JPH01502450A - 分離方法 - Google Patents

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】 分離方法 本発明はダイヤモンド色の評価に関し、更に特別にはレーザラマン分光技術によ るダイヤモンド色の評価に関するものである。

ダイヤモンドのような高価な宝石の色は、一般的に主観的な方法で決定される。

従って所謂この道の専門家は、目でダイヤモンドを検査し、次いでその色に関し て意見を披露するであろう。しかし、この方法は時間が掛かり、かなりの技術を 必要とし、かつその主観性に鑑み誤差を免れな得ないだろう。

ダイヤモンドのラマン信号は、他の物質の信号よりも遥かに強く、その理由は、 ダイヤモンドは、炭素対炭素の結合を含むのみで、かつそのラマン信号は、他の 鉱物のラマン信号から十分に隔てられた位置で起こるからである。従ってラマン 信号は、ダイヤモンドに対して高度の特異性がある。更に、ダイヤモンドは、一 つの型の炭素対炭素の結合を含むのみであるから、付随する広バンドの蛍光から 容易に区別出来る単一ラマン信号のみしか存在しない。

レーザラマン分光分析法は、ダイヤモンド生産原料からダイヤモンドの分離に使 用し得、この技術を使用する方法は、出願人の英国特許第ＧＢ　２１４０５５５ Ｂ号に開示されている。レーザラマン分光分析法はまた、客観的方法においてダ イヤモンドの質を評価するのに使用出来、この技術を使用する方法は、出願人の ＰＣＴ特許出願第１０８７１０３９６３号に開示されている。この方法は、レー ザラマン分光計を既知品質特性を有するダイヤモンドに基づいて目盛りを付ける 工程、未知品質特性を有するダイヤモンドを固定位置に置く工程、既知周波数と 強度の入射レーザ放射線をダイヤモンドに通す工程、及び未知品質のダイヤモン ドの一つ又はそれ以上の位置に対する散乱ラマン信号の強度を調べる工程からな っている。

本発明の目的は、人間的観察に基づいて判断する既知方法よりも主観的でない方 法で、ダイヤモンドの色タイプを評価するための手段を提供することにあり、発 明者等はレーザラマン分光分析法は、ダイヤモンドの色タイプの評価の改善され た方法に対し、基礎として使用出来ることを突き止めるに至った。

それ故、本発明によると、ダイヤモンドの色タイプを評価する方法が提供され、 この方法は、（ａ）　予め決定した強度を有する入射レーザ放射線を、二つ又は それ以上の異なる予め決定した波長においてダイヤモンドに通し、このレーザ放 射線は、ラマン放射線を引き起こしてダイヤモンドがら散乱させることが出来る ものであり、（ｂ）　入射レーザ放射線波長の各々に対して、ダイヤモンドから の散乱ラマン放射線の強度を測定し、（Ｃ）　二つ又はそれ以上の異なる入射レ ーザ放射線波長に対する散乱ラマン放射線の測定強度に基づい本発明の別の観点 によると、ダイヤモンドの色タイプを評価する装置が提供され、この装置は、（ ａ）　予め決定した強度を有する入射レーザ放射線を、二つ又はそれ以上の異な る予め決定した波長においてダイヤモンドに当て、このレーザ放射線は、ラマン 放射線を引き起こしてダイヤモンドから散乱させることが出来るものである手段 、（ｂ）　入射レーザ放射線波長の各々に対して、ダイヤモンドからの散乱ラマ ン放射線の強度を測定する手段、（Ｃ）　二つ又はそれ以上の異なる入射レーザ 放射線波長に対する散乱ラマン放射線の測定強度に基づいて、ダイヤモンドの色 タイプの数値特性を生成する手段、からなる。

ダイヤモンドは、同じ寸法範囲にあるのが好ましく、かくして本発明に係る方法 と装置を使用する前に、寸法範囲に選別する必要があるだろう。本発明は、カッ ト又は未カットダイヤモンドの評価に使用して良い。

