DE1772105B1

DE1772105B1 - Vorrichtung zur Bestimmung der photometrischen Transmission geschliffener Diamanten

Info

Publication number: DE1772105B1
Application number: DE19681772105
Authority: DE
Inventors: Manfred Eickhorst; Godehard Dr Lenzen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-03-30
Filing date: 1968-03-30
Publication date: 1972-05-31
Also published as: DE1772105C2; CH518544A; US3610756A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der photometrischen Transmission geschliffener Diamanten, vorzugsweise Diamanten im Brillantschliff, mit einer Aufnahme bzw. einem Halter für die Diamanten unterhalb ihrer Rondiste bzw. Fasserkante unter völligem Freiliegen des Oberteiles, mit einer Lichtquelle für monochromatisches Licht, welches in die Tafel der Diamanten eintritt, im Stein reflektiert wird und durch die Oberteilfacetten austritt, und mit einer Einrichtung zur Aufnahme des reflektierten Lichtes.

Neben Schliff, Reinheit und Gewicht ist die Farbe ein Hauptmerkmal für die genaue Bestimmung, speziell die Qualitätsbestimmung von geschliffenen Diamanten. Während es heute schon eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen gibt, mit denen Reinheit, Schliff und Gewicht genügend präzise bestimmt werden können, liegt das Hauptproblem nach wie vor darin, eine genaue und vor allen Dingen wiederholbare Farbbestimmung durchzuführen.

Es ist heute üblich, die Farbe entweder mit dem Auge oder mittels der sogenannten Ulbricht'schen Kugel zu bestimmen, die einen großen technischen, insbesondere vorrichtungsmäßigen Aufwand bedeutet. Während die Bestimmung mit dem Auge sehr genaue Kenntnisse von Vergleichsstücken, eine lange Schulung und große Erfahrung voraussetzt und damit stets weitgehend von subjektiven Einflüssen abhängig bleibt, ist die Bestimmungsmethode mittels der Ulbricht'schen Kugel insofern ungenau, als dort die 5 Oberflächenreflexionen der in den Diamanten eintretenden Strahlen mit berücksichtigt, d. h. in den Meßwert aufgenommen werden.

Es ist eine jedem Fachmann bekannte Tatsache, daß die Farbe eines Diamanten von strukturellen Inhomogenitäten abhängig ist, d.h., daß das in den Stein einfallende und in ihm reflektierte Licht eine Absorption erfährt, durch die die Färbung verursacht wird. Will man aber diese Absorption messen und schaltet man dabei nicht die Anteile der Oberflächenreflexion eines einfallenden Strahles aus, so wird dies immer zu falschen Meßergebnissen führen.

Es ist weiter ein Gerät zur Registrierung und Prüfung geschliffener Edelsteine bekannt (s. deutsches Gebrauchsmuster 1 945 368), bei dem die durch die Schliffflächen reflektierten Strahlen eines Lichtbündels, welches durch eine ausgewählte Schlifffläche, vorzugsweise die Tafel, geschickt wird, in einer licht- A empfindlichen Schicht registriert werden, wobei die ™ ausgewählte Schlifffläche durch eine Vorrichtung in

as eine bestimmte wiederholbare räumliche Lage zur Achse des Lichtbündels gebracht worden ist und die lichtempfindliche Schicht eine bestimmte Lage in bezug auf den Edelstein hat. Dieses Gerät arbeitet auf der Erkenntnis, daß die im Stein reflektierten und aus ihm austretenden Lichtbündel auf einer lichtempfindlichen Schicht registiert werden können und daß sie für jeden Stein, — vorausgesetzt, daß der Stein in bezug auf die eintretenden Strahlen immer wieder in eine genau definierte und wiederholbare Lage gebracht werden kann, — ein spezifisches Bild ergeben, welches praktisch einen »Ausweis« des Steines darstellt und zu dessen Identifizierung verwendet wird: Zu anderer Zeit und an anderem Ort kann nämlich ein zweites Diagramm angefertigt werden, und durch einen Vergleich der beiden Diagramme läßt sich dann feststellen, ob es sich um ein und denselben Stein handelt, in dem die Bildpunkte der beiden Diasramme miteinander zur Deckung gebracht wer- _ä den. X

Abgesehen davon, daß mit diesem Gerät eine Farbbestimmung grundsätzlich unmöglich ist, ist stets eine absolut identische Lage des Steines in bezug auf den eintretenden Lichtstrahl Voraussetzung, um für ein und denselben Stein gleiche Bilder zu erhalten.

Das macht einen bedeutenden technischen und damit finanziellen Aufwand für ein solches Gerät erforderlich. Ferner müssen die Lage der lichtempfindlichen Schicht und ihr Abstand zu dem Stein ebenfalls genau definiert sein und konstant bleiben. Durch die Anbringung mehrerer Spiegel tritt ein erheblicher Lichtverlust ein. Endlich setzt die Anwendung solcher Geräte sowohl für die Handhabung als auch bei der Auswertung und beim Vergleich der Diagramme eine große Erfahrung und Genauigkeit voraus.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die entsprechend dem durch die Schlifform hervorgerufenen Strahlengang im Diamanten nur dessen Transmission, die die Farbe des Steins bestimmt, mißt, wobei technischer Aufwand und Justierungsmöglichkeiten möglichst einfach bleiben sollen. Es soll also eine Möglichkeit geschaffen werden, um in jederzeit reproduzierbarer Weise die Farbe geschliffener Diamanten unabhängig von subjektiven Durch-

führungsfehlern im Hinblick auf und zum Vergleich mit der international bekannten und handelsüblichen Farbskala festzustellen.

