ИССЛЕДОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ МОНОКРИСТАЛЛОВ ЛАБОРАТОРНО-ВЫРАЩЕННЫХ АЛМАЗОВ В ХОДЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЮВЕЛИРНЫХ ВСТАВОК

А.В. Ножкина; И.И. Власов; В.Г. Ральченко; А.А. Хомич; Е.В. Заведеев; Е.С. Храмченкова; С.А. Рамазанова

А.В. Ножкина АО «Научно-исследовательский институт природных, синтетических алмазов и инструмента «ВНИИАЛМАЗ»»
И.И. Власов Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук»
В.Г. Ральченко Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук»
А.А. Хомич Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук»
Е.В. Заведеев Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук»
Е.С. Храмченкова Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС
С.А. Рамазанова Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС

Ключевые слова: монокристаллы лабораторно-выращенных алмазов, лабораторно-выращенные алмазы, HPHT-алмазы, полировка поверхности, механическая обработка, шероховатость, морфология, микроструктура, огранка, гранильный инструмент, сверхтвердые материалы, шероховатость поверхности, HTHP-обработка алмазов

Аннотация

В исследовании представлены результаты механической обработки синтетических алмазов Ib и IIa для получения ювелирных вставок.

Алмазное сырье Ib предварительно было подвергнуто термобарической обработке. Дефектно-примесный состав алмаза до и после обработки был исследован методами инфракрасной (ИК) спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеивания (КР), а также фотолюминесценции. Результаты измерений спектральных характеристик для ювелирных вставок из синтетических алмазов Ib и IIa проанализированы аналогично.

Исследования спектров комбинационного рассеяния и фотолюминесценции проводились на спектрометре «Horiba LabRAM HR800» с использованием полупроводникового лазера с длиной волны 473 нм. Инфракрасные спектры поглощения регистрировали на спектрофотометре «Perkin Elmer Spectrum 100 FT-IR» в диапазоне от 450 до 4000 см^-1.

Исследование дефектно-примесного состава кристалла лабораторно-выращенного алмаза типа Ib до и после механической обработки показали наличие NV⁰и NV^-центров в различных концентрациях на обработанных плоскостях. До механической обработки вставки A-центр и H3-центр отсутствовали в ИК- и ФЛ-спектрах. Анализ поверхности вставок после механической обработки показал наличие нового, ранее не диагностированного H3-центра (A-центр и вакансия). Наличие данного центра после обработки позволяет предположить его формирование в процессе огранки, так как в зоне контакта сырья и шлифовального диска создаются условия высокой температуры и высокого давления.

При анализе спектров комбинационного рассеяния алмаза Ib после HPHT и механической обработки ширина пика на его полувысоте 2,7 см^-1 не претерпела заметных изменений, что означает соответствие структуры исследованных синтетических алмазов природным аналогам.

Анализ шероховатости поверхности ограненных лабораторно-выращенных алмазов проводился с помощью оптического интерференционного микроскопа «NEW LOOK - ZYGO 5000». Результаты исследования показали, что механическая обработка алмазными микропорошками и наноалмазными пастами позволяет получать наноразмерную шероховатость (Ra), что для алмазов типа Ib составило 2,2 нм на грани и 3,6 нм на всей поверхности кристалла. Результаты измерений качества обработанной поверхности монокристаллических лабораторно-выращенных алмазов типа IIa показали шероховатость (Ra), равную 1,04 нм по всей поверхности грани.