KR20080089734A - Menufacturing method for a blue diamond - Google Patents

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Abstract

A manufacturing method of a blue diamond is provided to change a colorless diamond to a blue diamond by irradiating electron beams to colorless diamond by using an electron accelerator. A manufacturing method of a blue diamond includes: a first step of irradiating electron beams on the surface of a colorless blue diamond by using an electron accelerator; and a second step of providing energy of 0.5 MeV to 10 MeV for the colorless diamond to which the electron beam is irradiated. The electron beam is irradiated for one to ten hours. The obtained diamond absorbs red area and has blue color.

Description

청색 다이아몬드의 제조방법{MENUFACTURING METHOD FOR A BLUE DIAMOND}Manufacturing method of blue diamond {MENUFACTURING METHOD FOR A BLUE DIAMOND}

도 1은 본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법의 공정순서도.1 is a process flowchart of a method of manufacturing a blue diamond according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법에 있어서, 전자선 조사 이전의 다이아몬드의 사진.2 is a photograph of a diamond before electron beam irradiation in the method of manufacturing a blue diamond according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법에 있어서, 제조 완료 이후 다이아몬드의 사진.Figure 3 is a blue diamond in the manufacturing method according to the invention, after the completion of the photograph of the diamond.

도 4는 본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법에 있어서, 제조 완료 이후의 다이아몬드의 자외선/가시광선 흡수스펙트럼.Figure 4 is a method of manufacturing a blue diamond according to the present invention, the ultraviolet / visible light absorption spectrum of the diamond after the completion of production.

본 발명은 청색 다이아몬드의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자가속기를 이용하여 무색 다이아몬드에 전자선을 조사함으로써 비교적 간단하게 무색 다이아몬드를 청색 다이아몬드로 변화시킬 수 있도록 한 청색 다이아몬드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing blue diamond, and more particularly, to a method of manufacturing blue diamond, which is capable of changing colorless diamond to blue diamond relatively simply by irradiating an electron beam to the colorless diamond using an electron accelerator. .

다이아몬드는 통상적으로 Ia형, Ib형, IIa형, IIb형과 같은 4개의 유형으로 분류된다. 이들 유형은 대개 적외선 및 자외선 스펙트럼에 의하야 구별된다.Diamonds are usually classified into four types: type Ia, type Ib, type IIa, type IIb. These types are usually distinguished only by the infrared and ultraviolet spectra.

Ia형 및 Ib형 다이아몬드는 주요 불순물로서 질소를 함유하는데, Ia형 다이아몬드는 다양한 질소구조의 결정집형을 포함하고 Ib형 다이아몬드는 단일치환질소 또는 탄소-중심체를 포함한다. IIa형 다이아몬드는 백만분의 몇 ppm 이하의 질소농도를 가지고 이러한 다이아몬드는 적외선을 조사할 경우 1332 내지 400 cm-1의 범위에서 실질적으로 흡수하지 않는 것을 나타내는 특징이 있으며, IIb형 다이아몬드는 다이아몬드 결정 격자 내에 조직변형으로 인하여 갈색을 나타낼 수 있다.Type Ia and Type Ib diamonds contain nitrogen as the main impurity, type Ia diamonds include crystal forms of various nitrogen structures and type Ib diamonds contain monosubstituted nitrogen or carbon-centers. Type IIa diamonds have nitrogen concentrations of several parts per million or less and these diamonds do not absorb substantially in the range of 1332 to 400 cm -1 when irradiated with infrared rays, and type IIb diamonds are diamond crystal lattice. Browning may appear due to tissue deformation within.

일반적으로 천연 상태의 다이아몬드는 투명한 무색에서 검은색에 이르기까지 거의 모든 색으로 산출된다. 이 중에서 불순물의 혼입이 없는 무색의 다이아몬드가 가장 높은 가치를 지니고 희귀한 색을 내는 것일 수록 높은 가치가 있다. 그러나 공업용으로 사용하기 위해 인공적으로 합성된 다이아몬드는 촉매로 사용된 물질들이 잔류하여 불순물을 포함하게 됨에 따라 특정 색을 띠게 된다. 이 경우 강도와 내산성면에서는 좋아지지만 보석으로서의 가치는 크게 떨어진다.In general, natural diamonds are produced in almost any color, from transparent colorless to black. Of these, the colorless diamond without the inclusion of impurities has the highest value and the rarer the color, the higher the value. However, artificially synthesized diamond for industrial use has a specific color as the materials used as catalysts remain and contain impurities. In this case, the strength and acid resistance are improved, but the value as a gem is greatly reduced.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 당해 기술분야에서 천연다이아몬드에 인위적으로 색을 부가하는 다양한 방법이 개발되었는데, 이러한 방법으로는 방사능 조사법, 표면확산법, 이온주입법 등이 있다.In order to solve this problem, various methods for artificially adding color to natural diamond have been developed in the art, and such methods include radioactivity irradiation, surface diffusion, and ion implantation.

