JPH05507791A - 物体検査装置及び方法 - Google Patents

物体検査装置及び方法

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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】 一般的には、本発明は物体のスペクトル特性を検出することにより物体を検査あ るいは分類することに関する。しかしそれだけではなく、本発明は特に、例えば ダイヤモンドをダイヤモンド状の類似体から区別したり天然ダイヤモンドと人造 ダイヤモンドを区別したりする如き、ダイヤモンドのような宝石用原石を識別す ることに関する。WO36107457は、適当な励起放射により照射された試 料から放出されるラマン信号を目視により検出することにより、ダイヤモンドを ダイヤモンド状の類似体から区別する方法を開示している。ラマン放出は励起放 出の励起波長の両側にストークス信号及び非ストークス信号と呼ばれる2つのピ ークを有している。ストークス信号は非ストークス信号よりも非常に強いが、そ れでもまだ非常に弱い。問題の一つは、もしダイヤモンド状類似体が発光しても 、発光背景に対して適当なラマンビークを識別することは非常に難しいというこ とである。
ダイヤモンド類似体はダイヤモンドに似た反射特性を有する密度の濃い非ダイヤ モンr材料(例えば金属酸化物、特に二酸化ジルコニア)よりなる。人造ダイヤ モンドは実際、工業的方法により製造されるダイヤモンド材料(即ち炭素結晶) よりなる。
WO36107457に開示された技術はダイヤモンドをダイヤモンド状類似体 から区別するためだけに適している。全ての天然あるいは人造のダイヤモンドは 適当な励起照射が照射された時にラマン放出を呈し、この技術では区別ができな い。
発明 本発明の第1の面はクレーム1.28.46又は47に記載の物体の分類のため の方法と装置、及びクレーム22,33.42又は43に記載された物体の検査 のための方法と装置を提供する。好適な、そして/又は付加的特徴かクレーム2 から17.19から21゜23から32.34.35に記載されている。
少なくとも好適な形態においては、本発明により、少しの科学的または技術的な 訓練を受けた作業者がダイヤモンド及び他の適合する宝石用原石を検査し分類す ることができる。
本発明の第1の面の第4実施例によれば、物体は誘導放射にさらされ、物体の放 出/発光が検査される。ダイヤモンド類似体からダイヤモンドを区別したい場合 は、可視スペクトル内でラマン活性化を起こすレーザを使用することが望まれる :適当なラマン波長は514.5nmで動作するアルゴンイオンレーザにより生 じる約552.4n’mであり、一般的にはレーザ波長は450nmから110 64nの間であるがこの範囲外のこともある。
変更可能なフィルタを通過した帯域は変更されるので、検知される信号は、物体 又は宝石用原石が例えばダイヤモンドであるか、または適切な波長でラマン放出 を示さず発光しないダイヤモンド類似体であるか、又は発光するダイヤモンド類 似体であるかにより著しく異なる。このことは後で図と共に説明する。
他の方法を使用することも可能であるか、通過する帯域を変更する簡単な方法は フィルタを光軸に対して垂直な軸に関し傾斜させることである。狭帯域通過フィ ルタを用いることにより、フィルタが光軸に対して正確に方向づけされた時はカ ットオフは最も鮮明に規定され:フィルタが傾斜しているので、通過した帯域の 中心は変化し、帯域は広くなるーこの帯域の広がりは本発明の好適な実施例には 必要ではないが付帯的な効果である。
本発明の第1の面の第2実施例によれば、物体は長波長紫外線/スペクトルの可 視領域の光により照射され、物体の吸収スペクトルは物体に吸収される光の強度 を測定することにより調べられることもある。
物体は主供給電源から離れたランプにより照射されることもある。
ランプへの供給電源電圧の変化はランプの放射源の温度を変化させ、よって出力 エネルギーのスペクトル分布が変化してしまう。透過される波長の比のような変 数が、スペクトルの変化により誘発される誤りに対する補正を行えるように、こ の変化に対する対策がとられるべきである。物体の吸収スペクトルの観察を2回 以上行うことにより、ランプの変化によるどのようなスペクトルの遷移も検知で き補正できる。
天然ダイヤモンドを人造ダイヤモンドと区別する場合は、吸収(或いは等価的に 透過)スペクトルは415.5nm及び少なくとも二つの僅かに異なる基準波長 、例えば410nm及び418.5nmにおける吸収を測定することにより観測 することもできる。特有な吸収の明確な確認を助けるため、吸収は互いに非常に 近い三つの波長において測定される。415.5nmはIaAB型のダイヤモン ドの特性である非常に強い吸収である。410nm及び418゜5nmはこの特 有な吸収の吸収ピークの外側に位置し、したかって吸収は比較的低い。一般的に 、I aABと異なるダイヤモンドは415.5nmにおいて非常に強い吸収を 示すことはなく、ある程度の吸収があった場合でも410nm及び418.5n mにおける吸収とそれ程変わらないであろう。
従って、IaAB型のダイヤモンドは明確に区別でき、このダイヤモンドの等級 のダイヤモンドは本来実際上常に天然であるため、本発明の第1の面の第2実施 例は、全てのダイヤモンドを、絶対的に天然ダイヤモンドよりなる等級か、天然 であるかないかもしれないダイヤモンドを含む等級に分類する。このことを以下 に更に説明する。
装置は少数の部品しか存しないので使用も構造も非常に簡単となるであろう。装 置全体は台の上に乗せて使用するのに適当な約25xlOx15cmのスペース しか占領しないであろう。使用方法は操作者の卓越した技術を必要とせず、結果 を迅速に出すのに適している。
本発明の第2の面は、ダイヤモンドをクレーム36. 38. 44又は45に 記載のように絶対的に天然であるか絶対的には天然では無いというように分類す る方法及び装置を提供する。好適な、そして/又は付加的特徴がクレーム37と 39から41に記載されている。
