JP7446397B2 - 宝石用原石のスクリーニング方法 - Google Patents
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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。
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、第2の所定の波長を超える放射線のみが蛍光検出器で受信され、第2の所定の波長は、第1の波長よりも長い蛍光検出器と、LED光源と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、LED光源から宝石用原石に放射線を送達し、宝石用原石から放射された蛍光を受信して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含む。
ステップと、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。
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。
る非常に高感度で正確な方法である。大部分の天然ダイヤモンドには通常、窒素関連の欠陥が含まれており、これは、UV励起下で可視光信号を生成する可能性がある。一方、合成ダイヤモンドやダイヤモンド模擬物には、ほとんどの採掘されたダイヤモンドと同じ窒素関連の欠陥は含まれない。したがって、採掘されたダイヤモンドは、発光分析を通して容易に識別することができる。
・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
(例えば、図1Dおよび図1E)は、背面パネルとコンピュータとをUSBケーブルで接続し、電源ケーブルを接続し、スイッチをオフにしたまま、ファイバプローブを前面パネルに接続することによって完了する。ここで、ファイバ脚部が切り替わらないことが重要である。光源のヒントラベルはファイバ上にある。ファイバが曲がるのを回避するために、両方のファイバ脚部を同時に装置に接続することが推奨される。
源は、15nmより大きいまたは5nmより小さい波長幅を有することができる。
コンピュータで動作するソフトウェアが自動的に信号を収集して分析し、ダイヤモンドの発光パターンを検出する。それはそれらのダイヤモンドの発光パターンの存在に基づいて天然のダイヤモンドを識別し、同時に、さらなるテストのためにそれらのパターンのないサンプルを参照する。
到達する。ここで、コリメート光は、別のフィルタ、ロングパスフィルタを通過する。いくつかの実施形態では、ロングパスフィルタは、所定の波長(例えば、409nm)を超える波長を有する光を通過させるように構成される。この例では、490nmより長い波長を有する光のみがレンズ#4に到達し、レンズ#4は検出器(例えば、図2Aに示される分光計)から第4の後側焦点距離(BFL4)に配置される。レンズ#4は、フィルタリングされた蛍光信号を再集束させ、それらを測定および/または特性化のために検出器に送る。
プローブの入射角が30°未満に保たれながら、テーブルの視点から測定される。いくつかの実施形態では、ダイヤモンドなどのサンプルの宝石用原石は、パビリオンの視点から測定される。
分析は、天然石に対して最も一般的に存在するマーカまたは欠陥の検出から始まり、比較的まれであるマーカまたは欠陥を検出するための方法が続く。例えば、図6A~図6Fに示す例では、N3欠陥がより一般的に存在し、露光時間の単純な変動によって大部分の自然石(石#1~#8)を検出するために使用することができる。黄色の蛍光は比較的まれであるが、石#9と#10で検出できる。
を実行するように設定することができる。
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。
ば、本明細書で教示または示唆され得るような他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示されるような1つの利点または利点群を達成または最適化するように、本方法を実行できることを当業者は認識するであろう。本明細書では、様々な有利なおよび不利な代替形態が言及されている。いくつかの好ましい実施形態は、特に1つの、他の、またはいくつかの有利な構成を含み、他のものは、1つの、他の、またはいくつかの不利な構成を具体的に排除し、さらに他のものは、1つの、他の、またはいくつかの有利な構成を含むことによって存在する不利な構成を具体的に軽減することを理解すべきである。
に見出される他の要素との任意の組み合わせで、参照および特許請求することができる。利便性および/または特許性の理由から、群の1つ以上の要素を群に含めることも、群から削除することもできる。そのような包含または削除が生じたとき、本明細書は修正されたものとして群を含み、したがって添付の特許請求の範囲で使用されるすべてのマーカッシュ群の書面による説明を満たすと見なされる。
Claims (11)
- 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によって宝石用原石にLED光源から放射線を送達するステップであって、前記放射線は、前記LED光源からの光を第1のレンズでコリメート光とすることによって提供され、前記第1のレンズは、前記LED光源から第1の後側焦点距離に配置され、前記コリメート光は、ショートパスフィルタ、および、第1のファイバポートに接続された前記光ファイバプローブを通して送るように光を集束するように構成された第2のレンズを通過し、前記第1のファイバポートは、前記第2のレンズから第2の後側焦点距離に配置されており、前記ショートパスフィルタは、390nmの第1の所定の波長に設定されている、ステップと、
前記光ファイバプローブによって、前記宝石用原石から放射された蛍光を受信するステップと、を含み、
ロングパスフィルタによって、修正された蛍光発光が提供され、第3のレンズが、第2のファイバポートから第3の後側焦点距離に配置され、第4のレンズが、蛍光検出器から第4の後側焦点距離で離れて配置され、前記ロングパスフィルタが409nmの第2の所定の波長を有しており、
コンピュータ装置によって、フィルタリングされた前記修正された蛍光発光の1つ以上の測定値を自動的に収集して分析することで、前記宝石用原石の発光パターンを検出し、
前記発光パターンが天然宝石用原石の発光パターンである場合、前記宝石用原石が天然であることを示し、
前記発光パターンが天然宝石用原石の発光パターンでない場合、前記宝石用原石が天然でないことを示し、さらなるテストのために前記宝石用原石を参照する、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1に記載の方法。
- 前記発光パターンが450から650nmの間である場合、
周囲光の較正を実行するステップは、
前記LED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2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1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、
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4に記載の方法。 - 前記1つ以上の測定値は前記蛍光検出器を用いて得られる、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記LED光源は、バンドパスフィルタと結合されている、請求項1から6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1から7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8に記載の方法。
- 前記蛍光検出器は、分光計であり、かつ、100ミクロン以下の光学スリットを含む、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記LED光源はヒートシンク上に配置されている、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。
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