KR101010929B1

KR101010929B1 - Preparation method of yellowish sapphire by electron beam

Info

Publication number: KR101010929B1
Application number: KR1020080082746A
Authority: KR
Inventors: 박종완; 서진교
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2011-01-27
Also published as: KR20100024068A

Abstract

본 발명은 전자빔을 이용한 옐로우 사파이어의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무색의 사파이어에 적절한 에너지와 선량이 제어된 전자빔을 조사하여 시장 가치가 높은 옐로우 사파이어로 전환시키고, 결정의 손상이 없으며, 색의 분포가 일정한 옐로우 사파이어의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing yellow sapphire using an electron beam, and more particularly, to convert to a yellow sapphire having a high market value by irradiating an electron beam having a suitable energy and dose controlled to a colorless sapphire, without damaging crystals, A method for producing yellow sapphire with a constant color distribution.

사파이어, 전자빔 Sapphire, electron beam

Description

Manufacturing method of yellow sapphire using an electron beam {PREPARATION METHOD OF YELLOWISH SAPPHIRE BY ELECTRON BEAM}

본 발명은 결정의 손상이 없으며, 색의 분포가 일정한 옐로우 사파이어의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing yellow sapphire without damage to crystals and having a uniform color distribution.

색상은 보석의 가치를 결정짓는 가장 중요한 요소 중의 하나로서, 색상의 희귀성, 색상의 균일성 및 수요자의 요구에 적절히 부합하는 색상은 보석의 시장가치에서 지대한 영향을 미친다. Color is one of the most important determinants of a gem's value, and color rarity, color uniformity, and color appropriately matched to the needs of the consumer have a profound effect on the market value of the gem.

특히 천연 보석은 그 양이 매우 적을뿐더러 다양한 색을 띠는 보석이 희귀하므로 희소성의 문제를 고려하더라도 색상을 향상시키는 방법에 대한 기술 개발은 반드시 필요하며, 이는 높은 부가가치의 창출로도 직접적인 관계가 있다. In particular, natural gemstones are very small and rarely have a variety of colored gems. Therefore, even when considering the problem of scarcity, it is necessary to develop a technique for improving the color, which is directly related to the creation of high added value. .

사파이어(Sapphire)는 루비와 같은 커런덤(Corundum)에 속하며, 상기 커런덤에서 적색을 제외한 여러 가지 색상의 보석을 의미한다. 이러한 사파이어는 무색에서부터 그린, 옐로우, 블루, 핑크, 오렌지, 및 그레이 등 그 색이 무척 광범위하다. 상기 사파이어는 명칭 앞에 색상을 표시하여 블루 사파이어, 옐로우 사파이어, 그린 사파이어, 바이올렛 사파이어, 파파라챠(padparadscha)라고 불리는 오렌 지색 사파이어 등이 있다. Sapphire belongs to a corundum such as ruby, and means jewels of various colors except red in the corundum. These sapphires range from colorless to green, yellow, blue, pink, orange, and gray. The sapphire may be colored in front of the name, such as blue sapphire, yellow sapphire, green sapphire, violet sapphire, or orange sapphire called padparadscha.

다양한 색상을 나타내는 사파이어는 보석 시장의 경제적 가치로 볼 때 무색보다는 색상이 있는 것이 그 가치가 높게 평가되며, 색상, 투명도, 합성 혹은 천연인지 여부에 따라 가격이 다르며 또한 천연 사파이어라고 해서 절대적으로 높은 가격으로만 거래되지는 않으며 내포물이 거의 없는 맑고, 깨끗한 사파이어일수록 좋은 품질이다.Sapphire, which shows a variety of colors, is valued by its color rather than colorless as the economic value of the jewelry market. The price varies depending on whether it is color, transparency, synthetic or natural. Clear, clean sapphires with little inclusions are of better quality.

