KR19990035900A - Inspection of diamonds - Google Patents
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Abstract
다이아몬드(2)의 위에 합성된 다이아몬드 층이 증착되어 있는지 검사하기 위하여, 다이아몬드는 반사 및 굴절된 방사선의 패턴을 형성하기 위하여 자외선 방사선(4)으로 조사되고, 반사 및 굴절된 방사선의 패턴은 다이아몬드(2) 뒤의 스크린(5) 상에서 관측된다.To check whether a synthesized diamond layer is deposited on the diamond 2, the diamond is irradiated with ultraviolet radiation 4 to form a pattern of reflected and refracted radiation, and the pattern of reflected and refracted radiation is diamond ( 2) observed on screen 5 behind.
Description
합성 다이아몬드 물질은 나중에 라운드 블릴리언트 컷(round brilliant cut) 등으로 가공되는, 절삭되지 않거나 부분적으로 가공된 천연 다이아몬드 상에 증착될 수 있다. 또는, 합성 다이아몬드 물질 코팅은 보석을 가공한 후에 완전히 완성된 블릴리언트 스톤 상으로 증착될 수 있다. 합성 다이아몬드 물질층의 두께는 매우 얇을 수 있지만(5 마이크론 내지 10 마이크론의 범위 내에 있을 수 있다) 본 발명은 더 두꺼운 층을 검출하기 위해서도 사용될 수 있다.Synthetic diamond material may be deposited on uncut or partially processed natural diamond, which is later processed into round brilliant cuts and the like. Alternatively, a synthetic diamond material coating may be deposited onto the fully completed brilliant stone after processing the gem. Although the thickness of the synthetic diamond material layer can be very thin (in the range of 5 microns to 10 microns), the present invention can also be used to detect thicker layers.
다이아몬드의 가치는 부분적으로 중량에 좌우된다. 따라서, 합성 다이아몬드 물질은 완성된 제품의 무게를 증가시키기 위하여 다이아몬드를 절삭하기 전이나 후에 천연 보석 다이아몬드 상으로 증착될 수 있다. 그러나, 다이아몬드의 품질은 진품인가와 독특성에도 좌우되고 완전히 천연품(즉, 채석된)이라는 것에도 좌우된다. 따라서, 합성 다이아몬드 물질에 의해 증착되어 커지지 않은 다이아몬드는 그러한 다이아몬드보다 더 큰 가치를 갖는다.The value of a diamond depends in part on its weight. Thus, the synthetic diamond material may be deposited onto the natural gem diamond before or after cutting the diamond to increase the weight of the finished product. However, the quality of a diamond depends on its authenticity and uniqueness and on what is entirely natural (ie quarryed). Thus, diamonds deposited by synthetic diamond materials that are not large have greater value than such diamonds.
몇 년에 걸쳐, 다이아몬드를 합성하는 몇 가지 방법이 개발되었다. 이들 중의 하나가 화학 기상 증착(CVD) 기법이며, 이는 가스에서 기판 상으로 합성 다이아몬드(본 명세서에서는 CVD 다이아몬드 물질이라 칭함)를 증착하는 저기압 기술이다. 물리 기상 증착도 제안되고 있지만, CVD는 다이아몬드 상으로 합성 다이아몬드가 증착될 가능성이 높은 방식이다. CVD 증착에 의하여 인공적으로 확대된 다이아몬드 또는 유사다이아몬드 물질은 본 명세서에서 "CVD/천연 다이아몬드 더블릿(doublet)"으로 칭한다.Over the years, several methods of synthesizing diamonds have been developed. One of these is the chemical vapor deposition (CVD) technique, which is a low pressure technique for depositing synthetic diamond (hereinafter referred to as CVD diamond material) from a gas onto a substrate. Physical vapor deposition is also proposed, but CVD is a method where synthetic diamonds are more likely to be deposited onto diamonds. Diamond or pseudodiamond material artificially enlarged by CVD deposition is referred to herein as "CVD / natural diamond doublet".
CVD 다이아몬드 물질은 비다이아몬드 또는 다이아몬드 기판 상에 증착될 수 있다. 후자의 경우, CVD 다이아몬드 물질은 다이아몬드 기판의 구조를 복사할 수 있다("호모에피텍셜 성장"이라고 칭해짐). CVD/천연 다이아몬드 더블릿은 외관, 밀도 및 다른 물리적 성질이 완전 천연석과 동일할 수 있으며, CVD/천연 다이아몬드 더블릿을 확인하는데 문제점이 있을 수 있다.CVD diamond material may be deposited on a non-diamond or diamond substrate. In the latter case, the CVD diamond material can duplicate the structure of the diamond substrate (called "homoepitaxial growth"). CVD / natural diamond doublets may have the same appearance, density and other physical properties as full natural stone, and may have problems identifying CVD / natural diamond doublets.
