JPS63502052A - ダイヤモンドの品質を評価する方法 - 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】 ダイヤモンドの品質を評価する方法 本発明はダイヤモンドの評価に関し、さらに詳しくはラマン分光技術によるダイ ヤモンドの品質評価に関する。

眼で宝石を調べ、然る後にその宝石の品質と価値について評価する。しかしなが ら、宝石の品質が異なる人によって異って判定されることがしばしば起る。また 、その手順は遅く、相当の熟練を必要とし、またその主観性から考えると常に一 定ではない。

レーザーラマン分光分析法は、ダイヤモンドを含有する物質からのダイヤモンド の分離のために使用されてよいし、それは同時に係属中の本出願と同一出願人の イギリス特許出願２１４０５５５Ａに開示されている。その方法は、原石の別々 の一団をラマンスペクトルの活性化をひき起すことができるレーザー放射のビー ム中を通過させることと、検出器すなわちダイヤモンドではないものを含む物質 の別々の一団からダイヤモンドを含む物質の別々の一団を分離するための手段を 実施するのに使用される検出器によって散乱されたラマン輻射線を検出すること と、分離された別々の一団を集めることとから成る。

ダイヤモンドのラマンシグナルは、ダイヤモンドがＣ−Ｃ結合だけを含むために 他の物質のものよりも非常に強く、またそのラマンシグナルは他の物質のものか ら十分離れた位置に存在する。従うで、そのラマンシグナルはダイヤモンドにつ いて非常に特異的である。また、ダイヤモンドは一つの型のＣ−Ｃ結合だけを含 有するため、随伴する広いバンドの螢光と容易に識別できる単一のラマンシグナ ルだけが存在する。

本発明の目的は、人間の鑑定者による主観的な鑑定にたよるのを避けるために、 ダイヤモンドの品質を客観的な方法で効果的に評価する手段を提供することであ り、レーザーラマン分光分析法は異なる品質のダイヤモンドの評価あるいは分類 の基礎として用いられてよいことがすでにつきとめられている。

よって本発明に従えば、ｆａ）既知の品質特徴のダイヤモンドを用いてレーザー ラマン分光針を較正する、ｆｂ）未知の品質特徴のダイヤモンドを一定の方向で 置＜　、（Ｃ）あらかじめわがっている振動数と強度の入射レーザー輻射線にそ のダイヤモンドを通過させる、Ｔｄｌ一つのあるいはそれ以上の方向について未 知の品質特徴のダイヤモンドの散乱されたラマンシグナルの強度を監視するとい う処置を含む異なる品質のダイヤモンドを評価するための方法が提供される。

異なる品質のダイヤモンドが同じくらいの大きさの範囲にあることが好ましく、 従って上に述べられた方法を使用するに先だってダイヤモンドを大きさの範囲に 分けることが必要な場合もある。

単一振動数の輻射線を放射するのに用いられるレーザーラマン分光針は、一連の 既知で品質の異なるダイヤモンドについての散乱されたラマンシグナルの強度監 視によって較正される。好ましくは、その既知で品質の異なるダイヤモンドは、 例えば、白色、黄色、緑色のように単色の種類である。その既知で品質の異なる ダイヤモンドは、例えば、熟練した鑑定者の働きによるような伝統的な主観的手 段で評価されてもよい。

較正に用いられるダイヤモンドとその品質が決定されるべきものは適当な支持体 に固定されて個々に評価される。入射レーザー輻射線に対するダイヤモンドの方 向は各場合同じであるのが好ましいが、本方法はこの要求に対しては他のある種 の技術はど影響を受けやすくない。

レーザー放射、源は、単一振動数モードで操作するように用ンドの色の種類に依 存する。

評価されるダイヤモンドからの散乱されたラマン輻射線は、集光用光学素子とモ ノクロメータ−のような適当な光学装置によって他の種類の輻射線から濾光され る。光電子増倍管もしくはマルチチャンネル検出器（例えばダイオード列検出器 ）のような検出器が、散乱されたラマン輻射線すなわちダイヤモンドの色の強度 、従ってその品質と相関し得る散乱された輻射線の強度を検出するのに使用され てよい。

未知のダイヤモンドの品質を評価するに先だって、そのダイヤモンドが包有物の ような内部結晶の欠陥を持っていないかどうかを調べておくのが望ましい。その ような欠陥は、ダイヤモンドの品質評価を与える際に考慮に入れる必要があろう 。