이에 천연적으로 색을 띠는 사파이어는 극히 드물기 때문에 인위적인 방법을 통하여 사파이어의 색을 향상시키거나 색상을 아예 바꾸는 처리를 통해 시장 가치를 높이고 있으며, 이러한 처리 기술이 꾸준히 발전하고 있으며 그 방법 또한 매우 다양하다. Naturally colored sapphire is extremely rare, so artificially improving the color of sapphire or changing the color altogether to increase the market value, and these processing techniques are steadily developing and the methods are also very diverse. Do.

일예로, 사파이어는 상품 가치를 높이기 위해 단순 열처리를 수행하며, 무색의 사파이어를 1500 내지 1900℃에서 열처리하는 경우 청색으로 발색한다.For example, sapphire is subjected to a simple heat treatment to increase the value of the product, when the colorless sapphire heat treatment at 1500 to 1900 ℃ color is blue.

디퓨전 처리법은 무색 사파이어를 철-티타늄, 크롬-니켈 등의 산화물로 도포한 알루미나 분말 중에서 묻고서, 약 1750℃의 고온으로 장시간 가열하여 상기 발색 원소들이 그 표면에 확산되어 발색한다. 즉, 사파이어와 같은 커런덤은 주성분이 Al₂O₃로, Al³⁺와 같은 원자가를 가진 Cr³⁺, Fe³⁺ 들이 불순물로 존재하게 되면, Al³⁺ 위치에 이들 발색 원소들이 쉽게 치환되어 색상을 나타낸다. 그러나 이러한 확산처리시 침투의 깊이는 대단히 얕아 사파이어 전체가 균일한 색상을 나타내지 못한다.In the diffusion treatment method, colorless sapphire is buried in an alumina powder coated with an oxide such as iron-titanium or chromium-nickel, and heated at a high temperature of about 1750 ° C. for a long time to diffuse and develop the coloring elements on the surface thereof. That is, corundum, such as sapphire is a main component in the _{_{^{Al 2 O 3, Cr 3+,}}} Fe 3+ having a valence such as Al ³⁺ to exist when an impurity, is that these color-developing element to Al ³⁺ position easily substituted Color Indicates. However, the depth of penetration in this diffusion treatment is very shallow so that the entire sapphire does not have a uniform color.

베릴륨-디퓨전 처리법(Berylium Diffusion Process)은 핑크 사파이어나 무색의 사파이어를 고열에서 베릴리움(Be)으로 처리하는 방식으로, 이로 인해 핑크 오렌지 사파이어를 제조할 수 있다. 그러나 이들 베릴륨-디퓨전 방식으로 얻어진 사파이어들은 기하학적인 색뭉침(Surface-Conformal Zone) 현상이 자주 발생하고, 검은색의 내부 스팟 내포물이 존재하여 그 시장 가치가 떨어진다.The Beryllium Diffusion Process is a method of treating pink sapphire or colorless sapphire with beryllium (Be) at high heat, thereby producing pink orange sapphire. However, the sapphire obtained by the beryllium-diffusion method often suffers from surface-conformal zone phenomena, and the presence of black internal spot inclusions reduces its market value.

2007년에 에버프랜즈 회사는 기존에 다이아몬드에서 주로 사용하는 HPHT(고온고압) 처리를 해서 무색의 사파이어에서 블루 사파이어를 제조하였다고 보고하였다. 그러나 이러한 방법은 비용이 매우 높아 경제적으로 비효율적이다.In 2007, Everfriends reported that blue sapphire was manufactured from colorless sapphire by HPHT (high temperature and high pressure) treatment, which is mainly used in diamond. However, these methods are very expensive and economically inefficient.

이러한 열처리, 확산법 및 고온 고압 처리법 등은 무색 사파이어를 유색 사파이어로 전환하여 그 시장 가치를 높이나, 그 처리 방법이 매우 복잡하거나 얻어진 유색 사파이어의 품질이나 색상 또한 균일하지 않은 문제가 있다.Such heat treatment, diffusion method and high temperature high pressure treatment method converts colorless sapphire into colored sapphire to increase the market value, but the processing method is very complicated or the quality or color of the obtained colored sapphire is also not uniform.

