ご存知でしょうか？　地球上で最も豊富に産出されるダイヤモンドは褐色であることを。カラーレスや最近人気のインテンス・イエロー、ブルー、レッド、ピンク、グリーンなどの“ファンシーカラー”ダイヤモンドと比較すると褐色のダイヤモンドの産出量は圧倒的に多く、これら褐色のダイヤモンドをより価値あるカラーレスやファンシーカラーダイヤモンドに変化させたいという願望は昔から存在していました。

このような理由から、ダイヤモンドの外観を変える方法は昔から多くの方法が提案され、特に放射線処理は一般的に魅力のないカラーから魅力的なカラーのダイヤモンドへと色を変えるのに用いられて来ましたし、コーティング処理は見た目“カラーレス”に変えるのに用いられて来ました。

放射線処理やコーティング処理は、色の変化に関してある程度効果的ですが、従来の宝石学的検査によって簡単に看破可能です。しかし、褐色のダイヤモンドに超高圧下で加熱処理を施しダイヤモンドの色を改良したものが近年現れており、これらの処理ダイヤモンドはそれが処理されていると断定することが従来の鑑別法ではほとんど出来ません。この処理は『高温高圧プロセス』と呼ばれています。

I．高温高圧（HPHT）プロセスとは

天然ダイヤモンドの結晶が生まれるのは地球の奥深く120km以上の場所で、そこは超高圧高温の環境です。そこで育ったダイヤモンドはマグマの噴出等によって急速なスピードで地上まで運ばれるため、我々は地球の奥深くにあったままの状態でダイヤモンドの結晶を手にすることが出来ます。
地球上で最も豊富に産出されるダイヤモンドが褐色であることは既に説明しましたが、これは結晶が成長した後に超高圧高温の環境で受ける熱や応力が原因だと言われています。

このような原因で褐色となったダイヤモンドをもとあった地下の超高圧高温の環境に戻すことが出来れば、それらのダイヤモンドの色は再び変化しにます。これを、そのダイヤモンドが本来の色に戻ると表現する人もいます。

HPHTプロセスとはこのようにダイヤモンドを超高圧高温下に置く処理です。

II．超高圧発生装置

ダイヤモンドが生まれた地球深部のような超高圧高温を再現する装置の利用は、1955年にGE社が合成ダイヤモンドの製造に成功したことにより可能になりました。当時、GE社が製造した超高圧発生装置はベルト型プレスと呼ばれ、写真1のような大型の装置です。それ以降、米国ではキュービック型やプリズム型と呼ばれる装置が開発され、ロシアからはバール型と呼ばれる超高圧発生装置が開発されています。

III．ダイヤモンドのタイプと色

ダイヤモンドのタイプは慣例的に以下の４つに分類されています。

I型（窒素を含むタイプ）
I a型・・・窒素原子が集合体を作っているもの。大抵の無色から黄系（ケープ系）ダイヤモンドがこれにあたります。
I b型・・・窒素原子が単独で存在しているもの。ファンシーインテンスイエローなどの濃い黄色系のダイヤモンドを生みます。

II型（窒素を含まないタイプ）
II a型・・・窒素やホウ素などの不純元素を含まない無色のダイヤモンドです。希少性が非常に高いタイプです。
II b型・・・不純元素としてホウ素を含むもの。電気を通す特異な性質を持ち、ファンシーブルーのダイヤモンドが属するタイプで有名です。希少性が非常に高いタイプです。

IV．色の変化のメカニズム

4-1　窒素の凝集と分解
窒素を含有するI型ダイヤモンドは、地球の奥深くで100万年から30億年程かかって窒素原子が単独で存在するIb型から窒素が集合したI aA型、I aB型に変化すると云われています。高温高圧プロセスではこの過程とは正反対に集合した窒素を単原子の状態に分解します。このように処理されたダイヤモンドは、ファンシーイエロー系や所謂アップルグリーンと呼ばれるファンシーイエローグリーン系のダイヤモンドに変化します。

4-2　ダイヤモンド中の格子の歪み
ダイヤモンドの褐色味は地球深部で受けた応力で生まれた結晶格子の歪みが原因と云われています。高温高圧プロセスで再度この応力に相当するような圧力をかけることでその歪み（左図）を修正することが可能になり、褐色味を取り除くことになります。その結果、II a型のダイヤモンドは本来のカラーレスへ、II b型のダイヤモンドならブルーへと変化します。

