A. 钻石是用什么切割的
目前常见的钻石切割方式有三种：
一，沿着钻石本身的解理方向劈钻。
拓展资料：
对于明亮型切割而言，标准的切割方式是57面体切割。
如下各个部位的称谓请参考钻石的4C标准：
冠部（CROWN）：钻石上面的部分称为冠部，包括1个桌面（TABLE）、8个星面（STAR FACET）、8个风筝面（BEZEL FACET）与16个上腰面（UPPER GIRDLE FACET），总共33个切面
腰围（GIRDLE）：钻石最宽的部位，也是分割钻石上面的冠部与底下亭部的交界处，腰围是珠宝镶嵌时用来固定钻石的地方。
亭部（PAVILION）钻石下面的部分称为亭部，也就是从腰围以下到钻石尖端的部分。包括16个腰面（LOWER GIRDLE FACET）、8个亭部切面（PAVILION FACET）与1个最底下的尖底面（CULET），总共25个切面；因为钻石并不一这有尖底面，所以无尖底面的钻石亭部只有24个切面，切面总数为57个切面。
明亮型切割以下常见的切割方法
对于同等大小净度的钻石而言，品牌之间除了用镶嵌方法突出自己经典的加工工艺以外，也渐渐用独特的切割方式来章显自己的切割技艺。新奇的切割方法都可以申请专利。不过要说多新奇倒也说不上，不过是以上一些切割方法的融合，对切割机器的要求倒是很高。
参考资料：网络-钻石切割
B. 激光能否用来切割钻石（说明原因呀！）
激光是可以切割钻石的，现实中也确实这样做了
在这个问题之前，首先要说一下激光切割的定义：利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的缝，完成对材料的切割。
基于这个原理，所以激光是可以应用在宝石领域的，激光切割应用到钻石领域比较常见的就是对钻石腰棱的切割以及对于钻石内部包裹体的烧灼
一.钻石激光切割：利用激光对钻坯进行切割，以便于接下来的切磨，主要代表就是钻石具有抛光的腰棱和钻石上用激光雕刻的编码
C. 激光有什么用途
激光应用很广泛，有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等等。激光系统可分为连续波激光器和脉冲激光器。
激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。激光的原理早在 1916年已被着名的美国物理学家爱因斯坦发现。
(3)钻石激光打孔是利用什么扩展阅读：
首次捕捉
2015年1月27日，《新科学家》（New Scientist）报道，利用能探测到单光子，每秒200亿帧的超高速摄像机，科学家首次捕捉到了激光在空气中飞行的画面。在10分钟内，研究者记录了光子与空气碰撞时产生的200万次激光脉冲。该技术可用于巡查环境角落，显示屏幕上看不到的物体，还可用在需要精准计量时间信息的地方。
苏格兰赫利瓦特大学的主要研究者加里皮说：“这是我们第一次看到光经过身边时的情形。”在通常情况下，科学家只能通过物体上的反射来看到光。想看到激光器发出的激光则更加棘手，因为光子是在聚焦光束中运动，而且方向都相同。
D. 钻石的基本性质
钻石的矿物名称为金刚石，英文名称为Diamond，源自希腊语“adamant”，意思是“坚不可摧”。
钻石与红宝石、蓝宝石和祖母绿一起并称为四大珍贵宝石。目前钻石已成为结婚的信物，并被誉为四月的生辰石，象征坚韧、永恒和纯洁无瑕。
一、钻石的化学成分和分类
1.化学成分
钻石是具有立方结构的碳。主要成分是C，其质量分数可达99.95%，次要成分有N、B、H等。其他微量元素还有Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr等。
2.分类
钻石的分类最早由Robertson、Fox和Martin等三人根据钻石在红外区吸收带和对紫外光透射的差异提出，他们认为Ⅰ型钻石能透过400～300nm的紫外光并在红外区显示与氮有关的吸收带，而Ⅱ型钻石可透过低至220nm的紫外光并在红外区无明显的吸收带。
1959年美国的Kaiser和Bond发现Ⅰ型和Ⅱ型钻石的差异与杂质氮有关，后来人们又发现在含氮的钻石中氮的最常见的存在形式不只一种，氮以单个氮原子分散在钻石中，称为C心、以原子对集合体出现，称为A心、3个氮形成的原子团称为N3中心，而多于4个原子的原子团则称为B集合体(B心)，也可为一些较大的有几个原子厚的扁平层偏片晶氮存在，称为D心。钻石的分类是按照是否含氮和硼及氮的聚型类型划分如下(表14-1-1)。
表14-1-1 钻石的分类
天然钻石中Ⅰa型钻石约占98%以上，Ⅱa型占1%左右，Ⅰb型和Ⅱb型很少，人工合成钻石中以Ⅰb型为主，少量为Ⅰb和Ⅰa型混合型。
二、钻石的结构与形态
1.晶体结构
钻石属等轴晶系，
图14-1-2b 钻石晶体不同聚形示意图
大多数彩钻颜色发暗，强至中等饱和度、颜色艳丽的彩钻极为罕见。彩钻是由于少量杂质 N、B和H原子进入钻石的晶体结构之中，形成各种色心而产生的颜色。另一种原因是晶体塑性变形而产生位错、缺陷，对某些光能的吸收而使钻石呈现颜色。
(1)黄至棕黄色钻石的颜色是由于N原子代替C原子而产生的。理想的钻石晶体是禁带很宽的半导体，宽的禁带避免了可见光范围内的一切可能吸收，因此理想的钻石是无色的。当N原子代替部分C原子时，由于氮外层有5个电子，代替碳原子后多余一个电子，这电子在禁带中形成一个新的能级，相当于减少了禁带宽度，从而使得晶体能吸收可见光范围内的光能而呈现颜色。N原子代替C原子有不同的形式，一种情况是孤立的N原子代替C原子，它对能量高于2.2eV(波长小于560nm)的入射光有明显的吸收，使钻石呈现一系列黄色、褐色、棕色，其颜色很鲜艳浓郁，Ⅰb型钻石的颜色往往由该种色心引起；另一种情况是金刚石内N原子可移动聚合在一起形成多个N原子集合体，这种集合体对400～425nm光有明显的吸收作用，同时对477.2nm有弱吸收，由于人们对477.2nm吸收反应灵敏，477.2nm蓝光被吸收后，钻石呈现黄色。
(2)蓝色钻石：从晶体完美程度来讲，蓝色钻石是最好的，也是极罕见的。它不含N却含有微量B(wB＜1%)，属Ⅱb型钻石。正是这些B使钻石呈现美丽的蓝色。少数含H杂质的钻石也呈蓝色。
(3)粉红色钻石和褐色钻石：这两种彩钻都是由于钻石在高温和各向异性压力的作用下发生晶格变形而产生的颜色，相比之下粉红色钻石罕见得多，因而极其昂贵。这种晶体缺陷在极端情况下可形成紫红色钻石。
(4)绿色钻石：绿色和蓝绿色钻石通常是由于长期天然辐射作用而形成的。当辐射线的能量高于晶体的阈值时，碳原子被打入间隙位置，形成一系列空位-间隙原子对，使钻石的电子结构发生变化，从而产生一系列新的吸收，使钻石着色。若辐照时间足够长或辐照剂量足够大，可使钻石变成深绿色甚至黑色。辐射造成的晶格损伤有时还可形成蓝色钻石和黄褐色钻石。
2.光泽
钻石具有特征的金刚光泽，金刚光泽是自然界透明矿物最强的光泽。但钻石的光泽有时会因表面不平而显得暗淡。
3.透明度
钻石的透明度为透明-不透明。纯净的钻石应该是无色透明的，但由于地质条件的复杂性，常有杂质元素进入钻石的晶格或以包裹体的形式存在于钻石中，使钻石的透明度受到一定的影响。
4.光性
钻石属等轴晶系，为均质体，在正交偏光下全消光，但有些钻石由于内部应变或内部含有包裹体，偶见异常消光。
5.折射率
钻石为单折射宝石，在钠光(589.3nm)中折射率为2.417，超过了常规折射仪的测试范围，是透明矿物中折射率最大的。
6.色散
钻石的色散强，色散值为0.044，比天然无色透明宝石的色散都高，所以我们在切割标准的钻石表面能看到漂亮的“火彩”。
7.发光性
(1)紫外荧光：钻石在紫外灯下的荧光可有不同的反应，有些钻石发光很强，有些则不发光。钻石在长短波紫外光下可呈现从无至强的蓝色、黄色、橙黄色、粉色等荧光，通常长波较短波的荧光强。