이외 사파이어를 제외한 다른 보석에 있어 색을 향상시키거나 변화시키는 방법 들은 납 함침법, 오일 처리법, 염색 처리법, 접합 처리법, 방사선 처리법, 이온 주입법 등 여러 가지 방법이 제안되었다. In addition to the sapphire, other methods of improving or changing color have been proposed, such as lead impregnation, oil treatment, dyeing treatment, bonding treatment, radiation treatment, and ion implantation.

알려진 바로는, 천연 및 합성 백수정에 감마선을 조사하면 스모키 쿼츠(Smoky Quartz) 색이 유발되고, 천연 자수정에 감마선을 조사하여 자수정의 색상을 향상시키고, 무색 토파즈에 코발트 60을 조사한 후 3∼12개월 동안 열처리를 통해 청색 토파즈를 제조하는 방법이 있다.It is known that irradiating gamma rays to natural and synthetic white crystals results in smokey quartz color, gamma rays to natural amethyst to improve the color of amethyst, and 3 to 12 months after irradiating cobalt 60 to colorless topaz. There is a method for producing blue topaz through heat treatment during.

대한민국 특허출원 제2002-55177호 및 제2004-14557호는 다이아몬드에 질소 등의 발색 이온을 주입한 후, 열처리를 통해 흑색과 같은 유색 다이아몬드를 제조 함을 제시하고 있다.Korean Patent Application Nos. 2002-55177 and 2004-14557 suggest that colored diamonds, such as black, are prepared by heat treatment after injecting color ions such as nitrogen into diamonds.

또한, 미국특허 제5,084,909호는 토파즈를 150 내지 1100℃에서 열처리하고, 200 내지 10000 MeV의 전자선을 조사하여 상기 토파즈의 색상을 향상시킬 수 있다고 언급하고 있다.In addition, U.S. Patent No. 5,084,909 mentions that the topaz can be heat-treated at 150 to 1100 ° C, and the color of the topaz can be improved by irradiating an electron beam of 200 to 10000 MeV.

이와 같이 유색 보석을 제조하는 다양한 방법이 연구되고 있으나 아직까지 무색 사파이어에서 옐로우 사파이어를 제조하는 방법에 대해선 알려진 바가 없다. 특히, 각각의 보석들은 그 구성 성분이 서로 다르고 발색 기전이 전혀 달라 동일한 방법을 수행한다고 하더라도 발색이 전혀 안되거나 동일한 색상의 발색이 불가능하다. 또한 감마선을 조사하여 스모키 쿼츠의 자수성을 얻을 수 있다고 하여 상기 감마선의 강도를 조절하더라도 스모키 쿼츠가 아닌 다른 색상의 자수정을 결코 얻을 수가 없다.As such, various methods for producing colored gemstones have been studied, but there is no known method for producing yellow sapphire from colorless sapphire. In particular, each of the gemstones are different from each other and the color development mechanism is completely different, even if the same method is not developed at all or the same color is not possible. In addition, since the gamma ray can be irradiated to obtain the embroiderability of smokey quartz, even if the intensity of the gamma ray is adjusted, amethysts of colors other than smokey quartz can never be obtained.

이에 본 발명에서는 옐로우 사파이어를 얻기 위해 사파이어의 발색 원리를 고려한 새로운 방법을 제시한다.Therefore, the present invention proposes a new method considering the color development principle of sapphire to obtain yellow sapphire.

본 발명의 목적은 결정의 손상이 없으며, 색의 분포가 일정한 옐로우 사파이어를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing yellow sapphire without damage to crystals and with constant color distribution.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 In order to achieve the above object,

무색 사파이어에 전자빔을 조사하여 옐로우 사파이어를 제조하는 방법을 제공한다.Provided is a method for producing yellow sapphire by irradiating colorless sapphire with an electron beam.

본 발명에 따른 방법을 통해 무색 사파이어를 시장 가치가 높은 옐로우 사파이어로 전환이 가능하다. 상기 옐로우 사파이어는 천연 보석에서 희소성이 있어 다양한 수요를 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라 고부가가치의 창출이 가능해진다.The method according to the invention makes it possible to convert colorless sapphire to yellow sapphire with high market value. The yellow sapphire is scarce in natural gemstones to meet various demands as well as to create high added value.

