JPH01138112A

JPH01138112A - 青緑色ダイヤモンドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH01138112A
Application number: JP62296875A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Sato; 周一佐藤; Kazuo Tsuji; 辻　一夫
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-11-25
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1989-05-31
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JP2571797B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、青緑色ダイヤモンドおよびその製造方法、特
に、装飾用途に用いるのに適した青緑色ダイヤモンドお
よびその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、青緑色を呈する着色ダイヤモンドは、天然原石に
電子線照射をすることによって製造されていた。

青緑色に着色する原因は、電子線照射によって結晶内に
格子欠陥ができ、この欠陥により吸収波長が５５０ｎｍ
　〜７４０ｎｍであるＧＲＩカラーセンターができるた
めである。このカラーセンターの作製法および光学的特
性については、Ｃ，Ｄ。

ＣＬＡＲＫとＪ、ＷＡＬＫＥＲによるＤｉａｍｍｏｎｄ
　　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　（１９７２年）の２〜５頁に記
載されている。

青緑色に着色する場合には、上記ＧＲＩセンターを電子
線照射によって作製する条件だけでなく、原石の下地の
色も重要である。天然原石の場合には無色透明な原石か
ら、淡黄色、黄色、茶色、褐色と様々な色の原石がある
。青緑色に着色するには、上述の原石のうち、無色透明
か淡黄色の原石を用いる必要がある。その他の色の原石
では、原石自体の色の方が濃くなり、青緑色が得られな
い。

原石に黄色味を帯びさせるのは、はとんどの天然原石中
に存在するＮ３センターである。Ｎ３センターは、３個
の窒素原子が凝集した際にできる色中心（カラーセンタ
ー）で、その吸収は４００ｎｍ付近にある。この付近の
吸収は紫色で、補色の黄色が人間の目に入る。また、こ
の波長域は人間の視覚限界波長（３８０ｎｍ）に近いの
で、Ｎ３センターが少ない場合には透明に近く見え、多
くなると淡黄色を呈して見える。この現象についてはＡ
、Ｔ、Ｃｏ１１ｉｎｓのＮｅｗ　　Ｄｉａｍｍｏｎｄ、
第３巻、　Ｎｏ、　　２　（佐藤洋一部訳）に詳しい記
載がある。

なお、青色を呈するダイヤモンドとしては、結晶中にホ
ウ素を含有したＩｌａ型ダイヤモンドがある。しかし、
これは、本発明による青緑色を呈するダイヤモンドとは
色調が明らかに異なり、本発明の範囲に含まれるもので
はない。

［発明が解決しようとする問題点］従来の青緑色ダイヤモンドには、下記のような欠点があ
る。

ｉ）　　６００℃に加熱すると、黄色味を増して変色す
る。

ｉｆ）　　太陽光にさらすと、青色の螢光（ルミネッセ
ンス）を発して変色する。

１）の原因は、天然ダイヤモンド中に窒素原子が数多く
存在することにある。電子線照射によってできた格子欠
陥は、加熱によってこれらの窒素原子と結合し、新たな
カラーセンターを構成する。

これらのカラーセンターは、Ｈ３，Ｈ４，Ｎ−Ｖセンタ
ーと呼ばれるもので、これらにより結晶は黄色および赤
系の色を呈するようになる。各カラーセンターの作製法
および光学特性に関しては、Ｒｅｐｏｒｔｓ　　ｏｎ　
　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　　１ｎＰｈｙｓｉｃｓ、Ｊｏｈｎ
　　Ｗａｌｋｅｒ、第４２巻（１９７９年）に記載があ
る。

Ｈ）の原因は、天然原石中のほとんどの結晶に存在する
Ｎ３センターにある。Ｎ３センターの吸収は視覚限界波
長に近い４００ｎｍ付近にあるため、少々存在しても透
明に見える。しかし、Ｎ３センターは強力な青色（４０
０〜４７０ｎｍ）の螢光（ルミネッセンス）を発するた
め、太陽光にさらすとダイヤモンドを青色に変色させる
。

本発明は、６００℃以上に加熱しても、また太陽光にさ
らしても変色しない安定した色調を持つ青緑色ダイヤモ
ンドを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明に係る青緑色ダイヤモンドは、結晶中のＧＲＩセ
ンターの６５０ｎｍにおける吸収係数が０．３〜８ｃｍ
−”　であり、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長範囲内で
他の吸収による吸収係数が０゜２ｃｍ〜１以下であり、
結晶中のＩｂ型窒素含有工が５×１０１７原子／ｃｍ３
以下であることを特徴としている。

