2015年11月No.29

リサーチ室　江森  健太郎、北脇  裕士

去る2015年8月26日～9月3日、リトアニアのビルニュスにて第34回国際宝石学会（IGC）が開催されました。弊社リサーチ室の技術者が2名出席し、それぞれ本会議における口頭発表を行いました。以下に概要をご報告致します。

国際宝石学会(IGC)とは

国際宝石学会(International Gemological Conference)は国際的に著名な地質学者、鉱物学者、先端的なジェモロジストで構成されており、宝石学の発展と研究者の交流を目的に２年に１度本会議が開催されています。
この会議は1952年にドイツで第１回会議が開かれてから、今回で３４回目の開催となります(表1参照)。発足当初はヨーロッパの各国で毎年開催されていましたが、近年では２～３年に１回、ヨーロッパとそれ以外の地域の各国で交互に開催されています。当社リサーチ室の北脇所員は1999年のインド以降続けて参加しており、江森所員は2007年のロシア、2013年のベトナムに続き3回目の参加となります。

表１：国際宝石学会、開催国のリスト
開催年  開催回　　開催国　　　　開催年　　開催回　　開催国
1952　第１回　　ドイツ　　　　1981　　第１８回　　日本
1953　第２回　　オランダ　　　1983　　第１９回　　スリランカ
1954　第３回　　デンマーク　　1985　　第２０回　　オーストラリア
1955　第４回　　イギリス　　　1987　　第２１回　　ブラジル
1956　第５回　　ドイツ　　　　1989　　第２２回　　イタリア
1957　第６回　　ノルウェー　　1991　　第２３回　　南アフリカ
1958　第７回　　フランス　　　1993　　第２４回　　フランス
1960　第８回　　イタリア　　　1995　　第２５回　　タイ
1962　第９回　　フィンランド　1997　　第２６回　　ドイツ
1964　第１０回　オーストリア　1999　　第２７回　　インド
1966　第１１回　スペイン　　　2001　　第２８回　　スペイン
1968　第１２回　スウェーデン　2004　　第２９回　　中国
1970　第１３回　ベルギー　　　2007　　第３０回　　ロシア
1972　第１４回　スイス　　　　2009　　第３１回　　タンザニア
1975　第１５回　アメリカ　　　2011　　第３２回　　スイス
1977　第１６回　オランダ　　　2013　　第３３回　　ベトナム
1979　第１７回　ドイツ　　　　2015　　第３４回　　リトアニア

IGCは他の一般的な学会とは異なり、今もなおクローズド・メンバー制が守られています。メンバーはデレゲート(Delegate)とオブザーバー(Observer)で構成されます。オブザーバーは国際的に活躍するジェモロジストで、 エグゼクティブコミッティ（Executive Committee）もしくはデレゲートの推薦によりIGCの会議に招待されます。デレゲートはオブザーバーとして3回以上IGC会議に出席し、優れた発表がなされたとエグゼクティブコミッティに推薦されたものが昇格します。デレゲートは原則的に各国１～２名で、現在３３ヶ国からの参加者で構成されています。このようなメンバー制は排他的な一面がある一方、メンバーたちの互いに尊重し合う格式ある風土やアットホームで親密なファミリーという認識の交流が保たれています。今回はメンバー(Delegate)とオブザーバー(Observer)そしてゲスト（Guest）を合わせて90人が会議に出席しました。日本からは弊社技術者以外に、デレゲートとしてAhmadjan Abduriyim氏と古屋正貴氏、ゲストとして大久保洋子氏が会議に出席されました。

開催地

開催地のビルニュス(Vilnius)はリトアニア共和国の首都で、リトアニア最大の都市です。人口は５５万人、かつてはポーランド領であったこともあります。1994年に旧市街がユネスコの世界遺産(文化遺産)に登録され、2009年には欧州文化首都に選ばれました。今回の会議が行われたビルニュス大学は1579年に設置されたリトアニアの国立大学で、この地方ではクラクフのヤギェウォ大学(1364年) 、ケーニヒスベルグの大学(1544年)に次いで創立された最も古い大学の一つです。ビルニュス大学は旧市街地の中にあり、完全に街に溶け込んでいて、どこからどこまでが大学か見ただけではわかりません。

第３４回国際会議

今回の国際宝石学会はこれまでと同様、Pre-Conference Tour 8/23(日)～25(火)、本会議8/26(水)～8/30(日)、Post Conference Tour 8/31(月)～9/3(木)の３本立てで行われました。本会議前後のConference Tourは開催地周辺のジェモロジーや地質・鉱物に因んだ土地や博物館を訪れます。弊社技術者は本会議とPost Conference Tourに参加しました。

本会議

本会議初日の26日(水)14時より、ショートエクスカーションとしてリトアニアで産出される主要な宝石の一つ、こはくの博物館「Amber Museum」と「Church Heritage Museum」の2か所を訪問しました。どちらもビルニュスの旧市街、大学のすぐ傍にあり徒歩にて気軽に訪れることが可能な場所にあります。「Amber Museum」ではリトアニアで産出されるこはくの生成メカニズム、こはくの採取方法、こはくを加工して作られた様々なアクセサリーの展示があり、非常に勉強になりました。また、ビルニュスの旧市街には多くの教会があり、地元の人たちの信仰の強さを垣間見ることができます。「Church Heritage Museum」は日本語にすると教会遺跡博物館というものでしょうか、キリスト教関連の展示が豊富にあり、リトアニアの宗教的な歴史を感じることができました。その後、１８時より旧市街、大学傍にあるNarutis Hotelにてウェルカムレセプション・パーティーが開催されました。各国から集まった旧友たちが２年ぶりに再会し、お互いの健康や研究成果をたたえあい旧交を温めます。