본 발명에서는 시장가치가 낮은 무색의 사파이어를 종래기술과는 다른 전자빔 조사를 통해 무색 사파이어 내부에 점결합을 균일하게 생성시켜 옐로우 사파이어를 제조한다.In the present invention, a yellow sapphire is produced by uniformly generating point bonds inside the colorless sapphire through a colorless sapphire having a low market value through electron beam irradiation different from the prior art.

종래 이온빔이나 감마선 등의 방사선을 조사하여 보석의 색상을 전환 또는 향상시키는 방법이 제안된바 있다. 그러나 상기 이온빔, 감마선과 본 발명에서 제시하는 전자빔 조사의 경우 고에너지가 주입된다는 개념은 유사하나 이들의 발생 원리가 다르고, 사파이어에 조사하는 경우 그 결정 격자에 미치는 영향, 즉 조사 효과(irradiation effect)는 전혀 다르다.Conventionally, a method of converting or improving the color of gems by irradiating radiation such as an ion beam or gamma ray has been proposed. However, the concept of implanting high energy in the ion beam, gamma ray and electron beam irradiation proposed in the present invention is similar, but the principle of their generation is different, and the effect on the crystal lattice when irradiated on sapphire, that is, irradiation effect Is totally different.

본 발명에서 제시하는 전자빔을 무색 사파이어에 조사하는 경우, 가속된 전자에 의해 충돌된 원자들이 이동하여 인접한 다른 원자들에게 영향을 줌에 따라 무색 사파이어의 Al₂O₃ 결정 내부에 디펙트(defect), 즉 점결합들을 형성시키고, 그 분포는 사파이어의 표면에서 내부까지 가우시안 형태로 나타낸다. 따라서 상기 점결합에 의해 사파이어가 옐로우로 발색하고, 이러한 색상은 사파이어의 표면에부터 그 내부까지 그 분포가 고르게 적용되어 전체적으로 안정하고 균일한 색상을 가진 옐로우 사파이어가 얻어진다.In the case of irradiating the colorless sapphire with the electron beam proposed in the present invention, the atoms collided by the accelerated electrons move and affect other adjacent atoms, thereby affecting the inside of the Al ₂ O ₃ crystal of the colorless sapphire. That is, they form point bonds, the distribution of which is Gaussian from the surface of the sapphire to the interior. Therefore, the sapphire color is yellow by the point bonding, and the color is evenly distributed from the surface of the sapphire to the inside thereof, thereby obtaining a yellow sapphire having a stable and uniform color as a whole.

이와 비교하여 이온빔 조사는 기체 또는 금속 이온을 고진공하에서 가속시켜 주입하는 방법으로, 가속된 이온이 사파이어에 침투할 수 있는 범위가 일반적으로 수 마이크론 수준이며, 만약 고에너지(MeV)로 이온을 가속시킬 시 그 에너지에 따라 침투 깊이의 조절이 어느 정도 가능하다. 그러나 이렇게 가속된 이온들은 사파이어 표면에는 영향을 미치지 못하고, 가속 에너지의 최대값이 되는 곳에서 디펙트를 형성하여 디펙트의 분포가 국부화(localization)된다. 여기에서 가속 에너지는 물질의 침투 깊이(penetration depth)를 결정짓는 요소가 되는 것이다. 그러나 이온빔을 조사하는 경우 전자빔과 달리 그 변화가 일시적인 한계가 있으며, 본 발명의 실험 예를 통해 무색 사파이어에 이온빔 조사 후 수일이 지나면 그 색은 원래의 색인 무색으로 돌아가는 현상이 확인되었다.On the other hand, ion beam irradiation is a method of accelerating and injecting gas or metal ions under high vacuum, and the extent to which the accelerated ions can penetrate into sapphire is generally several microns. Depending on the energy, the depth of penetration can be controlled to some degree. However, these accelerated ions do not affect the sapphire surface and form defects at the maximum value of the acceleration energy so that the distribution of defects is localized. Acceleration energy here is what determines the penetration depth of the material. However, when the ion beam is irradiated, unlike the electron beam, the change has a temporary limitation, and after a few days after the ion beam irradiation to the colorless sapphire through the experimental example of the present invention, the color returns to the original colorless color.

