DE1027192B - Verfahren zur Verbesserung der Farbe von Diamanten - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Farbe von DiamantenInfo
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Description
DEUTSCHES
Bei der Bestimmung des Kaufwertes eines Diamanten ist die Farbe oder ein Mangel in der Farbe des
Steines ein wichtiger, wenn nicht überwiegender Faktor. Üblicherweise werden gelb- oder braungefärbte
Steine weniger geschätzt als farblose oder bläulichgefärbte, was durch die Seltenheit der farblosen oder
blauen Steine im Vergleich zu braunen oder gelben Steinen bedingt ist.
Der Grund für die spezielle Färbung von Diamanten konnte bis jetzt noch nicht geklärt werden, man
nimmt jedoch an, daß diese Färbung entweder durch den Einschluß von Verunreinigungen in die Kristallstruktur
oder durch Abweichungen von der idealen Gitterstruktur selbst verursacht wird. Verschiedene
Vorschläge wurden bereits gemacht und verschiedene Versuche angestellt, um den Handelswert gefärbter
Diamanten durch eine Bestrahlung zu verbessern, die Fehlstellen im Gitter umgruppieren oder eingeschlossene
Verunreinigungen umwandeln soll. So hat man bereits versucht, Diamanten durch eine lang andauernde
direkte Radiumbestrahlung zu beeinflussen. Dabei konnte man feststellen, daß farblose Steine eine
grüne Farbe erhielten. Die durch diese Radiumbestrahl'ung erzeugten Farben waren jedoch nicht beständig,
insbesondere wenn die Diamanten erwärmt wurden. Auch mit Zyklotronbestrahlungen wurden
schon Versuche gemacht, wobei auch hier wieder eine grüne Farbe erzielt wurde. Eine Verbesserung der
Farbe von braunen oder gelben Diamanten konnte mit diesen bekannten Bestrahlungsverfahren jedoch
nicht erzielt werden. Die raschen Fortschritte auf dem Gebiet der Atomspaltung in den letzten Jahren gaben
jedoch den Wissenschaftlern neue Strahlungsquellen von ungeheurer Leistung in die Hand, so daß diese
Forschungen neuen Auftrieb erhielten, obwohl die Ergebnisse wegen praktischer Schwierigkeiten vorwiegend
noch auf die Theorie beschränkt blieben.
Die natürliche braune oder gelbe Färbung der Diamanten ergibt sich aus einer zu starken Absorption
des Lichtes zum violetten Ende des sichtbaren Spektrums hin. Diese Erscheinung ist wahrscheinlich
durch den Einschluß von Verunreinigungen in dem Gitter bedingt, die als Absorptionszentren wirken.
Beim augenblicklichen Stande unseres Wissens scheint es nur wenige oder gar keine Möglichkeiten zu
geben, diese Verunreinigungen durch Bestrahlung derart umzuwandeln, daß ihre Absorptionseigenschaften
in bemerkenswerter Weise geändert werden. Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Verbesserung
der Farbe (in kommerziellem Sinne) fahlgelber oder brauner Diamanten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Farbe eines Diamanten durch Erhöhung
seiner Lichtabsorption gegen das rote Ende des Verfahren zur Verbesserung
der Farbe von Diamanten
der Farbe von Diamanten
Anmelder:
Industrial Distributors (1946) Limited,
Johannesburg (Südafrikanische Union)
Johannesburg (Südafrikanische Union)
Vertreter: Dr. F. Zumstein, Patentanwalt,
München 2, Bräuhausstr. 4
München 2, Bräuhausstr. 4
Beanspruchte Priorität:
Südafrikanische Union vom 19. April 1954
Südafrikanische Union vom 19. April 1954
Jan Frans Henri Custers,
Johannesburg (Südafrikanische Union),
Henry Brooke Dyer und Robert William Ditchburn,
Reading (Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden
sind als Erfinder genannt worden
sichtbaren Spektrums mittels Bestrahlung, wobei gemäß
der Erfindung die Diamanten mit ^-Strahlung einer Energie zwischen 0,5 und 1,3 MeV bestrahlt
werden. Man nimmt an, daß die Wirkung dieses Verfahrens darin besteht, daß man durch die Absorption
beim roten Ende des Spektrums der Absorption beim violetten Ende des Spektrums entgegenwirkt. Wenn
im Idealfall Ausmaß und Natur der Gitterumordnung derart ist, daß die ursprüngliche überschüssige
Absorption über die gesamte Länge des sichtbaren Spektrums genau ausgeglichen wird, dann ist der ursprünglich
gelbe oder braune Stein zu einem wertvollen farblosen Stein entfärbt. Offensichtlich kann
man dieses Ideal nicht erreichen, aber eine Aufhellung oder Unterdrückung der braunen oder gelben Farbe
durch eine überlagerte Absorption am gegenüberliegenden Ende des Spektrums entfärbt den Stein oder
färbt ihn um und steigert seinen Wert.