27日(木)の本会議は朝9時からのオープニングセレモニーで始まりました。リトアニア大学の中央棟にあるSmall Aulaにおいて終始厳粛な雰囲気で進められました。まず、主催者であり、IGC34の議長を務めるArunas Kleismantas氏が開会を宣言され、引き続きIGCのExecutive Committeeを代表してJayshree Panjikar氏が挨拶をされました。これに呼応して、リトアニアの経済副大臣のGediminas Onaitis氏、ビルニュス大学研部門長のRimantas Jankauskas教授、自然科学部学部長のHabil教授、Osvaldas Ruksenas博士が祝辞を述べられました。会場を埋めた参加者たちは次第に気持ちが引き締まり、これからの本会議に向けて緊張感が高まります。およそ１時間のセレモニーが終了すると、場所を大講堂に移していよいよ一般講演が始まりました。

一般講演は27日～30日と４日間にわたって行われました。各講演は質疑応答を含め各20分で行われ、計38題が発表されました。うち、こはく関連６題、ダイヤモンド関連３題、コランダム関連11題、パール関係４題、ひすい２題、オパール２題、エメラルド、ペリドット、デマントイド、ネフライト各１題、その他色石２題、産地関連２題、分析関連１題、光学関連１題でした。弊社研究室からは、北脇が「Type Ib yellow to brownish yellow CVD synthetic diamond」、江森が「Geographic origin determination of ruby and blue sapphire based on trace element analysis using LA-ICP-MS and 3D plot」という題で発表を行いました。
ここでは紙面に限りがありますので、発表された講演内容について詳述することはできませんが、IGC34で行われたすべての一般講演、ポスターセッションの要旨についてはオンラインでご覧戴けます。
http://www.igc-gemmology.net/ (2015年11月現在ダウンロード可)ご興味のある方はぜひこちらをご覧ください。
なお、会議の最終日30日の閉会式において次回のIGC35の開催地はアフリカのナミビアに決定しました。

Post Excursion Tour

8/31(月)～9/3(木)とPost Excursion Tour (会議後の巡検)に参加しました。参加者はおよそ40名で２台のバスに分乗して移動しました。初日31日にビルニュスをバスで出発した我々は、Kaunas(カウナス)を経由し、Palanga(パランガ)へ向かいました。Palanga(パランガ)はリトアニアでも有名なリゾート地です。翌日1日の朝、Palanga(パランガ)にある「Museum of Amber」へ行きました。「Museum of Amber」でこはくの生成メカニズム、海辺でのこはく採取の手法についての説明を受けました。

バルティック海のこはくは、古第三紀始新世の終わりころ（5300万年―3370万年）に北ヨーロッパ（現在のスウェーデン中南部）一帯に繁茂した松の木（Pinus succinifera）に由来します。これらの針葉樹は大量の樹脂を生成し、のちにこはくへと化石化しました。そして、その後の河川の作用によってスカンジナビアから現在のロシア領カリーニングラード～リトアニアを含む地域に運ばれました。これらのこはくを含むデルタ堆積物は3700万年～3370万年前にPrussian累層として形成しました。これらの堆積物は褐色がかった緑色の砂質シルトで “Blue Earth” とも呼ばれています。 こはくを含む層は10m以内の厚さで上部は35～40mほどの氷河を含む堆積物で覆われていました。完新世（およそ1万年前）に入るとバルティック海の海面が上昇し、海水がこはくを含む層を浸食します。海に流れ出したこはくは海水によって、現在のCuronianラグーン（潟）や一部はエストニアのサーレマー島の海岸周辺にまで運ばれました。
現在のリトアニア領での商業的なこはくの採掘は19世紀以降からです。1867年以前はこはくが採取可能な海岸を歩くだけでも違法とされていました。1992年～1994年にかけてリトアニアの地質調査所によって詳しく調査され、およそ350トンの埋蔵量が確認されました。それらのサイズの内訳はφ40㎜以上が10%、φ40～20㎜が30%、φ20～10㎜が29%、φ10㎜以下が31%であるとのことです。
バルティックこはくの予備知識を得たのち、海岸まで出てこはく採取を体験しました。浅瀬に沈んだ砂利や海藻を網ですくい上げ、浜辺に引き上げたのちその中からこはくを探します。海水より比重の大きいこはくは海の底に沈みますが、波の作用で海中を浮遊し移動します。そしてまた海の底に沈み、一部は海藻などに絡みついています。

こはく採取を終了した我々は次にリトアニアで最大のこはくのアクセサリーブランド「Amber Queen」の加工工場を訪れました。ここではオートクレーブによる浄化、洗浄、加熱処理、バレル研磨、そして研磨や加工の工程を見学することができました。