本発明の第1の面の第2実施例と同様に、ダイヤモンドの415゜6nmにおけ る吸収が計測され ダイヤモンドの大きさを表すある変数、例えば重量、又は少 なくとも一つの基準波長に於ける吸収を基準として正規化される。上述のように 、最良の結果を得るために2つ以上の基準波長が調べられるべきである。例えば 、410nm及び418.5nmにおける吸収が計測される。従って、照射器の 変化によるどのようなスペクトルの遷移も検知でき補正できる。代わりに、単一 の基準波長(例えば410nrh)を測ることもあり、ランプの温度変化による スペクトルの変化はランプからの放射を直接サンプリングすることにより検知さ れる。
べての操作を実行する組み合わせ装置をも提供する。
図面 本発明は添付の図面を参照しながら実施例により更に説明される。
図1は本発明の第1の面の第1実施例による装置の簡略側面図である。
図2は図1の二つのフィルタを通過する帯域を示す。
においてどの様になるか、信号位置、信号の無い位置、及び揺動の結果を示す。
図4a乃至4Cは同様であるが、発光するダイヤモンドの場合を示す。
図5a乃至5cは同様であるか、発光しないダイヤモンド類似体の場合を示す。
図6a乃至6Cは同様であるが、発光するダイヤモンド類似体の場合を示す。
図7はIb型ダイヤモンドの吸収スペクトルの一部の例を示す。
図8はIaAB型ダイヤモンドの吸収スペクトルの一部の例を示す。
図9はIaAB型ダイヤモンドの410nmから420 nmの間の高分解透過 スペクトルを示す。
図10は本発明の第1の面の第2実施例による宝石用原石観測用装置を示す。
図11は図12の装置の第1及び第2の位置にあるフィルタを示す。
図12は図1O及び11のフィルタの帯域通過特性の入射角による変化を示す。
図13は曲線を適合させる三つの観測を示す。
図14は本発明の第2の面による装置の簡略図である。
図15は本発明の第2の面の他の実施例を示す。
図16は第1又は第2及び第3の面の使用のフローチャートを示す。
図1乃至6 図1はトップ2上の、514.5nm(図2の9で示す)で動作するアルゴンイ オンレーザのようなレーザが照射された石lを示し、それによりもし石1が誘導 波長において発光可能な場合は石1の発光を誘発する。石1は、レーザ波長の光 を通さないレーザブロッキングフィルタ4(例えばスコツトQC;530は51 4.5nmにおけるレーザ光を通さない)及び、例えばアメリカ合衆国のアンド −バーコーポレーションにより製造された552.4nmを中心とする1 nm FWHM4キャビティーデザインの狭帯域通過フィルタ5を通して肉眼で観察さ れる。狭帯域通過フィルタ5はその光軸に垂直な軸6に対して傾斜でき、駆動装 置7はフィルタ5を揺動または振動させる。
狭帯域通過フィルタ5の帯域通過はフィルタ5の光軸に平行または傾斜した入射 光の波長λに対する透過率このグラフを示した図2に示される。連続した線はフ ィルタか光軸または目視線に垂直に適切に設定された時の通過帯域を示す。フィ ルタ5は、552.4nmにおけるラマン放出(ストークス)の中心とされた約 1nmの狭帯域(最大透過率の半分の高さで測定される)を通過させる。この設 定により、検出可能な放射波長の狭帯域か通過できることかわかる−この場合、 検出可能な放射は目視により検出できる放射である。
フィルタ5が軸6に対して傾斜することにより、その光学的特性はそのカットオ ンが低い波長に移動し通過帯域は広くなるように変更される−これは図2の点線 で示される。
フィルタ5は図2の連続線で表される第1の設定から図2の点線で表される第2 の設定に揺動されるように設定される。この揺動は手動により行われるか、或い は図1に示すようにモータ駆動装置7により行われる。
8におけるピークとして示される)は、フィルタ5が第1の設定である時に通過 し、よって信号が存在する(図3a)。フィルタ5が第2の設定である時は、ス トークス放射8は阻止され、信号は存在しない(図3b)。フィルタ5か第1と 第2の設定の間で揺動され、dcシフトの無い略短形波信号が存在する、即ち谷 はゼロ強度である(図3c)。
もし石lが発光するダイヤモンドの場合、フィルタ5がラマン及される。フィル タ5か第1と第2の設定の間で揺動するので、谷が非−ゼロ強度の略短形波信号 (図4旦)が存在する。
石lが発光しないダイヤモンド類似体の場合、全く信号は存在しない。(図5a 乃至5c)。
石1が発光するダイヤモンド類似体の場合、フィルタ5の第1の設定において信 号が存在する。しかし、フィルタ5は第1の設定から第2の設定に徐々に移動す るので、帯域通過幅はそのピーク透過か僅かに下がると同時に僅かに増加する: 多くの場合良好な第1の近似に対し総集積光透過は不変であり背景発光スペクト ルからの全信号は略一定である。よって、信号は図6旦のようになる。
人間の目の代わりに適当なフォト検出器lOが使用できる。フォト検出器は図3 乃至6に示される信号の全ての型を区別するため処理装置に連結できる。
図7乃至9 ダイヤモンドを分類する一つの方法はそれらの分光特性による。
可視領域におけるダイヤモンドの吸収スペクトルはその色を決定する。ある程度 までは、ダイヤモンドのそれぞれの型は構造の範囲、濃度及び不純物欠陥の構成 に関連することは可能である。この方法におけるダイヤモンドの分析は以下の分 類をもたらす。
I型 この一般的な型の等級はl−フォノン領域(1332cm”以下)における赤外 吸収を誘発する観測可能な欠陥を有したダイヤモンドの等級として限定される。
欠陥はダイヤモンドの成長過程において炭素原子の代わりに窒素原子が結晶格子 の中に組み込まれることから生じる。天然の■型ダイヤモンドは典型的に数百か ら数千ppmの窒素を含む。人造ダイヤモンドにおける窒素含有量はダイヤモン ドを合成する過程で制御される。これにより人造ダイヤモンドにおいては窒素原 子含有量の範囲は数百から実際上ゼロとなる。
■型の一般的な等級は以下の2次型に分けられる。
Ib塁 この型のダイヤモンドにおいては炭素単原子は格子全体に亘って不規則に窒素単 原子に置き代わる。これは長波長紫外線領域の強度の増加(図7)に連続する6 00nm付近から始まる光学的吸収を増大させる。これはあるダイヤモンドに見 られるカナリーイエロー色と呼ばれる色を増大させる。ダイヤモンドは高温高圧 の条件で形成され、このような条件でダイヤモンドが保持された場合には不純物 窒素原子は集まる傾向にある。天然ダイヤモンドは通常地質学上かなりな期間こ のような平衡状態に保持され、従って、Ib型のダイヤモンドは自然には稀少で ある(全ての天然ダイヤモンドの196よりずっと少ない)。一方、人造ダイヤ モンド平衡状態には保持されず、従って殆どの人造ダイヤモンドはIb型である 。