本発明は、カントされた及びカントされていないダイヤモンドの評価のために使 用されよう、従って、上の方法はダイヤモンドを含をする物質からダイヤモンド を既知の品質区分に分ける回分もしくは連続方法に応用されてよいことも考えら れる。従って、例えば、同時に係属中の本出願と同一出願人によるイギリス特許 出願ＧＢ２１４０５５５Ａの方法もま　゛たダイヤモンドを含有する物質からダ イヤモンドを選別するのに使用されてよいし、その結果得られる選別されたダイ ヤモンドはその後玉に述べられた方法によって既知の品質の区分に分けられる。

未知の品質のダイヤモンドは、例えば、白色、黄色、緑色のような単色の種類で あるのが好ましく、ダイヤモンドの色の種類は適当な方法によるそれらの品質の 評価の前に確定されることが好ま、しい、ダイヤモンドの大半は、白色、黄色も しくは緑色の色の種類の傾向があり、品質決定の前に適当な技術によってダイヤ モンドの色の種類を前分類するのが好ましい。

本発明によれば、さらに（ａｌ既知の振動数のレーザー放射源と、（ｂｌそのレ ーザー放射を用いて照射するためそのダイヤモンドを一定の方向に保持する手段 と、並びに（Ｃｌダイヤモンドからの散乱されたラマン輻射線を監視する手段と を含む、ダイヤモンドの品質を評価するのにふされしい装置が提供される。好ま しくは、散乱されたラマン輻射線を監視する手段は光電子増倍管もしくはダイオ ード列検出器のようなマルチチャンネル検出器を含む。また、レーザー放射源は 、単一振動数のアルゴンイオンレーザ−を出力する放射を含んでもよい。

本発明を実施例のみにより及び添付図面を参照して以下説明する。

図面は、レーザーラマン分光分析法によってダイヤモンドの品質を評価するため の装置の概略図である。

装置は単一振動数モードすなわち単一振動数の輻射線のみを放射するように作動 するレーザー放射源１を有する０選択される輻射線の振動数は、評価されるダイ ヤモンドの色の種類に依存する。使用されたレーザーは５１４．５　ｎｍ　（ナ ノメーター）で出力できるスペクトラーフィジクス・モデル（Ｓｐｅｃｔｒａ− Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｍｏｄｅｌ　）　２０２０アルゴンイオンレーザ−である、レ ーザーは、５０ｍ’Ｗの光源モードで操作され従って一定の光子の流れが維持さ れる。所望に応じてレーザーは異なる波長で操作されてもよい。

散乱されたシー１ザー輻射線の分析は、集光用光学素子２゜モノクロメータ−３ ，レティコン（Ｒｅｔｉｃｏｎ　）型Ｓ増強ダイオード列検出器４を含むアナス ペック（Ａｎａｓｐｅｃ　）　３６レ一ザーラマン分光計を用いて実施された。

ダイヤモンド支持体５は、レーザー輻射線の光路の中にダイヤモンド６を支持す ることができ、レーザー放射の方向についてダイヤモンドの向きを変化させるこ とができた。

使用に際し、その装置は１乃至７の範囲の既知の色０．等級のダイヤモンドを用 いて較正された。ダイヤモンドの色の種類は、黄色及び緑色で、等級１が最高の 品質、等級７が最低の品質、またその品質は標準的な主観的評価法で決定された 。

それぞれのダイヤモンドは、支持体５にて位置を定められレーザー１の光路中に 置かれた。支持体５でのダイヤモンドの位置は、検出器での散乱されたラマン輻 射線の最大のシグナルを得るよう最適化された。最大のラマンシグナル強度の測 定はいくつかのダイヤモンドの方向について可能である。

その強度は、１秒間に計数された光子の数によって表現された。これらの結果の 広がりはそれぞれの場合小さかったため、個々のダイヤモンドについてのラマン シグナル強度の平均値が計算された０合計加算時間（散乱されたラマン輻射線中 の光子数を計数するのに要した時間）は順次１秒で請求め一二応じて）各等級の ５個のダイヤモンドが試験された。必要とする加算時間は、入射レーザー輻射線 の振動数及びダイヤモンドの色の種類に依存した。