浄化に用いられるオートクレーブは我々が訪れた部屋だけでも13台あり、それぞれ60～80℃、10～30気圧の範囲にセットされていました。こはくは油紙の様なものに包まれ、何らかのオイルと共にオートクレーブに入れられていました。浄化はすべてのこはくに施される第１段階の工程です。 その後、流水で洗浄され、電器オーブンにて加熱が施されます。ここでは黄色、褐色、褐赤色、黒色など目指す色調によって温度や時間が異なります。バレル研磨ではこはくと一緒に入れられる研磨石としてセラミック、ガラスビーズ、木片などが使用されていました。磨き終わったこはくを色や透明度などの品質によって分類し、アクセサリーに組み上げられていきます。この工程はすべてが女性職人の手作業です。

加工工場を見学した後、「Amber Queen」のショップに併設されている「Amber Museum」の見学を行いました。このミュージアムはこはくで作られたアクセサリーに比重が置かれたミュージアムでしたが、虫入りこはくについての展示も充実しており参加者の目を楽しませていました。

こはく三昧な一日を過ごした後、クルシュー砂州へと船で向かいました。クルシュー砂州はバルト海とクルシュー・ラグーンを隔てる全長98kmの細長く湾曲した砂州であり、2000年にユネスコの世界文化遺産に登録されています。南のサンビア半島から、リトアニア本土の港町クライペダの真向かいにある狭い海峡へと北端が伸びており、北側の52kmがリトアニア領、残りがロシアの飛び地であるカリーニングラード州に属しています。

９月２日、クルシュー砂州のNida(ニダ)という町の「Amber Museum」に向かいました。規模は小さいものの、非常に大きなこはくを実際に手で触れることができ、見学者の方々は大興奮でした。

クルシュー砂州には砂丘が多く、地質学的に重要な意味を持つスポットです。今回のクルシュー砂州でのExcursionではクルシュー砂州の重要なポイントを数か所めぐり、見学が行われました。
Post Excursion最終日の９月３日、参加者一同は船にのり、Vente Cape(ベンテ岬)や他、地質学的に重要なスポットを巡った後ビルニュスに向かい、４日間に渡るPost Excursion Tourは終了しました。

宝石学を研究する上で、原産地まで赴き、実際に採取しているところを観察、もしくは実際に採取することは意義のあることです。今回、こはくの採取を実際に行い、こはくの処理を行っている現場、現状からアクセサリーの製造工程、販売まで一度に見ることができ、こはくの現状を目にすることができました。また、このExcursion中の他のジェモロジスト達との交流は非常に重要なことで、各国の状況、生の声を聞くことができます。中央宝石研究所は、これからもこのようなイベントには意欲的に参加し、積極的に情報を仕入れるよう努めていく予定です。◆

2015年9月No.28

大阪支店　奥田 薫、水野 拓也

宝石学会（日本）は、宝石学およびこれに密接に関連する科学の進歩と普及をはかることを目的として、1974年に設立されました。国内で年に1回開催される講演会（学会発表）では、宝石に関する最新の情報や研究結果が報告されています。
本年度は山梨県にて、総会・講演会が6月27日に、見学会が6月28日に開催されました。

講演会
やまなしプラザ・オープンスクエアーにて開催された講演会（学会発表）では、国内の主要な鑑別機関をはじめ、山梨県立宝石美術専門学校や大学および宝石業界関係者等73名が参加し、特別講演1題および一般講演17題の発表が行われました。
特別講演では、山梨大学の綿打敏司教授による「合成結晶研究の歩みと最新の結晶合成の紹介～クリスタル科学研究センターの功績と最新の話題～」が行われました。

一般講演の内訳は、カラーストーン関連９題、真珠関連４題、ダイヤモンド関連２題およびその他２題でした。
当社からは、江森健太郎所員（本社・リサーチ室）による「LA-ICP–MSによる微量元素測定と三次元プロットを用いたルビーとブルーサファイアの産地鑑別について」と、久永美生所員（本社・リサーチ室）による「Ⅰb型黄色～褐黄色のCVD合成ダイヤモンド」の2題が報告されました。

昨年度に引き続き、本年度の一般講演でも、鉱物学的な考察や新しい鑑別方法の提案だけでなく、人工結晶、ジュエリーを使用する上での耐久性に関する考察や、歴史、輝きの測定等、「宝石」をテーマに、多方面からのアプローチがされていました。改めて「宝石学会」が網羅する領域の広さを実感することができた講演会でした。

学会奨励賞
当社の久永美生所員が、ダイヤモンドの成長履歴に関する研究において優れた発表を続けていることが評価され、学会奨励賞を受賞しました。
本年度の学会奨励賞受賞者は、福田千紘氏（ジェムリサーチジャパン株式会社）との2名でした。

懇親会
講演会終了後は、古名屋ホテルにて懇親会が行われました。他の出席者の方々との交流がはかれ、有意義な時間を過ごすことができました。

見学会
見学会では、特別講演を行った綿打教授が在籍する「山梨大学工学部クリスタル科学研究センター」をはじめ、近隣の宝石関連博物館を訪れました。宝石加工・研磨や貴金属加工等、ジュエリー関連産業が集中する山梨県での開催とあって、見学した施設がどれも大変素晴らしかったことが印象的でした。

○山梨大学工学部クリスタル科学研究センター
天然の鉱物・宝石を人工合成する研究施設として、1962年に創立。地元業界との密接な交流を基に、その発展に貢献するとともに、人工鉱物として位置付けられる無機材料に関する最新の研究が行われています。今回は、特別講演で紹介された合成結晶や、それを生成する浮遊帯域(FZ)法合成装置を視察しました。

