HPHT처리된 다이아몬드의 감별법

지난 1999년 3월 이후 다이아몬드 시장에는 어려움을 직면하게 되었다. 소식에 의거하면 갈색끼가 있는 Type IIa 다이아몬드를 HPHT(High Pressure High Temperature, 고온고압) 공법에 의하여 무색이나 거의 무색 다이아몬드로 변화시킴으로서 가치를 높이려 하였다.
GE(제너럴 일렉트릭)에서 라자르 카플란(L.K.I)의 자회사인 페가수스(Pegasus Overseas Limited)를 통해서 시장에 배포하게 되었고, 그 처리 결과는 영구 불변하는 것으로 알려져 있다.

GE에서 처리된 다이아몬드는 나석의 거들 면에 ‘GE POL’이라고 레이저로 각인을 해서 쉽게 구분할 수 있도록 하였으나 비교적 얇게 새겨져 있기 때문에 중량의 손실이 거의 없이 재연마를 통해서 제거시킴으로서 처리된 사실을 간과하게 할 위험성이 높다. 또한 처리된 다이아몬드가 원석 상태로 판매되는 경우 나석처럼 HPHT 처리여부에 표시하는지에 대해서는 알려져 있지는 않다.

따라서 원석 상태로 구입하는 경우도 있으리라고 생각되어지며 그 위험성이 나석 못지 않을 것이다.

이에 따라 HPHT에 의해 처리된 다이아몬드에 관해서 다이아몬드 업계에 보고 된 이후, 한미감정원(원장 : 김영출·사진)에서는 HPHT에 관한 정보를 꾸준히 수집하는 한편, 이에 대한 연구를 지속적으로 해 왔으며 간헐적으로 의뢰된 HPHT로 처리된 다이아몬드에 대해서 개별적으로 감별하여 의뢰인에게 개별적인 통지를 하였다. 국내에 유입된 것을 한미가 최초로 발견한 시기가 1999년 11월경으로 발표하였다. 그 동안 한미보석감정원에 간헐적으로 들어오던 HPHT 처리된 다이아몬드가 2001년 연말부터 유입되는 양이 증가하기 시작하여 최근 7∼8월에는 현격히 증가함에 따라서 국내 다이아몬드 시장에 미치는 영향이 클 것으로 판단되어, 보석감정원으로서 사태의 심각성을 방관할 수 없기에 시장에 경각심을 불러일으키고자 감정의뢰인에게 개별적으로 감별 결과를 통보하여 주지시키던 입장을 바꾸어, 그 동안 한미보석감정원에서 연구한 결과의 발표와 함께 한미에서 HPHT 다이아몬드를 감별하고 있다는 사실을 공개하기 이르렀다.

다이아몬드는 크게 불순물의 종류와 양에 의해 형이 분류되는데 질소의 존재 유무에 따라 Type I과 Type II로 나누어진다. Type I에 속한 다이아몬드는 질소 원자가 그룹으로 존재하는 Ia와 질소 원자가 각각 고립된 형태로 존재하는 Type Ib로 나뉜다.
Type II에 속한 다이아몬드는 IR(적외선)스펙트럼에서 10ppm이하로 아주 미미하기 때문에 질소의 흔적이 감지되지 않는 Type IIa와 붕소 원자들이 존재하는Type IIb로 나뉜다.

◎ Diamond IIa Type을 이용하여 HPHT처리하여 색을 개선시킨 다이아몬드의 간이 감별 포인트

― 채색이 hazy(흐릿/몽롱)하여 차갑게 느껴지며, 자연색상과 비교하여 어색함
― 고온 고압으로 처리되면서 내부 크리스탈 주위에 생긴 원반상의 페더, 탄소의 일부가 흑연화
― 내포물이 있는 경우에는 내포물이 끊어져 있는 형상, 또는 찌그러져 있다.
― 페더가 지문상처럼 생겼으며, 폭 방향으로 연장되어 더 깊은 2차 페더,
― 내부의 스트레스로 인한 스트레인이 많이 내포 (내부 그레이닝 존재) 편광기에서 검사하면 합성 스피넬의 크로스 해치 (Cross hatch)와 유사. (일명 다다미 패턴)

― 자외선의 형광 검사시 장파나 단파에서 무반응이 많다.
― 단파 (254nm)자외선에서 형광이 흡수하지 않고 통과한다.

◎ 정밀 분석 기기를 활용한 식별법 (정밀 분석)

― FT-IR (적외선 분광광도계)
― PL (Photoluminescence : 광발광 스펙트럼)
― UV·Vis·NIR (자외, 가시광, 근적외선 분광광도계)

◎ PL test

다이아몬드는 자외선 또는 가시광선에 의해 여기(勵起) 되었을 때 일부 점 결함(Point Defects)은 발광(發光)을 한다. 이처럼 어떤 물체가 빛을 받아 가시광선을 방출하는 현상을 발광(發光) 이라고 하며 이는 형광체에 흡수되는 외부에너지의 형태에 따라 다르다.
물질의 고유 광흡수에 의한 전자와 공공(Vacancy)의 생성과 불순물(Impurity)에 기인하여 여기(勵起)가 되면, 어떤 파장의 빛을 흡수하여 에너지를 얻게 되고 저에너지 준위(Low-Energy Level)로부터 고에너지 준위(High-Energy Level)로 전자를 들뜨게 한다. 이것은 원자나 분자에서는 바닥 상태로부터 들뜬 상태로의 천이(遷移)로서 표현할 수 있는데 들뜬 상태에서 일정시간이 지나면 전자는 바닥 상태로 되돌아온다.
발광체에서 이러한 천이(遷移)를 하는 동안에 에너지의 일부 또는 전부를 빛의 형태로 방출하게 된다. 이때 방출되는 빛이 Photoluminescence(PL)이며 이 PL 스펙트럼은 물질의 성질에 대한 정보를 얻어내는데 중요한 역할을 한다. 이러한 원리를 바탕으로, 처리된 다이아몬드(HPHT)와 처리되지 않은 다이아몬드를 PL로 측정하였다.
Excitation Source로 He-Cd Laser(325㎚)를 사용하였으며 측정 범위는 330-900㎚로 하였다.
실온과 저온에서 모두 측정하였으며 특히 저온은 Cryogenic System으로-180 °c에서 측정하였다.

⊙ HPHT 처리되지 않은 다이아몬드

처리되지 않은 다이아몬드에서는 N3 System 과 H3 System 의 Peak가 검출되었다.

⊙ HPHT처리된 다이아몬드

처리된 다이아몬드에서는 N3 System의 Peak는 존재하였지만 H3 System의 Peak는 나타나지 않았다.

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