ダイヤモンドは、二つ又はそれ以上の波長のレーザ放射線を、同時又は連続的の いずれかで、当てるのが良い。

レーザ放射線の発生源は、同時に又は連続的に、二つ又はそれ以上の別個の予め 決定した波長において操作されるのに適合された単一レーザ発生源であるのが良 い。別法として、二つ又はそれ以上のレーザ発生源を、各々が同時に又は連続的 に、一つ又はそれ以上の別個の予め決定した波長において操作するのに適合され たものを使用しても良い。ダイヤモンドはホルダーによりレーザ放射線中に保持 されて良い。ダイヤモンドが、コンベヤーベルト又は類似物の端部から落下する 際に、ダイヤモンドはレーザ放射線で当てられて良い。好適には、入射レーザ放 射線に関してダイヤモンドの位置は、一つ以上のレーザを使用する時に各々のレ ーザに対して同じである。

評価されるダイヤモンドからの散乱ラマン放射線は、収集光学素子とモノクロメ ータのような適切な光学集成装置により、他のタイプの放射線から濾過される。

光電子増倍管又はマルチチャンネル検出器（例えばダイオードアレイ検出器）の ような検出器は、散乱ラマン放射線の強度測定に使用して良い。２個以上の検出 器、又はマルチチャンネル検出器は、２個又はそれ以上の異なる入射放射線の波 長において同時に散乱放射線の強度を測定するために使用して良い。

ダイヤモンドの色タイプの数値特性は、コンピュータ又はマイクロコンピュータ により電子工学的に生成され得る。

好適には、数値は、２つの異なる入射レーザ放射線に対する散乱ラマン放射線の 強度の比により生成される相対的強度である。

本発明に係る方法は、予め決定した強度の入射レーザ放射線を２つ又はそれ以上 の異なる予め決定した波長においてダイヤモンドに通すことによりダイヤモンド の色タイプの決定に使用することを意図しており、この方法において、レーザ放 射線は、ラマン放射線を引き起こしてダイヤモンドから散乱させ、入射レーザ放 射線波長の各々に対するダイヤモンドからの散乱ラマン放射線の強度を測定し、 ２つ又はそれ以上の異なる入射レーザ放射線波長に対する散乱ラマン放射線の測 定強度に基づいて、ダイヤモンドの色タイプの数値特性を生成し、次いで生成数 値を既知色タイプのダイヤモンドの数値と比較することによりダイヤモンドの色 タイプを決定可能とする。好適には、数値は、２つの異なる入射レーザ放射線に 対する散乱ラマン放射線の強度の比により生成される相対的強度である。数値は コンピュータ又はマイクロコンピュータにより比較され得る。

本発明に係る方法は、予め決定した強度の入射レーザ放射線を２つ又はそれ以上 の異なる予め決定した波長においてダイヤモンドに通すことにより、ダイヤモン ドの色タイプに従って選別するのに使用することを更に意図しており、この方法 において、レーザ放射線は、ラマン放射線を引き起こしてダイヤモンドから散乱 させ、入射レーザ放射線波長の各々に対するダイヤモンドからの散乱ラマン放射 線の強度を測定し、２つ又はそれ以上の異なる入射レーザ放射線波長に対する散 乱ラマン放射線の測定強度に基づいて、ダイヤモンドの色タイプの数値特性を生 成し、次いで生成数値によりダイヤモンドを選別することを可能とする。好適に は、数値は、２つの異なる入射レーザ放射線に対する散乱ラマン放射線の強度の 比により生成される相対的強度である。ダイヤモンドの選別は、圧縮ガスエジェ クタ及び類似装置のような従来の技術により遂行出来る。好適には選別手段は、 コンピュータ又はマイクロコンピュータに制御されて、生成数値によりダイヤモ ンドを選別する。

本発明は、ダイヤモンドを生産する原料から既知色と品質の群にダイヤモンドを 選別するバッチ方法又は連続方法に適合され得る。従って、例えば、出願人の英 国特許第ＧＢ　２１４０５５５Ｂ号の方法は、ダイヤモンドを生産する原料から ダイヤモンドの分離に使用して良く、得られたダイヤモンドは前記方法により既 知色タイプのダイヤモンドの部分に選別され、次いで各々の部分のダイヤモンド の品質を出願人のＰＣＴ出願第１０８７１０３９６３号の方法により決定される 。