○山梨宝石博物館
宝石で名高い山梨県に創立された国内で唯一の宝石博物館。
原石、カット石、ジュエリー製品や彫刻作品に至るまで、約500種3,000点のコレクションが収集されています。

○象牙彫刻美術館
甲府盆地が一望できる丘の上に立つ美術館。
象牙を用いた細密彫刻やシベリアから発掘された5万年前のマンモスの牙等、約300点もの美術品が展示されています。

○山梨県立宝石美術専門学校附属ジュエリーミュージアム
（通称：山梨ジュエリーミュージアム）
山梨県におけるジュエリー産業の発祥と歴史、受け継がれてきた加工技術等が実演を含めて大変分かりやすく展示されていました。
期間限定の企画展では、「イメージをまとう  －  モチーフジュエリーの魅力－  」が開催されていました。◆

2015年9月No.28

リサーチ室　北脇  裕士

去る 5月24日（日）～28日（木）にGRANSHIP（静岡コンベンション＆アーツセンター）にて表題の国際会議が開催されました。リサーチ室より筆者が参加しましたのでご報告いたします。
NDNC（New Diamond and Nano Carbons）は2007年にICNDST （International Conference for Diamond Science and Technologies）とADC（Applied Diamond Conference）が統合されて新たに創設された学会です。ダイヤモンドの気相合成に始まり、ナノチューブ、フラーレン、グラフェンといったナノ構造的に新しい炭素も対象に盛り込まれています。創設第１回目の会議は2007年に大阪で開催されており、以降台湾（2008）、米国（2009）、中国（2010）、松江（2011）、米国（2012）、シンガポール（2013）、米国（2014）と開催されています。

今回の第９回会議は４年ぶりに日本での開催となりました。国内はもとより、台湾、中国、韓国などのアジア諸国に加え米国、ドイツ、ロシア、オーストラリア、フランスなど24か国から293名が参加しました。招待講演は15講演あり、口頭発表は総計で90に及びました。また、ポスター発表も147件行われました。各演題は結晶成長、DLC（ダイヤモンドライクカーボン）、グラフェン、ディテクター（検出器）、NVセンタ、デバイス、ナノダイヤモンドなど24のセッションに振り分けられ、ダイヤモンドに関する幅広い分野での最先端の研究成果が披露されました。
本年はジェモロジーのセッションも設けられており、ここで３題の口頭発表と１題のポスター発表が行われました。ここでの発表内容を以下に簡単にご紹介します。

IIa Technologies Pte Ltd., Singaporeの C.M. Yap氏は¹³Cに富むCVD単結晶合成ダイヤモンドの性質について講演されました。GIAのW. Wang氏は炭素同位体の分析により天然Ⅱ型ダイヤモンドとCVD合成が識別できることを紹介されました。これは天然ダイヤモンドとCVD合成では炭素の同位体比に違いがあるためですが、製造者があえて天然と同じ同位体比の原料を用いると区別ができなくなります。
GIAのU. F. S. D’Haenens–Johansson氏は高濃度のSiVを有するCVD合成ダイヤモンドについて講演されました。その中でSiV^0/–センターのフォトクロミズムにより褐ピンク色～青色の色変化が生じることを報告されました。また、ポスター発表ではGIAのS. Odake氏が超高圧下（16GPa）における天然Ⅱ型ダイヤモンドのHPHT処理実験の結果を紹介されました。処理後にGR1の半値幅がやや小さくなるものの、一般的なHPHT処理と大きな変化は見られなかったと報告されました。
次回のNDNC2016は中国の西安で開催されることが決定されています。◆

2015年9月No.28

リサーチ室　江森 健太郎、北脇 裕士

去る5月15日（金）から19日（火）にかけてスリランカのコロンボにてICA Congress2015が開催されました。CGLリサーチ室より2名が参加し、主任研究員の江森が招待講演を行いました。また、Congress終了後にラトナプラ、ベルワラのサファイア鉱山とマーケットを視察する機会を得ましたので合わせてご報告いたします。

ICA Congress 2015

ICA(International Colored Gemstone Association)は1984年に設立された色石についての知識と認識を促進するための非営利団体で、現在47ヶ国600人の宝石ディーラー、カッター、鉱夫と小売業者から成っています。色石についての国際的なコミュニケーション、取引を改善し、ビジネスのための一般的な用語統一のため、ICAの世界的なネットワークが機能しています。
ICA Congressは2年に１度開催されるICA主催の国際会議で、本年はスリランカで開催されました。会場となったのはコロンボの格式のある「Cinnamon Grand」ホテルです。会議期間中は、世界中の著名な宝石鑑別ラボやICAの主要メンバーによる招待講演、そしてGem Show、会員間の交流を深めるスポーツ大会などが行われました。 Congress後にはPost Congress （会議後の巡検）として、5/20～5/26にスリランカの主要な鉱山等を回るツアーが企画されていました。CGLからは北脇裕士と江森健太郎が参加し、江森が「Beryllium-Diffused Corundum in the Japanese Market and Assessing the Natural vs. Diffused Origin of Beryllium Sapphires」（日本市場におけるBe拡散処理コランダムの現状と天然起源のBeを有するサファイアとの識別）というタイトルで講演を行いました。