V．ダイヤモンドのタイプ別による色の変化

ダイヤモンドのタイプとHPHTプロセスによる色の変化を表したのが以下の図です。

II a型
本来このタイプは無色系のダイヤモンドですから、HPHTプロセスによって地球深部の応力に相当する圧力を与え結晶格子の歪みを治せば無色系ダイヤモンドになります。また、HPHTプロセスで無色に変わる前にピンク色が出現することもあります。
II b型
本来このタイプは青色系のダイヤモンドですから、同じようにHPHTプロセスによって結晶格子の歪みを治せばブルー系のダイヤモンドになります。
I a型
窒素原子の集合体を分解してI b型に近づけることがHPHTプロセスでは可能なため、HPHTプロセスを施すとファンシーインテンスイエローなどの濃い黄色やイエローグリーン系に変化します。
I a型
現段階では、HPHTプロセスによるI b型からI a型への変化は確認されていません。

X．市場に出回っているダイヤモンド

6-1　ベラテア（Bellatair）
1999年4月にペガサスオーバーシーズ社（アントワープ：LKIの子会社）がGE社でHPHTプロセスを施したダイヤモンドの販売を開始しました。これがHPHTプロセスダイヤモンドを公式に市場化させた最初の例です。
当初は “GEPOL” ”と呼ばれていましたが、その後 “Monarch” に変更し、現在では “Bellataire” というブランド名で呼ばれています。何れかのブランド名がガードルにレーザー刻印されています。

販売されている色は以下の通りです。
・Colorless（II a型）
・Pink（II a型）
・Intense Yellow～Greenish Yellow（I a型）
・Blue（II b型）

6-2　ノバダイヤモンド（NovaDiamond）
2000年2月にノバダイヤモンド社（アメリカ・ユタ州）が親会社のNovatech社でHPHTプロセスしたダイヤモンドをインターネット上で販売を開始しました。
当初はHPHTプロセスダイヤモンドを自社ブランドで “NovaDiamond” とガードル刻印を入れて販売していましたが、現在はHPHTプロセス業務を請け負っているだけで販売はしていないようです。

販売されていた色は以下の通りです。
・Intense Yellow（I a型）
・Yellowish Green～Greenish Yellow（I a型）

6-3　ノーブ（Nouv）
2008年3月からイルジンダイヤモンド社（韓国）が自社でHPHTプロセスを施したダイヤモンドを “Nouv” というブランド名で販売しています。現在、最も積極的に海外の展示会にも参加して営業活動を行っている会社の一つです。
HPHTプロセスダイヤモンドには “Nouv” とガードル刻印を入れています。

販売されている色は以下の通りです。
・Intense Yellow～Orangy Yellow（I a型）
・Yellowish Green～Greenish Yellow（I a型）

鑑別機関での検査法
市場には以上に紹介したHPHTプロセスダイヤモンド以外にも中国やロシアでHPHTプロセスが行われたものも僅かではありますが存在しています。ガードル刻印も削られることもあり、HPHTプロセスであることを開示するガードル刻印がないからと言って安心できるものではありません。
当社ではお預かりした全てのダイヤモンドを自社開発したケープディテクターという装置を通し、合成や処理の可能性のあるダイヤモンドだけを選別し、更に高度な検査を行っています。HPHTプロセスに適したダイヤモンドのタイプは既に説明したようにある範囲に限定されています。ですから、それらのタイプをケープディテクターや赤外分光光度計で測定することによってHPHTプロセスの可能性があるタイプの石かどうかを確実に分類することが出来ます。

高度な検査
現在、HPHTプロセスを看破する手段としてはフォトルミネッセンスの分析が最も有効と言われています。当社では、このフォトルミネッセンスの測定には顕微ラマン分光分析装置（レニショー社製システム1000およびジョバンイボン製ラブラムインフィニティ）を用いて、検査する石をマイナス150℃以下に冷却し測定を行っています。一言にHPHTプロセスと言っても既にご紹介したように多くの会社で行われています。それらは超高圧発生装置の種類も違えば超高圧高温の条件も処理時間もそれぞれに異なり、またこの処理に供せられるダイヤモンドが持つ固有の性質などによりフォトルミネッセンスで得られる特徴も多岐に亘ります。

当社ではこれら様々な特徴に対応するためにフォトルミネッセンス測定に用いるレーザー光線も5種類（325nm、488nm、514nm、532nm、633nm）を用意し、これまで数多くのHPHTプロセスダイヤモンドを検査してまいりました。現在もなおHPHTプロセスを施す前後でのフォトルミネッセンスの変化を調査しております。このように蓄積したデータをもとに、最も確実に天然ダイヤモンドとHPHTプロセスされた石の選別を行っています。

