JPS62278200A - トパーズの照射法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 発明の背景 発明の分野 本発明は、新規の優れた製品を製造するために高エネル
ギー中性子放射線と電子衝撃との併用によってトパーズ
を加工する。方法およびこの独特の加工法によってその
ように製造された新規製品に関する。

より詳細には、本発明は、無色または淡色のトパーズを
加工して異なる色、特に適度により深い青色〔色が元の
トパーズ宝石（ｔｏｐａｚ　ｇｅｍｓｔｏｎｅ）よりも
良い品質および大きい価値を有する［アメリカンブルー
（ＡＩｌｌｅｒｉｃａｎ　Ｂｌｕｅ）Ｊと記載］の新製
品を製造することに関する。若干修正された方法は、「
アメリカンブルー」よりも淡い青色（「スーパースカイ
ブルー（Ｓｕｐｅｒ　Ｓｋｙ　Ｂｌｕｅ）と記載）を生
ずるのに使用してもよい。

従来技術の説明 原子より小さい粒子による各種の宝石、ガラスおよびプ
ラスチックスの衝撃は、しばしば、これらの材料の色並
びに他の性質の変化を生ずることが核技術の当業者に周
知であるが、その理由もプロセスの機構も完全には理解
されていない。若干の周知の場合を除いて、このような
原子より小さい粒子の衝撃の結果は、所定の材料または
放射線の種類に対して予測可能でもなく、自明でもない
。

例えば、通常のガラスは、ガンマ線に付される時に、そ
の透明性を失うことが従来技術で既知である。パイレッ
クス、一種のガラスは、コハク色になり、そして石英は
、紫色になる。ガラスが長時間放置されるか強烈な光線
の作用を受けると、特殊な処理なしでは、これらの色は
、徐々に消える。この特定の性質は、米国特許 第２，７８２，３１９号明細書に記載のように更に他の
放射線への露出時に特殊処理が施されたガラスの暗色化
を認めることによって放射線を検出するのに使用されて
いる。一方、米国特許第２，７４７，１０５号明細書に
開示のような放射線の色変化効果に抵抗する各種のガラ
スも、開発されている。

同様に、プラスチックスの色および透明性は、米国特許
第２，８５５，５１７号明細書に詳述のように核照射に
よって影響されることが既知である。

前記現象は、電子が材料の一部分から別の部分へ変位し
て材料の色またはｒＦＪ中心での電子の若干のトラップ
を生じ、それによってその等方性を変化し、従ってその
色を変化することによって生ずるとしばしば説明されて
いる（ステフエンソンの［該工学入門（Ｉｎｔｒｏｄｕ
ｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ＮｕｃｌｅａｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉ
ｎｇ）Ｊ　、第２２２頁、第２５６頁、第３５０頁）。

本発明においては、本発明者は、無色であるか成る所定
の色を有するトパーズ宝石をとり、且つ中性子衝撃、次
いで電子衝撃の組み合わせ２工程作用に適当に付すこと
によって、それらの他の品質を損わずにそれらの色を永
久的に完全に変えることができることを発見した。

更に、本発明者は、無色であるか成る所定の色を何する
トパーズ宝石をとり、先ず高エネルギー中性子衝撃に付
し、次いで高エネルギー電子で衝撃を与えることによっ
て、高度に望ましい予測可能な永久色のトパーズ宝石を
製造できることも発見した。

周知のように、トパーズは、式（ＡＩＦＳｉＯ）で書く
ことができる天然フローリケイ酸アルミニウム（ａｌｕ
ｍｉｎｕｍ　ｆ’１ｏｕｒｌｓｉｌｌｃａｔｅ）である
。トパーズは、多分フッ化物および水蒸気の存在下で火
成送入部（ｉｇｎｅｏｕｓ　１ｎｔｒｕｓｉｏｎ）で形
成される高温鉱脈で通常産する。その結果、フッ化物の
若干は、通常ヒドロキシルによって置換されて、それに
可変の組成（Ａ　Ｉ　ＣＦ・０Ｈ）Ｓｉｎ）を与える。

トパーズは、広範囲の色（青色、黄色、緑色、オレンジ
色、スミレ色、ピンクおよび高度に望ましい金色からシ
ェリー色）で天然に産するが、最も普通には無色である
。

トパーズの結晶構造は、ポーリング（１９２８年）によ
り、そしてアルストンおよびウェスト（１９２８年）に
より独立に決定された。それは、斜方晶系中心対称空間
群ｐｂｎｍに属すると記載され、そして構造は、その空
間群で成功裡に精製されている（リッペおよびギップズ
、１９７１年）。

トパーズを含めて多くの宝石の重要な光学的性質は、多
色性のうちの二色性として既知のものである。この性質
を保有する石は、異なる方向で観察した時に、異なる色
または色合いを示し、それらは互いに多少近似している
か、かなり異なることがある。天然トパーズの多色性は
、明確であるが、強くはない。