Sri Lanka 鉱山ツアー

ICA Congress終了後、 ICA主催のPost Congressとは別にベルワラのマーケット、加熱処理現場、ラトナプラの鉱山を視察する機会を得ました（すでにスリランカ宝石最新事情についての詳細な情報はCGL通信11号(https://www.cgl.co.jp/latest_jewel/tsushin/11/12.html)に掲載されておりますのでご参照ください）。

○ ベルワラのガス炉による加熱処理現場

ベルワラはコロンボの南方およそ60kmに位置する中規模の都市で、重要な宝石マーケットとして古くから知られています。我々はまず初めにベルワラでコランダムの加熱を行っている処理業者を訪ね、彼らが使用しているガス炉を見せていただき、詳しい説明を聞くことができました。ガス炉では1600°C〜1900°Cの温度範囲で加熱することで、ギウダの処理を行っています。ブルーやパパラチャなどの色の違いにより加熱の手法が異なるのはもちろんのこと、同じブルーでも原石がマダガスカル産なのかスリランカ産なのかによっても異なるそうです。ギウダとひとことで言ってもディーゼル、シルキー、ミルキー、オットゥなどその原石の性質に応じて細かく区別され、加熱の手法（加熱温度、時間、酸化なのか還元なのかなど）も異なります。また、ガス炉で加熱したのちに、ある種のサファイアは電気炉を用いて再加熱を行っているとのことでした。

○ ベルワラのマーケット

次にベルワラのマーケットへ市場調査に行きました。ベルワラの市場では早朝から夕方(18時頃)まで取引が行われています。5000人におよぶディーラーそして100近いオフィスがあるそうで、コロンボの有名なディーラーはベルワラにもオフィスを構えている人が多いとのことでした。ここにはスリランカ産だけではなく、アフリカ、その他世界中の産地のサファイアが集まります。オフィスの中には次々にサファイアを持ったディーラーが集まり、入れ替わり立ち代わりで非常に活発な取引が行われていました。

取引では、非加熱、加熱、Be拡散処理などが明確に開示されており、買い手はその情報をもとに慎重に品定めをします。また、産地に関してもスリランカ産、マダガスカル産など適宜情報開示がなされていました。

○ Blow pipe（吹管）を用いた加熱処理

ラトナプラでは、伝統的な加熱手法であるBlow pipeを用いてルビーを加熱する現場と研磨作業を視察することができました。 Blow pipeはスリランカにおける伝統的なコランダムの加熱方法で、主にルビーの色調を改善し、内在する青味を除去するために行っています。ルビーを一粒ずつ練った石灰で包んでボールを作り、炭火の中に入れ、Blow pipeで火をあおりつつ、１時間ほど加熱します。そして焼けた石灰を割り、ルビーを取り出します。この手法では1000°Cまでしか温度は上がらないといわれています。

○ ラトナプラでの鉱山視察

ラトナプラは現地語で”宝石の街”を意味します。ラトナプラは平坦な農耕地で、その地下にイラム層と呼ばれる宝石を含有した砂利層が存在します。スリランカで商業的に採掘がおこなわれているのは、ほとんどが漂砂鉱床(第二次鉱床)で、多くが縦穴掘り方式でイラム層を採掘しています。また、付近の川からmammoties(マッモティーズ)という棒を用いて川底を直接さらうことによる採取も行われています。我々も今回の視察で、縦穴掘り方式の採掘法や川底からの採取を視察することができました。

○ ラトナプラの原石マーケット

最終日、我々はラトナプラの原石マーケットを視察しました。ここはカットされたサファイアではなく、原石のサファイアのみを扱うマーケットで、オフィス等を使用せずに公園のような場所で直接取引が行われます。ざっと見たところ２００名ほどのディーラーが集まっているようでした。

2015年7月No.27

リサーチルーム　北脇 裕士、久永 美生、山本 正博、岡野 誠、江森 健太郎

中央宝石研究所（CGL）東京支店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。これらはラウンドブリリアントカットされたルースで平均重量が0.25ctであった。　カラーはVery Light Yellow～Light Yellowで、一部はBrownish であるが、同系色の天然ダイヤモンドと視覚的には識別ができない。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、2875 cm^–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、これらが確実にCVD合成ダイヤモンドであることを識別できる。

背景

2012年、アントワープの国際的なダイヤモンドグレーディングラボラトリーから大量ロットのCVD合成ダイヤモンドの報告があり、ダイヤモンド業界を賑わせた（文献1）。それ以降、インドや中国の検査機関からも相次いでCVD合成ダイヤモンドに関する報告がなされており（文献2、3）、当研究所からも非開示で持ち込まれた1ct upのCVD合成ダイヤモンドについて報告を行った（文献4）。宝飾用に供されるCVD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、その色のバラエティも無色～ほぼ無色だけではなく、ピンクやブルーなど多様化している（文献5、6、7）。これまで報告されているCVD合成ダイヤモンドはほとんどがⅡ型であったが、一部で置換型単原子窒素を含む黄色系CVD合成ダイヤモンドも市場供給されている（文献8、9）。
本報告ではCGLに非開示で持ち込まれた15個の黄色～褐黄色のCVD合成ダイヤモンドの宝石学的特徴をまとめ、天然ダイヤモンドとの重要な識別特徴について検討する。