本発明に係る青緑色ダイヤモンドの製造方法は、次の工
程を含んでいる。

■　結晶中のＩｂ型窒素の含有量が５Ｘ１０”原子／　
ｃ　ｍ　’以下の範囲にある人工合成ダイヤモンド結晶
に、２〜４　Ｍ　ｅ　Ｖの加速電圧かつ５×１０１６〜
２Ｘ１０’　８電子／Ｃｍ２の電子線を照射する工程。

■　その後に、１０Ｔｏｒｒ以下の真空下で、５５０〜
６００℃において３０分以上アニーリングを行なう工程
。

［手段の説明］（Ｉ）　　青緑色ダイヤモンド（１）　窒素の含有量について：従来法のように天然原石を用いた場合には、６００℃に
加熱すると黄色または赤味を増して変色するという問題
および、太陽光にさらすと青色の螢光を発して変色する
という問題があった。この原因は、天然ダイヤモンド中
に多くの窒素が存在することにある。また、天然原石の
うち窒素含有量の極めて少ないものは、直接に装飾用ダ
イヤモンドとして使用され、工業的に加工して使用する
にはあまりにも高価すぎて実用化することは困難である
。

本発明では、窒素をほとんど含まない人工合成ダイヤモ
ンドを用いることによりその問題点を解決した。具体的
には、窒素含有量が５Ｘ１０”原子／　ｃ　ｍ　３以下
であれば、６００℃に加熱されても黄色または赤色系の
カラーセンター（Ｎ−Ｖセンター）はほとんどできず、
ダイヤモンドは変色しない。このように窒素含有量の少
ないダイヤモンドは、Ｔｉ、ＡＩＬ、Ｚｒ、Ｈｆ等のゲ
ッターを用いる公知の方法で作ることができる。また、
人工合成ダイヤモンドではＮ３センターが存在せず、青
色の螢光を発する問題は解決される。しかし、人工合成
ダイヤモンドの場合は、含有窒素量が多くなると、５０
０ｎｍ付近に吸収のあるＳ３センターができる。このた
め、強い光を当てると黄緑色の螢光を発して変色すると
いう問題が新たに生じる。しかし、この螢光はあまり強
くなく、窒素含有量が１．７Ｘ１０’　”原子／　ｃ　
ｍ　’以下の場合では問題にならない。したがって、本
発明のように窒素含有量が５Ｘ１０”原子／　ｃ　ｍ　
’以下の場合には、この螢光による変色は全く問題にな
らない。

天然原石としても、結晶中に窒素をほとんど含まないＩ
ｌａ型と呼ばれるダイヤモンドが稀に産出されるが、そ
の割合は１％以下とされている。したがって、この原石
を用いて青緑色ダイヤモンドを大量に供給することは極
めて困難である。また、天然のＵａ型原石は、着色した
ダイヤモンドに比較して１０倍以上高価なため、この原
石を用いた青緑色ダイヤモンドは事実上供給され得ない
。

（２）　吸収係数について：本発明の最大の特徴の１つは、ＧＲ１センターの吸収係
数が装飾的価値と相関があることを見出し、その吸収係
数の最適値を０．　３〜８ｃｍ−’の範囲とした点にあ
る。ＧＲ１センターの吸収係数が０．３ｃｍ−’未満と
なれば、青緑色を呈しなくなる。また、８ｃｍ−”を超
えると、結晶に透明感がなくなり、装飾的価値がなくな
る。

本発明の最大の特徴の他の１つは、Ｈ２センターなどに
基づく他の吸収が結晶の色の鮮明感を低下させることを
見出し、その吸収係数の最適値を０．２ｃｍ””以下に
した点にある。この値が０゜２ｃｍ−’以下であれば、
結晶の鮮明感に影響を全く与えない。

（ＩＩ）　　製造方法本発明のもう１つの大きな特徴は、特殊な製造方法によ
って青緑色ダイヤモンドを製造可能にした点にある。

（１）　人工合成ダイヤモンドについて：この要件につ
いては、前記（Ｉ）の（１）項で説明したとおりである
。

（２）　電子線照射について：電子線照射は、２〜４　Ｍ　ｅ　Ｖの加速電圧かつ５Ｘ
ＩＯ”　〜２Ｘ１０”　８電子／Ｃｍ２の条件で行なう
。電子線照射において加速電圧が２　Ｍ　ｅ　Ｖ未満で
は、結晶中において均一にＧＲＩカラーセンターが作製
されない。また、４　Ｍ　ｅ　Ｖを超えると、放射化の
可能性が出てくる。照射量が５×１０１６未満では、０
．３ｃｍ−’以上の吸収係数を持つＧＲＩセンターを作
製できない。また、２ｘ１０＋８電子／ｃｍ２を超える
と、吸収係数が８ｃｍ−’を超えるようになる。

