ترسخت في السوق طريقتان لإنتاج الماس المُصنَّع في المختبر: طريقة الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية (HPHT)، والترسيب الكيميائي للبخار (CVD).
طريقة الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية (HPHT)
يرمز HPHT إلى «الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية» (High-Pressure-High-Temperature)، وهي إحدى أهم طرق تصنيع الماس في المختبر. وفي هذه الطريقة التقليدية لزراعة الماس، يُنتَج الماس المخبري من مواد كربونية داخل أجهزة تحاكي الظروف القاسية من الحرارة والضغط في باطن الأرض، حيث يتكوّن الماس الطبيعي. وتُجرى عملية HPHT عند ضغط يتراوح بين 5 و6 غيغاباسكال، ودرجات حرارة تتراوح بين 1300 و1600 درجة مئوية.
تفاصيل عملية HPHT:
- يتكوّن الماس المزروع في المختبر داخل كبسولة صغيرة في جهاز قادر على توليد ضغوط عالية جدًا.
- تذوب مادة أولية كربونية (مثل الغرافيت) داخل الكبسولة في مادة صهارة منصهرة تتكوّن من معادن مثل الحديد أو النيكل أو الكوبالت، ما يخفض درجة الحرارة والضغط اللازمين لنمو الماس.
- تنتقل المادة الكربونية بعد ذلك عبر المادة الصهارة باتجاه بذرة الماس الأبرد، وتتبلور عليها لتشكّل بلورة ماسية.
- تستمر عملية التبلور من عدة أيام إلى أسابيع، لإنتاج بلورة واحدة أو عدة بلورات.
يُظهر الماس المخبري أنماط نمو مكعبة عند إنتاجه بطريقة HPHT
في حين تكون بلورات الماس الطبيعي عادةً ثمانية الأوجه، غالبًا ما تتميز بلورات الماس المزروع في المختبر بطريقة HPHT بأوجه مكعبة إلى جانب الأوجه الثمانية. لذلك تختلف أنماط نمو بلورات الماس الطبيعي وبلورات الماس المزروع مخبريًا بطريقة HPHT. وتُعد أنماط النمو هذه من أكثر الطرق موثوقية للتمييز بين الماس المستخرج من المناجم والماس المخبري.
لماذا اكتسبت طريقة HPHT سمعة سيئة؟
يمكن أيضًا إخضاع الماس منخفض الجودة، سواء أكان طبيعيًا أم مزروعًا في المختبر، لعملية HPHT لتحسين لونه ونقائه. ولا تقتصر هذه العملية على جعل الماس أقل لونًا، بل يمكنها أيضًا إكسابه ألوانًا مثل الوردي أو الأزرق أو الأصفر. وفي هذه الحالة، يجب تصنيف الماسة على أنها «معالجة». وفي الماضي على وجه الخصوص، لم يُفصح بعض منتجي الماس المخبري على نحو كافٍ عن هذه «المعالجة» الإضافية للماس. ولهذا السبب، ينظر كثير من العاملين في القطاع والعملاء إلى هذه العملية بعين ناقدة، بسبب غياب الشفافية
الترسيب الكيميائي للبخار (CVD)
يرمز CVD إلى الترسيب الكيميائي للبخار (Chemical Vapor Deposition)، وهو طريقة أخرى لإنتاج الماس المزروع في المختبر. تتيح هذه التقنية الحديثة تصنيع الماس في المختبر عند درجات حرارة معتدلة (من 700 إلى 1300 درجة مئوية) وضغط أقل. يُضخ غاز يحتوي على الكربون إلى حجرة مفرغة، حيث يترسب على بذرة الماس ويتبلور ليكوّن ماسة مزروعة في المختبر. وبعد ذلك، لا يعود حجم الماسة يعتمد إلا على مدة نموها.
تفاصيل عملية CVD:
- توضع بذور الماس، المعروفة أيضًا باسم البلورات البذرية، في حجرة تُملأ بغاز يحتوي على الكربون (مثل الميثان).
- وفي الوقت نفسه، تُسخّن الحجرة إلى نحو 900-1200 درجة مئوية.
- وبواسطة حزمة من الموجات الدقيقة، يتحرر الكربون من سحابة البلازما ويترسب على بلورة بذرية.
- تُخرج الماسات كل بضعة أيام لصقل أسطحها وإزالة الكربون «غير الماسي»
- قد تتطلب كل دفعة من الماس عدة دورات إيقاف وتشغيل
- قد تستغرق عملية النمو كاملةً ثلاثة إلى أربعة أسابيع.
- بعد إخراج الماس المخبري الخام، يمكن قطعه وصقله للحصول على المنتج النهائي.
وبشكل أدق، ينمو الماس بطريقة CVD داخل حجرة مفرغة مملوءة بغاز يحتوي على الهيدروجين والكربون، مثل الميثان. ويعمل مصدر للطاقة، كحزمة من الموجات الدقيقة مثلًا، على تفكيك جزيئات الغاز، فتنتشر ذرات الكربون باتجاه صفائح بذور الماس المسطحة والأبرد. وتستمر عملية التبلور على مدى أسابيع، وتنمو عدة بلورات في الوقت نفسه. ويعتمد العدد الدقيق على حجم الحجرة وعدد صفائح البذور.
الصورة: Diamond Foundry Inc.
مشاركة:
لماذا تُعدّ الماسات المُصنَّعة مخبريًا ماسات حقيقية
توفر الألماس المُصنَّع في المختبر هذه المزايا