다이아몬드의 위에 합성 다이아몬드 층이 증착되어 있는지 검사하는 방법은 영국 특허 출원 제 9401354.7에 개시되어 있다. 다이아몬드의 복수 부분이 실질적으로 230nm 내지 320nm 범위 내의 파장인 방사선으로 조사되며, 다이아몬드에서 나오는 방사선이 관측된다.A method for checking whether a synthetic diamond layer is deposited on top of diamond is disclosed in British Patent Application No. 9401354.7. Multiple portions of the diamond are irradiated with radiation having a wavelength substantially in the range of 230 nm to 320 nm, and radiation from the diamond is observed.
영국 특허 출원 제 9401354.7 호는 다이아몬드의 다른 영역이 실질적으로 230nm 내지 320nm 의 파장에서 방사선의 흡수에 차이를 나타낸다면, 해당 다이아몬드는 합성 다이아몬드가 증착되어 있는 것으로 판정할 수 있다는 관측에 바탕을 두고 있다. 다이아몬드의 모든 영역이 실질적으로 230nm 내지 320nm 의 방사선을 강하게 흡수하면, 그 다이아몬드는 완전한 천연 다이아몬드로 거의 분류할 수 있다고 관측된다.British Patent Application No. 9401354.7 is based on the observation that if different regions of the diamond show a difference in the absorption of radiation at wavelengths between 230 nm and 320 nm, the diamond can be determined to have a synthetic diamond deposited. It is observed that if all regions of the diamond strongly absorb radiation of substantially 230 nm to 320 nm, the diamond can be almost classified as a fully natural diamond.
다이아몬드의 영역에서 나오는 방사선의 강도는 이미징 장치를 사용하거나 다이아몬드를 일체된 구 내에 놓음으로서 확인할 수 있다. 바람직하게, 다이아몬드의 이미지는 어둡거나 밝은 배경에 대해서 형성된다.The intensity of the radiation coming from the area of the diamond can be confirmed by using an imaging device or by placing the diamond in an integrated sphere. Preferably, the image of the diamond is formed against a dark or light background.
본 발명의 목적은 다이아몬드 위에 합성 다이아몬드 층이 증착되어 있는지 검사하는 방법에 있어서, 비교적 간단한 이미징 장치가 사용되고 비싼 일체 구가 사용되지 않는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of inspecting whether a synthetic diamond layer is deposited on a diamond, wherein a relatively simple imaging device is used and no expensive integral spheres are used.
장치는 간단하고 비싸지 않고, 비교적 적은 훈련으로 작업자에 의하여 조작할 수 있는 것이 바람직하다. 방법과 장치는 실험실에서 보석학 분석에 대하여 훈련을 받지 않은 실무 보석상에 의해 신뢰할 수 있고 일정하게 조작될 수 있어야 한다.The device is simple and inexpensive and preferably can be operated by an operator with relatively little training. The method and apparatus should be able to be reliably and consistently operated by a working jeweler who is not trained in jewelery analysis in the laboratory.
본 발명은 천연 다이아몬드가 그 위에 합성 다이아몬드 증착층을 갖는지 여부를 검사하기 위한 방법 및 장치에 관련된다. 이는 다이아몬드가 완전히 천연인가 아니면 다이아몬드의 일부가 화학기상증착(CVD) 다이아몬드 물질을 포함하는지 시험하고, 만약 존재한다면 그 위치를 검출하는데 특별히 중요하다.The present invention relates to a method and apparatus for checking whether a natural diamond has a synthetic diamond deposition layer thereon. This is especially important for testing whether a diamond is completely natural or if a portion of the diamond contains a chemical vapor deposition (CVD) diamond material and, if present, to detect its location.
본 발명에 대해서는 이하에서, 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 설명할 것이다.The present invention will be described below by way of example with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 도면이다.1 is a schematic diagram of a device according to the invention.
도 2a-2f는 여러 가지 다이아몬드가 자외선 또는 가시광선으로 조사되었을 때 본 발명에 따라 만들어지는 굴절 및 반사 빔의 패턴을 개략적으로 도시하였다.2A-2F schematically show patterns of refractive and reflective beams made in accordance with the present invention when various diamonds are irradiated with ultraviolet or visible light.
본 발명은, 다이아몬드가 증착된 합성 다이아몬드의 층을 갖는지 검사하는 방법에 있어서,The present invention relates to a method for inspecting whether a diamond has a layer of synthetic diamond deposited thereon,
조사되는 방사선의 반사와 굴절에 의하여 방사선의 빔의 패턴을 형성하기 위하여 다이아몬드의 면을 향하여 자외선 빔을 유도하고, 실질적으로 230nm 내지 320nm 파장의 방사선 빔의 패턴을 관측하는 단계를 포함한다.Guiding an ultraviolet beam toward the face of the diamond to form a pattern of the beam of radiation by reflection and refraction of the irradiated radiation, and observing the pattern of the radiation beam having a wavelength substantially between 230 nm and 320 nm.
본 발명은 영국 특허출원 제 9401354.7 호와 마찬가지로 특정한 종류의 다이아몬드가 특정한 파장의 자외선 방사선을 흡수하는 동일한 원리를 사용한다.The present invention uses the same principle that a particular kind of diamond absorbs ultraviolet radiation of a particular wavelength, as in British Patent Application No. 9401354.7.