本発明の方法は、天然及び合成ダイヤモンドに使用されることを意図している。

合成ダイヤモンドに対して、色タイプはダイヤモンドの硬度特性であると信じら れているので、本発明の方法と装置はまた、合成ダイヤモンドの硬度評価に使用 して良い。

本発明を、実施例のみにより、かつ添付図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の方法によりダイヤモンドの色タイプを評価するための装置の 略図である。第２図は、本発明の方法によりダイヤモンドの色タイプに従ってダ イヤモンドを選別するための装置の略図である。

第１図において、装置はレーザ放射線（９）と（１０）の放射源（１）と（２） を有しており、この放射線はラマン放射線（８）を引き起こしてダイヤモンド（ ７）から散乱させる。各々の放射源は単一波長モードにて作動し、即ち一度に単 一波長の放射線を発生するのみである。この実施例において、放射源（１）から のレーザ放射線（９）の波長は、変化することが出来るので、ラマン強度は入射 放射線の異なる２つの波長で測定可能とされる。放射源（１）に対して使用され るレーザは、４８８．０ノナメータ（ｎｍ）と５１４．５ノナメータ（ｒ＋＋＝ ）で出力可能なスペックトラーフィズイックスモデル２０２０アルゴンイオンレ ーザであった。放射源（２）に使用されるレーザは、単一波長モードで作動し、 即ち単一波長のレーザ放射線（１０）を発生するのみである。この実施例におい て、放射源（２）に使用されるレーザは、６４７．１７ナメータ（ｎｍ）で出力 可能なスペックトラーフィズイックスモデル１６４クリプトンイオンレーザであ った。

両レーザは５０ｍｗで「光」モードにおいて操作さたので、一定の光量子フラツ クスを保持した。

ダイヤモンドホルダー（６）はレーザ放射線（９）、（１０）の中でダイヤモン ド（７）を保持することが出来、かっレーザ（９）、（ｌＯ）の方向に関してダ イヤモンドの位置を変えることを可能とした。

使用に際して、散乱ラマン放射線（８）の測定は、アンスペック３６レーザーラ マン分光計（１２）を使用して実施され、この分光計は収集光学素子（３）、モ ノクロメータ（４）及びレチフン型Ｓ強化ダイオードアレイ検出器（５）を備え た。代わりの検出器を使用して良く、例えば、光電子増倍管である。検出器はデ ジタル出力（１１）を与え、この出力は散乱ラマン放射線（８）の強度の測定値 であった。

使用に際して、ダイヤモンド（７）はホールダ（６）中に保持され、かつレーザ （１）と（２）からの異なる波長のレーザ放射線（９）、（１０）を連続してダ イヤモンド（７）に通した。ホールダ（６）中のダイヤモンド（７）の位置は、 検出器（５）の散乱ラマン放射線（８）の最大強度を得るように最適化された。

散乱ラマン放射線の最大強度を、各々の入射レーザ放射線波長において、ダイヤ モンドの幾つかの配置に対して測定した。総累積時間（散乱ラマン放射線の光子 数を数えるに要する時間）は、１秒のオーダであった。必要とする累積時間は、 入射レーザ放射線の周波数及びダイヤモンド色タイプに左右される。散乱ラマン 放射線の最大強度は、秒当たり数えられる光子数で現される。ダイヤモンドの異 なる配置に対するこれらの強度の幅は小さく、ダイヤモンドに対するラマン信号 の強度の平均値を計算し、この明細書では平均ラマン強度として呼称する。

平均ラマン強度を、３つの入射レーザ放射線波長（５１４，５ｎｍ。

４８８．０ｒｖ、　６４７．．１ｎａ）の各々において連続的に決定した。

黄色と緑の色タイプのダイヤモンドの評価の結果を第１表と第２表に示す。第１ 表は、クラス１〜７の黄色タイプのダイヤモンドに対する結果を示し、第２表は 、クラス１〜６の緑タイプのダイヤモンドに対する結果を示し、クラス１は最高 品質でありかつクラス７は最低品質のダイヤモンドである。色と品質は、本来標 準的な主観的評価により決定された。