尚、AGLのルールで鑑別書およびグレーディングレポートへの記載法は次のように決められています。HPHTプロセスされたダイヤモンドであると判断された場合には、鑑別書に『色の変化を目的とした高温高圧プロセスが行われています』とその処理法が明記されます。グレーディングレポートには、鑑別書と同様のコメントが『備考欄』に記載されるだけでなく『カラーグレード欄』と並んだ『色の起源（カラーオリジン）欄』に『高温高圧プロセス』と記載されます。

一方、HPHTプロセスだけでなくその他の処理もされていない天然ダイヤモンドについては、グレーディングレポートにおいて『色の起源（カラーオリジン）欄』に『天然（Natural）』と記載されます。

HPHTプロセスダイヤモンドの表記方法
鑑別書 鉱物名（Group/Species） 天然ダイヤモンド 宝石名（Variety） ○○ダイヤモンド 開示コメント（Comment） 色の変化を目的とした高温高圧プロセスが行われています	グレーディングレポート カラーグレード（Color Grade） ○ * 色の起源（Color Origin） 高温高圧プロセス　*（HPHT Prosessed） 備考（Comment） *色の変化を目的とした高温高圧プロセスが行われています

何も処理されていない天然ダイヤモンドの表記方法
鑑別書 鉱物名（Group/Species） 天然ダイヤモンド 宝石名（Variety） ○○ダイヤモンド 開示コメント（Comment） －	グレーディングレポート カラーグレード（Color Grade） ○ 色の起源（Color Origin） 天然（Natural） 備考（Comment） －

以上

はじめに

2005.3.23発売のニューズウイーク誌に “あなたのダイヤ「本物」ですか”という刺激的なタイトルで発表された合成ダイヤモンドの記事は、お読みになりましたか？
この記事では、米国Apollo Diamond社で製造しているCVD合成ダイヤモンドを取り上げ、鑑別が難しいと書かれていますが、当中央宝石研究所は昨年（2004年）の早い段階でサンプルを入手し、6月の宝石学会でCVDダイヤモンドの特徴を示し、日本では当社のみが所有しているデビアス社製ダイヤモンドビュー^TM等を用いれば、鑑別が可能であることを発表しています。

今回のCGL通信第1号では、このCVDダイヤモンドを取り上げ、その特徴と鑑別法をできるだけ分かり易く皆様にお伝えしたいと思います。また、今後もホットな話題を（不定期ですが）配信していくつもりです。

CVDの意味は

CVDとは Chemical Vapor Deposition の略で、化学的に気体状態から積層させる合成法を意味します。日本語では「化学気相成長法」や「化学蒸着法」と呼ばれます。MPCVDと書かれている場合は、Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition の略でマイクロ波プラズマ法と呼ばれています。
最近話題となっているApollo Diamond社（ボストン・マサチューセッツ州）の合成ダイヤモンド法を用いて作られています。
CVD合成ダイヤモンドがこれ程までに市場で問題化した背景には、Apollo Diamond社が2004年にCVD法で製造したタイプII a合成ダイヤモンドを1年以内に商品化すると発表したことに始まります。その直後、このCVD合成ダイヤモンドがこれまでの高温高圧（HPHT）法の合成ダイヤモンドの鑑別特徴では看破出来ないと発表されたことから、市場では『天然ダイヤモンドと識別がつかない』という間違った情報に変化して大問題に発展しました。

昨年春、当社はApollo Diamond社製CVDダイヤモンドのファセットカット石および原石（合計3石）を検査する機会を得、その後同社製のより高品質CVDダイヤモンド原石を更に3石調査致しました。その検査結果はすでに昨年度の宝石学会で当社スタッフの間中が発表し、当社の情報誌であるGemmy（121号／2004年11月発行）でも紹介いたしました。今回ニューズウイーク誌で取り上げられたことでCVDダイヤモンドが鑑別できないという間違った情報が広がるのを防ぐため、再度これらの石についての鑑別特徴を紹介させていただきます。

 

CVDダイヤモンドの特徴

外観特徴

製造が始まったばかりのCVDダイヤモンドでは厚さ方向に成長させるのに時間がかかるため、原石からの歩留まりを考慮すると写真のような形となってしまいます。
合成ダイヤモンドには通常グレーディングを行いませんが、敢えてクラリティ検査を行うと、このカット石のグレードはI-1になります。これは網目状に入った表面上の割れ（フラクチャ）によるものであって内包物（インクルージョン）は実際には多くありません。将来、大型のCVD結晶が得られるようになればかなり高品質のカット石も出来るでしょう。