특히 본 발명에서 옐로우 사파이어를 제조하기 위해 인가되는 전자빔의 에너 지 범위와 도즈량을 한정하는데, 이러한 한정 범위는 사파이어 결정에 손상이 없고, 색상도 안정하고 일정하게 발색되도록 하는 최적의 범위가 되어야 한다.In particular, the present invention limits the energy range and dose of the electron beam applied to manufacture yellow sapphire, which should be an optimal range that does not damage the sapphire crystal and develops color stably and consistently. .

도 1은 무색 사파이어를 옐로우 사파이어로 전환하기 위한 전자빔 조사의 조건을 설정하기 위한 순서를 보여주는 블럭도이다.1 is a block diagram showing a procedure for setting the conditions of electron beam irradiation for converting colorless sapphire into yellow sapphire.

도 1을 참조하면, 먼저 옐로우 사파이어로 전환하고자 하는 무색 사파이어를 선정한다(S1).Referring to FIG. 1, first, a colorless sapphire to be converted into yellow sapphire is selected (S1).

상기 무색 사파이어는 천연에서 채취되거나 인공적으로 합성한 것 등 어느 것이든 가능하다.The colorless sapphire may be any one, such as those obtained from nature or artificially synthesized.

다음으로, 선정된 무색 사파이어의 크기를 측정한다(S2).Next, the size of the selected colorless sapphire is measured (S2).

상기 무색 사파이어의 크기는 전자빔이 그 내부까지 충분히 도달할 수 있도록 전자빔 에너지 범위를 선정하기 위함으로, 주로 두께를 측정한다.The size of the colorless sapphire is mainly to measure the thickness of the electron beam to select the electron beam energy range so that the electron beam can reach the inside.

다음으로, 상기 측정된 무색 사파이어의 크기에 대응하는 전자빔 에너지 범위를 선정한다(S3).Next, the electron beam energy range corresponding to the measured colorless sapphire size is selected (S3).

조사하는 전자빔 에너지는 처리하고자 하는 무색 사파이어의 두께에 따라 결정짓는데, 이를 결정하는 요소는 전자빔이 물질에 침투하는 거리를 계산하여 조사되는 전자빔이 무색 사파이어에 충분히 침투할 수 있도록 거리를 계산하여 적용한다.The electron beam energy to be irradiated is determined according to the thickness of the colorless sapphire to be treated. The determining factor is to calculate the distance that the electron beam penetrates into the material and calculates the distance so that the irradiated electron beam can fully penetrate the colorless sapphire. .

도 2는 전자빔 에너지에 따른 사파이어의 침투 깊이를 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing the penetration depth of sapphire according to the electron beam energy.

도 2를 참조하면, 전자빔의 에너지가 증가할수록 사파이어에 침투하는 전자빔의 깊이가 선형적으로 증가하는 경향을 보이는데, 이러한 데이터를 근거로 사파이어 크기에 따라 전자빔의 에너지를 적절히 선정한다. 즉, 두께가 약 1.28 mm인 사파이어의 경우 3∼4MeV의 에너지로 조사하고, 3.20 mm인 사파이어의 경우 8∼9MeV의 에너지로 조사한다.Referring to FIG. 2, as the energy of the electron beam increases, the depth of the electron beam penetrating the sapphire tends to increase linearly. The energy of the electron beam is appropriately selected according to the sapphire size based on the data. That is, it is irradiated with the energy of 3-4MeV for sapphire with a thickness of about 1.28 mm, and it is irradiated with the energy of 8-9MeV for sapphire which is 3.20 mm.