미국 특허 제 3947120 호의 문헌 등에서 빛이 절삭된 보석으로 향하면 반사 및 굴절된 방사선이 각 보석에 특징적인 스폿(spot)의 패턴을 만든다는 것으로 공지되어 있다.In US Pat. No. 3947120, et al, it is known that reflected and refracted radiation creates a pattern of spots characteristic of each gem when light is directed to the cut gem.
본 발명자는 여러 종류의 다이아몬드와 해당 파장폭의 자외선 방사선과의 다른 상호작용은 얻어지는 스폿의 패턴에 영향을 미칠 수 있고 표면의 합성 다이아몬드 층을 확인하는데 도움을 줄 수 있다는 것을 발견하였다.The inventors have discovered that different interactions of different types of diamond with ultraviolet radiation of the corresponding wavelength can affect the pattern of spots obtained and may help identify the synthetic diamond layer on the surface.
간단하게, 다이아몬드의 다른 부분에서 만들어지는 빔의 복잡성과 강도의 실질적인 차이(다이아몬드의 형상도 참작됨)는 다이아몬드 상에 합성 층이 존재한다는 것을 나타낸다.For simplicity, a substantial difference in the complexity and strength of the beams made in other parts of the diamond (also taking into account the shape of the diamond) indicates the presence of a synthetic layer on the diamond.
상세하게는, 본 발명은 천연 다이아몬드의 대부분이 1aA 또는 1aAB로 분류되고 대략 320nm보다 짧은 파장의 자외선을 강하게 흡수하는 반면, 합성 다이아몬드 층, 특히 종류 II 다이아몬드에서는 대략 230nm보다 짧은 파장의 자외선을 강하게 흡수하는 종류라는 관측에 바탕을 두고 있다. 천연 다이아몬드는 320nm 보다 짧은 파장의 방사선에 약하거나 관측되지 않는 반사 또는 굴절 빔을 내는 것으로 일반적으로 예측된다.Specifically, the present invention strongly absorbs ultraviolet light with wavelengths shorter than approximately 230 nm in synthetic diamond layers, especially class II diamonds, while most of the natural diamonds are classified as 1aA or 1aAB and strongly absorb ultraviolet light with wavelengths shorter than approximately 320 nm. It is based on the observation that it is a kind. Natural diamond is generally expected to produce reflective or refracted beams that are weak or unobservable to radiation of wavelengths shorter than 320 nm.
합성 다이아몬드 층은 일반적으로 복잡한 굴절 및 반사 빔의 형태를 낼 것으로 예측된다. 합성 층의 존재 가능성이 예견되는 어떠한 다이아몬드도 더욱 상세히 검사될 수 있다.Synthetic diamond layers are generally expected to produce complex refractive and reflective beams. Any diamond foreseeing the presence of a synthetic layer can be examined in more detail.
바람직하게, 다이아몬드의 전체 존재 면이 조사된다. 이는 빔의 완전한 패턴이 형성되고 관측될 수 있도록 한다.Preferably, the entire present face of the diamond is investigated. This allows a complete pattern of the beam to be formed and observed.
원리면에서, 방사선의 반사 및 굴절 빔을 한번 관측하는 것은 합성 다이아몬드 물질층의 존재를 확인하는데 충분할 것이다. 만약 예를 들어, 다이아몬드의 대칭면이 방사선에 노출되고 빔의 비대칭적인 패턴이 얻어진다면, 합성 다이아몬드 층의 존재가 예측될 수 있다.In principle, one observation of the reflected and refracted beam of radiation will be sufficient to confirm the presence of the synthetic diamond material layer. If, for example, the diamond's plane of symmetry is exposed to radiation and an asymmetric pattern of the beam is obtained, the presence of the synthetic diamond layer can be predicted.
그러나, 여러 방향에서 연속으로 다이아몬드에 방사선의 빔을 향하게 하고 얻어지는 패턴을 비교하는 것이 바람직하다. 결과의 해석은 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다.However, it is desirable to direct the beam of radiation to the diamond continuously in several directions and to compare the resulting patterns. The interpretation of the results will be explained in more detail below.
단지 몇 개의 면(어쩌면 두 면)이 반사 또는 굴절되는 빔의 패턴 차이를 감지하는데 충분할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 여러 면이 연속적으로 조사될 것이다.Only a few faces (maybe two faces) may be sufficient to detect the difference in the pattern of the reflected or refracted beam. However, preferably several aspects will be examined continuously.
다이아몬드는 적절한 소스에서 적절한 방사선(이하에서 논의됨)으로 조사될 수 있다. 조사되는 방사선은 필요하다면 초점이 맞춰질 수 있다.The diamond can be irradiated with the appropriate radiation (discussed below) at a suitable source. The irradiated radiation can be focused if necessary.
조사되는 방사선의 빔은 현재 다이아몬드의 면보다 작은 치수일 수 있지만 바람직하게는 더 크다.The beam of radiation to be irradiated may be of smaller dimensions than the face of the current diamond but is preferably larger.