Ia型 この等級は窒素がより複雑な欠陥を形成するように移動するダイヤモンドを含む 。Ia型のダイヤモンドには人形態とB形態という窒素欠陥の2つの主要な形態 が発見された。A形態は最近隣の置換可能な位置にある一対の窒素原子よりなる 。窒素原子のB形式は空位の周囲に存在する四つの置換可能な窒素原子の複合よ りなると考えられる。へ型欠陥のB型欠陥に対する濃度の比は連続的に変化し、 連続の末端はIaA型とTaB梨に分類される。純粋なIaBffiダイヤモン ドは非常に稀少である。人造のIb型ダイヤモンドは高温高圧処理によりraA 型に変換することかできる。
IaA型ダイヤモンドはスペクトルの可視領域内では吸収を有しないため無色で ある。B中心に関して殆ど可視吸収が無く、結果としてIaBダイヤモンドは無 色である。大部分の天然ダイヤモンドはA及びB中心を含んでおりIaAB型と して知られている。窒素欠陥の2つの主要な欠陥の形態に加え、それらは窒素の 集積過程の2つの″副生成物”、プレートレット及びN3中心、を含む。プレー トレッドは間隙状ブレーナ欠陥であり、立方体面上の数+nmの直径である。こ れらは赤外スペクトルにおけるピークを増加させる。N3中心はおそら(空位を とりまく3つの共−プレーナ窒素原子よりなる。N3中心は、415.5nmに おける鋭いゼロ−フォノン線とともに490nmから350nmまでの間での吸 収を増大させる。この青/紫領域での吸収は、天然ダイヤモンドの殆どに多かれ 少なかれ現れるいわゆるケープイエロー色の原因となる(図8)。図9はより詳 細なIaABWのダイヤモンドの415.5nm吸収を示す高分解透過スペクト ルである。約415.5nmにおける透過に強い減少があり、透過は他の波長、 例えば410nmにおいてはるかに高い。
11a型 この等級は窒素がippmの位の微量しか存在しないダイヤモンドよりなる。し ばしば可視スペクトルの短い側の波長の端部に背景吸収の形があり、これらのダ イヤモンドのい(つかをほぼ茶色にする。このダイヤモンド中に窒素が殆ど無い ことは自然には殆ど起こらないが(2%以下の天然ダイヤモンドがIla型であ る)、人造ダイヤモンドの製造では確実にできる。
11b型 これは自然における半導体ダイヤモンドの極く稀な等級である。
ダイヤモンドは半導体アクセプタ中心として、アクセプタ中心における光電離ス ペクトルの終部によるダイヤモンドを青色系にする微量のホウ素を含む。ITb 型ダイヤモンドは一般的に天然であるか、付加されたホウ素を含む人造ダイヤモ ンドは製造可能である。
大部分の天然ダイヤモンドはI aABとIaA型であり、僅かに約2%かIl 、Ib又はIaB型である。
図10 図10は本発明の第1の面の第2実施例による装置の概略図であり、完成された ダイヤモンドを絶対的に天然かまたは絶対的には天然ではないかの分類をするよ う設定されている。ダイヤモンドI2は適当な波長のハロゲンランプ13によっ て発生された放射で照射される。照射する放射はダイヤモンドに光ファイバ14 を介して供給され、ブリリアントカットダイヤモンドの場合には、光はダイヤモ ンドの台を介して供給される。ブリリアントカットダイヤモンドはその台を介し て検査されるよう意図され、最大量の光が台15から外されたダイヤモンドの下 面によって反射されるように形成される。ダイヤモンドの吸収スペクトルを検討 するために、第2の光ファイバ16がダイヤモンドから放たれた光を台15を介 して集光するために設けられる。透過された光は光ファイバ16を介してフィル タ】8を含む検出器装置17に供給される。光電子増倍管又は他の光検出器19 がフィルタ18によって通過させられた光の強度に依存する信号を与えるために 設けられ、その信号は増幅器20に供給され次にマイクロプロセッサ21に供給 される。フィルタ18は軸25について回転可能であり異なる波長で光を透過さ せる。
回転はモータ22又は手によって駆動され得る。モータ22はマイクロプロセッ サ21によって制御され得、変換器23はフィルタ18の位置を示す信号を与え るために設けたシャフトエンコーダ又は同様のものよりなる。装置によってなさ れる読取りが簡単に示され容易に理解されるように、信号をマイクロプロセッサ から受ける視覚的表示装置(VDU)24か設けられてもよい。図11に示され るごとく、フィルタ18はその光軸26に垂直な軸25について(18°にて示 されるごとく)傾斜された位置に回転され得る。このフィルタ18の帯域通過特 性はフィルタの光軸26と入射光27の間の角度θと共に変化する。図14は様 々なθの値でのCWL=418.5nmフィルタの帯域通過特性を示す。θが増 加するにつれて、透過の最大はより低い波長に移動し、透過最大はその強度か減 少し、及び通過される帯域の幅は増加されることが見ることができる。フィルタ に関するθ=0である最大の半分での全幅はlnmである。このようなフィルタ は米国のオメガオプティカルカンパニーで製造される。
従って、フィルタ18がモータ22による角度θの変化によって傾斜された場合 、ダイヤモンドの吸収スペクトルの領域は走査されサンプリングされ得る。
図10に示される装置はダイヤモンドがIaABffiに属する又はしないとし て分類することに使用され得る。図12に示される帯域通過特性を有するフィル タI8か使用され、もって415.5nmでの光の吸収を表示する信号が導き出 され得る。単独では、この信号はそれが正規化されることが無い場合あまり有用 な情報を与えないか、それは信号がダイヤモンドのサイズと共に変化するからで ある。更に、IaAB型のダイヤモンドは415.5nmでの吸収係数がそれ自 体の間で大きく変化し、IaABWダイヤモンドをこの一つの修正されていない 吸収信号のみを基準にして明確に識別するような決定的な範囲か割り当てられ得 ない。従って、第2の測定が例えば410nmの基準波長でなされる。これは完 全に吸収ピーク415.5nmの外側にありより高いエネルギのものである。一 般には、I aAB型以外のダイヤモンドに関しては415.5nm及び410 nmでの測定は、違いが全く無かった場合にはより高い波長での吸収はより低く 、サイズでは非常に類似していると予測されたであろう。IaABWダイヤモン ドの場合には、より長い波長での吸収は余程強いと予測される。よって、410 nmより415゜5nmで余程強い吸収を与えるダイヤモンドはIaABUであ ると分類され得る。