방사능 조사법은 알파선이나 감마선 등의 고에너지 입자를 다이아몬드 표면부에 노출시켜 점결함을 유발시킴으로써 발색시키는 원리를 이용하는 것으로 방사 능이 다이아몬드에서 계속 방출되므로 반감기를 고려한 안전한 수치까지 내려오기까지 10년 이상의 오랜 시간이 소요되어 상용화되기 어려운 문제점이 있다.Radiation irradiation uses the principle of coloring by exposing high-energy particles such as alpha rays or gamma rays to the diamond surface and causing point defects. There is a problem that is difficult to commercialize.

표면확산법은 다이아몬드 주변에 분발 또는 액상 형태의 금속성분을 위치시키고 특정온도로 온도상승시켜 열확산에 의해 표면으로부터 금속성분을 확산시키는 방법으로서 금속확산원의 산화를 방지할 수 있는 고온로만 있으면 가능하므로 경제적인 장점이 있다. 면 방향에 따른 확산정도의 차이로 불균일한 생상변화가 가능하지만 다이아몬드와 같이 소형보석에는 육안판별이 불가능할 정도로 간단한 방법이다. 구체적으로 이러한 방법은 코팅이나 베이킹으로 색상변화를 유발하는 방법으로 코팅이 아주 잘 되면 코팅의 흔적도 없이 감쪽같이 변화시킬 수 있으나 코팅막이 벗겨지면 보기 흉해지며 생상이 원상복귀되는 단점이 있다.The surface diffusion method is a method of dispersing metal components from the surface by thermal diffusion by placing metal components in powder or liquid form around diamond and raising the temperature to a specific temperature. There is an advantage. It is possible to make uneven changes of life due to the difference in the degree of diffusion depending on the plane direction, but it is a simple method that is impossible to visually discriminate small gems like diamonds. Specifically, this method is a method of inducing a color change by coating or baking, but if the coating is very well, it can be changed like persimmon without the trace of coating, but when the coating film is peeled off, it is unsightly and the production is restored.

이온주입법은 금속이온을 진공하에서 가속시켜 다이아몬드 표면에 주입하는 방법으로 이온의 종류에 따라 다양한 발생이 가능한 특징이 있으나 고가의 이온주입설비가 필요하며 이온주입의 깊이가 표면으로부터 1 ㎛ 이내로 최종색상의 질감이 천연석보다 나쁘며 표면손상이 진행되는 단점이 있다.Ion implantation is a method of accelerating metal ions under vacuum to inject them into the diamond surface. Various ions can be generated depending on the type of ions. However, expensive ion implantation equipment is required and the depth of ion implantation is less than 1 ㎛ from the surface. The texture is worse than natural stone and there is a disadvantage that surface damage proceeds.

본 발명은 전자가속기를 이용하여 무색 다이아몬드에 전자선을 조사함으로써 비교적 간단하게 무색 다이아몬드를 청색 다이아몬드로 변화시킬 수 있도록 한 청색 다이아몬드의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a method for producing blue diamond, which is capable of relatively simply converting a colorless diamond into a blue diamond by irradiating an electron beam to the colorless diamond using an electron accelerator.

전술한 본 발명의 목적은 무색 다이아몬드를 청색 다이아몬드로 변화시키는 청색 다이아몬드의 제조방법에 있어서, 전자가속기를 이용하여 상기 무색 다이아몬드의 표면에 전자선을 조사하는 제 1 단계와, 전자선이 조사되는 상기 무색 다이아몬드에 0.5 MeV 내지 10 MeV의 에너지를 제공하는 제 2 단계를 포함하여 이루어지는 청색 다이아몬드의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.An object of the present invention described above is a method of manufacturing a blue diamond for converting a colorless diamond into a blue diamond, the first step of irradiating an electron beam to the surface of the colorless diamond using an electron accelerator, and the colorless diamond to which the electron beam is irradiated It is achieved by providing a method for producing a blue diamond comprising a second step of providing an energy of 0.5 MeV to 10 MeV.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 전자선은 1시간 내지 10시간 동안 조사된다.According to a preferred feature of the invention, the electron beam is irradiated for 1 to 10 hours.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 다이아몬드는 상기 제 2 단계 이후에 자외선/가시광선 흡수스펙트럼에서 741 nm에서 집중되는 흡수선의 증가에 따른 625 nm 흡수대의 증가를 가짐에 따라 적색 영역의 흡수가 일어나고 청색으로 발색된다.According to a more preferred feature of the invention, the diamond has an absorption in the red region as the diamond has an increase in the 625 nm absorption band following the increase in the absorption line concentrated at 741 nm in the ultraviolet / visible absorption spectrum. It develops in blue.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 무색 다이아몬드는 Ia형의 천연 다이아몬드이다.According to a further preferred feature of the invention, the colorless diamond is a natural diamond of type Ia.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which are intended to explain in detail enough to enable those skilled in the art to easily carry out the present invention. This does not mean that the technical spirit and scope of the present invention are limited.