照射による無色の石からの青色トパーズの製造は、先ず
Ｆ、Ｈ，ポーにより１９５７年に、放射線処理に付され
た各種の材料で観察された大多数の色変化の１つとして
報告された。プロセスは、ナラサラにより１９７４年に
、ナラサラおよびブレスコツトにより１９７５年に再発
見され、報告された。

宝石ビジネスにたずされっている多くの人々は、照射処
理して青色トパーズを製造するという報告がその時点で
入手可能な青色トパーズの量の大きい増大の説明を与え
ると信じた。ここ千年、青色トパーズの１００万よりも
多いカラットが、世界市場に入っている。

Ｘ線、γ線、高エネルギー帯電粒子、中性子を含めて数
種の照射が、トパーズの色を変えるのに使用できる。し
かしながら、現在まで、電離線の一般に有用な形として
は、Ｃｏ−６０がらのγ線、加速器からの高エネルギー
電子、原子炉からの中性子が挙げられるだけである。

トパーズ石の商業的価値を決定する主要品質の１つは、
その色である。天然産青色トパーズ石は、色が淡く、そ
れ故市場でのそれらの価値は、限定される。

電子によって照射されたトパーズ石の少割合のみが、市
販可能な程十分に強烈な青色であるにすぎないであろう
。それ故、結局販売されるであろう石の製造コストは、
売るのに適していない石の製造コストによって高くなる
。

無色または淡色のトパーズ石に中性子を照射する時には
、異なる軸に沿って見る時に見られる異なる色を生ずる
多色性は、しばしば、望ましくない灰色または「インク
のような（Ｉｎｋｙ）　Ｊ外観を石の多くに生ずる。こ
れらの石の価値は、トップ品質の青色宝石よりもはるか
に低い。

無色または淡色のトパーズをガンマ線にさらす時には、
黄色から赤褐色、褐色の石の数種の色が石の若干におい
て比較的低い放射線量、即ち１メガラドよりも低い線量
で生ずる。線量が増大するにつれて、緑黄色から緑青色
が、特定の石の性状に応じて若干の石において生ずるで
あろう。これらの特定の石を爾後に熱処理すれば、石に
青色が生じつる。

若干の石の性状によって、強烈な青色が生ずる時には、
それは、一般に灰色または［はがね（ｓｔｅｅｌｙ）　
Ｊ青色である。

電子がトパーズの有意厚を貫通するためには、１０００
〜２０００万ｅＶの範囲内のエネルギーが、必要とされ
る。これらのエネルギーを得るためには、電子を直線加
速器、ファンデグラーフ発生器、ベータトロンを含めて
各種の機械のいずれか１つ中で加速することが、必要で
ある。電子加速器の使用の著しい利点は、利用できる線
量率がガンマ線源よりもはるかに高く、十分な露出を石
に数ケ月の代わりに数時間のみて与えることができるこ
とである。別の利点は、ガンマ線、中性子によって生じ
た灰青色が一般に生じないことである。その代わりに、
青色に変わる所要の自然性を保有する石においては、非
常に純粋な「スカイ」ブルー色が、生ずる。

中性子は、各種の手段によって製造できるが、意味のあ
る量のトパーズを合理的時間内で着色するのに必要な中
性子強度を発生させるのに最も実用的方法は、原子炉を
使用する方法である。

一般に、高エネルギー中性子への十分な露出が与えられ
るならば、すべての無色または淡色のトパーズは、青色
に変わるであろう。色は、ガンマ線または中性子のいず
れかからの最も強烈な色よりも暗くさせることができる
。トパーズの多色性は、中性子が照射された石において
非常に明白であり、色軸は暗青色、淡青色、および灰色
を現わす。この傾向は、石に関する結晶軸の配向および
特定の石に関して使用するカットの種類に応じて広範囲
の色を生ずる。

発明の概要および目的 本発明は、無色および淡色のトパーズ結晶の色を新規の
技術によって高める方法およびそのようにして製造され
た優れた製品に関する。

基本的には、本発明は、トパーズの照射法に関し、そし
てそれから生ずる製品が説明される。本発明においては
、無色または淡色のトパーズを中性子環境において、ト
パーズ宝石の色を暗青色にさせるのに十分な露出準位で
、照射し、次いでその後に前記トパーズ宝石に電子を約
１，０００〜１０．００．０メガラドの範囲内の露出準
位で照射して、顕著な高められた「アメリカン」ブルー
色を生じさせる。時々、トパーズ石の若干は、所望の色
を得るために約１７５〜３００℃で多少の時間加熱する
ことを必要とすることがある。しかしながら、大抵の場
合には、このことは必要ではない。

