JP2004264081A - 天然ｉｉ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】近年、茶色の天然ＩＩ型ダイヤモンドを熱処理することにより、その色を淡くして、宝石としての価値を向上させる技術が開発され、そのようなダイヤモンドが宝石市場に現れるようになった。この処理石についても、処理が行われたことを鑑別することが必要であるが、従来の鑑別手法では、処理の有無の鑑別は不可能とされている。
【解決手段】天然ダイヤモンドの２３０ｎｍから２７５ｎｍの波長範囲のカソードルミネッセンススペクトルを測定し、自由励起子発光ピーク（Ｂ１＝２３５ｎｍ、Ｂ２＝２４２ｎｍ、Ｂ３＝２５０ｎｍ）が存在することを確認し、ＢＤ（Ｆ），ＢＤ（Ｇ），５ＲＬとよばれる発光ピークの強度を前記自由励起子発光ピークと比較し、これらの発光強度が前記自由励起子のＢ３（２５０ｎｍ）ピークよりも小さければ、熱処理されていると判定することを特徴とする天然ＩＩ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法。
【選択図】 図１
【解決手段】天然ダイヤモンドの２３０ｎｍから２７５ｎｍの波長範囲のカソードルミネッセンススペクトルを測定し、自由励起子発光ピーク（Ｂ１＝２３５ｎｍ、Ｂ２＝２４２ｎｍ、Ｂ３＝２５０ｎｍ）が存在することを確認し、ＢＤ（Ｆ），ＢＤ（Ｇ），５ＲＬとよばれる発光ピークの強度を前記自由励起子発光ピークと比較し、これらの発光強度が前記自由励起子のＢ３（２５０ｎｍ）ピークよりも小さければ、熱処理されていると判定することを特徴とする天然ＩＩ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、宝石として使用される天然ＩＩ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
宝石業界では、宝石の価値として、大きさ、美しさのほかに、天然であることも重要である。ダイヤモンドに含まれる不純物として、窒素が最も代表的なものであり、窒素の濃度により、Ｉ型、ＩＩ型に分類されている。Ｉ型は窒素を含むものであり、ＩＩ型は窒素を含まないものである。天然ダイヤモンドは大部分はＩ型であり、ＩＩ型は希少である。
【０００３】
近年、茶色の天然ＩＩ型ダイヤモンドを、高温高圧（５〜６万気圧、２０００℃）で熱処理することにより、その色を淡くして、宝石としての価値を向上させる技術が開発され、そのようなダイヤモンドが宝石市場に現れるようになった。しかし、人工的な処理石は宝石としての価値が低く評価されている。
【０００４】
このようなことから、宝石業界では、宝石について、人工的な処理の有無を鑑別する技術は必須で、ダイヤモンドにおいても処理の有無の鑑別作業が行われている。その結果は鑑別書に記載され、宝石の値段を決める一つの要素になっている。
【０００５】
ダイヤモンドの熱処理の有無を調べるには次のような方法が知られている。
（１） 吸収スベクトルを測定し、Ｈ２センターのピークの存在の有無を知る。もし、存在すれば、熱処理を受けた証拠となる（Ａ．Ｔ．Ｃｏｌｌｉｎｓ，Ｈ．Ｋａｎｄａ，Ｈ．Ｋｉｅａｗａｋｉ，Ｄｉａｍｏｎｄ Ｒｅｌａｔ．Ｍａｔｅｒ．９（２０００）１１３−１２２）。しかし、この方法はＩ型の結晶しか適用できない。
【０００６】
（２） 光を照射し、ＮＶセンターの強度比を見る。もし、６３４ｎｍのＮＶセンターピークが５７５ｎｍのＮＶセンターより強ければ、熱処理を受けた証拠となる（Ｄ．Ｆｉｓｈｅｒ，Ｒ．Ａ．Ｓｐｉｔｓ，ＧＥＭ ＆ ＧＥＭＯＬＯＧＹ，３６（２０００）４２−４９）。しかし、この方法は、窒素を含むＩ型結晶、あるいはＩＩ型でも窒素を含んでいるダイヤモンドしか適用できない。窒素を全く含んでいないダイヤモンドでは、これらの方法は適用できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
茶色の天然ＩＩ型ダイヤモンドを熱処理したダイヤモンドについても、熱処理が行われたことを鑑別することが必要であるが、従来の鑑別手法では、処理の有無の鑑別は不可能とされている。したがって、新しい鑑別方法の開発が必要とされている。そこで、本発明は、天然ＩＩ型ダイヤモンドについて熱処理の有無を鑑別することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題の解決に、物質の発光特性の測定に広く用いられているカソードルミネッセンススペクトルの測定手段を用いる方法である。
すなわち、本発明は、天然ダイヤモンドの２３０ｎｍから２７５ｎｍの波長範囲のカソードルミネッセンススペクトルを測定し、自由励起子発光ピーク（Ｂ１＝２３５ｎｍ、Ｂ２＝２４２ｎｍ、Ｂ３＝２５０ｎｍ）が存在することを確認し、ＢＤ（Ｆ），ＢＤ（Ｇ），５ＲＬとよばれる発光ピーク（Ａ．Ｍ．Ｚａｉｔｓｅｖ，ＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｄｉａｍｏｎｄ ：Ｄａｔａ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｉａｇ，Ｂｅｒｌｉｎ， ２００１）の強度を前記自由励起子発光ピークと比較し、これらの発光強度が前記自由励起子のＢ３＝２５０ｎｍピークよりも小さければ、熱処理されていると判定することを特徴とする天然ＩＩ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法、である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
市販の天然ＩＩ型ダイヤモンドは通常２種類に区別できるスペクトルが見られる。この２種類をそれぞれ天然ダイヤモンド１および天然ダイヤモンド２とする。
図１は、天然ダイヤモンド１のカソードルミネッセンススペクトルを示すもので、図１（ａ），図１（ｂ）は、それぞれ熱処理前と熱処理後を示す。Ｂ１＝２３５ｎｍ、Ｂ２＝２４２ｎｍ、Ｂ３＝２５０ｎｍは自由励起子発光ピークであり、２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）は欠陥による発光である。図１（ａ），図１（ｂ）を比べると、２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）の発光が自由励起子ピークに比べて弱くなっていることがわかる。