鑑別

偏光検査
ヨー化メチレンに液浸し、偏光（クロスニコル）下で観察するとCVDダイヤモンドは天然II型に現れるタタミマットと良く似た干渉模様が観察されました。天然のII型ダイヤモンドは偏光下で回転させても合成スピネルに見られるような石全体にわたるタビー状のゆらぎは見られないのに対して、CVDダイヤモンドでは偏光下で回転させるとタビー状の異常消化が観察されるため、これらは通常観察における区別の指針となるでしょう。この他にも特有の模様が見られます。

拡大検査

CVDダイヤモンドは、基盤に平行に成長するため、その痕跡が残ってしまいます。高屈折率の液体に浸すと、テーブルに平行な特有の成長模様（褐色）を観察する事ができます。分析機器を用いずに観察できる重要なポイントです。
ただし、今後高品質化された場合、観察しづらくなると予想されるため、別の方法で観察できる方法が必要になるでしょう。

ダイヤモンドビュー（Diamond View^TM）による観察

ダイヤモンドビューは、デビアス系のDTC（Diamond Trading Company）で合成ダイヤモンドを区別するために開発された装置です。ダイヤモンドに紫外線を当て蛍光像をモニターで観察しながらあらゆる角度で石の検査を可能にした機器で、カソードルミネッセンス（CL）像と同様に天然と合成を判別できますが、よりスピーディに検査が行えます。
この装置でCVDダイヤモンドを観察すると前ページで観察された成長線が蛍光の差となって見ることができます。成長線がみづらい石に遭遇したときにこの装置は非常に有効な手段となります。

その他の特徴的なCVDダイヤモンド

次の写真は円柱状に研磨されたCVDダイヤモンドですが、従来の高温高圧法による合成ダイヤモンドを基盤に使用したためその部分が残ってしまい、高温高圧法ダイヤモンド特有のクロスした模様が観察される例です。

全体にはN-Vの欠陥（Nは窒素・Vは空孔）によるオレンジ色の発行が見られますが、写真下部にクロスした高温高圧法合成ダイヤモンドの典型的な模様が見られます。これにより基盤には合成ダイヤモンドが用いられていることがわかります。反対側の面には、このクロス模様は見られません。
※ダイヤモンドビューは、本来このような合成ダイヤモンド特有のクロス模様を見るために開発されたものです。

フォトルミネッセンス（PL）
フォトルミネッセンスの検査には、顕微ラマン分光分析装置（レニショー社製システム1000およびジョバンイボン製ラブラムインフィニティ）を用いてサンプル石を-150℃以下に冷却し測定を行いました。異なる波長のレーザーと組み合わせてフォトルミネッセンス測定を行うことで、予期しない特徴が捕まえられることがありますので、３種類のレーザー（325nm、514nm、633nm）で検査を行いました。

514nmレーザー励起（れいき）
N-Vセンターと呼ばれる欠陥の特徴が575nmと637nmに明瞭に見られ、さらにはシリコンに関連する737nmの強い発光ピークも観察されました。このシリコンは、製造装置のカプセル由来であって、基盤がシリコンであるためではないと言われています。シリコン基盤でダイヤモンドの製造は可能ですが、多結晶質になりやすいため、単結晶のダイヤモンドを作る場合は単結晶ダイヤモンドを基盤として用います。

633nmレーザー励起
シリコンによる737nmは励起している波長に近いため、より強いピークとして観察されます。2004年のG＆G春号ではデビアス系のエレメントシックス社で製造されたCVDダイヤモンドが紹介され、最新のCVDダイヤモンドでは既にシリコンのピークが検出されなくなってきているそうですが、このシリコン関連のピークが検出されればCVD合成のダイヤモンドであると考えて良いでしょう。

325nmレーザー励起
CVDダイヤモンドには天然石と比べてたくさんのピークが存在し、特徴的なピークとしては天然石には観察されない533nmの発光が検出されました。

中央宝石研究所では、CVD合成ダイヤモンドがいずれ市場に出回ることを予測しデータを集め、現段階で鑑別は可能とであることが分かっております。今後も様々な状況変化にできるだけ迅速に対応し、皆様のご期待に添えるよう努力してまいります。

以上