試料と分析方法

天然ダイヤモンドとして通常のダイヤモンドグレーディングに供された15個のダイヤモンドを検査対象とした（表1）。これらはすべてラウンドブリリアントカットが施されたルースで、重量は0.18～0.40ct、平均0.25ctであった（図1および図2）。カラーグレードおよびクラリティグレードは経験を積んだ当研究所のダイヤモンドグレーディングスタッフによりGIAのグレーディングシステムを用いて行われた。外部特徴および包有物の観察にはMotic製の双眼実体顕微鏡GM168を用いた。紫外線蛍光の観察にはマナスル化学工業製の標準的な4ワットの長波紫外線ライト（365nm）と短波紫外線ライト（253.6nm）を用いて完全な暗室にて行った。紫外－可視－近赤外分光分析には日本分光製V570を用いて分析範囲は220nm-1100nm、バンド幅2.0nm、分解能0.5nm、スキャンスピード400nm/minで室温にて測定を行った。赤外分光分析には日本分光製FT/IR4200を用いて分析範囲は7000-400、分解能は4.0㎝^–1で、20回の積算回数で測定を行った。フォトルミネッセンス（PL）分析にはRenishaw社製 inVia Raman MicroscopeとRenishaw社製 Raman system-model 1000を用いて633nm、514nm、488nmおよび325nmの各波長のレーザーを励起源に液体窒素に浸漬した状態で分析を行った。さらに、Diamond Trading Company (DTC)製のDiamondPlus™による検査とDiamondView™による紫外線ルミネッセンス像の観察を行った。

結果

◆カラーおよびクラリティ

カラーは15個中12個がVery Light Yellow～Light Yellowであったが、3個はLight Brownish Yellowでやや褐色味があった。クラリティグレードはVS2が2個、SI1が9個、SI2が4個であった。
（注：日本国内においては宝石鑑別団体協議会（AGL）の規約により合成ダイヤモンドのグレーディングは行わない）

◆拡大検査
検査したすべての試料に10倍ルーペで少数の微小包有物が観察された。これらの存在がVS以下のクラリティの要因となっている。顕微鏡下でさらに数10倍に拡大すると、黒褐色の不定形を呈しており、非ダイヤモンド構造炭素と考えられる（図3）。ひとつの試料（DAG0133）には２本のほぼ平行で幅の細い直線性色帯（おそらく種結晶に平行）が観察された（図4）。別の試料（DAG0126）には平面的に分布する多数のピンポイントが観察された（図5a）。これらをさらに拡大すると個々は四角形を呈しており（図5b）、おそらく｛１００｝面上に規制されて配列する非ダイヤモンド構造炭素と考えられる。また、一部の試料のガードル部（ブリリアントカットの側面）に黒色のグラファイト化が認められた（図6）。この特徴はHPHT処理が施されたダイヤモンドに見られるものと同様のもので、CVD合成後に色調の改善のためにHPHT処理が施されたことを強く示唆している。

◆歪複屈折
交差偏光板を用いた顕微鏡観察において、今回観察した試料すべてに特徴的な筋模様の歪複屈折（低次の白黒の干渉色）が認められた。これらは結晶の成長方向に平行に伸長したもので（図7b）、主に種結晶と成長結晶の界面から引き継がれた線状欠陥（ディスロケーション）によるものと思われる。その概念図を図7cに示す。このような線状の歪複屈折はCVD合成ダイヤモンドの特徴の１つと考えられる。しかし、成長面に対して垂直方向に観察した場合は細かく交差する網目模様が観察され（図7a）、天然Ⅱ型ダイヤモンドの“タタミ構造”に酷似するため解釈には注意を要する。

◆紫外線蛍光
すべての検査石に長波・短波ともに黄緑色蛍光が観察された。また、同系色の数秒程度の短い燐光も観察された。蛍光強度は弱～中程度であったが、概して長波よりも短波の方が強かった。

◆紫外－可視－近赤外分光分析
すべての試料において近赤外領域から可視領域の600nm付近まで緩やかに吸収率が増加し、470～480nm付近からは急激な吸収が始まる。またすべての試料において270nm付近に幅広い吸収が認められた。これらの吸収は置換型単原子窒素によるものである（文献10）。褐色味のある3個の試料（DAG0122、DAG0132、DAG0133）には520～530nmを中心とした緩やかな吸収が認められた（図8）。文献11 は窒素を添加して高速度成長させたCVD合成ダイヤモンドに270nm、365nmおよび520nm付近に吸収が見られ、365nm および520nmの吸収はHPHT処理によって消失するとしている。文献12 は同様に窒素添加で高速度成長させた褐色のCVD合成ダイヤモンドに270nm、370nmおよび550nm付近に吸収が見られ、550nmの吸収はNVに関連するものでHPHTにて消失するとしている。また、文献13はAs grownの褐色CVD合成ダイヤモンドに270nm、360nmおよび515nmの吸収が見られ、515nmバンドはNVH⁰に起因するのではないかとしている。

◆赤外分光分析
すべての試料に1130cm^–1、1344cm^–1および1332cm^–1に置換型単原子窒素のピークが検出された（図9）。1130cm^–1と1344cm^–1は中性の電荷状態Ns⁰によるものであり（文献14）、1332cm^–1は正の電荷状態Ns^＋に関連するものである（文献15）。1130cm^–1のピーク強度から（文献16）の手法により検査石の単原子窒素の濃度を見積もると1.1～7.2ppm、平均3.6ppmであった。また、すべての試料に3200 cm^–1～2800cm^–1に複数のC-H由来の吸収と考えられるピークが検出された。これらは黄色系の12個の試料では3107、3032、2948、2908、2875 cm^–1であったが、褐色味のある3個の試料では2908および2875cm^–1のピークはそれぞれ2902および2871cm^–1と低波数側にシフトしていた（再び図9）。文献5および文献6はこれらと同様のピークをそれぞれピンク色のCVD合成ダイヤモンドに報告している。