Die Energie und Strahlungsdichte der Bestrahlung hängt in gewissem Ausmaß von den physikalischen
Eigenschaften des Diamanten ab. Eine unkontrollierte örtliche Erwärmung soll vermieden werden, weil allgemein
eine Erwärmung der Steine während der Bestrahlung unerwünscht ist. Eine milde Erwärmung
während oder nach der Bestrahlung kann manchmal vorteilhaft sein.
Es gibt einen theoretischen Schwellenwert für die Energie, und unterhalb dieses Wertes kann das Ver-
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fahren nicht angewendet werden. Einen angenäherten Wert dieser Schwellenenergie konnte man aus den
bekannten Daten der Bindungsenergien der Kohleatome1 im Diamanten für jede Strahlenart berechnen.
Bei Energien, die nur wenig über 'diesem theoretischen Schwellenwert liegen, verläuft das -Verfahren so längsam,
.daß man in einer vertretbaren Zeit kein Ergebnis feststellen kann. Es .gibt daher einen praktischen
Schwellenwert, der über dem theoretischen liegt und
wünschte Färbung zur Folge haben, und das Endergebnis wird in ungünstigem Sinn beeinflußt. Bei
sehr stark überhöhter Strahlungsdichte kann die Qualität des behandelten Steines geringer sein als die
5 des unbehandelten. Die Geschwindigkeit, mit der das Verfahren abläuft, nimmt mit zunehmender Strahlungsdichte
zu. Es gibt jedoch ein Optimum der Strahlungsdichte, bei dem die Brauchbarkeit des Ergebnisses
nicht allzusehr beeinträchtigt wird, während
welcher der geringsten Energie ~ entspricht, bei der io die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche
man unter den experimentellen Bedingungen Ände- Zeit in bemerkenswerter Weise verkürzt wird. Die
rungen feststellen kann. Dieser praktische Schwellen- möglichen Formen der Bestrahlung werden nun an
wert schwankt leicht von Diamant zu Diamant. Hand von praktisch erzielten Daten (soweit man
Die Brauchbarkeit des Ergebnisses, d. h. die Stärke solche Daten überhaupt erhalten kann) näher beder
Annäherung eines fertig behandelten Diamanten 15 schrieben.
an einen hochwertigen Stein,- beispielsweise an einen Kobalt 60, ein radioaktives Isotop, das y-Strahlen
von der Diamantenindustrie als wasserklaren Stein aussendet, deren Energien etwa bei 1,1 und 1,3 MeV
bezeichneten Diamanten, wird durch folgende Punkte liegen, wird vorteilhafterweise zur Bestrahlung verbestimmt,
wendet. Man benötigt eine Dosis über 109 Röntgen,
a) Ursprüngliche Eigenschaften und Intensität der 20 um bei einem Stein von 5 mm Dicke einen merkbaren
Färbung des Diamanten, Effekt zu erzielen. Die durch dieses Verfahren her-
b) Genaue Einstellung der Bedingungen, unter vorgerufenen Umwandlungen sind über die gesamte
denen das Verfahren durchgeführt wird. Dicke des Steines gleichmäßig verteilt.
Im folgenden wird näher erläutert, auf welche Die Gesamtdosis der Strahlung, die zur Erzielung
Weise durch die Art der Durchführung dieses Verfah- 25 bester Ergebnisse notwendig ist, wurde bis jetzt noch
rens das Ergebnis beeinflußt wird. : nicht erwähnt. Sie kann auch nicht absolut festgelegt
Die besten Ergebnisse erzielt man üblicherweise werden, da sie von den ursprünglichen Eigenschaften
dann, wenn die Energie der rStrahlung nicht allzu und von der Intensität der Färbung des zu behandeluweit
über dem praktischen Energieschwellenwert den Diamanten abhängt. Sie hängt weiterhin von der
liegt. Bei Anwendung dieser Energie bei der Bestrah- 30 Größe des Diamanten ab, insoweit, als von dieser
lung tritt jedoch der schwerwiegende Nachteil in Er- Größe der gesamte Weg abhängt, den das Licht von
scheinung, daß die Zeit, die erforderlich ist, um das der Stelle aus zurücklegen muß, wo es in den Dia-Verfahren
vollständig durchzuführen, außerordentlich manten eintritt, bis zu der Stelle, wo es aus dem Dialang ist. Mit zunehmender Energie der Bestrahlung manten austritt, um dann in das Auge des Beobachters
über diesen Wert hinaus wird auch ein schnellerer 35 einzutreten. Als Beispiel wurde ein nahezu farbloser
Ablauf des Verfahrens erzielt. Außerdem beeinträch- Stein in Form eines rechteckigen Blockes von
tigt eine begrenzte Zunahme der Bestrahlungsenergie 5,35 X 3,9 mm mit Kobalt 60 bestrahlt und anschlieüber
den Schwellenwert hinaus die Brauchbarkeit des ßend über eine Dicke von 5,35 mm gemessen. Es wur-Ergebnisses