도 2에서는 최고 10 MeV까지 전자빔을 조사한 결과, 최대 3.84 mm 침투 두께를 나타내었으며, 이때 전자빔 에너지 범위는 사파이어의 크기가 증가할수록 커지며, 장비의 기술적인 문제를 고려하여 볼 때 최대 10∼100 MeV까지 가능하다.In FIG. 2, when the electron beam was irradiated up to 10 MeV, the penetration thickness was 3.84 mm, and the electron beam energy range increased as the size of the sapphire increased, and up to 10-100 MeV in view of the technical problem of the equipment. It is possible.

시장 가치가 있는 사파이어의 크기를 고려할 때 0.5 내지 5 mm 크기의 사파이어에는 전자빔을 2 내지 10 MeV의 에너지로 조사하는 것이 바람직하다. 만약, 상기 범위 미만으로 전자빔을 조사하는 경우 전자빔의 침투 깊이가 낮아 사파이어가 전체적으로 균일한 색상을 얻을 수 없다. 상기 전자빔의 상한치는 시판되는 사파이어의 크기를 고려할 때 10 MeV 정도면 적절하나, 인위적으로 또는 천연에서 채취한 무색 사파이어의 크기가 큰 경우에는 도 2의 그래프를 참조하여 전자빔 에너지 범위를 선정한다. Given the size of the sapphire, which is of value in the market, it is preferable to irradiate an electron beam with an energy of 2 to 10 MeV in a sapphire of 0.5 to 5 mm in size. If the electron beam is irradiated to less than the above range, the penetration depth of the electron beam is low so that the sapphire cannot obtain a uniform color as a whole. The upper limit of the electron beam may be about 10 MeV considering the size of commercially available sapphire, but when the size of colorless sapphire artificially or naturally collected is large, the electron beam energy range is selected with reference to the graph of FIG. 2.

다만, 두께가 3.8mm 이상 되는 사파이어의 경우 일반적인 물질의 전자빔 투과 깊이를 계산해놓은 문헌(Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 476 (2002) 680~685 )의 그래프를 참고하여 Al₂O₃의 밀도로 나누어 계산해주면 적당한 전자빔 에너지의 범위를 결정할 수 있다. 또한 전자빔이 조사되는 사파이어 의 위치를 변경하여 사파이어에 충분한 에너지의 전자빔의 조사가 가능해진다. However, in the case of sapphire having a thickness of 3.8 mm or more, the density of Al ₂ O ₃ is obtained by referring to a graph of Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 476 (2002) 680 ~ 685 , which calculates the electron beam penetration depth of a general material. Calculations can be made to determine the proper range of electron beam energy. In addition, by changing the position of the sapphire to which the electron beam is irradiated, it is possible to irradiate an electron beam of sufficient energy to the sapphire.

다음으로, 최종 얻고자 하는 옐로우 사파이어의 발색 정도에 따른 전자빔의 도즈량을 결정한다(S4).Next, the dose of the electron beam is determined according to the color development degree of the yellow sapphire to be finally obtained (S4).

즉, 전자빔의 도즈량이 크면 클수록 인가되는 전자 수가 많아 사파이어 내부에 보다 많은 점결합의 형성이 가능하여 보다 짙은 색상으로 발색이 가능하고, 이렇게 색상이 진할수록 옐로우 사파이어의 상품 가치가 증가한다. That is, the larger the dose of the electron beam, the greater the number of electrons to be applied, and thus, more viscous bonds can be formed inside the sapphire, so that the color can be formed in a darker color.

바람직하기로, 인가되는 전자빔의 도즈량은 1x10¹³ 내지 1x10¹⁸ electrons/cm²로 한다. 이때 도즈량이 상기 범위 미만이면 옐로우 색상이 매우 옅어 상품 가치가 낮고, 그 반대로 상기 범위를 초과하더라도 큰 효과상의 차이가 없으므로, 상기 범위 내에서 수행한다. Preferably, the dose of the applied electron beam is 1 × ^{10 13.} To 1x10 ¹⁸ It is set as electrons / cm ² . At this time, if the dose is less than the above range, the yellow color is very light, so the commodity value is low. On the contrary, even if it exceeds the above range, there is no significant difference in effect.