(2)X射线荧光：钻石在X射线下一般呈现蓝白色的荧光，且稳定性好，在钻石开采中可根据钻石X射线下的荧光特性，将其他砾石分选出去。
(3)阴极发光：阴极发光可揭示钻石的内部生长结构，钻石在阴极发光仪的电子束照射下，绝大多数钻石会发出阴极荧光，主要呈现蓝色、橙红色和黄绿色，天然钻石和合成钻石的生长条件不同，表现出的生长结构也不同，目前阴极发光技术已成为鉴别钻石是天然的还是合成的主要手段之一。
8.吸收光谱
无色—浅黄色的钻石，在紫色区415.5nm处有一吸收谱带；其他颜色的钻石的吸收线位于453nm，466nm和478nm处；褐—绿色钻石，在绿区504nm处有一条吸收窄带，有的钻石可能同时具有415nm和504nm处的两条吸收带。辐照改色的黄色钻石可能在498nm，504nm和592nm处有吸收带。
四、钻石的力学性质
1.解理
钻石有四组八面体{111}方向的中等解理，{110}、{221}的不完全解理。图14-1-3为钻石{111}方向解理示意图。
图14-1-3 钻石{111}方向解理示意图
2.硬度
钻石的摩氏硬度为10，是自然界最硬的矿物，钻石的硬度具有各向异性的特征，不同方向硬度不同，其八面体晶面的硬度大于立方体晶面的硬度，因此在钻石加工中可用钻石研磨钻石。
钻石具有很强的抗磨性能，摩擦系数小，其抗磨能力是刚玉的90倍。这种特性使钻石能高度抛光，并使每个小面边棱锐利、挺直。但值得注意的是，钻石虽硬，但常显脆性，在外力冲击作用下很容易破碎。
3.密度
钻石的密度为3.52(±0.01)g/cm3，因钻石成分单一，并且纯度较高，所以钻石的密度相对很稳定。
五、钻石的内含物
钻石的内含物主要有浅色至深色矿物包体、云状物、点状包体、羽状纹和生长纹。矿物包裹体主要是钻石、橄榄石、辉石、石榴子石、锆石、刚玉、黑色石墨、暗色的赤铁矿、钛铁矿、铬铁矿、硫化物等。云状物由云雾状白色或灰色包体组成，羽状体则包括开放式裂隙和隐蔽式裂隙两种裂隙类型。此外，钻石中还可见生长纹和解理等特征。
六、钻石的电学性质和热学性质
1.电学性质
Ⅰ型和Ⅱa型钻石是绝缘体，室温下电阻率为1014～1015Ω·cm。通常情况下，Ⅱb型钻石因含硼而电阻率降低，为25～108Ω·cm，为P型半导体，钻石半导体的电阻值随温度变化特别灵敏，甚至连很微小的变化(0.0024℃±)都能在瞬间被记录下来，这一特点被广泛应用于真空仪器和精密测温的仪器中。
2.热学性质
(1)导热性：钻石具有很高的导热率，且导热率与含氮量有关。若300°K下其导热率为铜的3倍，则其含氮量＜300×10-6。Ⅰa型钻石的含氮量多高于此值，故不宜作散热元件。Ⅰb和Ⅱ型钻石含氮量低，均具有很高的导热率，适于作散热元件。其中Ⅱa型钻石的导热率最好，约比铜高6倍，在190℃则升至30倍左右。
根据钻石的高导热率，宝石鉴定中可用钻石笔(热导仪)鉴定钻石和其仿制品；若简单地对着样品哈气，如果是钻石，则表面上的那层雾气比仿制品要消失得快，这是因为钻石传热快，钻石提供的热量让水膜迅速蒸发的缘故。
(2)热膨胀性：钻石的热膨胀性非常低，温度的突然变化对钻石的影响很小，但若钻石中有裂隙或含有热膨胀性大于钻石的包裹体时，温度的突变可能使钻石发生破裂。
(3)可燃性：高温下钻石可燃，燃点在空气中为850～1000℃，钻石在氧中加热到650℃时，即缓慢燃烧而变为气体二氧化碳。燃点和钻石与空气的接触面及增温率有关，一般小颗粒钻石比大颗粒钻石易燃。激光打孔就是利用该原理在很小区域内提供集中的热量，使空气中的氧将钻石中的暗色物质烧掉。在绝氧并加压的真空条件下，钻石加热到1800℃，可转变成石墨。
3.其他性质
(1)表面性质：钻石表面具有亲油性和疏水性。由于钻石由非极性的碳原子组成，对水的H+和(OH)-不产生吸附作用，即水对钻石不产生极化作用，故钻石具有疏水性。
(2)化学稳定性：钻石对任何酸都是稳定的，甚至在高温下，酸对钻石也不显示任何作用，但在含氧盐类和金属熔体中，钻石很容易受侵蚀。
E. 钻石是我们这个星球上最坚硬的物质，那么钻石是靠什么物质来切割打磨它的
钻石的切割 前面技术
最早出现在戒指上的钻石，是天然八面体形状的原石，大约从十四世纪开始，人们将钻石进行一定的加工后再镶嵌，早期切割工匠将钻石设法磨出尖；十五世纪出现台面切割，到十六世纪，玫瑰式切割开始出现，这种切割样式一直延续到十九世纪。明亮式切割的出现饰钻式切割的一大进步，使钻石有更美好的亮光与火彩。
1914年安特卫普的钻石切割样师托考夫斯基发表了他根据钻石的折射率和色散率切割的比例，受到广大欢迎，今天明亮式的切割虽有改进，但大多仍是以托考夫斯计算的比例为基础，然而，钻石切割是艺术与技术相结合的产物，需要长期的经验积累和人才培训，因此钻石的切割主要集中在那些传统的切割中心。目前，世界上有四个主要的切磨中心。
印度的孟买
美国的纽约
比利时的安特卫普
以色列的特拉维夫
除此之外，泰国、中国俄罗斯、南非也正在发展成为主要的钻石加工、切割中心。每一颗璀璨夺目的钻石都需要精心的切割、加工，才能使之释放出应有的光泽愈光彩，这也是人与自然的完美结合。但行业内惯常的说法“俄罗斯工”、“比利时工”、“印度工”与上述切割中心并无直接的来源关系，即“俄罗斯工”钻石不一定指这颗钻石是由俄罗斯的某加工厂加工的，而是暗示这颗钻石的加工的切工非常完美（相关内容将在4C评价部分再作介绍）。
切磨过程：
一颗钻坯看起来并不起眼，必须经过仔细的切磨、加工，才会成为我们所惯见的闪烁生辉的钻石。因此，钻石的车工，直接影响钻石的价值，详见后述。最理想的切割效果当然是保持钻石的最大重量、尽量减少瑕疵，并充分展示钻石的美，以使钻石光彩照人。一般的切割过程包括以下几个步骤：
标记（划线）：这是钻石切割的第一步，先检验钻坯、并在钻石表面做标记，做这项工作的人有着丰富的经验并精通加工技术。最终目的是制造出最大、最干净、最完美的钻石，以尽可能高地体现钻石的价值。划线员必须留意两点：即既要尽量保持最大的重量，又要尽量减少内含物。划线员利用放大镜研究钻坯的结构，如果是大颗粒钻石，这项工作可能要历时数月，对普通钻坯则需要几分钟。不过，不论钻坯如何细小，每一颗钻石都要经过详细的检查以做出正确的判断。
划线员用印第安墨水在钻坯上划下标记，显示该钻坯要沿此线分割。通常尽可能沿钻石的天然纹理方向划线。
分割原石：包括劈割和锯切。
劈割：劈割师将划好的线的钻坯安放在套架上，然后以另一颗钻石沿分割线削一个凹痕，再把方边刀放在凹痕上，以手捶在劈刀上以合适的力敲击，钻石会沿纹理方向被劈成两半或多块。
锯切：大多数钻石并不适宜劈开，这时需要用锯切开，由于只有钻石才能切割钻石，因此锯片是一张在边缘涂有钻石粉及润滑剂的磷青铜圆片。钻石固定在夹子上，锯盘以高速旋转，即可将钻石锯开。现代激光技术引入钻石切割，大大提高了钻坯的加工效率。
成型：锯开或劈开的钻石再送到打圆部门去打圆、成型，即按照设计要求将钻石做成圆形、心形、椭圆形、揽尖形、祖母绿形等常见的切割花形，或其它特殊的形状。由于钻石是目前为止人类所认识到的最硬的天然物质，所以只有钻石才能打磨钻石，而且因钻石各个方向的硬度略有不同。所以研磨时要凭借经验，把握住钻石的基本形态：三方体、八面体、十二面体及晶体特性。一般方法是将钻坯高速旋转的车床上，然后用另一臂杆上的钻石把转动中的钻坯打圆。