ダイヤモンドを照射するのに使用されるランプ13は、例えばスピンドラアンド ホイヤレンズ063097を用いた12ボルト、12ワツトのソーンのMB2型 のハロゲンランプでよい。この種のランプは可視スペクトルの中央部におけるピ ークに関して略3,000にで動作する。観測される波長は熱放射曲線の急勾配 部にある。
従って、ランプの温度が、仮に電源の摂動のために3.200Kに移った場合、 曲線の形状は変化し、光の観測される波長での強度は全く著しく変化し、二つの 照射波長の間の強度の比は変化し、もってこれらの波長でダイヤモンドによって 吸収される放射の強度に基づく読取りは誤りとなり得る。この誤りの検出のため に、第3の測定が、例えば418.5nmの波長でなされ得る。一連の測定の全 てが418.5乃至410nmの領域内でなされ、吸収が結果としてマイクロプ ロセッサ21によって操作されるカーブフィッティング技術によって読み取られ 、415.5nm吸収が事実存在するか否かを検出することが好ましい。
この技術のより進歩的な適用において、フィルタ18は高速(3゜00Orpm )でその軸25について回転され、(変換器23によってフィルタの角度θから 推論できる)様々な波長での光の吸収か幾度も繰り返して測定されマイクロプロ セッサによって記憶される。よってほんの3読取りの代わりに、多量のデータが 即座に簡単に得られ、それは統計的技術によって分析され得、ダイヤモンドの吸 収特性上より正確な情報を提供する。これは検査の再現可能性を向上させ誤りを 減少させる。
マイクロプロセッサ21は読取りを直接比較し、ダイヤモンドが天然であるか又 は更に検査する必要があるかの表示の信号を生成するようプログラムされ得、又 は全ての読取りがVDT24上に数字で又はグラフィカルに示されてもよい。
図13はどのようにして410,415.5及び418.5nmでの3測定がマ イクロプロセッサにおいて、ダイヤモンドのこのスペクトルの領域における吸収 特性を示す曲線をプロットするのに用いられ得、もって415.5nmでの吸収 が明確に識別され得るかを示す。
3吸収曲線が、ケープイエロー色を強度の度合の変化と共に示すI aAB型ダ イヤモンドに関して示される。
第3の波長及びカーブフィッティング技術を使用した第1及び第2の波長測定の 修正の代わりに、ランプ13のスペクトルが、基準チャネルを使用して直接サン プルされてもよい。第3の光ファイバが、ランプ13から検出器へ直接導いて使 用されてもよく、それはデータをマイクロプロセッサ21に通す。
ダイヤモンドがI aAB型か否かを分類し得ることは宝石細工人又は他の職人 にとって天然ダイヤモンドを識別することにおいて役に立つが、それは大多数の 天然ダイヤモンドが等級IaABに属し、及び(欠陥の複雑さ及び成長に長い時 間を要するという事実のため)人造ダイヤモンドは実際上IaAB型ではない。
よって本発明の装置は上述のごとくに設定され得、全てのダイヤモンドを二つの 等級: 絶対的に天然: 或は天然、或は人造: のうちの一つに分割する。
図10の装置によって第2の等級に分類される天然ダイヤモンドの数は非常に少 なく(略2%)、Ia、Ib、Ila、Ilb及びIaA又はIaB型ダイヤモ ンドよりなり、それらは全て非常にまれである。
図1Oの装置は又、ケープダイヤモンドの色の測定に、415゜5nm吸収の強 さの測定によって使用され得る。
図1Oに示される装置において、ランプ13は、スピンドラアンドホイヤリミテ ッドによって製造されたレンズ063097を使用し、M64Wの、ソーンによ って製造された、12ボルト、12ワツトのハロゲンランプとすればよい。適当 な光フアイバケーブルがスコツトによって製造されている。検出器17中で示さ れるレンズは、左から右へ、各々レンズ063097.及びレンズ063045 であり、双方はスピンドラアンドホイヤによって製造されている。光電子増倍管 19は浜松KKによって製造されている型のもの図14はダイヤモンドを本発明 の第2の面によって分類する装置を示す。この装置において、放射はソース28 によって生成され、ミラー29を介し、赤外線を除外するための広い帯域通過フ ィルタ30a又はダイナミックレンジを制御するためのアパーチャ30bを有す るホイール30を介してシステムに供給される。ホイール30はモータ31によ って異なるアパーチャサイズ30cを提供するために回転され得る。放射は図1 Oの設備と同様の入力アーム32及び出力アーム33を有する光フアイバシステ ムに沿って通過する。
ダイヤモンド34は放射が照射され透過された放射は光フアイバシステムによっ て集められ波長415.51mの放射を通過させる狭帯域通過フィルタ35aを 介して光電子増倍管36に供給される。
光電子増倍管36からの信号は37で増幅され視覚的表示装置39と共に動作し 得るマイクロプロセッサ38に供給される。図14の装置の使用に際し、フィル タを傾斜させる代わりに、僅かに異なる帯域通過特性、例えば410nm及び4 18.5nmの第2及び第3の狭帯域通過フィルタ35b及び35cが、ダイヤ モンド34と光電子増倍管36との間に、モータ31を使用してフィルタホイー ル35を回転させることによって挿入されてもよい。フィルタホイール35は図 10の装置のごとく多量の測定を得るために高速(例えば3.00Orpm)で 回転され得る。よって図10の装置と同様に、特有の波長415.5nm及び基 準波長410nm及び418.5nmでの吸収での吸収を表示する信号が得られ 、比較され得る。第1の信号が第2の信号及び第3の信号よりも高い場合、41 5.5nmでの強い吸収が識別されよってダイヤモンドがIaAB型であり天然 であるとして分類される。他の型のダイヤモンドは非常に異なる415.5nm 、418.5nm及び410nm信号を与えず或は天然又は或は人造として分類 される。