◆フォトルミネッセンス分析
633nmレーザーによるPLスペクトルを図10に示す。737nm（736.4／736.8nmのダブレット）ピーク（SiV^－）が15個中13個に検出された（DAG0122とDAG125を除く）。うち5個は非常に弱いピークであった。天然ダイヤモンドに737nmピークが検出されるのはきわめてまれで、その場合649.4、651.1、714.7nmなどの一連のピークが付随する（文献17）。これまでに報告されている宝飾用CVD合成ダイヤモンドにはほぼすべてに737nmピークが検出されている。737nmピークは合成装置由来のSi起源と解釈されており、CVD合成ダイヤモンドの特徴として理解されている（文献18、11）。ほとんどの試料に795.8、819.1、824.6、850.2、851.6、853.4、854.3、876.7および908.9nmに帰属不明の小さなピークが認められた（一部は図示せず）。
514nmレーザーによるPLスペクトルを図11に示す。非常に強い637.0nm（NV^－）および 574.9nm（NV⁰）がすべてに検出された。しかし、633nmレーザーで検出されていた737nmピークはいずれの試料にも検出されなかった。628.6および630.4nmの対のピークが15個中9個に見られた。また、ほとんどの試料に521.4、524.1、528.0、529.1、532.0、533.0、534.9、536.5、544.4、554.0、555.6および565.6nm（一部図示せず）に帰属不明の小さなピークが検出された。ゼロフォノン線（ZPL）の幅は局地的な歪が増すと幅が広くなることが知られており、しばしばダイヤモンド中の歪を調べるために利用されている（文献19）。図12に637.0nm（NV^－）および 574.9nm（NV⁰）の半値全幅（FWHM）を示す。過去にCGLで分析した天然Ⅱ型ダイヤモンド166個、無色～ほぼ無色CVD合成ダイヤモンド（製造者不明）39個およびピンク色CVD合成ダイヤモンド（製造者不明）5個もプロットした（未公表データ）。天然Ⅱ型ダイヤモンドはカラーグレードが低い程半値全幅（FWHM）が広い傾向にある。本研究における黄色系CVD合成ダイヤモンドは天然Ⅱ型ダイヤモンドの比較的カラーグレードの低いものの領域に重複するが、無色～ほぼ無色およびピンク色CVD合成ダイヤモンドは天然Ⅱ型ダイヤモンドの比較的カラーグレードの高い領域にプロットされている。

488nmレーザーによるPLスペクトルを図13に示す。すべての試料に637.0nm（NV^－）、574.9nm（NV⁰）および503.2nm（H3）の強いピークが検出された。H3／NV⁰の強度比は黄色系の12個の平均が1.43、褐色味のある3個の平均が0.82であった。また、すべての試料に494.6、500.8、506.8nmにピークが検出された。これらと同様のピークはCGLで過去に分析した無色～ほぼ無色のHPHT処理されたCVD合成ダイヤモンドにも見られたことがある。
325nmレーザーによるPLスペクトルを図14に示す。すべての試料に415.2nm（N3）のピークが検出された。N3シリーズとは別に天然ダイヤモンドには見られない425、428、439、441、451、453、457、462、486、492および499nmにピークが 検出された（図示せず）。文献18と文献11は、意図的に窒素が添加されて合成された後にHPHT処理が施されたCVD合成ダイヤモンドに帰属不明の451～459nmピークを報告している。

◆DiamondPlus™
DiamondPlus™はDTCにより開発され、2009年から市販されているⅡ型ダイヤモンドのHPHT処理を粗選別するためのコンパクトな装置である。この装置では15秒以内の測定時間で“PASS”あるいは“REFER”などと結果が表示される。“PASS”は天然で未処理のダイヤモンドであるが、“REFER”と表示されたものは更なるラボラトリーの検査が必要である。また、この装置はCVD合成ダイヤモンドの検出にも対応しており、737nmのピークを検出すると“REFER (CVD SYNTHETIC?)”と表示されるとともに正規化された強度が表示される。
測定した15個の試料すべては“REFER”もしくは“REFER (CVD SYNTHETIC?)”と表示され、“PASS”と表示されるものはなかった。しかし、“REFER (CVD SYNTHETIC?)”と表示されたものでも改めて測定すると“REFER”となることや、“REFER”と表示された試料が次に測定した際には“REFER (CVD SYNTHETIC?)”と表示されることもあった。これらの試料は“REFER (CVD SYNTHETIC?)”と同時に表示される正規化された数値が0.057～0.179であり、737nmピークの強度が低いためと考えられる。