본 발명에서, 관측되는 반사 및 굴절되는 빔의 패턴은 다이아몬드의 이미지에 대응되지 않는다. 관측되는 것은 반사 및 굴절된 빔이 다이아몬드에서 떨어져 있는 가상면에 잡힐 때 만들어지는 패턴이다. 스크린 또는 스캐닝 수단이 이 가상면에 놓일 수 있다. 스캐닝 수단은 가상면 상의 점에서 빛의 강도를 측정할 수 있어 반사된 빔과 굴절된 빔의 패턴을 기록할 수 있다.In the present invention, the pattern of the reflected reflected and refracted beam does not correspond to the image of the diamond. What is observed is the pattern produced when the reflected and refracted beam is caught on an imaginary plane away from the diamond. Screens or scanning means may be placed on this virtual surface. The scanning means can measure the intensity of the light at points on the virtual plane to record the pattern of the reflected and refracted beams.
바람직하게, 반사 및 굴절된 빔의 패턴은 다이아몬드로부터 소정길이 떨어진 위치에 스크린을 놓아서 방사선의 반사 및 굴절된 빔이 스크린과 충돌하고 스크린의 패턴을 감지한다. 바람직하게, 스크린 상 패턴의 이미지가 형성된다.Preferably, the pattern of reflected and refracted beams places the screen at a predetermined distance from the diamond so that the reflected and refracted beam of radiation impinges on the screen and senses the pattern of the screen. Preferably, an image of the pattern on the screen is formed.
스크린은 다이아몬드에 대하여 움직일 수 있으며 각도 방향으로 조절할 수 있다.The screen can be moved relative to the diamond and can be adjusted in the angular direction.
스크린은 다이아몬드의 조사 방향에 바람직하게 놓여, 뒤쪽으로 산란되는 반사 및 굴절 빔이 관측된다. 이러한 경우, 스크린 내의 틈을 통하여 방사선이 다이아몬드를 통과하는 것이 바람직하다.The screen is preferably placed in the direction of irradiation of the diamond so that the reflected and refracted beams scattered backwards are observed. In this case, it is preferable that the radiation passes through the diamond through the gap in the screen.
스크린은 만들어지는 빔의 패턴을 드러내기 위하여 자외선 감광 형광 스크린을 구비할 수 있다. 이러한 경우, 스크린은 해로운 방사선을 차단하기 위한 필터를 갖는 관측 수단을 통하여 관측될 수 있다.The screen may be equipped with an ultraviolet photosensitive fluorescent screen to reveal the pattern of the beam being made. In this case, the screen can be observed through viewing means having a filter for blocking harmful radiation.
또는, 스크린을 관측하기 위하여 카메라가 사용될 수 있다.Alternatively, a camera can be used to view the screen.
관측되는 방사선은 전술한 범위 내에 실질적으로 놓여 있는 파장의 좁은 밴드를 포함할 수 있으며, 여러 개의 이러한 좁은 밴드 또는 그것이 비교적 넓은 밴드일 수 있다. 선택적으로, 그것은 230nm 내지 300nm 의 범위 내에 해당하고, 바람직하게는 290nm 밑이다. 관측되는 방사선은 230nm 내지 320nm에서 벗어나는 파장의 방사선을 포함할 수 있지만, 이러한 방사선은 관련되는 파장의 관측과의 혼동을 피하기 위하여 충분히 낮은 강도인 것이 바람직하다.The observed radiation may comprise narrow bands of wavelengths substantially lying within the aforementioned ranges, and may be several such narrow bands or a relatively wide band thereof. Optionally, it falls within the range of 230 nm to 300 nm, preferably below 290 nm. The radiation observed may include radiation of wavelengths deviating from 230 nm to 320 nm, but such radiation is preferably of low enough intensity to avoid confusion with observation of the relevant wavelength.
방사선은 적절한 레이저, 예를 들면 크립톤 불화 엑시머 레이저에 의해 생성될 수 있다.The radiation can be generated by a suitable laser, for example a krypton fluoride excimer laser.
실질적으로 230nm 내지 320nm의 파장의 방사선을 관측하기 위하여, 다이아몬드는 이러한 방사선(레이저 또는 필터를 갖는 더 넓은 밴드 소스에 의해 만들어짐)으로 조사될 수 있다. 또는, 다이아몬드는 더 넓은 파장의 범위를 갖는 방사선으로 조사될 수 있으며, 필터와 같은 파장 선택 수단이 다이아몬드와 스크린 사이에 제공되거나 실질적으로 230nm 내지 320nm 파장의 방사선을 통과시키기 위한 이미징 수단이 제공될 수 있다. 다이아몬드가 실질적으로 230nm 내지 320nm 의 파장으로 조사되었다면, 투사된 자외선 방사선에 의해 여기되는 형광에 의해 만들어지는 방사선을 제외시키기 위하여 파장 선택 수단이 제공될 수 있다. 그러나, 통상, 형광의 강도는 필터링을 필요로 할만큼 강하지 않다.To observe radiation at wavelengths of substantially 230 nm to 320 nm, diamond can be irradiated with this radiation (made by a wider band source with a laser or filter). Alternatively, the diamond may be irradiated with radiation having a wider range of wavelengths, and a wavelength selecting means such as a filter may be provided between the diamond and the screen, or imaging means may be provided for passing radiation of substantially 230 nm to 320 nm wavelengths. have. If the diamond has been irradiated at a wavelength of substantially 230 nm to 320 nm, a wavelength selection means may be provided to exclude radiation produced by the fluorescence excited by the projected ultraviolet radiation. Typically, however, the intensity of the fluorescence is not strong enough to require filtering.