図14の装置で使用されるランプ28、光フアイバケーブル32.33及び光電 子増倍管36は、図1Oに示される特定の実施例において使用されているものと 同一としてよい。スピンドラアンドホイヤミラー29を使用してもよい。
図15は本発明の第2の面に関して使用される装置の代わりの実施例を示し、参 照番号が図14におけるものと同じ意味を有するが、二つだけの狭帯域フィルタ がホイール35に含められ、二つだけの吸収測定がなされる。追加の基準チャネ ル40が設けられそれはソース28からの光をフィルタホイール35を介して光 電子増倍管36に方向付ける。次にマイクロプロセッサ38にランプ28のスペ トクルの特性上で情報が、測定がなされる時に直接与えられる。
盈工互 図16は完成されたダイヤモンドを本発明の第1及び第2の面を用いて分類する ためのフローチャートを示す。ダイヤモンドはまず41でその色の条件で分析さ れる。二つの等級42.43が生成され、それらは次に(それらの、+0.5c tラフダイヤモンドに対するインテークフィギアから導き出される予測されるパ ーセンテージとしての算出と共に)示す色のタイプからなる:!虱土 黄色に色付けられた白(72%) ファンシーイエロー(0,1%以下) 茶色(略1%) 緑及び黄緑(0,1%以下) ピンク(0,1%以下) 等級2 色無しく27%) 青(0,1%以下) 等級lのダイヤモンドは415.5nm検査を44で受け、絶対的天然(IaA B型)であるダイヤモンドの等級及び絶対的には天然ではないダイヤモンドの等 級を45及び46で生成する。等級2ダイヤモンドは絶対的には天然ではないと して除かれる。
本発明は上記に純粋に例示として述べられ、本発明の精神の範囲内での変更がな され得る。本発明は又、ここに述べられ又は含蓄され又は図面に示され又は含蓄 された個々の全ての特徴、又はそれらの特徴の組み合せ、又はそのような特徴又 は組み合せの普遍の全てにある。
FIG、1゜ FIG、2゜ λ FIG、3b。
FIG、3c。
^/nm λ/nm λ/nm−m− ω1−2− λlnm−一一 1初16 要約書 宝石用原石を検査するため、石は、第1の等級に持前な第1の波長において照射 されフィルタ(5)を通して観測される。フィルタは少なくとも一つの基準波長 において放射を透過させるように光軸に垂直な設定から揺動することかできる。
その宝石用原石が第1の等級に属するか否かに分類するために、第1及び基準波 長において発射される放射の強度が観測され比較される。宝石用原石がダイヤモ ンドであるかダイヤモンド類似体であるかを検出するために、第1の波長はダイ ヤモンドのラマン放出特性よりなる。宝石用原石が絶対的に天然であるか絶対的 には天然では無いかを検出するために、415.5nmにおいて放射の吸収の最 大があるときに宝石用原石は絶対的に天然ダイヤモンドであると分類される。
補正書の写しく翻訳文)提出書(特許法第184条の7第1項)平成4年10月 23日 2、発明の名称 物体検査装置及び方法 3、特許出願人 住所(居所) リヒテンシュタイン公国 9490 ヴアドゥツシュタエトレ  36番地 氏名(名称) ゲルザン エスタブリッシュメント住所(居所) イギリス国  パークシャー アールジー10 8ビービーウオーグレイブ ハミルトン ロー ド 18番地氏名(名称) スミス、マーチン フィリップ氏名(名称) スミ ス、ロビン ワイツクリフ住所(居所) イギリス国 バークス ニスエル63 キユーエフメイドンヘツド リトルウィック グリーンブレッドクロット レー ン サイズバーン コテージ氏名(名称) ウェルボーン、クリストファー マ ーク5、補正書の提出年月日 1991年11月18日 6、添付書類の目録 補正書の写しく翻訳文) 1通 請求の蛇口(]止ノ ■、複数の波長の放射で該物体を照射し;狭帯域通過フィルタを介して該物体に よって透過される放射を観測し、該フィルタを介して通過された該波長を変更し 、透過された放射は実質的に物体の特定の等級の特有の波長に対応する第1の波 長で及び少なくとも二つの基準波長で観測され、該基準波長及び該第1の波長が 互いに接近し、該基準波長での観測は該第1の波長での観測と組み合わされ、も って該物体のサイズから実質的に独立した信号を供給し:及び 該物体を、該信号に応じて、物体の特定の等級に属する又はしないとして分類す る物体分類方法。
2、複数の波長の放射で該物体を照射し。
狭帯域通過フィルタを介して該物体によって透過される放射を観測し、該フィル タを介して通過される該帯域を変更し、透過された放射は実質的に物体の特定の 等級の特有の波長に対応する第1の波長で及び少なくとも一つの基準波長で観測 され、該基準波長での該観測は該第1の波長での該観測と組み合わされ、もって 該物体のサイズから実質的に独立した信号を供給し;該物体によって該特有の及 び基準波長て透過された放射の繰り返した観測を行い、もって複数の該信号を供 給し;及び該物体を該信号に応じて物体の特定の等級に属する又はしないとして 分類する物体分類方法。
3、更に該物体を少なくとも一つの第2の基準波長で観測する請求項第2項に記 載の方法。
4、該フィルタはその先軸に垂直な軸について傾斜され該フィルタによって通過 される放射の帯域を変更する請求項第1.2又は3項に記載の方法。
5、該フィルタは第」の位置と第2の位置との間で一つの位置から他の位置に傾 斜される請求項第4項に記載の方法。
6、[吻坏によって該第1のrf:1艮及び該丞竿波長で通過さnる放射の強度 が観測され、該基準波長は実質的に該特定の等級の物体の吸収スペクトルにおけ る特有の波長に対応する吸収ピークの外側にある請求項第1又は3乃至5項のう ち何れか1項に記載の方法。
7、該物体は、該第1の波長で吸収される放射の強度が該基準波長より大きい場 合に物体の特定の等級に属するとして分類される請求項第6項に記載の方法。
8、ダイヤモンドを検査するための請求項第1乃至7項のうち何れか1項に記載 の方法。
9、該第1の波長は実質的に415.5nmに等しく、該特定の等級はI aA B型ダイヤモンドよりなる請求項第8項に記載の方法。
10 該ダイヤモンドを実質的に410nmに等しい基準波長で観測する請求項 第9項に記載の方法。