起瓣、抛光：在一个涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上，车磨出所有瓣面（刻面），使钻石发出诱人的光彩。研磨的过程通常是，首先在底层做出8个大面，然后做16个刻面。加尖底，共25个刻面，正确改错了，并由此延伸出三角小面，风筝面及腰上刻面，一共33个刻面，这样一颗圆形钻石一共58个刻面，如果没有底尖的小刻面则共有57个刻面。并不是每颗钻坯都必须经过全部五道工序，这须视钻坯的本身特点、所要达到的目标而定，如对前述的“扁平状”钻坯可能就不用劈割这道工序，又如加工祖母绿钻石就不须经“打圆”的工序。然而，任何钻石毛坯，有两道工序是必不可少的，这就是“划线”、“起瓣、抛光”。一颗精工切割的钻石所产生的瓣面，其位置和角度都是经精确计算的，使钻石发出最大的光彩。由此可见，切割世界上最坚硬的宝石——钻石，不仅需要先进的设备，更需要切割师由丰富的经验、高度责任心和全神贯注，才能释放钻石全部的灵彩。首饰柜台里一颗钻石，可能遗穿越过许多国家，经过若干人之手，通过加工、镶嵌、制作后才成为一件钻石首饰。
随着科学技术的进步，激光技术、电子计算机记述的引入，可以使钻坯的设计、切磨更加精确无误
F. 激光到底有什么用
激光的用途
（l）激光通信
用光传递信息，在今天十分普遍。比如，舰船用灯语通信，交通灯用红、黄、绿三色调度。但是所有这些用普通光传递信息的方式，都只能局限在短距离内。要想把信息通过光直接传递到遥远的地方，就不能用普通光，而只能动用激光。
那么如何传递激光呢？我们知道，电是可以沿着铜线输送的，但光是不能沿着普通金属线输送的。为此，科学家们研制出来一种能够传输光的细丝，叫作光导纤维，简称光纤。光纤是用特种玻璃材料制成的，直径比人的头发丝还要细，通常为50～150 微米，而且非常柔软。
实际上，光纤的内芯是高折射率的透明光学玻璃，而外面的包皮层则是用低折射率的玻璃或塑料制成。这样的结构，一方面能使光沿着内芯折射前进，就像水在自来水管里往前流动，电在导线中往前传输一样，即使千绕百折也没有什么影响。另一方面，低折射率的包皮层又能阻止光外泄，就像水管不会渗水，电线的绝缘层不会导电一样。
光导纤维的出现解决了传递光的途径，但并不是说有了它就可以把任何光都能传送到很远很远的地方去。只有亮度高、颜色纯、方向性好的激光，才是传递信息最理想的光源，它从光纤的一端输入后，几乎没有什么损失又从另一端输出。因此，光通信实质上就是激光通信，它具有容量大、质量高、材料来源广、保密性强、经久耐用等优点，被科学家们誉为通信领域的一场革命，是技术革命中最辉煌的成果之一。
激光通信先进在哪里？激光通信的优点首先是容量大。它的容量有多大呢？当我们平时打电话时，讲着讲着有时会串进来不相干的说话声。这种打架现象是由于一对电话线上只能通过一路电话，如果另外串进来一路电话，正常的通话双方就会受到干扰。假如有10对人同时用一对电话线通话，就等于20个人同时讲话，那就根本无法通话了。为了解决这个问题，就必须采用载波等方法，使各路电话分别处在各个频段上。由于普通电话的频率范围为300～400赫，而在一对电话线上最高频率只有1500千赫，所以在一对电话线上只能同时通过十几路电话。显然，这样的电信容量是远远不能满足当今信息社会的要求的。
如果我们把普通电话的传输信息量比作是小推车的话，那么激光通信则是汽车。由于激光的频率要比无线电波高得多，所以激光通信的信息容量要比电气通信大10亿倍。一根比头发丝还细的光纤就可以传输几万路电话或几千路电视节目。由20根光纤组成的光缆只有一支铅笔那样粗细，每天可以通话76200人次。相比之下，由1800根铜线组成的电缆，直径约7.6厘米，但每天却只能通话900人次。
尤其令人惊讶的是，光纤通信特别适合于电视、图像和数字的传递。据报道，一对光纤可在一分种内传递全套《大英网络全书》。
此外，制造光导纤维的材料是地球上到处都有的砂子——石英，只要几克石英就能制造出1千米长的光纤。这样，不仅原材料取之不尽、用之不竭，还可以大大节约铜和铝材。正因为如此，目前世界上发达国家都在竞相研究激光通信。于是激光通信成了争相发展的宠儿。
在通信技术史上，光纤通信技术的发展之快是前所未有的。拿通信技术史上的几个里程碑来看，电话从发明到应用，花费了60年左右的时间，并且电话通信至今仍大量、普遍使用。无线电技术（例如电报）从发明到应用也花了30年左右时间。电视技术虽然发展较快，但仍然孕育了约14年。而激光通信，从第一根低损耗光导纤维的诞生到应用，总共只有5年时间。现在激光通信不仅应用广泛，而且形成了巨大的光纤市场。
1977年5月，美国有一家大公司叫电报电话公司，它在芝加哥市内的两个电话局之间，敷设了世界上第一条短距离的光导纤维通信线路，此后在全美国近百个地方建立了总长几百千米的短距离激光通信线路。这就意味着在短距离内，激光通信已开始取代普通的电气通信。到了1983年，美国纽约到波士顿之间长达600千米的光导纤维通信已投入使用。
紧跟在美国后面的是日本。1984年，日本完成了从北海道的札幌至九州福冈的长距离光导纤维通信干线，全长达2800千米，中间联结着30多个城市。1993年12月，中国和日本之间横跨东海的光纤电缆已铺设成功。日本和美国之间横跨太平洋的长达1万千米的海底光缆也在设计中。
由于光导纤维通信的蓬勃发展，美、日、英、法等工业发达国家相继成立了光导纤维、光缆生产企业。世界上三大着名的光纤光缆公司——美国的西电公司、康宁公司和日本的住友公司，光导纤维产量每年都在12万千米以上。
总之，工业发达国家都已建立了全国性的光纤通信网络，以便彻底替代目前的铜质电线电缆，这项浩大的技术工程估计到2000年可告完成。到那时候，激光通信将给我们这个地球带来巨大变化。例如，足不出户就可以利用光纤网络在家中处理文件或参加一个会议；或者将家中的光纤网络与购物中心相连，如同置身在超级市场一样，坐在家中选购需要的商品，货款只须与电子金融购物系统结算。各地的医疗中心也可以从屏幕上查看病人的病情和化验报告，并据此开出处方单，从而真正做到“秀才不出门，可知天下事”，“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”。
激光和光纤还可以传送图像。首先，要将直径比人头发丝还要细的单根光导纤维组合成纤维束。在传送信息过程中，常用的纤维束有两种：一种叫传光束，另一种叫传像束。传光束的任务是将光从一头传到另一头。传光束结构比较简单，它是由多根单丝胶合在一起，再将其端面抛光、研磨，以便减少光进入光纤时的反射和散射损失，然后在传光束外面套上塑料护套。
由于一根光纤只能传送一个光点，要传送整幅图像就必须将光导纤维一根一根整齐地排列起来，这样组成的光纤束就叫传像束。
在传像束中，全部光纤都排列得整整齐齐，两个端头所处的位置都一一严格对应，一点也不混乱，就像一把整齐的筷子那样。比如，某根光纤的一头在传像束中处于第八排第八列的位置上，那么它的另一头也同样是处于八、八位置上。
传像束在传送图像时，首先将图像分割成网眼状，即一幅图像被无数根光纤分解成无数个像元，然后再传送出去。一根光纤负责传送一个像元，无数根光纤便能将整幅图像传送到另一端。如果要使图像传送得清晰，就要尽可能选用直径较细的光纤，因为光纤越细，在一定的传像束上就能容纳进更多的光束，这样就能传送更多的像元。显然，像元越多，图像就越清晰。
现在应用的传像束由上万根光纤组成，要把这么多光纤整齐地排列起来可不是一件容易的事。排列好后，再用一种叫作环氧树脂的有机粘合剂将两端胶合，使光纤粘结固定，保证两端光纤一一对应。对两个端面还要磨平和抛光。至于中间部分则不必粘牢，而是像二胡的弦那样松散，只须在外面加上保护的塑料套管，这样的传像束既柔软，又可以任意弯曲。
除了传送图像处，传像束还能传送一般的符号或数字，以及放大图像或缩小图像。
如要放大图像，可以将传像束做成一端大、一端小，就像锥体那样。当图像元从小端传到大端时，整幅图像就被放大。反之，如将图像从大端发送到小端，整幅图像就被缩小了。
此外，利用光纤还可以改变图像。如果根据需要有意打乱光导纤维的排列，就可以使出口端的像元并不落在原先对应的点上，而落到主观构思的点上，于是图像就改变了。如果将图像元进口端的光纤做成方形，而将出口端光纤做成圆环形，就能将方形的图像元变成圆环形的像元。
