JP2020506369A - 宝石用原石のスクリーニング装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年12月15日に出願され、「宝石用原石をスクリーニングするための装置および方法」と題する米国仮特許出願第62/435,045号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
合成宝石用原石(例えば、ダイヤモンド)を作成するための技術はより洗練されたものとなっており、高品質の合成宝石用原石は、土壌採掘された本物の宝石用原石に非常に近い外観をしているため、肉眼を用いて区別することはほとんど不可能である。しかしながら、土壌採掘された本物の宝石用原石と合成のものとの間には根本的な違いがある。
・マウントされたダイヤモンドのスクリーニング装置−1式
・AC/DC壁部取付アダプタ15V 36W−1個
・インライン電源スイッチ−1個
・USB2.0A−USB2.0Bケーブル−1本
・ファイバプローブ−1本
以下の非限定的な実施例は、本明細書に開示される本発明の実施形態をさらに説明するために提供される。以下の実施例に開示された技術は、本発明の実施において良好に機能することが見出されたアプローチを表し、したがってその実施のための様式の例を構成すると見なすことができることを当業者は理解するべきである。しかしながら、当業者は、本開示に照らして、開示された特定の実施形態に多くの変更を加えることができ、それでもなお本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく同様または類似の結果を得ることができることを理解すべきである。
図7Aは、天然ダイヤモンドの例示的なN3蛍光スペクトルを示す。ここでは、410nmと450nmの間に3つのピークが確認される。選択されたデータを各ピークから抽出して、ピークを代表するであろう特徴を計算した。
図8は、無色ダイヤモンドの分析結果を示す。(N3分析を使用する)現在の方法は、テストされた1660個の天然ダイヤモンドおよび1077個の合成メレダイヤモンドのうち97%の天然ダイヤモンドを正しく識別することができた。
ピンクダイヤモンドの色の外観を向上させるために、異なるタイプの処理、例えば、高温高圧(HPHT)、照射および/またはアニーリングが使用されてきた。しかしながら、このプロセスの後、それはまた天然の未処理のピンクダイヤモンドに見つけるには非常に稀ないくつかの特徴を増幅または導入する。図9は、天然ピンクダイヤモンドと処理されたピンクダイヤモンドの分光特性を比較することによるピンクダイヤモンドの分析結果を示す。この例では、特徴的な蛍光を用いて、温度または圧力処理によって処理したピンク色のダイヤモンドを識別することができる。上のスペクトルは天然ピンクダイヤモンドの蛍光曲線であり、一方、下の曲線は処理したピンクダイヤモンドの蛍光スペクトルを示している。注目すべきことに、天然のピンクダイヤモンドは540nm後(特に560nmまたは580nm後)に有意な発光を示さなかった。
多くの鉱物は金属イオンの不純物で着色されている。これらの鉱物や宝石用原石の外観を変えるだけでなく、金属イオンの中には蛍光の一因となるものもある。例えば、クロムは多くの鉱物の中で赤色蛍光の重要な原因である。蛍光分光法に基づいて、これらの宝石用原石の輝度スペクトルは、それらの対応する鉱物のタイプを識別するために使用され得る。
図11A〜図11Fは、宝石用原石のスクリーニング装置を操作および制御するサンプルソフトウェアプログラムからのサンプルスクリーンショットを示す。
Claims (23)
- 宝石用原石のスクリーニング装置であって、
予め設定された励起波長またはその近傍の波長で宝石用原石に放射線を供給するためのLED光源であって、前記LED光源は、第1の所定の波長未満の放射線を実質的に通過させるショートパスフィルタと結合され、前記第1の所定の波長が前記励起波長よりも長い、LED光源と、
第2の所定の波長を超える放射線を実質的に通過させるロングパスフィルタと結合される蛍光検出器であって、前記第2の所定の波長を超える放射線のみが前記蛍光検出器で受信され、前記第2の所定の波長が前記第1の波長よりも長い、蛍光検出器と、
前記LED光源と前記蛍光検出器との両方に接続される光ファイバプローブであって、前記LED光源から前記宝石用原石に前記放射線を送達し、前記宝石用原石から放射された蛍光を受信してそれを蛍光検出器に送信するように構成される、光ファイバプローブと、を備えるスクリーニング装置。 - 宝石用原石のスクリーニングおよび分析システムであって、
スクリーニング装置であって、
予め設定された励起波長またはその近傍の波長で宝石用原石に放射線を供給するためのLED光源であって、前記LED光源は、第1の所定の波長未満の放射線を実質的に通過させるショートパスフィルタと結合され、前記第1の所定の波長が前記励起波長よりも長い、LED光源と、
第2の所定の波長を超える放射線を実質的に通過させるロングパスフィルタと結合される蛍光検出器であって、前記第2の所定の波長を超える放射線のみが前記蛍光検出器で受信され、前記第2の所定の波長が前記第1の波長よりも長い、蛍光検出器と、
前記LED光源と前記蛍光検出器との両方に接続されるファイバプローブであって、前記LED光源から前記宝石用原石に前記放射線を送達し、前記宝石用原石から放射された蛍光を受信してそれを蛍光検出器に送信するように構成されるファイバプローブと、を備えるスクリーニング装置と、
前記スクリーニング装置に通信可能に接続されるコンピュータ装置であって、ユーザから1つ以上のコマンドを受信するためのユーザインターフェースを提供し、前記1つ以上のコマンドに基づいて前記スクリーニング装置を制御するコンピュータ装置と、