Il、更に該第2の波長での該wli1riを使用し該第1の波長及び該基準波 長での該観測を修正し、該物体を照射する放射におけるスペクトル変化について 考慮する請求項第1又は3乃至IOのうち何れか1項に記載の方法。
12 該物体は該第」の波長及び該二つの基準波長を含む多数の波長で観測され る請求項第1又は3乃至11項のうち何れか1項に記載の方法。
13、該フィルタによって通過させられる該波長は該第1及び第2の基準波長を 含む波長の組の各波長によって幾つかの倍数がサイクルされ: 該物体の複数の観測は数組の該波長の各々でなされ;及び数組の該波長での観測 は物体を該特定の等級に属する又はしないとして分類するのに用いられる該請求 項第12項に記載の方法。
14、該第1の位置は該フィルタか該光軸に垂直であることに対応する請求項第 5項に記載の方法。
15、複数の波長の放射で該物体を照射する手段と:該物体によって物体の第1 の等級の特有の波長に実質的に対応する第1の波長及び少なくとも二つの基準波 長で透過される光の強度に依存する信号を与え、狭帯域通過フィルタ及び該フィ ルタによって通過させられる該波長を変更する手段よりなり、該フィルタは第1 の位置における該第1の波長の放射及び二つの更なる位置における該基準波長の 放射を通過させ、該基準波長及び該第1の波長は互いに接近する手段と; 該信号が入力され、該基準波長での観測を該第1の波長での観測と組み合せ、組 み合わされた実質的に該物体のサイズから独立した信号を供給し、該物体を、該 組み合わされた信号を基準として物体の該特定の等級に属する又はしないとして 分類する計算手段とよりなる物体分類装置。
16、複数の波長の放射で該物体を照射する手段と、該物体によって物体の特定 の等級の特有な波長に実質的に対応する第1の波長及び少なくとも一つの基準波 長で透過される光の強度に依存する強度信号を与え、狭帯域通過フィルタ及び該 フィルタによって通過させられる該波長を変更する手段とよりなり、該狭帯域通 過フィルタは第1の位置における該第1の波長の放射及び第2の位置における該 基準波長の放射を通過させ、該フィルタによって通過させられる該波長を変更す る該手段は該フィルタを該第1の位置と第2の位置との間で繰り返しサイクルさ せ、もって該信号を与える手段は複数の該強度信号を供給する手段と、該複数の 強度信号か入力され、該強度信号を組み合せ、実質的に該物体のサイズから独立 した組み合わされた信号を供給し、該物体を該組み合わされた信号を基準として 物体の該特定の等級に属する又はしないとして分類する計算手段とよりなる物体 分類装置。
17、請求項第3乃至第14項のうち何れか1項に記載の方法を実行するように 構成された請求項第15又は16項に記載の装置。
+8.二つの帯域通過フィルタを介して該物体を検査し、そのうちの一つは、双 方のフィルタを介して通過する特有の放射波長を検出するためのに実質的に他よ り狭い帯域を通過させ、該特有の波長はダイヤモンドのラマン放出波長であり: 該フィルタのうちの一つによって通過させられる該帯域を軸についてそれを傾斜 させることによって変更し、もって第1の設定にて該特有の放射か双方のフィル タを介して通過し、第2の設定にて、該特有の放射が双方のフィルタを介して通 過し得ず:及び双方のフィルタを介して通過する放射における該各々のフィルタ か変更されることによる変化を検出し、もって該物体がダイヤモンドである又は そうでないとして分類する、物体を検査する方法。
19、該より広い帯域を通過させる該フィルタはレーザ放射ブロッキングフィル タである請求項第18項に記載の方法。
20、該より狭い帯域を通過させるフィルタは狭帯域通過フィルタであり、該狭 帯域通過フィルタの該帯域が変更される請求項第18又は19項に記載の方法。
21、該変更可能なフィルタかその光軸に垂直である時、該特有の放射か双方の フィルタを介して通過させられるように構成された請求項第20項に記載の方法 。
22、該変更可能なフィルタによって通過させられる該帯域は二つの設定の間で 一つの位置から他の位置に変更される請求項第18乃至21項のうち何れか1項 に記載の方法。
23、該特有の放射は可視光である請求項第18乃至22項のうち何れか1項に 記載の方法。
24、該特有の放射は直接口によって検出される請求項第23項に記載の方法。
25、該物体は誘導放射で照射され、該物体の発光が検査される請求項第18乃 至24項に記載の方法。
26、一つは、双方のフィルタを介して通過する特有の放射波長を検出するため に実質的に池より狭い帯域を通過させ、該特有の波長はダイヤモンドのラマン放 出である、二つの帯域通過フィルタと。
該フィルタのうちの一つによって通過させられる該帯域をそれを軸について傾斜 させることによって変更し、もって第1の設定にて、該特有の放射か双方のフィ ルタを介して通過し、第2の設定にて、該特有の放射か双方のフィルタを介して 通過し得ない手段とよりなり。
双方のフィルタを介して通過する放射における該各々のフィルタか変更されるこ とによる変化か検出され得、もって該物体かダイヤモンドである又はそうであい として分類され得るようにする、物体検査装置。
27、該より広い帯域を通過させる該フィルタはレーザ放射ブロッキングフィル タである請求項第26項に記載の装置。
28、請求項第18乃至25のうち何れか1項に記載の方法を実行するように構 成された請求項第26又は27項に記載の装置。
29 該ダイヤモンドを照射し; 該ダイヤモンドによって実質的に415.5nmに等しい波長で吸収される放射 の強度に依存する信号を導き出し:該信号を該ダイヤモンドのサイズを表示する パラメータを基準として正規化し、及び 該ダイヤモンドを天然又は人造であり得るダイヤモンドの等級に属するとして又 は絶対的に天然であるダイヤモンドの等級に属するとして、該正規化された信号 を基準として分類する、ダイヤモンド分類方法。
30 該信号は該信号を少なくとも一つの基準信号と比較することによって正規 化され、該基準信号は該ダイヤモンドによって実質的にI aAB型ダイヤモン ドの吸収スペクトルにおける415.5nmに対応する吸収ピークの外側の波長 で吸収される放射の強度に依存する請求項第29項に記載の方法。
