C.V.D. Chemical Vapor Deposition | FR

La couche de CVD est devenue si épaisse que l’on peut en tailler des pierres utilisables dans la bijouterie. Bien que la pierre soit synthétique elle n’aura jamais le titre de diamant naturel au même titre que les rubis, saphirs et émeraudes de synthèses (qui existent déjà depuis une centaine d’années).
 
La création du diamant par la voie CVD est moins onéreuse que celle utilisée à l’aide du système HPHT (haute pression, haute température). Dans le procédé HPHT comme son nom l’indique, on développe des pressions de 50 à 70.000 Kg-cm2 et des températures de 1200C° à 1400C° en d’autres mots on imite le processus naturel qui se retrouve à environ 200 Km de profondeur de la Terre. Pour l’amélioration de la couleur les températures peuvent atteindre les 2000 à 2400C°. Dans le procédé CVD on utilise un four à micro-ondes (similaire à celui employé dans les cuisines) pour créer un plasma de gaz de méthane, CH4 gaz incolore brûlant à l’air (c’est le fameux grisou des houillères), un hydrocarbure saturé. L’avantage est qu’il ne faut pas de pression. Une pression de 0,1 atm (1 atm est la pression normale).
 
C’est donc sous vide que l’on introduit le gaz de méthane de 1 à 5%. Grâce au micro-ondes qui créent un plasma dans lequel les atomes de carbone se séparent des atomes d’hydrogène, l’hydrogène en grande quantité (jusqu’à 99%), le carbone se dépose en vapeur ou comme une « rosée de diamant » et non en graphite. La basse pression permet une déposition, un « coating » de diamant à l’état gazeux. C’est la combinaison de basse pression, température et le nuage gazeux qui va créer la nucléation (phénomène qui accompagne les changements d’état de la matière et qui consiste en l’apparition, au sein d’un milieu donné, de points de transformation à partir desquels se développe une nouvelle structure physique ou chimique) et fera croître le diamant. C’est de la bonne combinaison de ces facteurs dont dépendra le résultat. En ce qui concerne les diamants gemmes on utilise comme germe ou substrat un cristal de diamant. Le cristal pousse à une vitesse de 0,1 à 1mm par heure pour l’utilisation industrielle tandis que la vitesse de croissance des gemmes est de 0,01 mm par heure pour la croissance d’un cristal monocristallin de haute qualité, la vitesse de croissance peut être augmenté jusqu’à 1mm par heure pour de fines couches polycristallines de couleurs sombre à noir pour l’industrie.
 
Le procédé est moins onéreux que les systèmes HPHT (Bars ou Belt) on peut suivre le processus au travers d’une fenêtre de l’appareil et ainsi arrêter au moment voulu la croissance. Dans les bonnes qualités, la pierre a les mêmes propriétés qu’un diamant naturel IIa , un traitement HPHT peut être appliqué pour éclaircir la pierre jusqu'à maximum H (wesselton). Mais le meilleur client restera toujours l’industrie pour les applications dans le secteur de l’électronique et l’outillage. Les fenêtres en diamant ou des couches de diamants pour durcir des lunettes (Raybanne), des lentilles de photographie des rasoirs etc.
 
Les diamants CVD sont du type IIa, vu que les types IIa sont assez rares dans la nature la détection de ce type doit éveiller l’attention.
 
Détection :

1. La fluorescence sous une source ultra-violet onde courte donne une couleur jaune vert plus intense que sous les ondes longues. La fluorescence est laiteuse.
2. Des nuages de particules blanchâtres sont plus concentrés dans un plan de structure que dans le diamant naturel. CVD
3. La cathodoluminescence donne, sous une forte exposition de rayons d’électrons, une couleur différente que les diamants naturels généralement bleuâtres et les synthétiques HPHT généralement verdâtres. 
4. La spectroscopie Raman est un outil fiable mais onéreux.
5. Des zonations de couleurs. 
6. Des taches de graphitisation. 
7. Des déchirures typiques dans la rondiste bien différentes que la « barbe » 
8. Le procédé HPHT fait légèrement réduire la pierre car la couche extérieure est attaquée et donne un aspect « frosted » de givre et oblige un repolissage des facettes. 
9. L’aspect de tatamis dans la structure ainsi que des inclusions en forme d’atole éveille les soupçons. 
10. Dans les déchirures on observe une graphitisation. 
11. Le Diamond spotter du SSEF est un instrument abordable qui permet à l’aide d’une source UV ondes courtes de séparer les types Ia et IIa.
12. En spectroscopie dans le visible une raie à 450nm confirme un type Ia ce qui est à présent une confirmation qu’il s ‘agit d’un diamant naturel. 
13. Les diamants CVD sont principalement taillés en taille fantaisie suite à la forme du brut. Une profondeur de maximum 2,50mm 
14. Ils sont tous du type IIa ou plus rarement Ib 
15. La couleur de brun clair à incolore bien que synthèse CVD peut être ensuite traitée en HPHT.

La De Beers poursuit ses recherches dans le domaine de la détection et a déjà construit plusieurs appareils de détections malheureusement pas à la disposition de toutes les bourses.
 
Pour l’expert qui dispose d’un appareillage classique le fait d’être confronté à une pierre qui n’appartient pas au type Ia devra se référer à un laboratoire spécialisé tel que l'HRD ou IGI.
 
Eddy Vleeschdrager
 
 
 
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