JP7251042B2 - ダイヤモンドの窒素濃度の測定方法およびダイヤモンドの窒素濃度の測定装置 - Google Patents
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Description
ダイヤモンドの窒素濃度を測定方法として、色調見本を用いた目視比較法がある。ダイヤモンドの色調が窒素濃度に応じて変化する特性を利用して色調見本が作成される。まず色調の異なる複数のダイヤモンドが準備され、当該ダイヤモンドが平板状に加工される。次に、当該ダイヤモンドの窒素濃度がFT-IR(Fourier Transform-Infrared Spectrometer)法を用いて測定される。これにより、ダイヤモンドの窒素濃度と色調との対応関係がとれた色調見本が作成される。検査員は、測定対象のダイヤモンドの色調を観察した後、当該ダイヤモンドの色調を色調見本と比較することで、当該ダイヤモンドの窒素濃度を推定する。
本開示によれば、ダイヤモンドの形状および大きさに関わらず、ダイヤモンドの形状を変更することなく、かつ精度良くダイヤモンドの窒素濃度を測定することができるダイヤモンドの窒素濃度の測定方法およびダイヤモンドの窒素濃度の測定装置を提供することができる。
まず、本開示の実施形態を、列挙して説明する。
次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。本明細書の結晶学的記載においては、個別方位を[]、集合方位を<>、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示す。結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に”-”(バー)を付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって結晶学上の負の指数を表現する。
図2は、本実施形態に係るダイヤモンド10の窒素濃度の測定方法を概略的に示すフローチャートである。図2に示されるように、本実施形態に係るダイヤモンド10の窒素濃度の測定方法は、積分球の内部にダイヤモンドを配置する工程(S10)と、積分球の内面で反射した可視光を受光する工程(S20)と、ダイヤモンドの窒素濃度を算出する工程(S30)とを主に有している。
実施例1において、入射光の入射方向Aと反射率比との関係を調査した。図9は、測定対象のダイヤモンド10に対して直接的に可視光を照射する場合の構成を示す一部断面模式図である。図9に示されるように、発光部2は、ダイヤモンド10の直上に配置された。発光部2から入射される可視光は、ダイヤモンド10に直接照射された。図10は、測定対象のダイヤモンド10に対して間接的に可視光を照射する場合の構成を示す一部断面模式図である。図10に示されるように、発光部2は、ダイヤモンド10の直上から30°程度周方向に離れた位置に配置された。発光部2から入射される可視光は、ダイヤモンド10に直接照射されなかった。ダイヤモンド10の窒素濃度は、当該実施例の方法で反射率比を測定した後、規格化のために平板状に加工し、公知のFT-IR法で測定、算出された。公知のFT-IR法として、G. S. WOODSら外2名、"The nitrogen content of type Ib synthetic diamond", Philosophical Magazine B, 1990, Vol.62, No.6, 589-595、に記載の方法が用いられる。FT-IR法で算出されたサンプル1のダイヤモンド10の窒素濃度は、107ppmである。サンプル2のダイヤモンド10の窒素濃度は、232ppmである。サンプル3のダイヤモンド10の窒素濃度は、303ppmである。
(測定方法)
図11は、測定対象であるダイヤモンド10の配置方法を示す模式図である。試料台5の載置面15にダイヤモンド10を載置する際、ダイヤモンド10の配置方法を変化させた。図11に示されるように、表-1および表-2の各々の配置方法においては、第2ファセット面22が載置面15と接するようにダイヤモンド10が載置面15上に配置された。第2ファセット面22は、4角形の面である。表-2のダイヤモンド10の配置方法は、表-1の配置方法におけるダイヤモンド10を載置面15に対して垂直な直線の周りに90°程度回転したものである。
(測定結果)
実施例2において、サンプル4、サンプル5およびサンプル6に係るダイヤモンド10を準備した。サンプル4、サンプル5およびサンプル6の各々に係るダイヤモンド10においては、窒素濃度が異なっている。
(測定方法)
サンプル4、サンプル5およびサンプル6に係るダイヤモンド10の窒素濃度は、以下の第1方法、第2方法および第3方法を用いて測定された。第1方法は、色見本を用いた目視検査法とした。目視検査法によって見積もられたダイヤモンド10の窒素濃度は、複数の検査員が判定した窒素濃度の平均値とした。第2方法は、本開示に係る積分球法とした。第2方法においては、表3において説明した狭範囲の反射率比を用いて窒素濃度が測定された。具体的には、第1波長域S1を461nm以上530nm以下の範囲とし、第2波長域S2を580nm以上630nm以下とした。第3方法においては、FT-IRを用いてダイヤモンド10の窒素濃度が測定された。第2方法を用いてダイヤモンド10の窒素濃度が測定された後、当該ダイヤモンド10が平板状に加工され、FT-IRによる測定が実施された。
(測定結果)
Claims (6)
- 積分球の内部にダイヤモンドを配置する第1工程と、
前記積分球の内部に可視光を入射し、前記積分球の内面で反射するとともに前記積分球の内部に配置された前記ダイヤモンドを透過又は反射した前記可視光を受光する第2工程と、
受光した前記可視光のデータおよび前記ダイヤモンドの質量に基づいて、前記ダイヤモンドの窒素濃度を算出する第3工程と、を備え、
第1波長域における前記可視光の反射率を第1反射率とし、第2波長域における前記可視光の反射率を第2反射率とし、前記第2反射率を前記第1反射率で除した値を反射率比とすると、
前記可視光のデータは、前記反射率比を含み、
前記第1波長域の下限値は、540nmよりも小さく、かつ前記第2波長域の下限値よりも小さく、
前記第2波長域の上限値は、580nmよりも大きく、
前記第1波長域の上限値は、前記第2波長域の上限値よりも小さく、
前記第3工程において、前記ダイヤモンドの質量に基づいて前記ダイヤモンドのカラット数を算出し、算出された前記ダイヤモンドのカラット数に基づいて数式1における係数A1および係数A2を決定し、前記数式1に基づいて前記ダイヤモンドの窒素濃度が算出される、ダイヤモンドの窒素濃度の測定方法。
- 前記第1波長域は、前記第2波長域と重複しない、請求項1に記載のダイヤモンドの窒素濃度の測定方法。
- 前記第1波長域の上限値は、540nmよりも小さく、
前記第2波長域の下限値は、580nmよりも大きい、請求項2に記載のダイヤモンドの窒素濃度の測定方法。 - 前記第2工程において、前記積分球の内部に入射された前記可視光は、少なくとも1回は前記積分球の内面で反射した後で前記積分球の内部に配置された前記ダイヤモンドを透過又は反射する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のダイヤモンドの窒素濃度の測定方法。
- 積分球と、
前記積分球の内部に可視光を入射する発光部と、
前記積分球の内面で反射し、ダイヤモンドを透過又は反射した前記可視光を受光する受光部と、
前記受光部で受光した前記可視光のデータおよび前記ダイヤモンドの質量に基づいて、前記ダイヤモンドの窒素濃度の算出を行う算出部とを備えた、ダイヤモンドの窒素濃度の測定装置。 - 前記積分球には、試料挿入孔が設けられており、
前記発光部は、前記可視光の入射方向に沿った直線が前記試料挿入孔を通らずかつ前記内面に交差するように配置されている、請求項5に記載のダイヤモンドの窒素濃度の測定装置。
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