본 발명의 실험예를 통해 도즈량에 따른 옐로우 사파이어의 색상 정도를 확인하였다(도 2).Through the experimental example of the present invention was confirmed the degree of color of the yellow sapphire according to the dose (Fig. 2).

다음으로, 무색 사파이어에 전자빔을 상기 선정 및 결정된 전자빔 에너지 및 도즈량으로 조사한다(S5).Next, the colorless sapphire is irradiated with the electron beam energy and dose amount selected and determined (S5).

이때 전자빔을 조사하면서, 옐로우 사파이어의 색 변화 정도를 확인하고, 충분히 원하는 정도까지의 시간으로 전자빔을 조사한다.At this time, the degree of color change of the yellow sapphire is checked while irradiating the electron beam, and the electron beam is irradiated for a time to a sufficiently desired degree.

상기 범위에서는 옐로우 사파이어 이외에 그린, 옐로우, 블루, 핑크와 같은 다른 색으로는 발색되지 않으며, 이러한 색상을 얻기 위해서는 본 발명에서 제시하는 방법 이외의 방법으로 수행하여야 한다. In the above range, yellow, sapphire, and other colors such as green, yellow, blue, and pink are not developed. To obtain such a color, a method other than the method proposed by the present invention should be performed.

또한, 사파이어 이외에 이와 유사한 다이아몬드, 토파즈 등이 있으나, 이들은 본 발명에서 제시하는 사파이어와는 발색 원리가 다르며, 이에 따라 옐로우로 발색하기 위해 적용되는 방법이 달라져야 한다.In addition, there are similar diamonds and topazes in addition to sapphire, but they have a different color development principle from sapphire proposed in the present invention, and therefore, a method applied to color yellow should be different.

추가로, 전자빔 조사에 의해 얻어진 옐로우 사파이어는 표면 광택을 위한 클리닝 공정을 수행한다. 상기 클리닝 공정은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 통상적으로 수행하는 방법이 가능하며, 일예로 아세톤, 산 등을 포함하는 용액으로 처리한다.In addition, the yellow sapphire obtained by electron beam irradiation performs a cleaning process for surface gloss. The cleaning process is not particularly limited in the present invention, it is possible to perform a conventional method, for example, is treated with a solution containing acetone, acid and the like.

전술한 바의 단계를 거쳐 얻어진 옐로우 사파이어는 결정 손상이 없으며, 옐로우 색상이 사파이어의 표면 및 내부에 일정하게 분포되어 있어 시장 가치가 매우 높다. 또한, 간단히 전자빔만을 조사하여 제조가 가능함에 따라, 종래 고온에서의 장시간 열처리나 고온 고압 처리에 비해 그 제조 공정이 간단한 이점이 있다. 더욱이 시장 가치가 낮은 무색의 사파이어를 시장 가치가 높은 유색, 그중에서도 희소성이 있는 옐로우 사파이어로 전환시킬 수 있어 고부가가치의 창출이 가능하다.The yellow sapphire obtained through the above-described steps is free from crystal damage, and the yellow color is uniformly distributed on the surface and inside of the sapphire, so the market value is very high. Further, since the electron beam can be manufactured by simply irradiating only the electron beam, the manufacturing process is simpler than the long-term heat treatment at a high temperature or a high temperature and high pressure treatment. Furthermore, colorless sapphire with low market value can be converted into colored sapphire with high market value, especially yellow sapphire, which can create high added value.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are merely provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

(실험예 1)Experimental Example 1

무색 사파이어(두께 약 3.5mm)를 전자빔 조사 장치에 장착한 다음, 10 MeV의 에너지로 도즈량을 변화시켜가며 전자빔을 조사하였다.Colorless sapphire (thickness about 3.5mm) was attached to the electron beam irradiation apparatus, and the electron beam was irradiated by varying the dose with an energy of 10 MeV.

