高圧高温（HPHT）ダイヤモンドを製造するために使用される3つの主要な技術は、ベルトプレス、キュービックプレス、およびスプリットスフィア（BARS）プレスです。各機械の機械的設計は異なりますが、すべて炭素を結晶化してダイヤモンドにするために必要な破砕力と灼熱の熱を生成するという単一の目的を果たします。
コアインサイト ベルトプレスがダイヤモンド合成の基盤を確立しましたが、業界はキュービックおよびスプリットスフィア設計へと進化しました。これらの最新技術は、より高い効率と空間制御を提供し、これらは工業用グリットだけでなく、より大きな宝石品質のダイヤモンドを生産するために不可欠です。
3つのプレス設計の検討
HPHT合成の基本的な目標は、地球の奥深くにある条件を模倣することです。これを達成するために、エンジニアは炭素源に力を加えるために3つの異なる装置設計を利用します。
ベルトプレス
これはダイヤモンド合成のために開発された最も初期の技術です。2つの大きなアンビル（上部と下部）を使用して、円筒形の内部セルに immense pressure を加えます。
セルが外側に破裂するのを防ぐために、鋼帯の「ベルト」によって半径方向に閉じ込められています。この設計では、アンビルは電極としても機能し、熱を発生させるために必要な電流を供給します。
キュービックプレス
キュービックプレスは、多方向への力の移動を表します。上から下への圧力だけでなく、この機械は6つの別々のアンビルを備えています。
これらのアンビルは同時に機能し、立方体の体積のすべての面に圧力を加えます。一般的に元のベルトプレスの設計よりも小さいですが、キュービックプレスは必要な合成条件を達成するのに非常に効果的です。
スプリットスフィア（BARS）プレス
BARSプレスとも呼ばれるこのプレスは、現在使用されている中で最も経済的でコンパクトな方法と考えられています。
この設計では、円筒形のセラミック合成カプセルをデバイスのまさに中心に配置します。スプリットスフィアジオメトリを使用して力を集中することにより、このプレスは宝石取引に必要なより大きな結晶を成長させるのに特に効率的です。
トレードオフの理解
これらのプレスは工学的な驚異ですが、HPHTプロセスは、天然石やCVD（化学気相成長）ダイヤモンドとは異なる、ダイヤモンドに特定の特性をもたらします。
金属介在物
成長を促進するために、HPHTプロセスではしばしば金属溶媒触媒が使用されます。その結果、これらのダイヤモンドには暗い金属介在物が含まれる場合があります。
天然ダイヤモンドは金属ではなく岩石（ケイ酸塩）の中で形成されるため、これらの介在物はラボグロウン起源を明確に識別するものです。場合によっては、これらの閉じ込められた金属粒子により、ダイヤモンドは弱い磁気特性を示すことさえあります。
色飽和のリスク
HPHT環境は厳密に制御されていますが、ダイヤモンドを窒素にさらす可能性があります。
形成中に窒素が結晶格子に入ると、ダイヤモンドは黄色がかった色合いを帯びる可能性があります。HPHTは高色グレードの石を作成するのに優れていますが、この化学的感受性により、無色を保証するためには厳格なスクリーニングが必要です。
これをプロジェクトに適用する方法
技術の選択は、目的が工業用途か宝石品質の美学かによってしばしば決まります。
- 宝石品質の石の生産が主な焦点である場合：スプリットスフィアまたはキュービックプレスは、大きくて透明な結晶に必要な安定性と体積を提供する優れた選択肢です。
- 厳密に工業用途が主な焦点である場合：ベルトプレスは、美的完璧さが無関係なダイヤモンドグリットまたは粉末を作成するための、実行可能で実績のある技術であり続けます。
- 識別の特定が主な焦点である場合：金属介在物または粒状構造を探してください。これらは、3つのプレスすべてで使用される急速な高圧成長環境の決定的な署名です。
最終的に、機械はより洗練されてきましたが、物理学は同じままです。炭素を結晶に変えるために地球の破砕力を再現することです。
概要表：
| プレス技術 | 主な特徴 | 主な用途 |
|---|---|---|
| ベルトプレス | ラジアル鋼ベルトを備えた2つの大きなアンビル | 工業用ダイヤモンドグリットおよび粉末 |
| キュービックプレス | 多方向の力を加える6つのアンビル | 宝石品質および高精度結晶 |
| スプリットスフィア（BARS） | コンパクトで経済的なスプリットスフィアジオメトリ | 大きくて高透明度の宝石グレードダイヤモンド |
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