◆紫外線ルミネッセンス法
DiamondView™の波長の短い（＜225nm）強力な紫外線を用いて検査した15試料すべてにH3に因ると思われる緑色が優勢の発光色とCVD合成特有の線模様が観察された（図15ab）。また、同系色の燐光もすべてに観察された。これらのうち、3個は黄色味の発光色が強く（DAG0122、DAG132、DAG133）、4個は部分的に青色味のオーバートーンが見られた（DAG0119、DAG0120、DAG0125、DAG0127）。黄色味の発光色が強い3個は地色のカラーがLight Brownish Yellowにグレードされた3個に一致しており、PL分析によるH3/NV^－の強度比が他のものよりも低い。また、青色味のオーバートーンが強いものはPL分析において比較的明瞭なN3センタが検出されている。

考察
現在市場で見られる無色～ほぼ無色のCVD合成ダイヤモンドの多くは成長速度を速めるために意図的に窒素が添加されている（文献20）。このような高速度成長は結果的にあまり魅力的ではない褐色味を呈する原因となっている。従って、商品化されているCVD合成ダイヤモンドの多くは褐色味を除去する目的で成長後にHPHT処理が施されている（文献18）。本研究で用いた試料もすべてppmオーダーの置換型単原子窒素が検出されており、意図的に窒素が添加されていることは確実である。
本研究での紫外－可視－近赤外分光分析においてすべての試料に置換型単原子窒素に起因する270nm付近の幅広い吸収が認められ、褐色味を帯びた3個の試料では520～530nmを中心とした緩やかな吸収が認められた。520～530nmの吸収は窒素添加で成長させたCVD合成ダイヤモンドに見られ、その後のHPHT処理において除去できることが知られている（文献11、12、13）。この吸収について文献12はNVに関連するものとし、文献13はNVH⁰に起因するのではないかとしている。
赤外分光分析においてすべての試料に3200 cm^–1～2800cm^–1に複数のC-H由来の吸収と考えられるピークが検出された。これらのピークは窒素を意図的に添加して成長させ、HPHT処理を施したCVD合成ダイヤモンドに見られるものである（文献21、12）。文献21は1900℃のHPHT処理後に検出された2902、2872cm^–1のピークは2200℃の処理後に2905、2873cm^–1にシフトしたとしている。我々が独自に行ったCVD合成ダイヤモンドのHPHT処理実験（未公表データ）においても1600℃の処理で2902、2871cm^–1に検出されたピークは2300℃の処理において2907、2873cm^–1にシフトした。本研究の黄色ダイヤモンドでは2908、2875cm^–1にピークが検出されており、2300℃以上でHPHT処理された可能性がある。また、褐色味のある3個の試料ではそれぞれ2902および2871cm^–1と低波数側にシフトしており、熱処理温度は～1900℃ではないかと推定される。
H3センタはAs-grown のCVD合成ダイヤモンドには見られないが、HPHT処理後に検出されることが知られている（文献21、12）。文献12は1970℃でLPHT処理した後はNV⁰＞H3であったが、2030℃でHPHT処理した後はNV⁰＜H3とその比率が逆転することを見出した。本研究では褐色味のある3個のみがNV⁰＞H3であり、黄色系に比べて熱処理温度が低く1970℃以下であったことが推定できる。
N3のピークは成長時のCVD合成ダイヤモンドからは検出されておらず、成長後のHPHT処理によって形成することが知られている（文献21、11）。この場合、2200℃での長時間の加熱においてその強度は強くなる。本研究のPL分析ではすべての試料にN3センタが検出されているが、褐色味のある3個はN3センタのピーク強度が他よりも低かった。この結果からも褐色味が残る試料はHPHT処理温度が他よりもやや低かったと考えられる。

まとめ
非開示でグレーディングに供された１５個の黄色系CVD合成ダイヤモンドを検査した。これらは平均3.6ppmの置換型単原子窒素を含有するⅠｂ型であることが判った。拡大特徴、H3およびN3の生成、H3／NV^－の強度比および赤外分光で検出されたC-H由来の吸収ピークから、これらは成長後に1900～2200℃程度の加熱（おそらくHPHT処理）をこうむっていると推測される。

謝辞
紫外レーザーによるPL分析には物質材料研究機構の渡辺賢司博士にご協力いただいた。つくばエキスポセンターの神田久生博士には光学中心についてご討論いただいた。ここに謝意を表する。◆

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コラム

本編でご紹介したようにダイヤモンドの鑑別にはタイプの粗選別が重要です。正確なタイプ分類には赤外分光分析（FTIR）が必要ですが、ダイヤモンドのカット形状からも手掛かりを得ることができます。
窒素を含有しないⅡ型のダイヤモンド原石は、比較的大粒の結晶が多いのですが、不定形の形状が多くなります。実際にダイヤモンドの原石を選別する際には、八面体の結晶面を示さない不定形のものはⅡ型として分類されています。地下深部でダイヤモンドが形成し、マグマの上昇過程において周囲の偏圧により塑性変形をこうむります。窒素が偏析したⅠ型に比べてⅡ型は塑性変形に弱いため、Ⅱ型のダイヤモンドは破断しやすく不定形になると解釈されています。
Ⅰ型を含むすべてのダイヤモンドにおいては、ラウンド以外の形状は10％程度に過ぎませんが（図1）、1ct以上のサイズのⅡ型ダイヤモンドでは、50％がラウンド以外のカッティング･スタイルが取られています（図2）。この統計は、明らかにⅡ型ダイヤモンドの原石の形状が八面体から外れた不規則な形状をしており、歩留まりを重視したラウンド以外のスタイルが選ばれたことを示唆しています。