조사되는 방사선이 다이아몬드 영역 상의 투사라면, 이는 일반적으로 강하게 흡수되거나 부분적으로 투과될 것이다. 다이아몬드의 영역에 의해 투과되는 방사선은 다이아몬드 내부에서 굴절될 것이며 투과된 방사선의 일부는 다이아몬드의 표면을 떠나는 것으로 관측될 수 있을 것이다. 따라서, 반사 및 굴절된 방사선은 다이아몬드 면이 조사되면 만들어질 것이다.If the radiation to be irradiated is a projection on the diamond region, it will generally be strongly absorbed or partially transmitted. The radiation transmitted by the area of diamond will be refracted within the diamond and some of the transmitted radiation can be observed to leave the surface of the diamond. Thus, reflected and refracted radiation will be produced when the diamond face is irradiated.
어떠한 주어진 면으로부터 굴절된 빔의 강도는 그 표면의 투과율에 부분적으로 좌우되고 부분적으로는 표면상에 방사선이 투사되는 각도에 좌우된다. 굴절된 방사선 빔의 강도는 부분적으로 관측되는 부분의 다이아몬드 물질의 투과율과 그 두께에 좌우될 것이다.The intensity of the beam refracted from any given plane depends in part on the transmittance of that surface and in part on the angle at which radiation is projected onto the surface. The intensity of the refracted radiation beam will depend, in part, on the transmittance and thickness of the diamond material of the part being observed.
천연 다이아몬드는 투사되는 방사선이 거의 완전히 흡수될 정도로 해당 파장에서 높은 흡수율을 통상 갖는다.Natural diamond typically has a high absorption at that wavelength such that the projected radiation is almost completely absorbed.
CVD 또는 다른 합성 다이아몬든 물질층, 특히 제 II 형 다이아몬드는 최소한 방사선을 부분적으로 투과시키는 종류이다.CVD or other synthetic diamond material layers, in particular type II diamond, are at least partially transparent.
따라서, 다이아몬드의 면이 통상 조사되고, 면에 수직인 반사 이외에 굴절된 빔이 거의 만들어지지 않으면, 면은 천연 다이아몬드인 것으로 결정할 수 있다.Thus, if the face of the diamond is normally irradiated and hardly a refracted beam is made other than the reflection perpendicular to the face, the face can be determined to be a natural diamond.
면이 통상적으로 조사되고 약한 반사 및 굴절 빔이 관측되면, 얇은 합성 다이아몬드 층의 존재를 나타낸다.If the face is typically irradiated and a weak reflection and refraction beam is observed, it indicates the presence of a thin synthetic diamond layer.
다이아몬드의 면이 비교적 보통각에서 크게 벗어나게 조사되고("경사 조사(oblique irradiation)"으로 칭함), 반사된 빔의 비교적 약하고 간단한 패턴이 만들어진다면, 조사되는 면은 천연 다이아몬드를 포함하는 것으로 결정할 수 있다. 그러나, 만약 패턴이 상대적으로 강하고 복잡한 반사 및 굴절 빔이 관측된다면, 합성 다이아몬드 물질의 존재가 예측된다.If the face of the diamond is irradiated far away from the relatively normal angle (called "oblique irradiation"), and a relatively weak and simple pattern of the reflected beam is made, the face to be irradiated can be determined to contain natural diamond. . However, if the pattern is relatively strong and complex reflective and refractive beams are observed, then the presence of synthetic diamond material is predicted.
희귀한 천연 다이아몬드에 기인한 반사 및 굴절 빔일 수 있기 때문에, 합성 다이아몬드 물질로 예측되는 것은 더욱 검사하여야 한다.Because it can be reflective and refractive beams due to rare natural diamonds, what is expected of synthetic diamond materials should be further examined.
만약 다이아몬드가, 거의 대칭인 면에 조사되고 아주 비대칭인(예를 들어, 한쪽은 밝고 한쪽은 어두움) 패턴이 만들어진다면, 다이아몬드 해당 면은 다른 구성이라고 결론을 내릴 수 있다.If the diamond is irradiated on a nearly symmetrical surface and a very asymmetrical pattern is created (for example, one bright and one dark), it can be concluded that the diamond face is a different configuration.