入射放射線の３つの波長の各々における平均ラマン強度は、各々の品質クラスと 色タイプに対して５つのダイヤモンド試料（可能な場合）に対して与えられてい る。各々の場合における平均ラマン強度は、ホールダ中のダイヤモンドの５つの 異なる配置から計算された強度である。各々の場合において、ダイヤモンドの配 置は、ダイヤモンドの四面体炭素対炭素伸縮モードに基づいて、ラマン信号の強 度に対して殆ど差異を与えないことが分かった。

相対的強度もまた表中に示され、この表中、相対的強度は平均ラマン強度の比と して定義され、即ち１５１４．５／Ｉ　４８８と１５１４．５／Ｉ　＄４□１で あり、１５１４．５は波長５１４．５７ナメータの入射レーザ放射線に対する平 均ラマン強度である。

表波長、相対的強度は多かれ少なかれ一定であり、色タイプ即ち黄色ダイヤモン ドの特性は、相対的強度約７と８を有し、緑ダイヤモンドは相対的強度約４を有 している。

この実施例において、未知色タイプのダイヤモンドの色タイプは、未知ダイヤモ ンドの誘導相対的強度を既知色タイプのダイヤモンドの誘導相対的強度と比較す ることにより決定され得る。

第２表は、本発明の方法に係るダイヤモンドの色タイプによりダイヤモンドを選 別する装置の略図である。ダイヤモンド（２０）は、レーザ（２１）からのレー ザ放射線（２２）の光線を介して移動コンベヤー（３３）で運ばれる。レーザ（ ２１）は、２つ又はそれ以上の別個の予め決定された波長で同時に作動出来る（ 総ラインモード）。各々のダイヤモンド（２０）から散乱したラマン放射線（２ ３）は、分光計（２６）を使用して測定され、この分光計は収集光学素子（２４ ）、モノクロメータ（２５）、及びマルチチャンネル検出器（２７）を備える。

検出器（２７）はデジタル出力（２８）を与え、このデジタル出力は２つ又はそ れ以上の入射レーザ放射線波長に対する散乱ラマン放射線（２３）の強度の測定 値である。マイクロプロセッサ（２９）は、測定強度かラタイヤモンド色タイプ の数値特性を生成し、かつライン（３０）に沿って適切な信号を伝達することに より生成数値によりセグレゲータ（３１）を操作する。好適には、数値は、２つ の異なる入射レーザ放射線波長に対する散乱ラマン放射線の強度の比から生成し た相対的強度である。セグレゲータ（３１）は、生成数値及び従って色タイプに よりダイヤモンドをコレクター（３２）の中に選別する。セグレゲータ（３１） は、一群の従来のガスエジェクター又はその類似物であって良い。