总之，光纤传像束有很大的发展潜力，在未来的光信息处理技术中将日益显示其独特的作用。
（2）材料加工
钻孔、切割、焊接以及淬火，是加工金属材料时最常用的操作。自从引进了激光后，在加工的强度、质量以及范围等方面开创了全新的局面。除了金属材料外，激光还能加工许多非金属材料。
激光钻孔机在激光钻孔机问世之前，对各种机械零件钻孔靠的是电动钻孔机或冲床。但机械钻孔不仅效率低，而且钻出的孔洞表面不够光洁。
激光钻孔的原理，是利用激光束聚集使金属表面焦点温度迅速上升，温升可达每秒l00万度。当热量尚未发散之前，光束就烧熔金属，直至汽化，留下一个个小孔。激光钻孔不受加工材料的硬度和脆性的限制，而且钻孔速度异常快，快到可以在几千分之一秒，乃至几百万分之一秒内钻出小孔。
比如，如果需要在金属薄板上钻出几百个连人眼都难以察觉出来的微孔，用电动钻孔机显然是不能胜任的，但用激光钻孔机却能在1～2秒钟内全部完成。如果用放大镜对这些微孔作一番细查的话，可发现微孔面十分整齐光洁。
激光钻孔还可用来加工手表钻石。它每秒钟可钻 20～30个孔，比机械加工效率高几百倍，而且质量高。同时，激光钻孔与下面我们就要讲到的激光切割一样，加工过程是非接触式的，即不像机械加工那样靠钢钻头逐渐钻透金属材料。因此，激光操作可以在自动化连续加工，或者在超净、真空的特殊环境中发挥作用。
激光切割机知道了激光钻孔的原理，就容易理解激光为什么可以切割金属材料了：只要移动工件或者移动激光束，使钻出的孔洞连边成线，就自然能将材料切割下来了。而且，不论是什么样的材料，如钢板、钛板、陶瓷、石英、橡胶、塑料、皮革、化纤、木材等，激光都如一柄削铁如泥，削木如灰的光剑，而且，切割的边缘非常光洁。
激光焊接机激光之所以能用来焊接，是因为它的功率密度很高。所谓功率密度高，是指在每平方厘米面积上能集中极高的能量。激光的功率密度有多高呢？我们可以作个比较：工厂里通常用于焊接的乙炔火焰能将两块钢板焊在一起，这种火焰的功率密度可以达到每平方厘米1000瓦；氩弧焊设备的功率密度还要高，可以达到每平方厘米10000瓦。但这两种焊接火焰根本无法与激光相比，因为激光的功率密度要比它们高出千万倍。这样高的功率密度不仅可以焊接一般的金属材料，还可以焊接又硬又脆的陶瓷。
激光淬火传统的淬火方法十分简单，先将刀刃烧红，然后骤然浸到冷水里，经过这一热一冷的处理，刀刃的硬度就大为提高。不过，这样淬火显然不太方便，效果也不一定理想。
激光淬火，是用激光扫描刀具或零件上需要淬火的部位，使被扫描区域的温度升高，而未被扫描到的部位仍维持常温。由于金属散热快，激光束刚扫过，这部位的温度就急骤下降。降温越快，硬度也就越高。如果再对扫描过的部位喷速冷剂，就能获得远比普通淬火要理想得多的硬度。
（3）激光照相排版
照相排版实际上是引入了光学摄影原理。用活字排版，必须根据书稿，依样画葫芦地检出各种大小、字体不同的铅字和符号进行排版。而照相排版要简便很多，它是通过排字机上的透镜，来改变字样的大小和形状的。至于用透镜为什么就能改变字样的大小和形状，这实际上就等于我们照“哈哈镜”。
用照相排版时，只需将光源通过透镜把需要的文字和符号，在感光相纸上成像，再经过显影和定影就形成了照相底片。然后，只要像印照片那样印刷就行。
照相排版可使用两种光源，刚才讲的是普通光源，相比之下，激光排版省时省力。由于激光亮度高，颜色浅，可以大大改善图像的清晰度，印出来的书质量自然就高。它的原理是怎样的呢？首先通过计算机把文字变成一个个点，然后用点来控制激光扫描感光底片，才真正拍摄出全息照相。
全息照相与立体照相是两回事。尽管立体彩色照片看上去色彩鲜艳、层次分明，富有立体感，但它总归仍是单面图像，再好的立体照也代替不了真实的实物。比如，一个正方形木块的立体照，不论我们怎样改变观察角度，只能看到照片上的那个画面，但全息照就不同了，我们只要改变一下观察角度，就可以看到这个正方块的六个方面。因为全息技术能将物体的全部几何特征信息都记录在底片上，这也是全息照相最重要的一个特点。
全息照相的第二个重要特点是，能以一斑而知全豹。当全息照被损坏，即使是大半损坏的情况下，我们仍然可以从剩下的那一小半上看到这张全息照上原有物体的全貌。这对于普通照片来说就不行，即使是损失一只角，那只角上的画面也就看不到了。
全息照的第三个特点是，在一张全息底片上可以分层记录多幅全息照，而且在它们显示画面时不会互相干扰。正是这种分层记录，使得全息照能够存储巨大的信息量。激光全息照的底片，可以是特种玻璃，也可以是乳胶、晶体或热塑等。一块小小的特种玻璃，可以把一个大型图书馆里的上百万册藏书内容全部存储进去。全息照相的用途日益广泛。
全息照相可以将珍贵的历史文物记录下来，万一有文物古迹遭到严重破坏，即使荡然无存，我们仍然可以根据全息照相重建。比如像北京圆明园那样的名胜，当年被八国联军焚毁，现在虽然打算重建，因为不知道原来的整个面貌，就难以完全恢复。如果全息照相提早100年发明的话，事情就好办了。
全息照相在工业上还可以用作无损检测。什么是无损检测呢？就是说，用激光全息技术既可以检查出产品有没有微小的毛病，又一点也不会损伤这些产品。
更令人感兴趣的是，目前全息照相还被用来拍摄全息电影和电视，不久观众会看到真实生活的图像画面了。即用激光“撞”击底片上的感光涂料，留下无数个对应的点，这些点经显影、定影后就重新变成文字或图像。这里，激光束相当于电子束，感光底片相当于电视机荧屏。接下来，用载有文字和图像的底片就可以去印书报杂志了。彩色电视机之所以能显示红、绿、蓝三色，是由于荧屏上涂有三色荧光粉，它们在电子撞击下会显出三种颜色。而激光照相排版也可以采用类似的原理，印刷出优美的彩色画面来。
（4）激光在医学上的应用
激光应用在医疗器械领域的成果是很多的，它可以扮演钻头、手术刀、焊枪等多种角色。
焊枪和钻头在眼科，激光主要是用来治疗视网膜剥离。视网膜剥离是一种很棘手的疾病，患者的视网膜与眼球内壁脱开，无法产生视觉。在激光没有问世之前，病人恐怕难免失明的苦难。
现在，医生可以用激光器对准病人眼底，使激光器发射出一束激光，通过加热使视网膜重新与眼球内壁合在一起。整个过程要不了几分钟，激光束就像焊枪一样，将病人的视网膜焊接好了。
除了焊接外，激光这把焊枪也可以用于切割。
白内障是老年人的常见病。病人的眼球前部的凸透镜——晶状体，由原来透明的弹性体渐渐变得混浊无弹性，光线就不能通过晶状体，落到眼底的视网膜上，病人逐渐看不见东西。治疗白内障的传统办法是，将眼球前部切开一条口子，然后从小口子中伸进一根细金属针。这根金属针温度极低，将浑浊的晶状体冻得粘在针上，然后一起从小口子中带出，显然，整个手术比较麻烦。
如果用医用激光器来治疗，不仅方便，而且效果好。只要将激光束对准眼球内晶状体的前表面或后表面发射，就可以迅速切除掉晶状体表面的混沌膜。
在牙科，激光可以代替牙钻。根据世界卫生组织统计，儿童的龋齿发病率是相当高的，大约达到75％。用激光治牙，病人几乎没有不舒服的感觉，而且只要不发炎，一次治疗就能解决问题。牙科激光器是激光器中的小弟弟，它的功率很小，只有3瓦，相当于一支节能灯，几乎不产生热量。它的发射端实际上是像头发丝那么细的光导纤维。
治疗时，只须将光纤发射端接近龋齿灶，发出激光束，龋处组织会分解，然后用清水冲洗掉。如果龋齿仅是浅度的牙珐琅质受损，激光束会将受损处的细微孔隙一一封死，这样便可以阻止乳酸腐蚀牙本质。如果已出现了龋孔，用激光束钻孔、清洗后，即可将人造珐琅质材料填入空洞中，再用激光加热接合处，使人造珐琅质材料与牙珐琅质融为一体。激光治牙不仅无痛、迅速，而且治疗后的效果也好。
激光手术刀如果要使用激光刀给病人的膀胱、心脏、肝脏、胃、肠等重要内脏动手术，难度就大了。激光怎么能进入到人的内脏里去呢？这就要靠医生手中的一件宝贝了，这件宝贝就是激光纤维内窥镜。