도 1에는 본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법의 공정순서도가 도시되고, 도 2에는 본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법에 있어서, 전자선 조사 이전의 다이아몬드의 사진이 도시되며, 도 3에는 본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법에 있어서, 제조 완료 이후의 다이아몬드의 사진이 도시되고, 도 4에는 본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법에 있어서, 제조 완료 이후의 다이아몬드의 흡수스펙트럼이 도시된다.1 shows a process flow chart of a method of manufacturing a blue diamond according to the present invention, FIG. 2 shows a photograph of a diamond before electron beam irradiation in the method of manufacturing a blue diamond according to the present invention, and FIG. In the manufacturing method of the blue diamond according to the present invention, a photograph of the diamond after the completion of the production is shown, and in FIG. 4, the absorption spectrum of the diamond after the completion of the production is shown in the manufacturing method of the blue diamond according to the present invention.

본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법은 전자가속기를 이용하여 무색 다이아몬드에 전자선을 조사함으로써 비교적 간단하게 무색 다이아몬드를 청색 다이아몬드로 변화시킬 수 있도록 하는 것으로, 도 1에 도시되는 바와 같이, 전자가속기를 이용하여 무색 다이아몬드의 표면에 전자선을 조사하여 반응물을 형성시키는 제 1 단계와, 전자선이 조사되는 무색 다이아몬드에 0.5 MeV 내지 10 MeV의 에너지를 제공하는 제 2 단계를 포함하여 이루어진다.The method for manufacturing a blue diamond according to the present invention is to enable a relatively simple change of a colorless diamond into a blue diamond by irradiating an electron beam to the colorless diamond using an electron accelerator. As shown in FIG. 1, an electron accelerator is used. And a first step of forming a reactant by irradiating an electron beam to the surface of the colorless diamond, and a second step of providing energy of 0.5 MeV to 10 MeV to the colorless diamond to which the electron beam is irradiated.

여기서, 무색 다이아몬드는 다양한 질소구조의 결정집형을 포함하는 Ia형의 천연 다이아몬드인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that colorless diamond is a natural diamond of type Ia including the crystal collection form of various nitrogen structures.

전자가속기를 이용하여 무색 다이아몬드의 표면에 전자선을 조사하게 되면 전자선이 다이아몬드 내에 결함을 생성시켜 색상을 발색시키게 되는데, 이 경우 전자선은 1시간 내지 10시간 동안 다이아몬드에 조사되는 것이 바람직하다.When the electron beam is irradiated onto the surface of the colorless diamond using an electron accelerator, the electron beam generates a defect in the diamond to develop color. In this case, the electron beam is preferably irradiated to the diamond for 1 to 10 hours.

전자선을 1시간 이내로 조사하여 다이아몬드를 청색으로 발색시키고자 하면 생산성은 증가될 수 있으나 그만큼 전자가속의 강도를 증가시켜야 하며 이러한 급속발생이 색감을 저하시키는 문제점이 있고 전자선을 10시간 이상 조사하게 되면 생산성이 너무 저하되는 문제가 있어 전술한 조사시간이 선정되었지만, 실시예에 따라서는 10분 내지 20시간 동안 전자선을 조사할 수도 있다.If the electron is irradiated within 1 hour and the diamond is colored blue, the productivity can be increased, but the intensity of the electron acceleration must be increased accordingly, and this rapid occurrence has a problem of deterioration of color, and if the electron beam is irradiated for 10 hours or more, the productivity is increased. Although the above irradiation time was selected because of this problem of being too low, depending on the embodiment, the electron beam may be irradiated for 10 minutes to 20 hours.

또한 전자선은 9 × 1016 ecm-2 내지 6 × 1016 ecm-2 의 선량으로 조사되는 것이 가장 바람직한 것으로 실험에 의해 입증되었는데, 이 경우 전자선이 다이아몬드 에 가장 적절한 결함을 발생시키게 된다. In addition, experiments have shown that electron beams are most preferably irradiated at doses of 9 × 10 16 ecm -2 to 6 × 10 16 ecm -2 , in which case the electron beam generates the most appropriate defects for diamond.