nicht allzusehr. Es gibt daher ein Op- den vier aufeinanderfolgende Dosen von je etwa
timum für die Energie der anzuwendenden y-Strah- 40 0,8 X 109 Röntgen angewandt. Nach der ersten Dosis
lung. Bei diesem Optimum erzielt man Ergebnisse, konnte man einen leichten Farbwechsel visuell eben
die nicht weit unter den besten liegen, die überhaupt noch feststellen. Nach der zweiten Dosis konnte man
erreicht werden können, wobei jedoch die zur Durch- einen Farbumschlag in das Bläulich-Grüne festführung
dieses Verfahrens erforderliche Zeit in be- stellen, während man nach der dritten und vierten
merkenswerter Weise herabgesetzt wird. Der optimale 45 Dosis eine ausgesprochen blaugrüne Färbung beob-Wert,
der für einen bestimmten Diamanten auszu- achten konnte. Die Stärke der Absorption am roten
wählen .ist, hängt vom ursprünglichen Zustand des Ende des Spektrums wurde nach jeder Bestrahlung
Diamanten und von dem gewünschten Ergebnis ab. gemessen, und es wurde festgestellt, daß sie pro-Die
Qualität der erhaltenen Diamanten wird auch portional mit der Strahlungsdosis zunahm. Die in der
durch eine zu hohe Strahlungsdichte der Bestrahlung 50 ersten Verfahrensstufe erzielte Absorption hätte die
beeinflußt. Es ist wünschenswert, daß die atomare Entfärbung eines ausgesprochen fahlbraunen Steines
Umordnung, die durch den Aufprall von einem oder bewirkt. Der zweckmäßigste Bereich für eine Entfärmehreren
Strahlungsteilchen oder Strahlen beendet, bung (abgesehen von der weiter unten zu besprechen-
und daß die lokale überschüssige Energie über den den Erwärmung) liegt für einen Diamanten der
Hauptteil des Diamanten verteilt wird, bevor weitere 55 angegebenen Dicke zwischen der zweiten und der
Partikeln oder Strahlen das gleiche kleine Gebiet des vierten Stufe (eine Dosis im Bereich von 1,5 bis
Kristalls treffen, und in diesem Gebiet einen größeren 3,0X 109 Röntgen vorausgesetzt). Kleinere Diaman-Energiebetrag
anhäufen als der, bei dem uner- ten können größere Dosen erfordern,
wünschte Sekundärumwandlungen auftreten. Es ist Die Energie (1,1 bis 1,3 MeV) der von Kobalt 60
weiterhin erforderlich, die Strahlungsdichte derart zu 60 ausgesandten y-Strahlen liegt über dem Optimum. Die
begrenzen, daß keine zu große Erwärmung des in einem völlig farblosen Stein erzeugte Farbe ist
Kristalls als Ganzes auftritt. Das zulässige Maximum blaugrün, während eine genau blaue Farbe für die
an Strahlungsdichte hängt erstens von der Umgebungs- meisten Steine das Optimum darstellt. Eine Verbessetemperatur
des Kristalls, zweitens vom Wirkungsgrad rung kann durch Verwendung von 7-Strahlen erzielt
der Anordnung zur Verhütung eines allgemeinen 65 werden, deren Energien unterhalb von 1,0MeV liegen.
Temperaturanstieges während der Bestrahlung und Die optimale Energie liegt wahrscheinlich in der
drittens in geringem Maße von den Eigenschaften des Mitte zwischen 0,5 bis 0,9 MeV, wobei /-Strahlen mit
zu behandelnden Steines selbst ab. Energien in diesem Bereich dadurch erzielt werden
Wenn man eine zu hohe Strahlungsdichte anwendet, können, daß man einen kräftigen Elektronenstrahl von
dann treten Sekundäreffekte auf, die eine uner- 70 geeigneter Energie auf eine Scheibe (target) fallen
Claims (4)
1. Verfahren zur Verbesserung der Farbe eines Diamanten durch Erhöhung seiner Lichtabsorption
gegen das rote Ende des sichtbaren Spektrums mittels Bestrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß
man den Diamanten mit y-Strahlung einer Energie zwischen 0,5 und 1,3 MeV bestrahlt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Diamanten nach der Bestrahlung erwärmt, vorzugsweise auf etwa 450° C.
3. Verfahren nach einem .der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als
^-Strahlungsquelle das Isotop Kobalt 60 oder Caesium 134 angewendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdosis über 109, vorzugsweise
zwischen 1,5 und 3,0XlO9 Röntgen liegt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
W. Crookes, Diamonds (1909), S. 108 bis 110; J. M. Cork, Radioactivity and Nuclear Physics,
W. Crookes, Diamonds (1909), S. 108 bis 110; J. M. Cork, Radioactivity and Nuclear Physics,
S. 63 und 269;
E. H. Kraus und C. B. Slawson, Gems and
E. H. Kraus und C. B. Slawson, Gems and
Gem Materials (1947), S. 145/146.
© 709 958/413 3.58
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