箪土人 第２表 ダイヤモンドタイプ　−　緑 国際調査報告 ｍ−ａｍ−ｈａｅａｔｍｍｓ＊、ＰＣＴ／ＧＢ　８８１０００２２国際調査報告 ＧＢ　８８０００２２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ）予め決定した強度を有する入射レーザ放射線を、二つ又はそれ以上の 異なる予め決定した波長においてダイヤモンドに通し、このレーザ放射線は、ラ マン放射線を引き起こしてダイヤモンドから散乱させることが出来るものであり 、（ｂ）入射レーザ放射線波長の各々に対して、ダイヤモンドからの散乱ラマン 放射線の強度を測定し、（ｃ）二つ又はそれ以上の異なる入射レーザ放射線波長 に対する散乱ラマン放射線の測定強度に基づいて、ダイヤモンドの色タイプの数 値特性を生成する諸工程からなるダイヤモンドの色タイプの評価方法。 ２．ダイヤモンドのダイヤモンド色タイプの数値特性は、２つの異なる入射レー ザ放射線波長に対する散乱ラマン放射線の強度比から生成した相対的強度である ことを特徴とする請求項１記載のダイヤモンド色タイプの評価方法。 ３．入射レーザ放射線は４８８．０ノナメータ、５１４．５ノナメータ又は６４ ７．５ノナメータの波長を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の ダイヤモンド色タイプの評価方法。 ４．ダイヤモンドは評価前に既知寸法範囲に選別されることを特徴とする請求項 １〜３のいずれか１項に記載のダイヤモンド色タイプの評価方法。 ５．評価されるべきダイヤモンドは天然ダイヤモンドであることを特徴とする請 求項１〜４のいずれか１項に記載のダイヤモンド色ウイブの評価方法。 ６．評価されるべきダイヤモンドは合成ダイヤモンドであることを特徴とする請 求項１〜４のいずれか１項に記載のダイヤモンド色タイプの評価方法。 ７．入射レーザ放射線は２つ以上の波長で同時にダイヤモンドに通されることを 特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のダイヤモンド色タイプの評価方 法。 ８．入射レーザ放射線は２つ以上の波長で連続的にダイヤモンドに通されること を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のダイヤモンド色タイプの評価 方法。 ９．前記記載の通りにかつ添付図面に関してダイヤモンドの色タイプの評価方法 。 １０．（ａ）予め決定した強度を有する入射レーザ放射線を、二つ又はそれ以上 の異なる予め決定した波長においてダイヤモンドに当て、このレーザ放射線は、 ラマン放射線を引き起こしてダイヤモンドから散乱させることが出来るものであ る手段、（ｂ）入射レーザ放射線波長の各々に対して、ダイヤモンドからの散乱 ラマン放射線の強度を測定する手段、（ｃ）二つ又はそれ以上の異なる入射レー ザ放射線波長に対する散乱ラマン放射線の測定強度に基づいて、ダイヤモンドの 色タイプの数値特性を生成する手段とからなるダイヤモンドの色タイプを評価す る装置。 １１．前記記載の通りにかつ添付図面に関してダイヤモンドの色タイプを評価す る装置。 １２．（ａ）予め決定した強度を有する入射レーザ放射線を、二つ又はそれ以上 の異なる予め決定した波長においてダイヤモンドに通し、このレーザ放射線は、 ラマン放射線を引き起こしてダイヤモンドから散乱させることが出来るものであ り、（ｂ）入射レーザ放射線波長の各々に対して、ダイヤモンドからの散乱ラマ ン放射線の強度を測定し、（ｃ）二つ又はそれ以上の異なる入射レーザ放射線波 長に対する散乱ラマン放射線の測定強度に基づいて、ダイヤモンドの色タイプの 数値特性を生成し、（ｄ）数値を既知色タイプのダイヤモンドの数値と比較する ことによりダイヤモンドの色タイプを決定する諸工程からなるダイヤモンド色タ ィプの決定方法。 １３．生成数値は２つの異なる入射レーザ放射線波長に対する散乱ラマン放射線 の強度の比から生成した相対的強度であることを特徴とする請求項１２記載のダ イヤモンドの色タイプの決定方法。 １４．前記記載の通りにかつ添付図面に関してダイヤモンドの色タイプの決定方 法。 １５．（ａ）予め決定した強度を有する入射レーザ放射線を、二つ又はそれ以上 の異なる予め決定した波長においてダイヤモンドに通し、このレーザ放射線は、 ラマン放射線を引き起こしてダイヤモンドから散乱させることが出来るものであ り、（ｂ）入射レーザ放射線波長の各々に対して、ダイヤモンドからの散乱ラマ ン放射線の強度を測定し、（ｃ）二つ又はそれ以上の異なる入射レーザ放射線波 長に対する散乱ラマン放射線の測定強度に基づいて、ダイヤモンドの色タイプの 数値特性を生成し、（ｄ）生成数値に従ってダイヤモンドを選別することからな るこれらの色タイプに従ってダイヤモンドを選別する方法。 １６．生成数値は２つの異なる入射レーザ放射線波長に対する散乱ラマン放射線 の強度の比から生成した相対的強度であることを特徴とする請求項１５記載のこ れらの色タイプに従ってダイヤモンドを選別する方法。 １７．前記記載の通りにかつ添付図面に関してこれらの色タイプに従ってダイヤ モンドを選別する方法。