CH673063A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Identifikation von Diamanten. Es erlaubt ihre Unterscheidung von künstlichen Diamanten, Zircon oder ähnlichen Materialien.

Es ist häufig nützlich, beispielsweise im Juweliergewerbe, dass unzweideutig zwischen Schnittdiamanten (Edelsteinqualität) und künstlichen Diamanten, solche wie diejenigen, welche aus Zirconen hergestellt sind, unterschieden werden kann. In der Raman-Spektroskopie wird ein monochromatischer Lichtstrahl auf eine Probe gerichtet und die Beobachtungen werden an der gestreuten Strahlung gemacht. Es können monochromatische Lichtquellen von verschiedenen Frequenzen verwendet werden, wie Gaslasers. Das Ramansignal von einem Diamanten hat sich als hochspezifisch erwiesen und die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Identifikation von Diamanten unter Verwendung dieser Eigenschaft. - 5 Demnach wird gemäss der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Identifikation von Diamanten zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte:

a) Plazierung einer zu identifizierenden Probe in einem Strahl von monochromatischer Laserstrahlung von vorbestimm-

lo ter Wellenlänge b) Durchtreten lassen der gestreuten Ramanstrahlung von der Probe durch ein Filtermittel, welches so angepasst ist, dass nur die gestreute Ramanstrahlung von Frequenzcharakteristiken eines Diamanten durchtreten kann und

15 c) Nachweis der filtrierten Strahlung.

Vorzugsweise ist die Strahlenquelle ein Gaslaser, welcher monochromatische Strahlung im grünen Bereich des Spektrums aussendet. Das Mittel zum Nachweis der angeregten Ramanstrahlung ist vorzugsweise das menschliche Auge oder ein De-20 tektor auf Basis einer Fotozelle, es können jedoch auch andere zweckmässige Nachweisformen verwendet werden. Das Filtermittel ist vorzugsweise in einem rechten Winkel zum gestreuten Strahl der Strahlung. Das Filtermittel kann eine dünne Glasscheibe mit einer zweckmässigen Beschichtung umfassen. Die 25 Filter sind von Herstellern (wie Melles Griot) erhältlich und werden nach der Wellenlänge der vorkommenden Strahlung charakterisiert.

Die Erfindung umfasst ebenfalls eine Vorrichtung für die Identifikation von Diamanten, umfassend eine Laserstrahlungs-30 quelle, welche so ausgebildet ist, dass sie einen monochromatischen Strahl bildet, ein Mittel für die Stützung der zu identifizierenden Probe im Weg des monochromatischen Strahls, ein Filtermittel, welches so ausgebildet ist, dass nur die gestreute Ramanstrahlung mit den Frequenzcharakteristiken eines Dia-35 manten durchtritt und ein Mittel für den Nachweis der gestreuten Ramanstrahlung, welche durch das Filtermittel durchdringt.

Die konventionelle Analyse von Materialien durch Raman-Spektroskopie umfasst die Verwendung von teuren optischen Geräten, wie einem Monochromator zusammen mit einem De-40 tektor, wie einer Photomultiplier-Röhre oder einer Diodenanordnung (vgl. unsere parallele UK-Patentanmeldung Nr. GB 2 140 555 A).

Es ist jedoch gefunden worden, dass im Fall eines Diamanten, die Ramansignale, welche von seiner Bestrahlung mit 45 einem monochromatischen Strahl herrührten, verhältnismässig intensiv sind. Bei der Verwendung eines Schmalband-Durch-dringungsfilters muss ein Mittel zur Identifikation von Diamanten gegenüber künstlichen Sorten hergestellt werden.

Bei der Verwendung eines Gaslasers mit einem Output im so grünen Bereich des sichtbaren Spektrums, ist die Ramanver-schiebung, welche durch einen Diamanten verursacht wird, genügend in Richtung des roten Gebietes, um eine leichte Identifikation unter Verwendung von üblichen Lasersicherheitsbrillen zu ermöglichen, die Brille filtert die nicht verschobene Laser-55 Strahlung. Ein Helium/Neonlaser, welcher normalerweise im roten Gebiet des Spektrums in der Nähe von 632,8 nm aussendet, kann so modifiziert werden, dass er in der Nähe von 543,5 nm aussendet. Ein solcher Laser ist viel weniger teuer, als andere grüne Laser und ist zweckmässig für die Beobachtung des 60 Ramansignals durch das Auge nach der Entfernung der nicht verschobenen Laserstrahlung durch ein zweckmässiges Filter. Der bevorzugte Wellenlängenbereich für die vorkommende monochromatische Laserstrahlung ist 450 bis 650 Nanometer.

Die Erfindung wird nun lediglich beispielsweise beschrieben 65 unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnung.