31 該ダイヤモンドを照射する手段と:実質的に415.5nmに等しい波長 で該ダイヤモンドによって吸収される放射の強度に依存する信号を与える手段と ;該信号を該ダイヤモンドのサイズを表示するパラメータを基準として正規化し 、もって該ダイヤモンドが天然又は人造ダイヤモンドよりなる第1の等級に属す るとして又は天然ダイヤモンドのみよりなる第2の等級に属するとして、該正規 化された信号を基準として、分類され得る手段とよりなるダイヤモンド分類装置 。
32.415.5nmで吸収される放射の該強度に依存する信号を与える手段は 実質的に415.5nmに等しい波長で放射を通過させるフィルタよりなる請求 項第31項に記載の装置。
33、該ダイヤモンドによって実質的にIaABWaAB型ダイヤモンドペクト ルにおける415.5nmでの吸収ピークの外側の波長で吸収される放射の強度 に依存する基準信号を与える手段と:該信号と該基準信号とを比較する手段とよ りなり、宝石用原石が該信号か該基準信号より大きい場合に該第2の等級に属す るとして分類される請求項第31項に記載の装置。
34、該フィルタを、実質的に415.5nmと異なる波長の光を通過させるた めに傾斜させ手段よりなる請求項第33項に記載の装置。
35、実質的に添付された図面の図1乃至6を参照にしてここで述へられたごと くの物体を検査する方法。
36、実質的に添付された図面の図1乃至6を参照にして、及びそれによって示 されたごとくにここで述べられたごとくの物体を検査する装置方法。
37、ダイヤモンドを絶対的に天然である又は絶対的には天然ではないとして分 類する方法であって、実質的に添付図面の図1O乃至16を参照にして、及びそ れに示されたごとくにここで述べられたごとくの方法。
38、ダイヤモンドを絶対的に天然である又は絶対的には天然ではないとして分 類する装置であって、実質的に添付図面の図10乃至16を参照にして、及びそ れに示されたごとくにここで述べられたごとくの装置。
39、物体を分類する装置であって、実質的に添付図面の図1O乃至16のうち の何れかを参照にして、及びそれに示されたごとくにここで述べられたごとくの 装置。
40、物体を分類する方法であって、実質的に添付図面の図10乃至16を参照 にして、及びそれに示されたごとくにここで述べられたごとくの方法。
手続補正書 平成 5年 5月28日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.物体を分類する方法であって: 該物体を照射し; 該物体を、該物体の特定の等級の特有の波長に実質的に対応する第1の波長の放 射を狭帯域通過フィルタを介して観測し;該フィルタによって通過させられる該 波長を変更し;少なくとも一つの基準波長で該物体を観測し;該第1及び基準波 長での該観測を比較し、もって該物体を該物体の該特定の等級に属する又は属さ ないとして分類する方法。 2.該フィルタはその光軸に垂直な軸について傾斜され該フィルタによって通過 させられる放射の帯域を変更する請求項第1項に記載の方法。 3.該フィルタは第1の位置と第2の位置との間で一つの位置から他の位置へ傾 斜される請求項第2項に記載の方法。 4.該第1の波長と該基準波長とで該物体に吸収される放射の強度が観測され、 該基準波長は実質的に該特定の等級の物体の吸収スペクトルにおける特有の波長 に対応する吸収ピークの外側にある請求項第1乃至3項のうち何れか1項に記載 の方法。 5.該物体が該第1の波長で吸収される放射の該強度が該基準波長でのものより 大きい場合に該特定の物体の等級に属するとして分類される請求項第4項に記載 の方法。 6.ダイヤモンドの検査のための請求項第1乃至5項のうち何れか1項に記載の 方法。 7.該第1の波長は実質的に415.5nmに等しく、該物体の特定の等級はI aAB型ダイヤモンドよりなる請求項第6項に記載の方法。 8.該基準波長は略410nmである請求項第7項に記載の方法。 9.更に該第1の波長及び該基準波長での観測を修正し、該物体を照射する放射 におけるスペクトル変化について考慮する請求項第1乃至8項のうち何れか1項 に記載の方法。 10.該物体は少なくとも二つの基準波長で観測される請求項第1乃至9項のう ち何れか1項に記載の方法。 11.該フィルタによって通過させられる該波長は該第1及び第2の基準波長を 含む波長の組の各波長によって幾つかの倍数がサイクルされ; 該物体の複数の観測は該組の該波長の各々でなされ;該組の該波長での該観測は 物体の特定の等級に属する又はしないとして該物体を分類するために用いられる 請求項第10項に記載の方法方法。 12.該第1の位置は該フィルタが該光軸に垂直であることに対応する請求項第 3項に記載の方法。 13.該物体は該第1の波長及び該基準波長を通過させる広帯域通過フィルタを 介して検査される請求項第1乃至3項のうち何れか1項に記載の方法。 14.該広帯域通過フィルタはレーザブロッキングフィルタであり、該物体はレ ーザ放射を使用して照射される該第13項に記載の方法。 15.該特有の放射は可視光である請求項第13又は14項に記載の方法。 16.該物体は目によって観測される請求項第15項に記載の方法。 17.該第1の波長はダイヤモンドのラマン放出に対応する請求項第13乃至1 6項のうち何れか1項に記載の方法。 18.該物体を照射する手段と; 物体の特定の等級の特有の波長に実質的に対応する第1の波長で放射を通過させ るフィルタと; 該フィルタによって通過させられる帯域を該第1の波長と異なる基準波長に変更 する手段と; 該物体を該狭帯域通過フィルタを介して観測し、もって該物体が物体の該第1の 等級に属する又はしないとして分類され得る手段とよりなる物体を分類する装置 。 19.該フィルタはその光軸に垂直な軸について傾斜され該フィルタによって通 過させられる放射の帯域を変更する請求項第18項に記載の装置。 20.該フィルタはそれが該光軸に垂直である時に該第1の波長の放射を通過さ せる請求項19項に記載の装置。 21.請求項第2乃至17項のうち何れか1項に記載の方法を実行するよう構成 されている請求項第18乃至20項のうち何れか1項に記載の装置。 22.