサイズのHPHT法合成ダイヤモンドがセッティングされたジュエリーから発見される事例が急増している。個々の合成石は標準的な宝石鑑別手法とラボラトリーの分析を組み合わせることで看破は可能である。ダイヤモンドの出所に関する正確な情報開示と適切なスクリーニングが重要である。

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緒言：宝石がもたらす輝きを「多面体による光路分割」とみなすことで定量的測定が可能であることを、前回までに報告した。（2014年、愛媛大）これは一般的な鑑定で用いられる等方的な光源ではなく直進光を入射させ、１本の光線が散乱・放射される（光路分割された）散乱光パターンを、入射光の角度を変えながら方位・数・角度分布・投影（反射）強度などに応じた画像から間接的に解析する手法である。試料からの散乱光を、放物面スクリーンなどに投影される「輝点」として観測した結果、サイズ分布（分散角としての立体角のヒストグラム分布）の一部に規則性が認められた。（「指数則」N(ω)=A₀exp(-λω),λ›0) 今回はこの「指数則」からの逸脱を議論する。
実験：光源（赤色レーザー光または白色ＬＥＤ光）、試料（ダイヤモンド）、測定装置（ゴニオメータ上の球面極座標 (φ,θ)を移動する光源、放物面スクリーン）などは前回と同じものを用いた。投影された「輝点」のサイズ分布は撮像画像をオリジナルの解析ソフトウェアによって画像処理し計測した。前回と同じく、強度及び波長分散はカメラ感度の段階的変化（レーザー光）とRGB分解（白色LED光のカラー画像）処理によって評価した。
結果・考察： ファセットカットされた「多面体」宝石試料による光路分割は、入射した直進光がファセット面での反射と屈折を通じて分割され、その結果「輝点」として散乱放射される。ここから有限範囲の検出野（たとえば鑑定士の視野範囲）を散乱光が走査し、通過する確率は、「輝点」の分布傾向（方位・数・サイズ・強度など）を通じて議論することができる。
これは「鑑定士の目に散乱光が入る＝輝いて見える）状況」を統計量として評価する考えでもある。「輝点」のサイズが大きい分布状況は、試料や入射光の角度が連続的に変化するときに、一定連続して検出野に信号が入ることを意味する。（ただし「サイズの大きな輝点」は「反射や分割の回数が少ない光路」を示すとも言えるが、全反射などで「分割や反射を経ても光強度の強い輝点」もあり得るので現時点では敢えて「輝点」の光強度の断定的議論はしない。）
先の「指数則」が「輝点」サイズの小さい領域に認められる、ということは「指数則」から逸脱する成分（立体角が大きい分布）の数的評価が、「見る者の視野」や「見る方向」に輝きとして認識される確率や定性を左右することが考えられる。立体角のヒストグラム分布に最小自乗法を逐次的に用いたところ、回帰直線からの偏差に明確なギャップが認められた。

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宝飾用に供される合成ダイヤモンドのサイ ズおよび品質は年々向上しており、HPHT 法 合成ダイヤモンドでは10ct以上、CVD法合成 ダイヤモンドにおいても 3ct 以上のものが報告 されている。いっぽう、メレサイズの無色合成 ダイヤモンドのジュエリーへの混入も宝飾業界 の大きな懸念材料となっている。
本研究では、中国で製造されインドで研磨 されたと推測される宝飾用のメレサイズの無色 ~ほぼ無色の HPHT 法合成ダイヤモンド45石を研究用に入手し、その宝石学的特性と天然 ダイヤモンドとの重要な識別特徴について検 討を行った。
これらはすべてラウンドが施さ れたルースで、重量は0.0075～0.023ct であっ た。検査した多くのものは 10 倍ルーペにおい て特徴的な包有物は認められなかった。およ そ 2 割弱程度のものには棒状や塊状、あるい は樹枝様の金属包有物が認められた。これら の金属包有物を包有するものは、強力なネオ ジム磁石に対しては明瞭な磁性を示した。交 差偏光板を用いた顕微鏡観察において、明 瞭な歪複屈折は認められなかった。ほとんどの検査石は長波紫外線下において明瞭な発 光は認められなかったが、一部に弱い青白色 もしくはオレンジ色の蛍光が観察された。短波 紫外線下ではほとんどのものに強弱の差はあるものの青白色の燐光が観察された。短いも のでは数秒であるが、長いものは 5 分以上発 光が継続した。一部にオレンジ色の燐光を示すものもあった。
FTIR で測定した 12 個すべての試料はダイヤモンドの窒素領域（1500～1000cm^-1）に吸収を示さないⅡ型に分類された。12 個中 9 個 にはホウ素に由来する 4093、2928、2810、 2460cm^-1 に吸収が見られ、Ⅱｂ型であることが 確認された。PL測定を行った12個中10個に Ni（ニッケル）由来の 883.2nm と 884.8nm のダ ブレットが検出された。また 1 個の試料にのみ 737nm（736.4／736.8nm のダブレット）ピーク （SiV－）が検出された。紫外線ルミネッセンス 像およびカソードルミネッセンス像では HPHT 法特有の分域構造と青色の燐光が観察され た。蛍光 X 線分析および LA-ICP-MS 分析で は Co、Fe、Ti、Cu が検出された。
これまで合成ダイヤモンドの宝飾用への利用 は限定的であった。しかし、最近になってメレサイズの HPHT 法合成ダイヤモンドがセッティングされたジュエリーから発見される事例が急 増している。幸いにも個々の合成石は標準的 な宝石鑑別手法とラボラトリーの分析を組み合 わせることで看破は可能である。ダイヤモンド の出所に関する正確な情報開示と適切なスクリーニングが重要である。

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中央宝石研究所に非開示で持ち込まれた15個のIｂ型黄色系CVD合成ダイヤモンドを検査した。赤外領域の吸収スペクトルにおいてすべての試料に平均3.6ppmの置換型単原子窒素の存在が確認され、これらが主な色因となっている。また、3032、2948、2908、2875cm^-1に天然ダイヤモンドには見られないC-H由来の吸収が見られた。これらとフォトルミネッセンス（PL）分析で検出されたH3、NVおよびN3センタなどの光学中心との組み合わせから結晶成長後に1900～2200℃程度のHPHT処理が施されていることが示唆される。このようなIｂ型の黄色系CVD合成ダイヤモンドは、標準的な宝石学的検査だけでは識別が困難であるが、低温下でのPL分光分析やDiamondViewによる紫外線蛍光像の観察によってこれらを確実にCVD合成ダイヤモンドであることを識別できる。

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沈み込むスラブの含水鉱物の脱水分解反応によって生成される水にとむフルイドには、ケイ酸塩成分が溶け込んでいる。その溶解度は圧力とともに増加し、化学組成も変化する。低圧では、シリカ成分にとんでいて、圧力の上昇とともにマグネシウムにとんでいく。外熱式ダイヤモンドアンビルセルは、60kb、1000℃まで実験可能である。高温高圧状態でマグマと水が混和する様子を観察することができる。安山岩と水の間の臨界温度は圧力とともに低下する。ある圧力で臨界温度が「水に飽和したソリダス温度」とぶつかる可能性がある。その点は第２臨界点と呼ばれ、その点よりも高圧条件では、温度の上昇にともない、水に溶け込むケイ酸塩成分が増大するのみで、明瞭な「水に飽和したソリダス温度」というものはなくなる。つまり、地球深部で流体と考えられるものはケイ酸塩成分にとんだ水なのか、マグマなのか区別できない。

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