블릴리언트 컷 다이아몬드 내에서의 복잡한 빛 경로의 패턴 때문에, CVD/천연 다이아몬드 더블릿의 두 부분은 즉각 명백하지 않을 수 있다. 다이아몬드의 두 부분을 더욱 명확히 보기 위하여 CVD/천연 다이아몬드 더블릿을 조작하면서 관측하는 것이 필요할 수 있다.Due to the complex pattern of light paths in the brilliant cut diamond, the two parts of the CVD / natural diamond doublet may not be immediately apparent. It may be necessary to make observations while manipulating CVD / natural diamond doublets to more clearly see the two parts of the diamond.
다이아몬드가 처음 언급된 방사선으로 조사되었을 때, 반사 및 굴절된 빔 패턴의 해석을 돕기 위하여, 다이아몬드는 모든 종류의 다이아몬드에서 거의 투과되는 방사선, 예를 들면 가시광선으로 조사되어 참조 패턴이 형성될 수 있을 것이다. 이 패턴은 그 뒤 처음 언급된 방사선을 바람직하게는 동일한 구성의 다이아몬드와 함께 사용하여 비교될 것이다.When the diamond is irradiated with the first mentioned radiation, to aid in the interpretation of the reflected and refracted beam pattern, the diamond may be irradiated with almost transmitted radiation, for example visible light, in all kinds of diamonds to form a reference pattern. will be. This pattern will then be compared using the first mentioned radiation, preferably with diamonds of the same configuration.
참조 패턴은 모든 종류의 다이아몬드에 대하여 반사 및 굴절된 비교적 강하고 복잡한 패턴을 나타낼 것으로 예상된다.The reference pattern is expected to exhibit a relatively strong and complex pattern that is reflected and refracted for all kinds of diamonds.
본 발명은, 자외선 방사선을 다이아몬드에 조사하기 위한 수단, 및The present invention provides a means for irradiating diamond with ultraviolet radiation, and
다이아몬드가 조사되었을 때 만들어지는 반사 및 굴절 방사선의 빔의 패턴을 스크린이 잡도록 스크린이 다이아몬드로부터 소정거리에 장착되어 있는 스크린, 및A screen on which the screen is mounted at a predetermined distance from the diamond so that the screen catches a pattern of beams of reflected and refracted radiation produced when the diamond is irradiated, and
관측되는 스크린 상에 실질적으로 230nm 내지 320nm 의 범위 내에 있는 파장의 방사선 빔의 패턴을 허용하기 위한 수단을 구비하는, 다이아몬드 위에 증착된 합성 다이아몬드 층을 갖는지 검사하기 위한 방법을 제공한다.Provided is a method for inspecting having a synthetic diamond layer deposited over diamond having means for allowing a pattern of radiation beams of wavelengths substantially in the range of 230 nm to 320 nm on the observed screen.
본 발명에 따른 장치는 만들어지는 이미지 또는 판독결과를 해석하고 분석하도록 자동화될 수 있다. 그러나, 이는 작업자가 이미지를 쉽고 간편하게 해석할 수 있는 간단한 시스템으로써는 바람직하지 않다.The device according to the invention can be automated to interpret and analyze the resulting image or reading. However, this is not desirable as a simple system in which an operator can easily and easily interpret an image.
도 1 에 개략적으로 도시된 1과 같은 장치에서, 다이아몬드(2)는 레이저(3)에 의하여 실질적으로 230nm-320nm의 범위를 갖는 파장의 방사선에 의해 조사된다. 레이저 빔(4)은 스크린(5)의 중간에 제공된 틈(6)과 스크린(5)을 통하여 유도된다. 다이아몬드(2) 상에 방사선의 빔(4)이 투사되면, 반사 및 굴절된 방사선 빔의 패턴이 만들어질 것이다. 도 1 의 실시예에서는 뒤쪽으로 산란되는 방향으로 만들어지는 패턴이 연구된다. 스크린(5)은 움직일 수 있고 각도 방향으로 조절할 수 있다. 패턴은 스크린(5)을 다이아몬드(2)로부터 일정한 거리가 떨어지게 배치함으로써 반사 및 굴절된 방사선의 모든 빔이 스크린에 의하여 실질적으로 잡히게 하여 연구된다. 통상적으로, 100mm x 100mm 크기의 스크린을 위해, 다이아몬드와 스크린 사이의 거리는 약 60mm이다.In an apparatus such as 1 schematically shown in FIG. 1, the diamond 2 is irradiated by a laser 3 by radiation of a wavelength substantially in the range of 230 nm-320 nm. The laser beam 4 is directed through the gap 6 and the screen 5 provided in the middle of the screen 5. If a beam of radiation 4 is projected onto the diamond 2, a pattern of reflected and refracted radiation beams will be made. In the embodiment of FIG. 1 a pattern made in the direction of scattering backwards is studied. The screen 5 is movable and adjustable in the angular direction. The pattern is studied by placing the screen 5 away from the diamond 2 so that all beams of reflected and refracted radiation are substantially captured by the screen. Typically, for a 100 mm x 100 mm screen, the distance between the diamond and the screen is about 60 mm.