このようなプロセスの目的は、トパーズ宝石の色の青色
度を比較的「まれな（ｒａｒｅ）　Ｊより望ましい青色
に適度に深くすることによって比較的「標準の」スカイ
ブルートバーズ宝石の価値を高めることである。

好ましい態様の説明 基本的には、本発明は、新規の優れたトパーズを製造す
るために高エネルギー中性子放射線と電子衝撃との併用
によってトパーズを加工する新しい新規の方法およびこ
の独特の加工法によって製造された特定のトパーズに関
する。

より詳細には、本発明は、無色または淡色のトパーズを
加工して異なる色、特に適度により深い青色（「アメリ
カンブルー」と記載）の新製品を製造することに関する
。アメリカンブルートパーズは、元のトパーズ宝石より
も良好な色、良好な品質を宵し、且つ大きい価値を有す
る。このプロセスの変形は、非常に明確に高められた青
の着色（「スーパースカイ」ブルーと呼ぶことが好まし
い）を有するトパーズ宝石を製造するのに使用できる。

「スーパースカイ」ブルーは、「スカイ」ブルーと「ア
メリカン」ブルーとの間に入る色である。

このようなプロセスの目的は、トパーズ宝石の色の青色
度を比較的「まれな」より望ましい青色に適度に深くす
ることによって比較的「標準の」スカイブルートバーズ
宝石の価値を高めることである。

スーパースカイブルートバーズの製法 「スーパースカイ」ブルー色のトパーズを製造するため
にトパーズ製品の色および品質を改良する本性は、以下
の工程を包含する。

先ず、無色または淡色のトパーズ宝石を中性子環境に浸
漬して（ｉＩＩＩｍｅｒｓｅ）、トパーズを、トパーズ
を爾後に約１，０００〜１０，０００メガラドの範囲内
の電子衝撃にさらす時に青色がトパーズ内に得られるよ
うに若干の色をトパーズ内に生じさせるのに十分な露出
準位で、照射する。大抵の場合、トパーズの中性子衝撃
は、淡青色を生ずるであろう。しかしながら、トパーズ
がその元の無色または無色に近い状態から褐色、黄色、
緑色または青色、またはこれらの色の組み合わせおよび
他の色の組み合わせの各種の色合いに変化することは、
普通ではない。淡青色を生ずる中性子照射の準位は、勿
論、包含される二、三の決定因子を指名（ｎａｍｅ）す
る目的で、被照射トパーズの量、放射線露出時間、特定
の波衝撃トパーズの特定の性状および形質、トパーズ宝
石の相対的大きさを含めて多数の因子に依存するであろ
う。鍵となる最も重要なエレメントの１つは、トパーズ
を十分な準位の中性子放射線衝撃で処理することである
。

このような中性子放射線衝撃の程度および量は、若干の
色がトパーズ内に誘起される時に達成される。勿論、ト
パーズの中性子放射線衝撃のこのような準位は、石が中
位の青色に変わる時のものであることが好まし−いこと
が見出された。

第二に、次いで、中性子が照射された中位の青色のトパ
ーズに電子を約１，０００〜 １０．０００メガラドの範囲内の露出準位で照射して、
顕著な高められた「スーパースカイ」青色のトパーズ宝
石を製造する。

時々、中性子および電子が照射されたトパーズ宝石の中
には、トパーズを構成する材料の特定の性状および特性
のため、所望の「スーパースカイ」ブルー着色を達成し
ないものもあろうが、その代わり、緑がかった青または
緑がかった色−帯黄色になるであろう。このことが生ず
る時には、所望の「スーパースカイ」ブルー色は、トパ
ーズを２５０〜６００°Ｆ（１２１°Ｃ〜３１６℃）で
数時間、即ち１〜６時間加熱することによりトパーズを
更に処理することによって得ることができる。

加熱によって、このように熱処理されたトパーズ石のほ
とんどすべてが、非常に望ましい色を有するであろうし
、且つ高度に市販可能であることが見出される。

アメリカンブルートパーズの製法 「アメリカン」ブルー色のトパーズを製造するためにト
パーズ製品の色および品質を改良する本発明者が発見し
た方法は、以下の工程を包含する。

先ず、無色または淡色のトパーズ宝石を中性子環境に浸
漬して、トパーズを、若干の色をトパーズ内に生ずるの
に十分な露出準位で、照射する。′時々、このことは、
はがね色、または暗青色、または灰色の発色を伴う。勿
論、青色を生ずる中性子照射の準位は、包含される二、
三の決定因子を指名する目的で、被照射トパーズの毒、
放射線露出時間、特定の波衝撃トパーズの特定の性状お
よび形質、トパーズ宝石の相対的大きさを含めて多数の
因子に依存するであろう。鍵となる最も重要なエレメン
トの１つは、トパーズを十分な準位の中性子放射線衝撃
で処理することである。このような中性子放射線衝撃の
程度および量は、若干の色かトパーズ内に誘起される時
に達成される。勿論、トパーズの中性子放射線衝撃のこ
のような準位は、若干の色がトパーズ内に現われる時に
生ずることが見出された。ある場合には、この準位は、
トパーズ宝石かはかね色または灰色に変わる時に達成さ
れる。