を備えるシステム。 - 前記予め設定された励起波長は405nm以下である、請求項1または2に記載の宝石用原石のスクリーニング装置。
- 前記予め設定された励起波長は385nmである、請求項1または2に記載の宝石用原石のスクリーニング装置。
- 前記LED光源は、ヒートシンク上に配置されるか、またはバンドパスフィルタと結合される、請求項1から4のいずれか1項に記載の宝石用原石のスクリーニング装置。
- 前記第1の所定の波長は360nm〜405nmである、請求項1から5のいずれか1項に記載の宝石用原石のスクリーニング装置。
- 前記第2の所定の波長は405nm〜413nmである、請求項1から6のいずれか1項に記載の宝石用原石のスクリーニング装置。
- 前記光ファイバプローブは、2本以上の光ファイバを含む光ケーブルに接続されている、請求項1から7のいずれか1項に記載の宝石用原石のスクリーニング装置。
- 前記光ファイバプローブに接続された前記光ケーブルは、前記LED光源に接続された第1の光ケーブルと、前記蛍光検出器に接続された第2の光ケーブルとを含む少なくとも2つの光ケーブルに分割される、請求項1から8のいずれか1項に記載の宝石用原石のスクリーニング装置。
- 宝石用原石をその蛍光発光に基づいてスクリーニングする方法であって、
光ファイバプローブを前記宝石用原石の近くにまたはそれに接触して配置することによって、予め設定された励起波長またはその近くの放射線を宝石用原石に当てるステップであって、前記放射線は、ショートパスフィルタを光源に結合することによって提供され、前記ショートパスフィルタは、前記予め設定された励起波長よりも長い第1の所定の波長に設定される、ステップと、
前記光ファイバプローブを用いて前記宝石用原石からの蛍光発光を受信するステップと、
前記蛍光発光にロングパスフィルタを適用して修正された蛍光発光を提供するステップであって、前記ロングパスフィルタが第2の所定の波長を有する、ステップと、
前記修正された蛍光発光の1つ以上の測定値に基づいて宝石用原石を特徴付けるステップであって、前記1つ以上の測定値が蛍光検出器を使用して得られる、ステップと、を含む方法。 - 周囲光の較正を実行するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 周囲光の較正を実行するステップは、
前記光源が消えている間に前記宝石用原石を前記光ファイバプローブに接触させるステップと、
周囲光スペクトルを測定するステップと、
前記測定された周囲光スペクトルをその後の測定のための背景スペクトルとして設定することによって周囲光を較正するステップとを含む、請求項11に記載の方法。 - 暗部較正を実行するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 暗部較正を実行するステップは、
前記蛍光検出器への光の侵入を排除することによって暗部信号の測定値を収集するステップと、
前記測定された暗部信号を光信号の不在として設定することによって暗部信号を較正するステップと、を含む、請求項13に記載の方法。 - 前記1つ以上の測定値は蛍光検出器を用いて得られる、請求項10から14のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光源は、バンドパスフィルタと結合されたLED光源である、請求項10から15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記予め設定された励起波長は405nm以下である、請求項10から16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記予め設定された励起波長は385nmである、請求項10から16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の所定の波長は360nm〜405nmである、請求項10から18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の所定の波長は405nm〜413nmである、請求項10から19のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光ファイバプローブは、2本以上の光ファイバを含む光ケーブルに接続されている、請求項10から20のいずれか1項に記載の方法。
- 前記光ファイバプローブに接続された前記光ケーブルは、前記LED光源に接続された第1の光ケーブルと、前記蛍光検出器に接続された第2の光ケーブルとを含む少なくとも2つの光ケーブルに分割される、請求項10から21のいずれか1項に記載の方法。
- 宝石用原石のスクリーニングアプリケーションのための命令を格納する非一時的マシン可読媒体であって、前記アプリケーションは、少なくとも1つのプロセッサによって実行可能であるときに、
光ファイバプローブを前記宝石用原石の近くにまたはそれに接触して配置することによって、予め設定された励起波長またはその近くの放射線を宝石用原石に当てるステップであって、前記放射線は、ショートパスフィルタを光源に結合することによって提供され、前記ショートパスフィルタは、前記予め設定された励起波長よりも長い第1の所定の波長に設定される、ステップと、
前記光ファイバプローブを用いて前記宝石用原石からの蛍光発光を受信するステップと、
前記蛍光発光にロングパスフィルタを適用して修正された蛍光発光を提供するステップであって、前記ロングパスフィルタは第2の所定の波長を有する、ステップと、
前記修正された蛍光発光の1つ以上の測定値に基づいて宝石用原石を特徴付けるステップと、を含む操作を前記少なくとも1つのプロセッサに実行させる非一時的マシン可読媒体。
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