所谓内窥镜，是医生用来插到人体内直接观察器官的光学装置。但通常的内窥镜体积比较大，也比较粗糙，只能从病人口腔沿食道插到胃里观察。插胃是十分难受的，病人会感到很痛苦。激光纤维内窥镜则完全不同。用光导纤维做成的内窥镜又软、又细、又能弯曲，当它插入病人胃里时，不会有痛苦。除了胃，光纤内窥镜还能进入其他重要的脏器内。激光纤维内窥镜一方面可用来检查病人的脏器是否有病变，更主要的是可以将激光能量输入体内脏器中，对病变组织进行照射，也即加以切除，起到手术刀的作用。而且，用激光刀切割，伤口能自动止血，不需要结扎出血点，大大缩短了手术时间，伤口也不会发炎。如果用激光刀切除恶性肿瘤，还可以防止癌细胞扩散呢。
（5）激光武器
激光导弹在海湾战争中，以美国为首的多国部队向伊拉克境内发动大规模空袭，摧毁伊拉克的许多重要军事目标。最后，这场战争以伊拉克的失败而告终。有人说，海湾战争是一场先进武器的较量，这话确有道理。
美国的飞机上装有激光瞄准器，它能发射出红外激光。当一架担任侦察任务的飞机在空中发现地面目标时，就边在空中盘旋，边用激光瞄准器不断地向目标发射激光束。这种激光束实际上起着向导的作用。这时，担任攻击任务的另一些飞机就随后飞来，向目标扔下激光制导导弹。这些激光制导导弹上装有自动跟踪系统。这种自动跟踪系统等于导弹的眼睛，当导弹扑向目标时，它能根据从目标上反射回来的向导激光，不断地修正飞行中的航向，从而准确无误地击中目标。
其实，这类激光制导导弹，早在70年代，美国在越南战场上就使用过。现在不仅有空对地导弹，而且有地对地、空对空、地对空等多种激光导弹。
今天，人们已能够将无线电搜索雷达、激光雷达结合起来，组成作战系统。比如，当无线电雷达发现空中目标（敌机或导弹）后，就可以将目标的高度、方位和速度准确测量出来。只要目标进入一定范围内，激光雷达就会开启，发射出一束很细的激光束，紧紧盯住并精确测量出目标的位置，然后发射的激光导弹，会根据激光雷达提供的向导激光束，准确地命中目标，将其摧毁。这类激光导弹可以方便地部署在卡车上，也可以改装成反坦克导弹。
目前研制成的反坦克激光导弹，既可以从地面上发射，也可以从直升飞机上发射。导弹上装有半导体激光器，起着自动跟踪目标的作用，使导弹能百发百中地击中坦克。
激光雷达虽然精度高、体积小、操作灵巧、转移方便，但它也有缺点，就是容易受到气象条件的限制，也不适于在大范围内搜索目标。因此，它一般都与无线电雷达配合使用，互相取长补短。
激光枪和激光炮所谓激光枪和激光炮都属于激光战术武器。它们的外形像枪和炮，但它们发射的不是子弹和炮弹，而是激光束，使敌方人员伤亡或失明。这类枪炮的威力大小，与本身的能量和射击距离有关。现在激光枪和激光炮的有效射程还不远，所以死光的威力有限。
但是，死光武器的前景是无法估量的。一旦激光束的能量加大、有效距离增加，那就会成为名副其实的死光。比如，用激光炮打1万米高空中的飞机，由于激光束的前进速度是每秒30万千米，因此只需三万分之一秒的时间就能击中飞机。而在这短短的瞬间，飞机在空中仅够向前移动几厘米。这样，对于死光来说，活动的飞机实际上成了死目标，必死无疑。照此计算，即使是射向几千千米外的导弹，死光也只需花几十分之一秒，而在这个瞬间内，导弹也只能够向前飞行几十米。因此，死光有充分的时间将导弹摧毁在外层空间。
此外，激光还可以不断改变方向，对准各个目标，逐一摧毁，而且从经济上来说，制造激光炮要比制造洲际导弹便宜得多。
G. 什么是激光打孔技术
激光打孔指激光经聚焦后作为高强度热源对材料进行加热，使激光作用区内材料融化或气化继而蒸发，而形成孔洞的激光加工过程。激光束在空间和时间上高度集中，利用透镜聚焦，可以将光斑直径缩小10的5次方~10的15次方W/cm2的激光功率密度。如此高的功率密度几乎可对任何材料进行激光打孔。例如，在高熔点的钼板上加工微米量级的孔，在硬质合金（碳化钨）上加工几十微米量级的小孔，在红蓝宝石商人加工几百微米量级的深孔，金刚石拉丝模，化学纤维喷丝头等。[1]
应用
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激光打孔是最早达到实用化的激光加工技术，也是激光加工的重要应用领域之一。激光打孔主要用于金属材料钢、铂、钼、钽、镁、锗、硅，轻金属材料铜、锌、铝、不锈钢、耐热合金、镍基质合金、钛金、白金，普通硬质合金磁性材料以及非金属材料中的陶瓷基片、人工宝石、金刚石膜、陶瓷、橡胶、塑料、玻璃等。[1]
特点：
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1、速度快、效率高、经济效益好；
2、可获得很大的深径比；
3、可在硬、脆、软等各类材料上进行加工；
4、无工具损耗。激光打孔为无接触加工，避免了机械打孔时易断钻头的问题。
5、适用于数量多、高密度的群孔加工；
6、可在难加工材料倾斜表面上加工小孔；
7、由于激光打孔过程不予工件接触，故加工后的工件清洁无污染。[1]
H. 激光打孔机都有什么原理应用
1、激光打孔机的构造：
激光束打孔机一般由固体激光器、电气系统、光学系统和三坐标移动工作台等四大部分组成。
2、固体激光器工作原理
当激光工作物质钇铝石榴石受到光泵(激励脉冲氙灯)的激发后，吸收具有特定波长的光，在一定条件下可导致工作物质中的亚稳态粒子数大于低能级粒子数，这种现象称为粒子数反转。一旦有少量激发粒子产生受激辐射跃迁，就会造成光放大，再通过谐振腔内的全反射镜和部分反射镜的反馈作用产生振荡，最后由谐振腔的一端输出激光。激光通过透镜聚焦形成高能光束照射在工件表面上，即可进行加工。
电气系统包括对激光器供给能量的电源和控制激光输出方式(脉冲式或连续式等)的控制系统。在后者中有时还包括根据加工要求驱动工作台的自动控制装置。光学系统的功能是将激光束精确地聚焦到工件的加工部位上。为此，它至少含有激光聚焦装置和观察瞄准装置两个部分。
投影系统用来显示工件背面情况，在比较完善的激光束打孔机中配备。
工作台由人工控制或采用数控装置控制，在三坐标方向移动，方便又准确地调整工件位置。工作台上加工区的台面用玻璃制成，因为不透光的金属台面会给检测带来不便，而且台面会在工件被打穿后遭受破坏。工作台上方的聚焦物镜下设有吸、吹气装置，以保持工作表面和聚焦物镜的清洁。
2、激光打孔机的应用：
激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由2007年的400w提高到了800w至1000w。国内比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。
使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。
I. 任务钻石
钻石是以矿物金刚石为材料的宝石，即是在大小、颜色、净度等方面达到宝石学要求的金刚石。钻石的英文名称为diamond，起源于希腊语adams，有“坚硬无比”之意。钻石是自然界最硬的物质，它能刻划所有物质，可谓无坚不摧，因此，钻石坚硬耐久。
除此之外，钻石是世界上透明物质中折射率最高的少数几种材料之一，因此，钻石反射光的能力很强，具有典型的金刚光泽。而且，钻石按科学设计的款式切磨，能把表面以及入射到内部的光全部反射出来，使整个钻石闪烁着耀眼的光芒。钻石的色散很大，即对不同波长的单色光，折射率的差别也很大。当白光射入切磨好的钻石中时，因白光中不同波长的单色光折射率不同，将使不同颜色的单色光分开，经多次内部反射透出钻石时，其分开的程度会更大。这种色散现象使钻石呈现五颜六色的闪光，即火彩，显得异常美丽迷人。钻石十分稀少，即便是南非产钻石的富矿，平均也要大约开采20吨矿石，才能获得1克拉宝石级钻石。钻石之所以如此珍贵、如此具有魅力，由此可见一斑。钻石有着“宝石之王”的美誉。围绕钻石的阴谋、战争、冒险故事和传说流传不断，是其他任何宝石都无法比拟的。