관측수단(7)은 스크린(5) 상에 형성된 반사 및 굴절 빔의 패턴을 관측하기 위하여 제공된다.Observation means 7 are provided for observing the pattern of the reflected and refracted beams formed on the screen 5.
스크린(5)은 자외선 형광 스크린이고, 이는 그 위에 230-320nm 파장의 자외선 방사선이 누설되면 가시광선의 스폿을 생성한다. 관측수단(7)은 눈에 위험할 수 있는 자외선 파장 방사선을 필터링하기 위한 적절한 광학장치를 포함한다.The screen 5 is an ultraviolet fluorescent screen, which creates spots of visible light upon the leakage of ultraviolet radiation of 230-320 nm wavelength thereon. Observation means 7 comprise suitable optics for filtering ultraviolet wavelength radiation which may be dangerous to the eye.
관측수단(7)을 제외한 전체 장치(1)는 위험한 자외선 방사선을 보유하고 스크린 상의 패턴을 혼란시킬 수 있는 외부적인 방사선을 제거하기 위하여 빛이 새지 않는 박스 안에 내장될 수 있다. 관측수단(7)은 빛이 새지 않는 박스의 벽 내 적절한 위치에 장착되어 관측자는 스크린(5) 상에 패턴을 관측할 수 있다.The entire device 1 except for the observation means 7 can be housed in a light-tight box in order to retain external ultraviolet radiation and eliminate external radiation that can disrupt the pattern on the screen. The observing means 7 is mounted at a suitable position in the wall of the light-tight box so that the observer can observe the pattern on the screen 5.
참조 패턴을 제공하기 위하여, 가시적인 파장의 빛을 만드는 레이저(8)가 제공되었다. 빔 분할기(9)가 빔(4)의 경로 내에 제공되어 레이저(8)로부터의 가시적인 방사선이 레이저(3)로부터 조사되는 방사선(4)의 경로 아래쪽을 향할 수 있다. 바람직하게, 레이저(3 및 8)는 교대로 사용되어 다른 종류의 방사선으로 만들어지는 다른 패턴이 비교될 수 있을 것이다.To provide a reference pattern, a laser 8 has been provided that produces light of visible wavelengths. A beam splitter 9 can be provided in the path of the beam 4 so that visible radiation from the laser 8 can be directed down the path of the radiation 4 irradiated from the laser 3. Preferably, the lasers 3 and 8 are used alternately so that different patterns of different types of radiation can be compared.
도 2a 내지 2f에서, 본 발명에 따른 다이아몬드 조사의 결과가 도시되었다.2a to 2f, the results of the diamond irradiation according to the present invention are shown.
세 가지 경우가 연구되었다.Three cases were studied.
a. 다이아몬드의 큐렛(culet) 상에 합성 부분이 있는 CVD/천연 다이아몬드 더블릿인 다이아몬드.a. Diamond, a CVD / natural diamond doublet with synthetic parts on the diamond's culet.
b. 합성 다이아몬드가 다이아몬드의 테이블 상에 형성되어 있는 CVD/천연 다이아몬드 더블릿.b. CVD / natural diamond doublet in which synthetic diamond is formed on a table of diamonds.
c. 완전한 천연 다이아몬드.c. Perfect natural diamond.
각 경우에서, 다이아몬드는 자주 접할 수 있는 컷인 블릴리언트 컷을 갖는 다이아몬드로 절삭되었다. 그러나, 상기 기술은 더 복잡하고 돌아오는 패턴의 해석에 주의를 해야 하지만, 팬시 컷(fancy cut)을 포함한 모든 다이아몬드 컷에 적용될 수 있다.In each case, the diamond was cut into diamonds with brilliant cuts, which are frequently encountered cuts. However, the technique is more complex and care must be taken in the interpretation of the return pattern, but it can be applied to all diamond cuts including fancy cuts.
다이아몬드는 세 단계를 사용하여 조사된다.Diamonds are examined using three steps.
1. 실질적으로 230nm-320nm의 범위내의 파장의 자외선 방사선을 사용하여 테이블을 수직 방향에서 조사하는 단계.1. Irradiating the table in the vertical direction using ultraviolet radiation having a wavelength substantially in the range of 230 nm-320 nm.
2. 가시적인 방사선을 사용하여 테이블을 통상적으로 조사하는 단계, 및2. conventionally illuminating the table using visible radiation, and
3. 실질적으로 230-320nm 의 범위 내에 떨어지는 파장의 실질적인 자외선 방사선을 사용하여 큐렛을 조사하는 단계.3. Irradiating the curet using substantial ultraviolet radiation at a wavelength substantially falling within the range of 230-320 nm.
상기 언급된 3가지 종류의 다이아몬드는 이들이 만드는 반사 및 굴절되는 방사선의 다른 패턴을 사용하여 구별될 수 있다.The three types of diamonds mentioned above can be distinguished using different patterns of radiation that they reflect and refractate.
도 2a-2f의 도면에서, 고강도의 스폿이 검은 색 도트로, 중간 강도의 스폿이 짧은 실선으로, 낮은 강도의 스폿은 파선으로 도시되어 있다.2A-2F, high intensity spots are shown as black dots, medium intensity spots are short solid lines, and low intensity spots are indicated by broken lines.