二つの帯域通過フィルタを介して該物体を検査し、そのうちの一つは、双 方のフィルタを介して通過する特有の放射波長を検出するために他より実質的に 狭い帯域を通過させ;該フィルタのうちの一つによって通過させられる該帯域を 変更し、もって第1の設定で該特有の放射が双方のフィルタを介して通過し、第 2の設定で、該特有の放射が双方のフィルタを介して通過し得ず;及び 双方のフィルタを介して通過す放射の該各々のフィルタが変更されることによる 変化を検出する、物体を検査する方法。 23.該より広い帯域を通過させる該フィルタはレーザ放射ブロッキングフィル タである請求項第22項に記載の方法。 24.該より狭い帯域を通過させる該フィルタは狭帯域通過フィルタであり、該 狭帯域通過フィルタの該帯域は変更される請求項第22又は23項に記載の方法 。 25.該通過させられる帯域はその光軸に垂直な軸について該フィルタを傾斜さ せることによって変更される請求項第20乃至22項のうち何れか1項に記載の 方法。 26.該変更可能なフィルタがその光軸に垂直な時に該特有な放射が双方のフィ ルタを介して通過させられるように設備された請求項第25項に記載の方法。 27.該変更可能なフィルタによって通過させられる該帯域は二つの設定の間を 一つの位置から他の位置に変更される請求項第22乃至26項のうち何れか1項 に記載の方法。 28.該特有の放射は可視光である請求項第22乃至27項のうち何れか1項に 記載の方法。 29.該特有の放射は目によって直接検出される請求項第28項に記載の方法。 30.該物体は誘導放射によって照射され該物体の発光が検査される請求項第2 2乃至29項のうち何れか1項に記載の方法。 31.該物体のラマン放出が検査される請求項第30項に記載の方法。 32.該物体がダイヤモンドか否かを確かめるために使用される請求項第22乃 至31項のうち何れか1項に記載の方法。 33.一つが、双方のフィルタを介して通過する特有の放射波長を検出するため に実質的に他より狭い帯域を通過させ、二つの帯域通過フィルタと; 該フィルタのうちの一つによって通過させられる該帯域を変更し、もって第1の 設定で、該特有の放射が双方のフィルタを通過し、第2の設定で、該特有の放射 が双方のフィルタを通過し得ない手段とよりなり; もって双方のフィルタを介して通過する放射の該各々のフィルタが変更されるこ とによる変化が検出され得る、物体を検査する装置。 34.該より広い帯域を通過させるフィルタはレーザ放射ブロッキングフィルタ である請求項第33項に記載の装置。 35.請求項第23乃至32項のうち何れか1項に記載の方法を実行するように 構成された請求項第33又は34項に記載の装置。 36.ダイヤモンドを照射し; 実質的に415.5nmに等しい波長で該ダイヤモンドによって吸収される放射 の強度に依存する信号を導き出し;該信号を該ダイヤモンドのサイズを表示する パラメータを基準として正規化し;及び 該ダイヤモンドを、天然または人造であり得るダイヤモンドの等級に属するとし て又は絶対的に天然であるダイヤモンドの等級に属するとして、該正規化された 信号を基準して分類する、ダイヤモンドを分類する方法。 37.該信号は該信号を少なくとも一つの基準信号と比較することによって正規 化し、該基準信号は実質的にIaAB型ダイヤモンドの吸収スペクトルにおける 414.5nmに対応する吸収ピークの外側の波長で該ダイヤモンドによって吸 収される放射の強度に依存する請求項第36項に記載の方法。 38.該ダイヤモンドを照射する手段と;実質的に415.5nmに等しい波長 で該ダイヤモンドによって吸収される放射の強度に依存する信号を与える手段と ;該信号を該ダイヤモンドのサイズを表示するパラメータを基準にして正規化し 、もって該ダイヤモンドが、天然または人造のダイヤモンドよりなる第1の等級 に属するとして又は天然のダイヤモンドのみよりなる第2の等級に属するとして 、該正規化された信号を基準として分類され得るようにする手段とよりなる、ダ イヤモンドを分類する装置。 39.415.5nmで吸収される放射の強度に依存する信号を与える該手段は 415.5nmに実質的に等しい波長で放射を通過させるフィルタよりなる請求 項第38項に記載の装置。 40.実質的にIaAB型ダイヤモンドの吸収スペクトルにおける415.5n mでの吸収ピークの外側の波長で該ダイヤモンドによって吸収される放射の強度 に依存する基準信号を与える手段と;該信号を基準信号と比較し、宝石用原石が 、該信号が該基準信号より大きい場合に該第2の等級に属するとして分類される 手段とよりなる請求項第39項に記載の装置。 41.該フィルタを実質的に415.5nmと異なる波長の光を通過させるため に傾斜させる手段よりなる請求項第40項に記載の装置。 42.実質的に添付された図面の図1乃至6を参照してここで述べられたごとく の物体を検査する方法。 43.実質的に添付された図面の図1乃至6を参照し、及びそれによって示され るごとくにここで述べられたごとくの物体を検査する装置。 44.ダイヤモンドが絶対的に天然であるかまたは絶対的には天然ではないとし て分類する方法であって、実質的に添付された図面の図10乃至14及び16を 参照して、及びそれによって示されるごとくにここで述べられたごとくの方法。 45.ダイヤモンドが絶対的に天然であるかまたは絶対的には天然ではないとし て分類する装置であって、実質的に添付された図面の図10乃至14を参照して 、及びそれによって示されるごとくにここで述べられたごとくの装置。 46.物体を分類する装置であって、実質的に添付された図面の図1乃至6、又 は10乃至14のうち何れかを参照して、及びそれによって示されたごとくにこ こで述べられたごとくの装置。 47.物体を分類する方法であって、実質的に添付された図面の図1乃至6、又 は10乃至14を参照して、及びそれによって示されたごとくにここで述べられ たごとくの方法。 48.物体を分類する装置であって、実質的に添付された図面の図15を参照し て、及びそれによって示されたごとくにここで述べられたごとくの装置。 49.物体を分類する方法であって、実質的に添付された図面の図15及び16 を参照して、及びそれによって示されるごとくにここで述べられたごとくの方法 。
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