一、基本性质
（一）结晶学性质
晶系 等轴晶系。
结晶习性 常为八面体、菱形十二面体和立方体等，还有几种单形组成的聚形 （图6-1）。
表面特征 由于钻石晶体发育三个方向完全的八面体解理，因此在表面具有明显的解理纹，成为鉴定钻石原石重要的依据。
图6-1 等轴晶系晶体几何外形
（二）化学成分
钻石为单质矿物，化学分子式为C。C原子之间以共价键相联结，其结合十分牢固，因此钻石具有高硬度、高熔点、高绝缘性和强化学稳定性等特征。除C外，钻石还可能含N、B等微量成分，并据此将钻石分为两种类型，即Ⅰ型和Ⅱ型。
Ⅰ型钻石 含微量N。按N 的存在形式进一步分为Ⅰa 型和Ⅰb 型。
Ⅰa型：N以原子对或N3 为中心，其含量越多，钻石越黄。在自然界中，大部钻石属于此类。
Ⅰb型：N以单原子形式出现，在自然界中少见。这种钻石的颜色为黄、黄绿和褐色。
Ⅱ型钻石 不含N，这种钻石导热性很好，在自然界少见。按含 B 与否及导电性可进一步分为Ⅱa型和Ⅱb型。
Ⅱa型：不含B，不导电，具最高的导热率，室温下导热率是铜的6.5倍。
Ⅱb型：因含微量B而成为电的半导体，颜色多为蓝色。
钻石的化学稳定性较高。但在CrSiO4 中加热至200℃，可使之变成CO2，在氧化环境中加热至650～870℃，也可使之变成CO2。
（三）物理性质
1.光学性质
颜色 变化大，常为无色、黄、黑等；少量为绿、红、蓝等色。
光泽 为典型的金刚光泽。
透明度 透明 不透明。
光性 为各向同性，因此，在偏光镜下为全消光，但钻石常受构造作用影响发生晶格畸变，因而有些钻石在偏光镜下可显异常消光。
折射率 2.417～2.419；无双折射。
色散 0.044，较高，因此，钻石具较高的火彩。
多色性 无。
发光性 在强度和颜色上均有较大变化。无色及黄色钻石多数呈蓝-白色，约有1/15的钻石在紫外光下发荧光；棕色及绿色钻石常见绿色荧光。
吸收光谱 不同颜色的钻石具有不同的吸收光谱。无色 黄色钻石在478nm、465nm、451nm、435nm、402nm、423nm、416nm、390nm处具有吸收线。蓝 绿色钻石在537nm、504nm、498nm处具有吸收线。
2.力学性质
解理 具有三个方向完全的八面体解理。所以抛光钻石在腰部常见 V 字形缺 （破）口，该性质是鉴别钻石与其仿制品的重要特征之一。加工时劈开钻石正是利用这一特性（图6-2）。
图6-2 利用钻石的解理劈开钻石
硬度 钻石为自然界中最硬的物质，摩氏硬度为10，刻划硬度为刚玉的140多倍。钻石的硬度具有各向异性的特征，不同方向硬度不同：八面体方向＞菱形十二面体方向＞立方体方向的硬度。此外，无色透明钻石硬度比彩色钻石硬度略高。切磨钻石是利用钻石较硬的方向去磨另一颗钻石较软的方向，只有用钻石才能磨动钻石。虽然钻石是自然界中最硬的物质，但其解理发育、性脆，所以在成品钻石的鉴定中，一般禁止进行硬度测试，以免造成不可挽回的损失。
密度 3.52g/cm3。
3.其他物理性质
热膨胀性 热膨胀性非常低，因此，温度的突然变化对钻石的影响极小。无裂隙或无包裹体的钻石，在真空加热至1800℃而后快速冷却，不会给钻石带来任何损害。但在氧气中加热，则只需达到较低的温度（650℃），钻石即缓慢燃烧而变为CO2 气体。激光打孔和切磨便是利用这一原理。
导热性 是所有已知物质中最高的。利用这一性质制成的热导仪成为钻石检测中最快捷有效的工具，这一性质也使钻石在电子工业中被用作散热片和测温热感应器件等。
电学性质 除少数罕见的天然蓝色钻石 （Ⅱb 型） 外，一般是绝缘体。钻石越纯净，其晶格越完美，其电绝缘性就越好。若钻石被X射线或γ射线辐射，其结构将被破坏并产生一些自由电子，由此产生极小的电导率。
亲油性 钻石表面不能被水湿润，但具特殊的亲油性。这一特性常被用于钻石鉴定和选矿中。
（四）包裹体
钻石内部的包裹体除金刚石外，还有石墨、石榴子石、单斜辉石、斜方辉石、硫化物、橄榄石、蓝晶石、刚玉、红柱石、方解石、云母、长石、角闪石、钛铁矿、铬透辉石、绿泥石、锆石、透辉石等。此外，放大观察还可见钻石的生长纹、解理等。在原石和成品上还常见与解理有关的三角座、“V”字形缺口、胡须等。
二、鉴定
钻石的鉴定非常重要，因为钻石评价、贸易、市场营销、购买等必须首先以钻石的准确鉴定为前提。随着科学技术的发展，越来越多的钻石仿制品不断进入市场，如苏联钻（立方氧化锆）、美国钻（钇铝榴石）、瑞士钻（钛酸锶）、莫桑石等。许多材料按比例切磨加工，会显示出与钻石同等甚至更高的亮度和火彩，完全可鱼目混珠。更为严重的是：越来越多的合成钻石、新方法处理钻石不断进入市场，对它们的正确鉴定，即使是专业的珠宝鉴定师，有时也会感到困惑。钻石的准确鉴定需要专业人员借助各种鉴定仪器才能完成。但一般来讲，钻石鉴别需重点解决下列的问题：①钻石与仿制品的鉴别；②天然钻石与合成钻石的鉴别；③未处理钻石与处理钻石的鉴别。
（一）钻石与仿制品的鉴别
市场上钻石的仿制品很多，典型的有钇铝榴石、钆镓榴石、锆石、立方氧化锆、钛酸锶、合成金红石、合成碳硅石（莫桑石）、玻璃等。但和其他宝石相比，钻石与仿制品的真假鉴别相对较容易（表6-1），最方便的方法是借助于热导率仪就能将钻石与其他仿制品区别开来，因为除莫桑石外，所有钻石仿制品的热导率都远比钻石低。在此基础上，重点解决莫桑石的鉴别问题即可。
表6-1 钻石及其仿制品的物理性质
续表
莫桑石是1997年由美国C3公司生产并投放到市场的一种人造宝石，其化学成分是SiC。与其他钻石仿制品相比，它具有更大的欺骗性，原因在于其热导率较高，用传统的热导仪无法将它与钻石区分开来。其实，这种仿制品的鉴别并不太难，第一，这种材料是非均质体，并具有较大的双折射，用十倍放大镜便可将此区分开来；第二，利用已投入市场的反射率仪等，很容易将两者区别开来。
（二）天然钻石与合成钻石的鉴别
自从40多年前第一粒合成钻石问世以来，合成钻石的技术一直不完善，多数合成金刚石只具有工业用途，达到宝石级的很少，而且合成钻石成本比开采天然钻石昂贵，所以过去合成钻石很少流入市场，人们似乎高枕无忧，看到钻石理所当然地认为是天然的。但是近十多年，随着合成技术的不断提高，成本随之降低，产量成倍增长，品质越来越好，近无色干净者处处可见。合成钻石已开始冲击市场，当务之急是如何鉴别它们。基于现在的研究成果，天然钻石与合成钻石的鉴别可依据一些明显的特征综合对其作出鉴定（表6-2）。
表6-2 天然钻石与合成钻石的区别
（三）天然钻石与处理钻石的鉴别
由于客观原因，大多数天然产出的钻石均带有这样或那样的缺陷，有的甚至不能直接切磨成成品。为此，人们一直在努力将低级别钻石通过一系列方法进行处理，使其外观得到改善，使其质量明显提高，并最大限度地实现其价值。处理钻石的鉴别也就随之成为钻石鉴定中一个十分重要的方面。常见的钻石处理方法及其成品鉴别方法如下：
1.激光处理
该方法是用激光消除钻石中的明显黑点、包裹体等，激光留下的通道用玻璃来充填。鉴定这种方法处理的钻石时，其中白色线状包裹体是其重要依据。
2.辐射和加热处理
某些颜色较差的钻石可用辐射和热处理的方法使其颜色得到改善。对它作出正确鉴别需专门知识和仪器。残余放射性以及因辐射而产生的特殊颜色图案是最重要的鉴别标志。对辐射而产生的蓝色钻石，不导电是鉴别的重要依据。
3.涂色处理
某些稍带黄色的钻石可在腰棱或亭部小面涂上蓝色而使黄色消退。鉴别的办法是先用清水或丙酮擦后再作检查。
4.镀层处理
即在钻石上用合成金刚石方法镀上一薄层，它可增加重量，改善净度或成色。鉴别的办法是：放大检查或用浸液检查，镀层较易显现出来。
5.拼合处理