도 2a-2c에서, 실무적으로는 분리되어 있지만, 단계 1 및 단계 2는 비교를 위해 단일의 스크린 상에 도시되어 있다.In Figures 2A-2C, although practically separate, Step 1 and Step 2 are shown on a single screen for comparison.
도 2a는 다이아몬드(a)에서 단계 1 과 단계 2 의 결과를 나타낸다.2a shows the results of steps 1 and 2 in diamond (a).
단계 1에서 스크린 상의 패턴은 조사되는 방사선의 통상적인 반사에 의해 만들어지는 단일의 고강도 스폿(10)을 포함하는 것으로 관측된다.In step 1 the pattern on the screen is observed to comprise a single high intensity spot 10 created by the normal reflection of the irradiated radiation.
단계 2에서, 복잡하고 강력한 스폿(11)의 패턴이 관측된다.In step 2, a complex and powerful pattern of spot 11 is observed.
도 2b는 다이아몬드(b)에 대한 단계 1 및 2 의 결과를 나타낸다. 단계 1에서, 비교적 낮은 강도의 반사 및 굴절된 빔(12)의 패턴이 관측된다. 단계 2에서, 비교적 높은 강도의 반사 및 굴절된 빔의 패턴이 만들어진다. 관측되는 자외선 파장에서의 굴절 지수가 가시적인 방사선의 굴절 지수와 다르기 때문에 패턴은 상이하다.2b shows the results of steps 1 and 2 for diamond (b). In step 1, a pattern of relatively low intensity reflected and refracted beam 12 is observed. In step 2, a pattern of reflected and refracted beams of relatively high intensity is made. The pattern is different because the refractive index at the observed ultraviolet wavelength is different from the refractive index of visible radiation.
도 2c에서는 다이아몬드(c)와 관련하여 단계 1 및 2의 결과가 도시되어 있다. 단계 1에서, 단일의 비교적 고강도의 스폿(14)이 수직으로 반사되는 방사선에 의해서만 만들어진다. 단계 2에서, 반사 및 굴절 빔(15)의 비교적 강하고 복잡한 패턴이 만들어진다. 도 2c에서 관측되는 패턴은 도 2a에 도시된 것과 유사하다.In figure 2c the results of steps 1 and 2 are shown with respect to diamond (c). In step 1, a single relatively high intensity spot 14 is made only by radiation that is reflected vertically. In step 2, a relatively strong and complex pattern of reflective and refracting beams 15 is made. The pattern observed in FIG. 2C is similar to that shown in FIG. 2A.
도 2d는 다이아몬드(a)에 대한 단계 3 의 결과를 도시한다. 강하게 반사 및 굴절된 빔(17)의 비교적 복잡한 패턴이 큐렛(큐렛 다면이 있다고 가정하고)에서 수직으로 반사되는 방사선 때문에 강한 빔(16)과 함께 만들어진다.2d shows the result of step 3 for diamond (a). A relatively complex pattern of strongly reflected and refracted beam 17 is created with strong beam 16 because of the radiation reflected vertically in the curet (assuming a curette facet).
도 2e는 다이아몬드(b)에 대한 단계 3 의 결과를 도시한다. 비교적 약하고 간단한 반사 빔(18)이 큐렛 주위의 잘려진 면의 반사 때문에 만들어진다.2e shows the result of step 3 for diamond (b). A relatively weak and simple reflective beam 18 is produced due to the reflection of the cut face around the curet.
도 2f는 다이아몬드(c)에 대한 단계 3 의 결과를 도시한다. 비교적 약한 반사빔(19)의 간단한 패턴이 만들어진다.2f shows the result of step 3 for diamond (c). A simple pattern of relatively weak reflecting beam 19 is made.
도 1 에 도시되어 있는 장치에서, 자외선 레이저는 Potomac lasers의 248nm 크립톤 불소 엑시머 레이저를 포함한다. 레이저(8)는 Vector Technology/Melles Griot의 635 nm 다이오드 또는 633nm HeNe 레이저를 포함할 수 있다. 빔 분할기(9)는 Spindler and Hoyer에 의해 제조되며 자외선 감광 형광 스크린은 Levy-Hill Ltd.에 의해 공급된다. 카메라가 스크린(5)을 관측하기 위하여 사용된다면, 이는 만들어지는 스폿 패턴을 분석하기 위한 컴퓨터와 결합될 수 있는 CCD 카메라일 수 있다.In the device shown in FIG. 1, the ultraviolet laser comprises a 248 nm krypton fluorine excimer laser from Potomac lasers. The laser 8 may comprise a 635 nm diode or 633 nm HeNe laser from Vector Technology / Melles Griot. The beam splitter 9 is manufactured by Spindler and Hoyer and the ultraviolet photosensitive fluorescent screen is supplied by Levy-Hill Ltd. If a camera is used to view the screen 5, it may be a CCD camera that can be combined with a computer to analyze the spot pattern that is made.
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