Diese Aufgabe wird von der Erfindung dadurch gelöst, daß die Vorrichtung ein der Zuführung des monochromatischen Lichtes dienendes, direkt oberhalb der Tafel des Diamanten angeordnetes lichtleitendes Element, vorzugsweise in Form eines faseroptischen Elements umfaßt und als Aufnahmeeinrichtung für das reflektierte Licht einen dieses in elektrisehe Signale umwandelnden photoelektrischen Empfänger aufweist, der entweder ringförmig oberhalb der Rondiste und das lichtleitende Element herum angeordnet ist, oder daß um das lichtleitende Element herum ein in seiner Neigung veränderbarer Spiegel angeordnet ist, der das aus dem Diamanten austretende Licht auf einen seitlich angeordneten photoelektrischen Empfänger wirft, so daß der photoelektrische Empfänger das gesamte vom Diamanten reflektierte Licht empfängt.

Durch eine solche Vorrichtung, die relativ leicht

»und damit unter verhältnismäßig geringem Kostenaufwand zu erstellen ist und außerdem ein gut zu handhabendes und leicht transportables Gerät darstellt, kann man einen Lichtstrahl in einen Diamanten eintreten lassen, ohne daß dabei Oberflächenreflexionen und damit die durch diese bedingten Streueffekte entstehen, welche einen Verlust an Lichtintensität darstellen und damit eine genaue Messung der Absorption im Stein verhindern. Somit wird eine Wiederholbarkeit einer einmal durchgeführten Messung zu anderer Zeit, an anderem Ort und durch andere Personen gewährleistet. Dadurch, daß der photoelektrische Empfänger oder ein Spiegel um das lichtleitende Element herum angeordnet sind, wird in einfacher Weise gewährleistet, daß alle aus den Oberteilfacetten austretenden, im Stein total reflektierten Strahlen tatsächlich auf den photoelektrischen Empfänger fallen und von diesem gemessen werden können, während eventuelle Oberflächenreflexionen seitlich austreten könnten und dann nicht auf den Empfänger fallen würden. Man erhält also, zusammenfassend gesagt, mit Hilfe des erfindungsgemäßen f Gerätes für den einzelnen Stein ein reproduzierbares Meßergebnis, welches die kommerziell relevante Farbgraduierung des Steines ermöglicht.

Um Vergleichsmessungen anstellen zu können, insbesondere um Streulichtfehler zu demonstrieren, sowie eventuelle Abweichungen wiederholbar messen zu können, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft eine Einrichtung zur Feineinstellung des Abstandes zwischen lichtleitendem Element und Tafel aufweisen. Auf diese Weise erhält man eine einwandfreie Reproduzierbarkeit eventueller Streulichtfehler. Die Erfindung soll nachstehend an Hand der in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung in teilweisem Schnitt und

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform, ebenfalls in teilweisem Schnitt.

In F i g. 1 erkennt man einen Halter 1, der in bekannter Weise eine Aufnahme für einen im Brillantschliff bearbeiteten Diamanten 2 mit Tafel 21, Rondiste 22, Oberteilfacetten 23 und Unterteil 24 bildet, wobei die Rondiste 22 oberhalb des Halters liegt und ein völliges Freiliegen des Oberteiles 21, 22, 23 gewährleistet ist. Der Halter 1 besitzt dabei einen der Schlifform des Unterteiles 24 entsprechenden Schliffkegel, so daß der Diamant 2 ohne Schwierigkeiten eingelegt werden kann und die Anwendung des Halters für große und kleine Brillanten möglich ist, da bekanntermaßen die Spitzenwinkel des Unterteiles bei Brillanten gleich sind. Oberhalb des Halters 1 und des Steines 2, jedoch zweckmäßig koaxial dazu, ist ein lichtleitendes Element 3 für monochromatisches Licht in Form eines faseroptischen Lichtleitstabes mit einer Ummantelung 4 angeordnet, wobei der Querschnitt dieses Lichtleiters nicht größer als die Fläche der Tafel 21 sein darf, um den Austrittsstrahl nicht zu beeinflussen oder gar Licht in die Oberteilfacetten 23 einzustrahlen. Gehalten wird der Lichtleiter 3 von einem Träger 5, um welchen herum ein photoelektrischer Empfänger 6 angeordnet ist, der in seiner Durchführungsöffnung 7 gegen den Träger 5 verkittet ist, so daß alles vom Brillanten reflektierte Licht auf den Empfänger 6 fallen muß. Auf Grund der geometrischen Bedingungen des im Brillantschliff bearbeiteten Diamanten 2, d. h. durch den einheitlichen Schliff unter Berücksichtigung der infolge der Materialkonstanten (Brechungsindex, Dispersion) genormten Winkelgrößen, tritt ein einfallender Strahl 8 monochromatischen Lichtes durch die Oberteilfacetten 23 des Steines 2 wieder aus, und der photoelektrische Empfänger 6 mißt die Intensität des ausfallenden Strahles bei der jeweiligen Wellenlänge, während man die Intensität des Einfallsstrahles schon vorher festgestellt hat. Damit läßt sich ohne Schwierigkeiten der Unterschied zwischen Intensität des ausfallenden und des eintretenden Strahles ermitteln.