도 3은 전자빔의 도즈량에 따라 제조된 사파이어를 보여주는 사진이다. 도 3의 (a)는 무색 사파이어를, (b)는 1x10¹³ e/cm²로 조사된 옐로우 사파이어, (c)는 1x10¹⁵ e/cm²로 조사된 옐로우 사파이어, (d)는 1x10¹⁷ e/cm²로 조사된 옐로우 사파이어의 사진이다.3 is a photograph showing sapphire prepared according to the dose of the electron beam. (A) is colorless sapphire, (b) yellow sapphire irradiated with 1x10 ¹³ e / cm ² , (c) yellow sapphire irradiated with 1x10 ¹⁵ e / cm ² , (d) 1x10 ¹⁷ e Picture of yellow sapphire irradiated at / cm ² .

도 3을 참조하면, 전자빔을 조사한 (b) 내지 (d)의 사파이어의 경우 옐로우 색상으로 발색되었으며, 도즈량이 증가할수록 옐로우 색상이 좀 더 진해짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, the sapphire of (b) to (d) irradiated with an electron beam was colored in yellow color, and the yellow color became darker as the dose was increased.

(실험예 2)(Experimental Example 2)

종래 공지된 방법을 이용하여 무색 사파이어에(두께 약 3.5∼4 mm) 6.5 MeV, 8MeV 의

(수소이온)을 가속시켜 처리하였다. 그 결과 무색 사파이어의 뒷부분(표면에서 약 3mm정도 침투된 깊이)에서만 옐로우 색상으로 일시적으로 발색하였으나, 2-3일 지난 후 다시 무색으로 돌아옴을 확인하였다.Using conventional methods, colorless sapphire (thickness about 3.5 to 4 mm) of 6.5 MeV, 8MeV

(Hydrogen ion) was accelerated and treated. As a result, it was confirmed that yellow color was temporarily colored only at the back of the colorless sapphire (approximately 3 mm deep from the surface), but returned to colorless after 2-3 days.

본 발명에 따른 방법을 통해 시장 가치가 떨어지는 무색의 사파이어를 옐로우 사파이어로 전환시켜 시장 가치를 높인다.The method according to the present invention converts colorless sapphire with low market value into yellow sapphire to increase the market value.

도 2는 사파이어의 크기에 따라 요구되는 전자빔 에너지를 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing the electron beam energy required according to the size of sapphire.

도 3은 전자빔의 도즈량에 따라 제조된 사파이어를 보여주는 사진이다: (a)는 무색 사파이어를, (b)는 1x10¹³ e/cm²로 조사된 옐로우 사파이어, (c)는 는 1x10¹⁵ e/cm²로 조사된 옐로우 사파이어, (d)는 1x10¹⁷ e/cm²로 조사된 옐로우 사파이어의 사진이다.Figure 3 is a photograph showing the sapphire prepared according to the dose of the electron beam: (a) is colorless sapphire, (b) yellow sapphire irradiated at 1x10 ¹³ e / cm ² , (c) is 1x10 ¹⁵ e / Yellow sapphire irradiated with cm ² , (d) is a picture of yellow sapphire irradiated with ¹ × 10 ¹⁷ e / cm ² .

Claims

A method for producing yellow sapphire by irradiating colorless sapphire with an electron beam.

The method of claim 1,

Irradiation of the electron beam

Measuring the size of the selected colorless sapphire;

Selecting an electron beam energy range corresponding to the size of the colorless sapphire;

Determining the dose of the electron beam according to the color development of the yellow sapphire to be finally obtained; And

Irradiating the colorless sapphire with the electron beam with the selected and determined electron beam energy and dose

Yellow sapphire manufacturing method comprising a.

The method of claim 1,

The electron beam is a yellow sapphire manufacturing method, characterized in that for irradiating with electron beam energy of 2 to 10 MeV.

The method of claim 1,

The electron beam is a yellow sapphire manufacturing method characterized in that for irradiating with a dose of 1x10 ¹³ to 1x10 ¹⁸ electrons / cm ² .

The method of claim 1,

Further, the method of manufacturing a yellow sapphire, characterized in that for performing a cleaning process for surface gloss after electron beam irradiation.