第二に、次いで中性子が照射された暗青色のトパーズに
電子を約１，０００〜１０．０００メガラドの範囲内の
露出準位で照射して、顕著な高められた「アメリカン」
ブルー色のトパーズ宝石を製造する。「アメリカン」ブ
ルーは、新しい極めて鮮明な強烈な青色である。

時々、「スーパースカイ」ブルートパーズを製造するた
めに記載した前記方法と同様に、中性子および電子が照
射されたトパーズ宝石の中には、トパーズを構成する材
料の特定の性状および特性のため、所望の「アメリカン
」ブルー着色を達成しないものもあろうが、その代わり
、褐色がかった色または帯黄色になるであろう。このこ
とが生ずる時には、所望の「アメリカンコブル−色は、
トパーズを２５０〜９００°Ｆ　（１２１°Ｃ〜４８２
℃）で数時間、即ち２時間又はそれ以上加熱することに
より更に処理することによって得ることができる。実際
上、トパーズの好ましい加熱時間は、１〜６時間である
。更に、所望の最終色変化を得るためのトパーズの加熱
は、低温で達成できることか明瞭に理解され、認められ
るべきである。このような低ｌＲは、約２５０°Ｆ（約
１２１℃）であるが、このことは、勿論、高温で達成さ
れる加熱時間よりも長い加熱時間を必要とする。また、
温度が約９００丁（約４８２℃）に上がるならば、所望
の色変化は、より短い時間枠内で達成できる。

この加熱プロセスを通して、このように熱処理さ　　　
゛れたトパーズ石のほとんどすべては、非常に望ましい
色を有するであろうし、且つ高度に市販可能であること
が見出される。

前記方法および製品内で、世界のいかなる場所およびす
べての場所からのトパーズの組成のすべての変更および
荒石および予備成形石、すべての種類の刻んだ石、すべ
ての種類の磨き石およびカット石を含めてすべての形の
トパーズ（限定しないカリが包含しようとすることに留
意すべきである。記載の中性子照射としては、同位体源
、加速器源、原子炉を含めていかなる装置（限定しない
カリによって生ずるすべてのエネルギーの中性子による
処理が挙げられる。電子照射としては、いかなる技術に
よって製造され且ついかなる方法によって加速された電
子による照射が挙げられる。

成る自明の修正は、本発明が関する技術の当業者の心に
浮かぶことが明瞭に理解されるべきである。しかしなが
ら、このような自明の修正は、本発明の範囲内、限界内
であることが意図され、そして本発明の範囲の外側境界
は、特許請求の範囲によってのみ限定され且つ決定され
ることが意図される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トパーズ色を生ずるために高エネルギー中性子放射
   線と電子衝撃との使用によりトパーズを加工するにあた
   り、 （ａ）無色または淡色のトパーズを中性子環境において
   、１，０００〜１００，０００メガラドの電子で爾後照
   射する時に鮮明な青色が得られるように若干の色を生ず
   るのに十分な露出準位に、照射し、次いで （ｂ）所望の鮮明な青色が得られるまで、中性子衝撃を
   受けた暗青色トパーズに電子を １，０００〜１００，０００メガラドの露出準位で照射
   する ことを特徴とするトパーズの加工法。 ２、中性子放射線によって生ずる色が、「アメリカンブ
   ルー」暗青色、はがね色、または灰色である特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３、前記中性子放射線準位が、アメリカンブルー色をト
   パーズ内に生ずるのに必要な準位未満であるがトパーズ
   に爾後に１，０００〜 １０，０００メガラドの電子を照射する時にアメリカン
   ブルーよりも低い青色が得られるように若干の色を生ず
   るのに十分な準位である特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ４、中性子放射線によって生ずる色が、淡青色、または
   中間色である特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５、トパーズを、所望の色変化をトパーズ内に生ずるの
   に十分な温度に加熱する工程を更に含む特許請求の範囲
   第１項、第２項、第３項または第４項に記載の方法。 ６、前記温度が、少なくとも２５０°Ｆ （１２１℃）である特許請求の範囲第５項に記載の方法
   。 ７、前記温度が、約２５０〜９００°Ｆ （１２１℃〜４８２℃）である特許請求の範囲第５項に
   記載の方法。 ８、前記温度を前記温度に約１〜６時間の期間維持する
   特許請求の範囲第５項、第６項または第７項に記載の方
   法。 ９、トパーズを前記温度に少なくとも２時間の期間維持
   する特許請求の範囲第５項、第６項または第７項に記載
   の方法。