Ein Niederleistungs-Gaslaser 1 vom Helium/Neontyp [geliefert von Melles-Griot (Niederlande)] wurde so angepasst, dass er eine Leistung in der Nähe von 543,5 nm gab und dass ein

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Strahl von monochromatischer Strahlung 2 auf eine Probe 3 in einem Halter (nicht dargestellt) gerichtet ist. Ein Filter 4, welcher so angepasst war, dass eine Strahlung mit einer Wellenlänge in der Nähe von 585,9 nm (das Ramansignal vom Diamant) durchtreten konnte, wurde in einem rechten Winkel zur Achse 5 des Probenhalters und des Lasers 1 angeordnet. Ein Detektor 5, in diesem Falle das menschliche Auge, wurde in eine Position hinter dem Filter 4 gebracht. Während der Verwendung befand sich eine Probe, entweder ein Diamant oder ein künstlicher Diamant, im Probenhalter. Ein Strahl von monochromatischer 10 Laserstrahlung der Wellenlänge 543,5 nm wurde auf die Probe gerichtet. Die gestreute Strahlung, welche nicht der Raman-Übergangscharakteristik des Diamantes unterworfen wurden, wurde durch das Filter entfernt. Wenn die Probe ein echter Diamant war, drang das Ramansignal der Wellenlänge 585,9 15

nm durch das Filter und wurde nachgewiesen. Je nach dem, ob ein Diamant im Probenhalter vorhanden ist oder nicht, wird der Beobachter ein Signal nachweisen. Dies ermöglicht die Unterscheidung oder Identifikation von erhaltenen Diamanten und künstlichen Diamanten.

Es wird ebenfalls in Betracht gezogen, dass die Vorrichtung von tragbarer Natur sein könnte. Demzufolge könnte eine Bedienungsperson, welche eine tragbare Laserquelle hat, die Strahlung auf die Probe richten. Bei Betrachtung der gestreuten Strahlung durch einen zweckmässigen Filter kann die Abwesenheit oder Gegenwart des Diamanten schnell ermittelt werden. Eine Vorrichtung, welche das menschliche Auge als Detektor verwendet, besitzt die klaren Vorteile der Billigkeit und Zuverlässigkeit im Gegensatz zu Vorrichtungen, welche von Elektronik oder anderen Detektorformen abhängig sind.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Identifikation von Diamanten, umfassend die Schritte:

   a) Plazierung einer zu identifizierenden Probe in einen Strahl von monochromatischer Laserstrahlung von vorbestimmter Wellenlänge b) Durchdringen der gestreuten Laserstrahlung von der Probe durch ein Filtermittel, welches so angepasst ist, dass nur die gestreute Ramanstrahlung mit der Frequenzcharakteristik des Diamanten druchtreten kann und c) Nachweis der gefilterten Strahlung.
2. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, worin die monochromatische Laserstrahlung eine Wellenlänge von 450 bis 650 Nanome-ter hat.
3. 3. Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2, worin das Filtermittel einen Glasteil umfasst, welcher eine filternde Beschich-tung umfasst.
4. 4. Verfahren gemäss Anspruch 3, worin das Filtermittel im rechten Winkel zum gestreuten Strahl der Strahlung ist.
5. 5. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die monochromatische Laserstrahlungsquelle ein Helium/Neonlaser ist.
6. 6. Verfahren gemäss Anspruch 5, worin der Helium/Neonlaser so angepasst ist, dass er eine Strahlung mit einer Wellenlänge bei oder in der Nähe von 543,5 Nanometer aussendet.
7. 7. Verfahren gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die gefilterte Strahlung durch das Auge des Beobachters nachgewiesen wird.
8. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend eine Laserstrahlungsquelle, die so angepasst ist, dass ein monochromatischer Strahl entsteht, ein Mittel zum Halten der zu identifizierenden Probe im Weg des monochromatischen Strahles, ein Filtermittel, welches so angepasst ist, dass nur die gestreute Ramanstrahlung mit der Frequenzcharakteristik eines Diamanten durchdringt und Mittel zum Nachweis der gestreuten Ramanstrahlung, welche durch das Filtermittel dringt.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin die Quelle der monochromatischen Laserstrahlung eine Wellenlänge von 450 bis 650 Nanometer hat.
10. 10. Vorrichtung gemäss Anspruch 9, worin die monochromatische Laserstrahlungsquelle ein Helium/Neonlaser ist.
11. 11. Vorrichtung gemäss Anspruch 10, worin der Helium/-Neonlaser so angepasst ist, dass eine Wellenlänge bei oder in der Nähe von 543,5 Nanometer ausgesendet wird.
12. 12. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 8 bis 11, worin das Filtermittel ein Glasteil umfasst, welcher eine filternde Beschichtung umfasst.
13. 13. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 8 bis 12, worin das Filtermittel im rechten Winkel zum gestreuten Strahl der Strahlung angeordnet ist.