（３）　アニーリングについてニアニーリングは、１０Ｔｏｒｒ以下の真空下で、５５０
〜６００℃において、３０分以上行なう。

５５０〜６００℃で３０分間アニーリングすることによ
り、ＧＲＩセンター以外の吸収を十分減少させることが
できる。５５０℃未満では、他の吸収を十分に減少させ
ることができない。また、６００℃を超えると、ＧＲＩ
センターが急速に減少し始める。３０分未満のアニーリ
ングでは、他の吸収を十分減少させることが困難である
。なお、１０Ｔｏ　ｒ　ｒを超える雰囲気下でアニーリ
ングを行なうと、ダイヤモンド表面が黒鉛化する場合が
生じてくる。

［実施例］実施例１温度差法で合成した６個の人工合成ダイヤモンド（窒素
含有量は２Ｘ１０”原子／ｃｍ３）に、３ＭｅＶ、ｌＸ
ｌ０”　〜５Ｘ１０”電子／Ｃｍ２の条件で電子線を照
射した後、ＩＴｏｒｒの真空下、６００℃の温度で１０
分〜１時間アニーリングを行なった。

得られた試料につき、紫外可視分光分析装置により、Ｇ
ＲＩセンターおよび他の吸収係数を測定した。

また、得られた試料を０．８〜１，０力ラツト／個の大
きさにブリリアンカットした。そして、装飾用途として
の価値を評価するために、無作為に選出した１８〜６５
才までの１　’００人の女性に試料を観察してもらい、
下記の項目についてアンケートをとった。その結果を第
１表に示す。なお、第１表において、アンケート結果は
「はい」と答えた人数を示している。

■　透明感があるか？ ■　鮮明な色彩か？ ■　装飾的価値はあるか？（以下余白）実施例２温度差法で合成した２個の人工合成ダイヤモンド（窒素
含有量は５Ｘ１０”〜ｌＸｌ０’　８原子／ｃｍ３）お
よび３個の天然ダイヤモンド（窒素含有量は２．２Ｘ１
０’　９〜３．４Ｘ１０２゜原子／ｃｍ’）に、２Ｍｅ
Ｖ、７Ｘ１０”電子／ａｍ２の条件で電子線を照射した
。その後、人工合成ダイヤモンドのみ、ｌ　ＱＴｏ　ｒ
　ｒの真空下で、６００℃、３０分間のアニーリング処
理を行なった。

得られた試料につき、紫外可視分光分析装置により、Ｇ
ＲＩセンターおよび他の吸収による吸収係数の測定を行
なった。

その後、各試料を太陽光にさらして、青色の螢光を発す
るか否かを調べた。また、６００℃で１０分間加熱した
後、変色が生じたか否かを調べた。

その結果を第２表に示す。

（以下余白）実施例３温度差法で合成した４個の人工合成ダイヤモンド（窒素
含有量は３Ｘ１０”原子／ｃｍ３）に、４ＭｅＶ、１ｘ
ｌＱ’　８電子／Ｃｍ２の条件で電子線照射を行なった
後、１０Ｔｏ　ｒ　ｒの真空下において５００〜６５０
℃の範囲で３０分間のアニーリング処理を行なった。

また、得られた試料を、０．５〜０．６力ラツト／個の
大きさにブリリアンカットした。装飾用途としての価値
を評価するため、実施例１と同一の方法で評価した。そ
の結果を第３表に示す。なお、第３表におけるアンケー
ト結果は「はい」と答えた人数を示している。

（以下余白）［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、６００℃で加熱
しても、太陽光にさらしても変色しない安定した色調を
持つ青緑色ダイヤモンドが得られるようになる。本発明
によるダイヤモンドは、装飾用途に利用すると特に効果
的である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）結晶中のＧＲ１センターの６５０ｎｍにおける吸
収係数が０．３〜８ｃｍ＾−＾１であり、３８０ｎｍ〜
７８０ｎｍの波長範囲内で他の吸収による吸収係数が０
．２ｃｍ＾−＾１以下であり、結晶中の I ｂ型窒素含
有量が５×１０＾１＾７原子／ｃｍ＾３以下であること
を特徴とする青緑色ダイヤモンド。
（２）６００℃に加熱しても色調の変化を起こさず、ま
た太陽光にさらしても青色の螢光を発しない安定な色調
を保つ特許請求の範囲第１項記載の青緑色ダイヤモンド
。
（３）結晶中の I ｂ型窒素の含有量が５×１０＾１＾
７原子／ｃｍ＾３以下の範囲にある人工合成ダイヤモン
ド結晶に、２〜４ＭｅＶの加速電圧かつ５×１０＾１＾
６〜２×１０＾１＾８電子／ｃｍ＾２の電子線を照射す
る工程と、その後に、１０Ｔｏｒｒ以下の真空下で、５５０〜６０
０℃において３０分以上アニーリングを行なう工程と、を含むことを特徴とする青緑色ダイヤモンドの製造方法
。