第三节 宝石人工合成的四个阶段及产品的检验
一、宝石人工合成的四个阶段
众所周知，几乎所有天然宝石都是结晶体物质，且其中的大多数又是单晶体物质，因此，研究人工宝石的历史也可以说是不断开发晶体生长技术的发展史。一般来说，任何一项宝石人工合成过程都必须经历如下四个阶段。
第一阶段：了解和掌握相应天然宝石的性质以及在自然界成矿的条件，为选择人工合成宝石的方法提供理论依据。例如，1797年人们已经认识到钻石（金刚石）是由碳原子所构成，并且具有立方晶体结构，后来又认识到钻石是在高温超高压条件下形成的；而对于欧泊，直到1946年人们才掌握了它的基本结构，是由密集排列整齐的SiO2小球堆积而成的，这一发现为合成欧泊宝石提供了依据。
第二阶段：通过一些特殊的技术和方法制作出极小的晶体。例如，用焊接喷枪嘴烧熔Al2O3粉制作出极小的红宝石晶体，由此证明用某种方法能够人工合成出某种宝石的可能性，并为继续研究提供动力和增强信心。
第三阶段：进行多种方法的尝试，并对工艺方法的现实可行性及其经济效益进行评估，逐步发展成为较为成熟、切实可行的工艺方法。在这一阶段，通常对于晶体的尺寸和缺陷的改进考虑不多。
第四阶段：进一步对选定的晶体生长工艺方法进行细致而科学的研究，精确地确定各种晶体生长参数，保证晶体能够生长到足够大的尺寸，并克服各种晶体生长缺陷以达到能琢磨出精美宝石的水平。
二、人工宝石产品的检验
宝石人工合成是否获得成功，或者说人工合成的产品能否作为设计的宝石应用，还必须经过以下严格的检测。
（一）结构分析
首先要对合成出的产品进行结构的检测和分析，可以采用X射线衍射分析、红外光谱分析等，检测合成出的产品是否是晶体，以及能否定名为所设计宝石的相对应矿物。例如设计合成的是红宝石，红宝石所对应的天然矿物是刚玉，因此需要对生长出的红色材料进行结构分析。如果分析结果为刚玉结构，说明该红色材料具有所希望得到的红宝石的结构，该红色材料可初步定名为合成红色刚玉矿物；反之，则说明合成出的红色材料不具有红色刚玉的结构，合成出的不是红色刚玉，更不可能是红宝石。
（二）成分分析和物理化学性质测定
在结构分析确定合成产品是设计宝石相对应矿物的前提下，进一步对合成出的产品进行成分分析和物理化学性质（包括折射率、密度、硬度、光性、吸收光谱、荧光等）的测试，若测试结果与天然宝石矿物的成分基本一致，并且物理化学性质非常接近，才能肯定合成宝石的相对应矿物已合成成功。例如对上述生长出的红色材料进行成分分析和物理化学性质测试，若其化学成分主要为Al2O3和少量的Cr2O3，并且其折射率为1.762～1.778，密度为4.00g/cm3，硬度9，呈现非均质体的光性特征，以上特征和性质与天然红刚玉矿物基本相同，只有吸收光谱和荧光特征与天然红刚玉略有不同，则说明合成出的产品即为合成红色刚玉矿物。
（三）检验是否达到宝石要求
合成宝石相对应矿物能否作宝石用，还必须用宝石的指标来衡量，包括颗粒度大小、颜色、透明度、裂绺和包裹体等，达到宝石使用指标的才能宣布某种人工合成宝石合成成功。例如，进一步对上述红色材料进行检验，若晶体透明、颜色鲜艳、内部裂隙和包裹体少，并且颗粒度达到了宝石的加工尺寸大小，则表明生长出的红色刚玉材料已达到宝石的要求，可以声明采用该工艺方法生长出的合成红宝石已获得成功。
成功的合成宝石在矿物成分、内部结构、折射率、色散、密度和硬度等方面与其相对应的天然宝石是基本相同的，如合成红宝石、合成蓝宝石、合成祖母绿、合成尖晶石、合成水晶等。
人工宝石与人工晶体或人造矿物既有联系也有区别。只有当人工晶体或人造矿物达到宝石的要求（即颜色漂亮、透明度好、硬度高、晶体大小符合宝石加工工艺条件等）时，才能被称为人工宝石。
因为人工宝石是天然宝石的代用品，所以要求人工宝石尽可能与天然宝石相接近，越逼真越好。人工宝石合成技术经历了近百年的研究和发展后，目前工艺日趋完善，产品几乎达到了与天然宝石真假难辨的境地。人工宝石是人类智慧的结晶，其中的珍品具有色泽艳丽、纯净无瑕、质地优良、艺术造型美观优雅等特点，深受人们的喜爱。
至20世纪70年代，各种人工宝石合成技术已基本成熟。20世纪70年代至今，人工宝石合成技术更是日新月异，技艺高超。如20世纪90年代，美国和我国桂林用水热法生产的红宝石，不仅外观颜色、透明度等光学性质与天然红宝石相同，而且包裹体特征也与天然红宝石极为相似，足以达到以假乱真的境地，在整个宝石业内引起了很大的反响。