钻石拼合处理常见有下列三种情况：①以合成无色蓝宝石作冠部粘合到钛酸锶的亭部上。用蓝宝石作冠部以保证硬度，用钛酸锶作亭部以提高火彩。这种拼合石可用热导仪来鉴别。②以钻石作冠，粘合到其他无色透明的材料上。冠部的钻石薄层以保证拼合石的光泽和硬度。这种拼合只测试冠部难以确定真假，必须测定亭部才能作出正确鉴别。③两颗较小的钻石粘合起来形成较大的钻石。这种拼合用热导仪不能作出鉴定，必须观察其拼合缝中存在的胶和气泡等特征。
三、质量评价
钻石的价格与钻石的品质息息相关。同样都是天然钻石，因品质的细微差别就会引起钻石价格的较大波动，可以说钻石是日常生活中价格差别最大的商品之一。其实，目前珠宝市场上，经常引起纠纷的往往不是在于钻石的真假与否，而绝大多数在于钻石品质的分歧上。由于大家希望所购钻石物有所值，由此希望制定一个统一的标准来对钻石的品质进行分级。经过国际钻石业的努力，已制定出一个目前在国际上较为统一的公认的钻石品质评价标准，它们是：克拉重量（carat weight）、颜色（color）、净度（clarity）和切工（cut）。由于这4个评价标准的英文字母均以“C”开头，所以行业中习惯将此称为“4C”标准。
（一）克拉重量（carat weight）
1.重量的表示
克拉 （carat） 公制克拉是表示钻石重量最常用的单位，常简称为克拉，习惯上克拉缩写成“ct”。在宝石学中，1ct＝0.2g＝200mg。
分 （point） 对于不足1ct 的钻石，其重量常用分来表示，通常写成 pt。宝石学规定1ct的1/100为1pt，即1ct＝100pt。
格令（grains） 25pt称1格令。这个单位用来表示钻石的近似重量，例如1/2ct的钻石称大约2格令等。
每克拉多少颗 对于小的钻石，行业中习惯不说其重多少克拉或多少分，而是用每克拉有多少颗表示。例如一包钻石共有50颗，大小近乎一致，总重量1ct，在描述这批钻石时说“50颗/克拉”，而不说每颗2pt，因为每颗小钻石的重量不可能完全相同。
2.钻石的称重
对于未镶钻石，其重量可用天平精确称得。但天平有许多种，每种天平的精度存在差异，因此，我们在使用天平时，还是要十分注意天平的精度。不过目前宝石行业中使用的专门电子克拉天平，其精度可达到0.001ct，完全能满足要求。对于已镶的钻石，其重量的精确测定就存在困难了。一般的做法是根据其大小尺寸，对其作出初步的估算。其中关键在于钻石切割精度，精度越高，其重量估算就越精确，反之，则可能存在较大误差。常用的计算公式如下：
标准圆钻 重量＝平均直径 2 ×高度×0.0061
椭圆钻 重量＝平均直径 2 ×高度×0.0062
心形钻 重量＝长×宽×高×0.0059（长︰宽）
祖母绿形钻 重量＝长×宽×高×0.0080（1.00︰1.00）
×0.0092（1.50︰1.00）
×0.0100（2.00︰1.00）
×0.0106（2.50︰1.00）
马眼形钻 重量＝长×宽×高×0.00565（1.50︰1.00）
×0.00580（2.00︰1.00）
×0.0585（2.50︰1.00）
×0.00595（3.00︰1.00）
梨形 重量＝长×宽×高×0.00615（1.25︰1.00）
×0.00600（1.50︰1.00）
×0.00590（1.66︰1.00）
×0.00575（2.00︰1.00）
上述长度、宽度和高度等可用各种量具、卡规等测量，单位是毫米（mm）。钻石的重量单位是克拉（ct）。
3.克拉重量与价格
对于成品钻而言，在其他条件（颜色、净度和切工）都相同的情况下，重量越大，其价格越高。在钻石行业中，钻石的价格是用“每克拉多少价”（price per carat）来表示。通常缩写成P.C.。例如，价格是￥22000元/ct，一颗重0.50ct的钻石，那么，其售价就为0.50×22000＝11000（元）。
由于自然界越大的钻石越稀少，同时，社会上广泛存在拥有1ct、2ct、3ct的钻石比拥有稍小于1ct、2ct、3ct整数钻石更加感到荣幸的心理。这两种因素被清楚地反映在每颗钻石价格报价上。因而，市场上钻石价格与克拉重量之间并不是简单的线性关系，而是一条在克拉溢价处出现台阶的线（图6-3）。
图6-3 钻石价格与重量的关系示意图
溢价台阶还出现在0.25ct、0.50ct和0.75ct重量处，更大的则出现在1、2、3等整克拉处
（二）颜色（color）
1.钻石颜色的等级特征
基于行业习惯，钻石根据颜色可划分为两个系列，一个是带颜色的异彩钻石系列（fancy colour diamonds），如红色、蓝色、紫色和棕色等。这个系列的钻石在自然界非常稀少，故在价值上也较高，评价需单独进行。另一个是数量相当大的无色系列，这个系列的钻石要求越是无色，价值越高。但由钻石中或多或少含少量氮等杂质元素，因而或多或少带黄色调。为了评价这个系列的钻石，国际上提出了许多分级体系。目前世界上主要的钻石分级体系是GIA和CIBJO的分级体系。GIA的分级体系是一英文字母体系，这一体系从最好颜色D开始，终结于Z。CIBJO分级体系则用简单的术语来描述色级。中国传统的钻石分级体系则采用100制的方法，即将最好的颜色定为100，其他依次类推。
2.颜色分级的实践
钻石的成色分级一般要求有以下4个基本条件，即一套标准比色石、合适的灯源、中性的分级环境以及经验。
标准比色石 每一个实验室应有一套共7颗的比色钻石，称为标准 “比色石”（master stones）。其中的每一颗钻石都代表一种标准“颜色”，对应于一个色级的下限或上限。将一颗未知钻石的颜色与某一比色石相比，即能得到该钻石的颜色色级。需要注意的是，一个色级代表着一个颜色范围，许多被评为同一色级的钻石，经仔细观察，其色调仍有细微差异。
合适的光源 在颜色分级时，需要一种标准的、无紫外线的人造光源。钻石颜色分级中推荐使用的光源是5000/5500K，这种光源是在相对于绝对零度（-273℃）温度下产生的。
中性的分级环境 分级的环境也会影响到对钻石颜色的感觉。来自非标准屋顶灯的散射光和从四周窗户进来的日光都会使钻石发荧光，另外，如墙壁及顶棚的颜色色调比较鲜艳，也会妨碍眼睛观察并影响分级，要求有一个中性的分级环境，在黑暗房间中使用标准光源是最理想的，或是一间半暗的房间，其墙壁和顶棚为中性淡色。
经验 钻石分级要求有经验丰富的钻石分级师，掌握各种分级标准，准确地为钻石分级。
3.成色分级步骤
成色分级一般采用比色法，即将待评价钻石与标准的比色样石进行比较，以决定待比未知样品的成色级别。
4.颜色与价格
钻石的颜色对其价格影响较大。在其他条件（重量、净度和切工）相同的情况下，颜色级别越高，其价格越高。例如，1998年的国际报价，重量为1ct、净度为VS、切工相同，成色为D的钻石价格约为15000美元/ct，颜色为K的钻石，价格约为5000美元/ct，相差近3倍。
（三）净度（clarity）
1.净度的分级体系
目前世界各国流行的钻石净度分级体系主要依据钻石内部及外部瑕疵的多少。钻石净度分级在国际上有统一的名称、标志及颜色。外部瑕疵统一用绿色笔标识，主要有多余刻面、原晶面、伤痕、小白点、磨痕、磨痕等。内部瑕疵特征统一用红色笔标识，主要有毛边、碎伤、破洞、缺口、云状物、羽状裂纹、结晶包裹体、内部生长线等。
2.净度分级的必要条件
清洁 由于钻石具有亲油性，在检测前至关重要的是将所有的油脂和脏物从钻石表面清除掉，否则将影响评价结果；
放大倍数 对净度分级，国际上约定采用经过校正的10倍放大镜；
照明 要求有尽可能多的光进入钻石亭部。
3.净度分级的步骤
首先，每个小面逐一检查；然后确定净度的级别。需要考虑的主要因素如下：
包裹体数量 包裹体的数量越多，净度级别越低。
包裹体大小 包裹体越大，钻石的亮度越低，净度级别越低。
包裹体位置 包裹体所在位置越靠中部，对净度的影响越大。
包裹体明亮度 包裹体越暗，其清晰度越高，因而净度级别越低。
包裹体类型 若别的因素相同，那么，具有相似大小和位置的模糊的云雾比暗色晶体对净度的影响小。
