Синтетический рубин и сапфир

Возможность создавать драгоценные камни в лаборатории появилась в 1902 году, когда французский химик Огюст Верней разработал метод, известный как плавление в пламени , для создания синтетического рубина. Это был не просто лабораторный эксперимент. Вскоре Верней расширил свою лабораторию до полномасштабного производства и производил 1000 кг синтетических материалов. корунд ежегодно к 1907 г.

Вернейль разработал пламенный синтез прежде всего для синтеза Рубин , но тот же метод можно использовать для создания других драгоценных материалов, в том числе сапфир , звездчатый сапфир , шпинель , рутил и титанат стронция.

Основная концепция метода плавления в пламени заключается в том, чтобы взять необработанный драгоценный материал, расплавить его, а затем дать ему возможность рекристаллизоваться. Концепция проста, но этот метод зависел от некоторых ключевых элементов технологии. Во-первых, для начала процесса необходимо было иметь чрезвычайно чистый материал. В случае Рубин или же сапфир , это означало, что оксид алюминия не содержит примесей, таких как натрий. Самые ранние попытки перекристаллизации рубина фактически осуществлялись путем плавления кристаллов природного рубина из-за отсутствия тонкого чистого оксида алюминия.

Далее необходимо было найти способ нагреть порошкообразный оксид алюминия до температуры не менее 2000 градусов Цельсия. Недавно разработанная кислородно-водородная горелка предоставила Вернейлю технологию для его печи.

Во время процесса Вернейля порошкообразный оксид алюминия выпускается по трубе, где он проходит через пламя, которое плавит материал на мелкие капли. Эти капли падают на земляной опорный стержень, расположенный на дне топки.

Капли образуют единый кристалл, называемый буль . Буля имеет характерную цилиндрическую форму с заостренным концом. Обычно он составляет от 13 до 25 миллиметров в диаметре, от 50 до 100 миллиметров в длину и весит от 75 до 250 каратов.

Кристаллы, полученные в процессе плавления в пламени Вернейля, химически и физически эквивалентны природным кристаллам, и обычно требуется сильное увеличение, чтобы различить их. Одной из характерных особенностей кристалла Вернейля являются изогнутые линии роста, которые формируются по мере того, как цилиндрическая буля растет вверх в среде с высоким температурным градиентом. Эквивалентные линии роста в природных кристаллах параллельны.

Еще одной отличительной чертой драгоценных камней, полученных методом плавления в пламени, является частое присутствие микроскопических пузырьков газа, образующихся из-за избытка кислорода в печи. Несовершенства природных кристаллов обычно представляют собой твердые примеси. Однако сами по себе пузырьки газа уже нельзя считать надежным признаком синтетического рубина; натуральные рубины, которые заполненный трещиной со свинцовым стеклом часто обнаруживают пузырьки газа в заполненных стеклом полостях. Но обратите внимание, что рубины с заполнением трещин, как правило, содержат большое количество включений, в то время как рубины пламенного сплава не имеют естественных включений.