또한 다이아몬드에 제공되는 에너지는 0.5 MeV 내지 10 MeV인 것이 바람직한데, 0.5 MeV 미만의 에너지로 전자선이 조사될 경우에는 전자선이 다이아몬드에 결함을 발생시킬 수 없으며 10 MeV를 초과하는 에너지로 전자선이 조사될 경우에는 다이아몬드에 과도한 결함이 발생되어 품질이 저하되는 문제점이 있다.In addition, the energy provided to the diamond is preferably 0.5 MeV to 10 MeV. When the electron beam is irradiated with an energy of less than 0.5 MeV, the electron beam cannot cause defects in the diamond and the electron beam is irradiated with an energy exceeding 10 MeV. In this case, there is a problem in that excessive defects are generated in the diamond and the quality is degraded.

다이아몬드에 가해지는 에너지는 전자선 가속에 의해 발생된 결함을 경화시켜 안정화시키는 역할을 한다.The energy applied to the diamond serves to cure and stabilize defects generated by electron beam acceleration.

다이아몬드가 전술한 제 1 및 제 2 단계를 거치게 되면, 도 2에 도시되는 바와 같은 무색 다이아몬드에서 도 3에 도시되는 바와 같은 청색 다이아몬드로 변화되는데, 이를 도 4에 도시된 자외선/가시광선 흡수스펙트럼으로 살펴보면 다음과 같다:When the diamond is subjected to the first and second steps described above, the diamond is changed from a colorless diamond as shown in FIG. 2 to a blue diamond as shown in FIG. Here's the look:

도 4에서 가로축은 흡수선의 파장을 nm단위로 나타낸 것이고, 세로축은 흡수율을 나타낸다. 다이아몬드가 전술한 제 1 및 제 2 단계를 거치게 되면, 도 4에 도시되는 바와 같이, 741 nm에서 집중되는 흡수선의 증가에 따른 625 nm 흡수대의 증가가 나타나게 되는데, 625 nm 흡수대가 적색 영역에 해당됨에 따라 적색 영역의 흡수가 두드러지게 일어나게 되고 청색 영역의 흡수가 떨어짐에 따라 다이아몬드는 청색으로 발색된다.In Figure 4, the horizontal axis represents the wavelength of the absorption line in nm, and the vertical axis represents the absorption rate. When the diamond is subjected to the above-described first and second steps, as shown in FIG. 4, the increase in the absorption band of 625 nm occurs due to the increase of absorption lines concentrated at 741 nm, and the 625 nm absorption band corresponds to the red region. As a result, absorption of the red region occurs prominently, and as the absorption of the blue region decreases, the diamond is colored blue.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 청색 다이아몬드의 제조방법에 의하면, 전자가속기를 이용하여 무색 다이아몬드에 전자선을 조사함으로써 종래의 다이아몬ㅇ드의 발색방법에 비해 비교적 간단하게 무색 다이아몬드를 청색 다이아몬드로 변화시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.According to the manufacturing method of the blue diamond according to the present invention as described above, by using an electron accelerator to irradiate the colorless diamond with an electron beam, it is relatively simple to change the colorless diamond to blue diamond compared to the conventional diamond color development method. It has an excellent effect.

Claims (4)

무색 다이아몬드를 청색 다이아몬드로 변화시키는 청색 다이아몬드의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of blue diamond which changes a colorless diamond into a blue diamond, 전자가속기를 이용하여 상기 무색 다이아몬드의 표면에 전자선을 조사하는 제 1 단계; 및A first step of irradiating an electron beam to the surface of the colorless diamond using an electron accelerator; And 전자선이 조사되는 상기 무색 다이아몬드에 0.5 MeV 내지 10 MeV의 에너지를 제공하는 제 2 단계;를 포함하여 이루어지는 청색 다이아몬드의 제조방법.And a second step of providing energy of 0.5 MeV to 10 MeV to the colorless diamond to which the electron beam is irradiated. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 전자선은 1시간 내지 10시간 동안 조사되는 것을 특징으로 하는 청색 다이아몬드의 제조방법.The electron beam is a method of producing a blue diamond, characterized in that irradiated for 1 hour to 10 hours. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 다이아몬드는 상기 제 2 단계 이후에 자외선/가시광선 흡수스펙트럼에서 741 nm에서 집중되는 흡수선의 증가에 따른 625 nm 흡수대의 증가를 가짐에 따라 적색 영역의 흡수가 일어나고 청색으로 발색되는 것을 특징으로 하는 청색 다이아몬드의 제조방법.After the second step, the diamond has an increase in the absorption band of 625 nm due to the increase in absorption line concentrated at 741 nm in the ultraviolet / visible absorption spectrum, resulting in absorption of the red region and blue color. Method of making diamonds. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 무색 다이아몬드는 Ia형의 천연 다이아몬드인 것을 특징으로 하는 청색 다이아몬드의 제조방법.The colorless diamond is a blue diamond manufacturing method, characterized in that the natural diamond of type Ia.
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