（四）切工（cut）
为了最大限度地体现钻石的美，按理想比例精确加工十分重要。钻石的各个部分都要求有一定的比例。圆多面型钻石切工分级的评价指标有：台面百分比、冠部角度、亭部深度百分比、腰部厚度、尖底大小尺寸、修饰（指抛光程度和对称程度）度等。具体内容如下：
台面大小的估计 台面宽度约占整个腰直径的56%。
冠角 在理想琢型中，有三种琢型其冠角大致都在33°～34°30′之间。
冠部高度 约占腰部直径的14.4%。在评价切工时，一般不单独评价冠部高度，它主要受台面大小和冠角的控制。
腰棱厚度 几乎所有的圆多面型钻石的腰棱厚度变化都是有16处最厚16处最薄，这取决于做工的对称性。沿着钻石的腰棱线观察，可以很容易地观察到波浪形腰棱。
亭部深度 亭部深度一般约为腰部直径的43%。
底面 一般50分以上的钻石，底部都要求有小面，这种钻石共有58个面。底面只是一个非常小的面，要求位置正。若底面偏离中心，会造成部分漏光的现象。
切工的好坏对价格影响极大，美国A.L.Matlins （1999）认为，切工是4C中对钻石价格影响最大的，而我国钻石消费者对此往往不太重视，因此一些珠宝商往往将成色和净度尚好，但切工低劣的钻石销售给消费者，并由此给消费者带来损失，应引起高度重视。
四、矿床成因及产地
1.矿床成因
构成钻石的矿物金刚石是如何形成的？至今仍存在争议。到目前为止，已提出的相关假说有：地幔捕获晶成因说、幔源岩浆结晶说、陨石冲击成因说、油储爆破成因说和变质成因说等。地球科学结合现代科学实验研究表明，上述形成金刚石假说均可能是正确的，但达到宝石级的金刚石——钻石只产于金伯利岩、钾镁煌斑岩两种类型原生矿以及它们的次生砂岩之中。
根据对所含包裹体的研究，钻石的形成温度为900～1300℃，压力为4.5～6.0GPa，相当于地球深处130～180km的深度。根据包裹体测年分析，钻石的形成年代通常比携带它至地表的金伯利岩或钾镁煌斑岩的年代要早得多，如南非金伯利钻石矿，金伯利岩形成于距今90～100Ma，而该矿床中的钻石却形成于3300Ma前。世界各地的钻石矿均具有相同的特征，因此，可以认为钻石是在较古老的地质历史时期形成于地幔深处，在后期火山活动中，被金伯利岩浆或钾镁煌斑岩岩浆捕获，被带至地表，并赋存在金伯利岩和钾镁煌斑岩中，形成钻石原生矿。原生矿经过风化剥蚀作用，钻石被带至河流或滨海环境沉积下来，则形成钻石的次生砂矿。到1871年为止，全球所有的钻石均发现于次生砂矿，至今次生砂矿仍是世界钻石的主要来源。第一个钻石原生矿于1870年发现于南非的金伯利城，以后相继在博茨瓦纳、刚果（金）、澳大利亚、俄罗斯、巴西和中国等发现金伯利岩型或钾镁煌斑岩型原生钻石矿床。
2.产地
到18世纪为止，除了少数钻石开采自婆罗洲外，大部分钻石开采自印度，包括历史上几乎所有的名钻。南美大陆的巴西于1725年发现钻石，此后一百多年的历史中，巴西的钻石产量居世界首位，这一格局直到19世纪末期才被南非钻石的大量发现所打破（周祖翼等，2001）。
1866年，在南非Orange附近，人们发现了第一颗“尤利卡”钻石，成千上万的人因此涌到此处淘沙寻找钻石。逆河而上，历经4年之久，人们终于在金伯利城旁的Dutoits⁃pan岩筒中发现产钻石的母岩——一种蓝绿色的喷出岩，并命名其为金伯利岩。今天，人们在南部非洲找到了成千上万个金伯利岩筒，但大多数并不含钻石，或虽有钻石产出，但由于品位太低而无开采的工业价值。着名的南非钻石矿有金伯利矿和普列米尔矿等。其他如刚果（金）、博茨瓦纳、俄罗斯西伯利亚雅库特、坦桑尼亚的姆瓦杜伊和我国辽宁的瓦房店等，都是十分典型的金伯利岩型钻石矿床产地。
1979年在澳大利亚发现了含金刚石的钾镁斑岩，又称超钾金云火山岩，这是一种新的金刚石产出类型。这种类型是后期的岩浆岩侵入到早期的火山岩中，使侵入岩与火山岩紧密共生。钾镁煌斑岩属铁质、偏碱性至强碱性基性-超基性岩。澳大利亚的煌斑岩岩管不仅为寻找新的金刚石资源提供了基础资料，而且是红钻的重要产地。为了避免坠石的危险，今天金伯利岩筒钻石的开采已从露天开采转为地下开采。钻石的回收则采用了一系列特殊的分选工艺和设备，如回旋破碎机、碾磨机、重介质分选法、旋转淘洗盘、油脂回收、磁选、X射线分选机等。各金伯利岩筒的钻石品位变化不等，一般每2吨含钻石金伯利岩产出1克拉钻石，在某些岩筒，每吨矿石提取0.2克拉钻石即具开采价值。金刚石砂矿是世界上金刚石的主要来源。世界各国砂矿中金刚石储量约占世界金刚石总量的40%，但约占总产量的60%。金刚石砂矿包括滨海砂矿、河流冲积砂矿和残坡积砂矿，分布在寒武纪、晚古生代、中生代和新生代等各个地质历史时期。着名的南非维特瓦特斯兰德含金刚石砾岩、南非普列米尔和博茨瓦纳的奥拉帕岩筒上的残积砂矿，都是金刚石砂矿的重要产地。我国湖南沅江流域两侧也发现有工业价值的金刚石砂矿分布。金刚石砂矿的开采除了采用传统的淘沙方法外，主要的方法和工具有船上回收（挖泥船）、吸扬式挖泥船、河流改道、海上开采等。
目前在世界上进行商业性生产钻石的国家有20多个，但产量居前五位的钻石生产国依次是澳大利亚、刚果（金）、博茨瓦纳、俄罗斯、南非。其他生产钻石的国家有安哥拉、巴西、中国、科特迪瓦、加纳、几内亚、圭亚纳、印度尼西亚、利比亚、莱索托、纳米比亚、坦桑尼亚、委内瑞拉、中非共和国、塞拉里昂、印度、美国等。中国于1965年先后在贵州和山东找到了金伯利岩和钻石原生矿床。1971年辽宁瓦房店找到钻石原生矿床。目前仍在开采的两个钻石原生矿床分布于辽宁瓦房店和鲁中蒙阴地区。钻石砂矿则见于湖南沅江流域、西藏、广西以及跨苏皖两省的郯庐断裂等地。
【学习指导】 钻石被称为宝石之王，是国际珠宝市场占有率最高的宝石品种。本任务中有关钻石的基本性质（包括结晶学性质、化学成分、物理性质和包裹体特征等）必须熟记。钻石鉴定重点需要掌握三个方面的内容：一是钻石与仿制品的鉴别；二是天然钻石与合成钻石的鉴定；三是未处理钻石与处理钻石的鉴别。钻石质量主要掌握4C评价标准和有关方法。对于钻石与金刚石的关系、钻石的成因及产地等也必须有充分的了解。
【练习与思考】
1.何为钻石？钻石与金刚石的关系如何？钻石为何被称为宝石之王？
2.钻石的基本性质是什么？
3.何为Ⅰ型钻石？何为Ⅱ型钻石？确定的依据是什么？
4.简述钻石为何硬度是自然物质中最大的，但韧度并不是最高的原因。
5.钻石的热导率是自然物质中最高的，它的具体用途是什么？
6.简述如何充分应用钻石三个方向完全的解理特性。
7.何为钻石的4C评价？具体包括哪些内容？
8.钻石的鉴别主要解决哪些问题？
9.克拉重量如何表示？如何称重？钻石重量与价格的关系如何？
10.如何大致确定钻石的颜色？钻石颜色分级的条件是什么？
11.净度有哪些分级体系？其适用性如何？净度分级的条件是什么？
12.确定钻石净度主要考虑哪些因素？
13.对于十分常见的圆多面型切工钻石而言，评价其切工好坏的主要指标有哪些？
14.钻石的主要仿制品有哪些？如何鉴别它们？
15.处理钻石和合成钻石如何鉴别？
16.钻石拼合石有哪几种情况？如何鉴定钻石拼合石？
17.何为莫桑石？它给钻石市场带来的影响是什么？
18.简述钻石的成因，说明目前国际主要的钻石产地。
J. 如何在钻石上钻孔
从2000年左右，钻石打开都用激光设备进行，精密度达到0.02um，非常精准而且速度快，国内外都是用此工艺。
过去在激光技术没有发明应用之前，在钻石（金刚石）上打孔，或抛光，都是利用金刚石粉（俗名“金刚砂”），配合旋转的金属针（因为产生热，必须不断用水冷却）。过去由于技术条件限制，转速不高，所以加工效率较低，转一个孔需费很多工时，加工成本很高。所以，在钻石上打孔串制成的饰品是不多见的。
现在，在宝石加工过程中，抛光的工序仍旧少不了用钻石粉。但是由于激光技术的问世，钻石和其他高档宝石上的打孔就容易多了。