ラマン輻射線の強度はダイオード列検出器４によって検出され測定される０例え ば、光電子増倍管のような代りの検出器が使用されてもよい。

黄色および緑色の色の種類のダイヤモンドの分析結果が第１表及び第２表に与え られている。第１表は等級ｌから７の黄色の種類のダイヤモンドの結果を与え、 第２表は等級１から６の緑色の種類の結果を与える。ラマン強度は各品質等級に ついての（可能なら）５個のダイヤモンドのサンプルについて与えられ、各々の 石の場合のラマン強度の値は支持体でのダイヤモンドの五つの異なる方向から計 算されたものである。その四面体の頂点の方向にＣ−Ｃが伸びている形のために 、各場合でダイヤモンドの方向はラマンバンドの強度にほとんど差を生じさせな かった。

各色の等級のダイヤモンドについて得られたスペクトルの例は、「最も低い」色 の等級でも意味のあるバンクグラウンドはまったく検出されないことを示す。１ ３３２ｃｎ−’でのすべてのシグナルは、螢光からの寄与がまったくないダイヤ モンドのラマンシグナルに帰すべきと考えられるため、このことは有利であると 思われる。従って、本技術は商業的に受け入れられている色の等級の差異を有す るダイヤモンドの評価に使用されてよい。

第１表 第２表 国際調査報告 ＋−１−ｎ−−ＩＡＩ−１１＝、１ｌ−Ｎ、、　ＰＣＴ／ＧＢ　８６１００７８ ４　２」 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮ′ｆＥ′ＦＬＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨ ＲＥ？ＯＲτ０ＮＩＮＴＥＲＮＡＴ工０ＮＡＬ　ＡＰＰＬｒＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ 、　Ｅ’Ｃτ／ＧＢ　８６１００７８４　（ＳＡ　１５５６７）ＣＢ−Ａ−１４ １６５６１３０３／１２／７５　ＮｏｎｅＵＳ−Ａ−４２５９０１１３１１０３ ／８１　Ｎｏｎｅ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）既知の品質特徴のダイヤモンドを用いてレーザーラマン分光計を較正 し、（ｂ）未知の品質特徴のダイヤモンドを一定の方向に置き、（ｃ）既知の振 動数と強度の入射レーザー輻射線にそのダイヤモンドの中を通過させ並びに（ｄ ）未知の品質のダイヤモンドの一もしくはそれ以上の方向についての散乱された ラマンシグナルを監視する処置を含む品質を異にするダイヤモンドの評価方法。
2. ２．評価の前に未知の品質のダイヤモンドが大きさの範囲に分けられる特許請求 の範囲第１項記載の方法。
3. ３．未知の品質のダイヤモンドが単一の色の種類である特許請求の範囲第１項も しくは第２項記載の方法。
4. ４．未知の品質特徴のダイヤモンドが固定された方向に支持体によって保持され 、その支持体が入射レーザー輻射線の方向に関するダイヤモンドの方向を変化さ せることができるように使用される特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか に記載の方法。
5. ５．レーザー放射源が単一振動数の入射輻射線を供給するように使用される前記 特許請求の範囲いずれかに記載の方法。
6. ６．レーザーラマン分光計が既知の品質特徴のダイヤモンドを用いて較正され、 その特徴が主観的方法によってすでに決定されている前記特許請求の範囲いずれ かに記載の方法。
7. ７．散乱された輻射線がラマン輻射線だけを通過させるように濾光される前記特 許請求の範囲いずれかに記載の方法。
8. ８．散乱された輻射線の濾光器が集光用光学素子及びモノクロメーターを含む特 許請求の範囲第７項記載の方法。
9. ９．散乱された幅射線の強度が光電子増倍管もしくはマルチチャンネル検出器に よって監視される前記特許請求の範囲いずれかに記載の方法。
10. １０．マルチチャンネル検出器がダイオード列検出器を含む特許請求の範囲第９ 項記載の方法。
11. １１．（ａ）既知の振動数のレーザー放射源、（ｂ）レーザー輻射線で照射され てよいようにダイヤモンドを一定の位置に保持する手段、（ｃ）ダイヤモンドか らの散乱したラマン輻射線を監視する手段を含むダイヤモンドの品質を評価する 装置。
12. １２．レーザー放射源が単一振動数の輻射線を放射することのできるアルゴンイ オンレーザーを含む特許請求の範囲第１１項記載の装置。
13. １３．散乱したラマン輻射線を監視する手段が光電子増倍管もしくはマルチチャ ンネル検出器を含む特許請求の範囲第１１項乃至第１２項記載の装置。
14. １４．ラマン幅射線だけを通すように散乱された幅射線を濾光する手段を有し、 その濾光手段が集光用光学素子及びモノクロメーターを含む特許請求の範囲第１ １項乃至第１３項のいずれかに記載の装置。