Bei der abgewandelten Ausführungsform der F i g. 2 ist oberhalb der Tafel 21 ein optischer Spiegel 9, der vorzugsweise in 45°-Stellung den aus den Oberteilfacetten 23 austretenden Strahl auf einen seitlichen photoelektrischen Empfänger 61 reflektiert, vorgesehen. Bei dieser Vorrichtung ist dann der der Spiegel 9 mit einer Durchbrechung für die Durchführung des Lichtleiters 3 ausgestattet.

Die Halterung 1 besitzt eine kegelförmige öffnung, deren öffnungswinkel mit dem Spitzenwinkel des Unterteiles des Brillanten 2 übereinstimmt, so daß ohne Schwierigkeiten nacheinander Steine unterschiedlicher Größe eingesetzt werden können. Praktisch genügt eine einmalige Justierung der Halterung, um vernünftige Verhältnisse hinsichtlich der Lage der Tafel 21 in bezug auf das lichtleitende Element 3 zu erhalten.

Lediglich schematisch angedeutet ist in Fig. 1 am Halter 1 eine Einrichtung 11 zur Feineinstellung des Abstandes des lichtleitenden Elementes 3 zur Tafel 21, wobei diese Einrichtung in bekannter Weise ausgebildet sein kann und z. B. von außen her und von Hand über einen Drehknopf zu betätigen ist. Dabei kann außerdem eine Skala mit Meßlupe angeordnet sein, um genaue, wiederholbare Einstellungen zu gewährleisten. — In F i g. 2 ist eine solche Einrichtung zur Feineinstellung am Halter 5 angedeutet.

Für das lichtleitende Element 3 haben sich als besonders günstig heute branchenbekannte flexible faseroptische Elemente verschiedenster Ausführungsform herausgestellt, weil diese bezüglich der Energieübertragung wesentliche Vorteile gegenüber anderen Lichtleitern, z. B. einfachen Glasstäben, aufweisen. Es kommen aber auch die letztgenannten durchaus in Frage, solange eine ordnungsgemäße Leitung des monochromatischen Lichtes gewährleistet ist. Ebenso

können die lichtleitenden Elemente ummantelt sein (wie dies aus der Zeichnung erkennbar ist), wodurch ein seitliches Austreten von Strahlen vermieden wird und das Licht in seiner Gesamtheit in die Tafel des Diamanten einfallen kann.

Als photoelektrischer Empfänger kommt beispielsweise ein Photowiderstand oder ein Photomultiplier, vorzugsweise ein Sekundär-Elektronen-Vervielfacher (SEV), in Betracht. Dieses sind Geräte, die zuverlässig arbeiten und heute leicht herstellbar oder beziehbar sind, so daß sie den baulichen Aufwand des Gerätes nicht wesentlich erhöhen oder verteuern.

Für andere Schlifformen von Diamanten, die also von dem Brillantschliff abweichen, können diesen speziellen Schlifformen angepaßte Halterungen bzw. Aufnahmen verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung der photometrischen Transmission geschliffener Diamanten, vorzugsweise Diamanten im Brillantschliff, mit einer Aufnahme bzw. einem Halter für die Diamanten unterhalb ihrer Rondiste bzw. Fasserkante unter völligem Freiliegen des Oberteiles, mit einer Lichtquelle für monochromatisches Licht, welches in die Tafel der Diamanten eintritt, im Stein reflektiert wird und durch die Oberteilfacetten austritt, und mit einer Einrichtung zur Aufnahme des reflektierten Lichtes, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein der Zuführung des monochromatischen Lichtes (8) dienendes, direkt oberhalb der Tafel (21) des Diamanten (2) angeordnetes lichtleitendes Element (3), vorzugsweise in Form eines faseroptischen Elementes, umfaßt und als Aufnahmeeinrichtung für das reflektierte Licht einen dieses in elektrische Signale umwandelnden photoelektrischen Empfänger (6) aufweist, der entweder ringförmig oberhalb der Rondiste um das lichtleitende Element herum angeordnet ist (Fig. 1), oder daß um das lichtleitende Element (3) herum ein in seiner Neigung veränderbarer optischer Spiegel (9) angeordnet ist, der das aus dem Diamanten (2) austretende Licht auf einen seitlich angeordneten photoelektrischen Empfänger (61) wirft (F i g. 2), so daß der photoelektrische Empfänger (6 oder 61) das gesamte vom Diamanten reflektierte Licht empfängt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (11) zur Feineinstellung des Abstandes zwischen lichtleitendem Element (3) und Tafel (21) aufweist.