【００１０】
図２は、天然ダイヤモンド２のカソードルミネッセンススベクトルを示すもので、図２（ａ），図２（ｂ）は、それぞれ熱処理前と熱処理後を示す。Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は自由励起子発光ピーク。５ＲＬは欠陥による発光である。図２（ａ），図２（ｂ）を比べると、５ＲＬの発光が自由励起子ピークに比べて弱くなっていることがわかる。
【００１１】
なお、カソードルミネッセンススペクトルの測定とは、電子線を試料に照射することによって発生する光を分光器を通して分光しスペクトルを記録することで、物質の発光特性の測定に広く用いられている。上記の発光ピークを観測するには、試料を−１５０℃以下に冷却する必要がある。冷却には、市販の試料冷却装置を用いることができる。
【００１２】
本発明の方法は、上記の方法でカソードルミネッセンススペクトルを測定し、以下のような発光の有無をチェックすることにより熱処理の有無を鑑別する。
（ａ）自由励起子発光ピーク（図１、図２のＢ１＝２３５ｎｍ，Ｂ２＝２４２ｎｍ，Ｂ３＝２５０ｎｍのピーク） が存在することを確認する。これはＩＩ型であることを示す。
（ｂ）２３０ｎｍから２７５ｎｍの波長範囲のスペクトルを測定し、ＢＤ（Ｆ），ＢＤ（Ｇ），５ＲＬとよばれる発光ピークの強度を上記励起子ピークと比較する。
【００１３】
これらの発光強度が上記自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）よりも小さければ、熱処理されていると判定する。熱処理を受けていない天然ＩＩ型ダイヤモンドはＢＤ（Ｇ），ＢＤ（Ｆ），５ＲＬのどれかのピークが自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）よりは強い。
【００１４】
【実施例】
実施例１
天然ダイヤモンド１を市販の、鉄板を高速回転する方式の研磨装置を用いて研磨し、現れた断面のカソードルミネッセンススペクトルを測定した。その際、この試料は冷却した窒素ガスを試料ホルダー内を流す方式の市販の冷却装置を用いて−１９Ｏ℃で冷却した。測定には、走査型電子顕微鏡に分光光度計が接続された装置を用いた。測定されたスペクトルを図１（ａ）に示す。図示されているように、自由励起子ピーク、２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）が存在する。その強度比を比べると、自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）より２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）の方が強い。よって、熱処理されていないと判定される。
【００１５】
実施例２
天然ダイヤモンド１のダイヤモンドを内径２５ｍｍのベルト型超高圧発生装置を用いて、６万気圧、１８ＯＯ℃で５時間熱処理した。その試料を同様に測定したスペクトルを図１（ｂ）に示す。図示されているように、自由励起子ピークのほかには、２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）が認められるが、これは、自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）以下の強度である。よって、熱処理されていると判定される。
【００１６】
実施例３
同様に、天然ダイヤモンド２について測定したスベクトルを図２（ａ）に示す。図示されているように、自由励起子ピーク、５ＲＬが存在する。その強度比を比べると、自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）より５ＲＬピークの方が強い。よって、熱処理されていないと判定される。
【００１７】
実施例４
上記の天然ダイヤモンド２を６万気圧、１８ＯＯ℃で５時間熱処理した。その試料を同様に測定したスベクトルを図２（ｂ）に示す。図示されているように、自由励起子ピークのほかには、５ＲＬが認められるが、これは、自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）以下の強度である。よって、熱処理されていると判定される。
【００１８】
【発明の効果】
上記のように、天然ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別技術の開発が進んでいるが、いずれも 完璧なものではなく、宝石業界では、宝石市場の安定のために、より高度な技術の開発が望まれている。本手法が用いられれば、ダイヤモンドの評価が確実になり、ダイヤモンドの評価に対する不安が除かれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ熱処理の前後の天然ダイヤモンド１のカソードルミネッセンススペクトルを示すグラフである。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ熱処理の前後の天然ダイヤモンド２のカソードルミネッセンススペクトルを示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、宝石として使用される天然ＩＩ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
宝石業界では、宝石の価値として、大きさ、美しさのほかに、天然であることも重要である。ダイヤモンドに含まれる不純物として、窒素が最も代表的なものであり、窒素の濃度により、Ｉ型、ＩＩ型に分類されている。Ｉ型は窒素を含むものであり、ＩＩ型は窒素を含まないものである。天然ダイヤモンドは大部分はＩ型であり、ＩＩ型は希少である。
【０００３】
近年、茶色の天然ＩＩ型ダイヤモンドを、高温高圧（５〜６万気圧、２０００℃）で熱処理することにより、その色を淡くして、宝石としての価値を向上させる技術が開発され、そのようなダイヤモンドが宝石市場に現れるようになった。しかし、人工的な処理石は宝石としての価値が低く評価されている。
【０００４】
このようなことから、宝石業界では、宝石について、人工的な処理の有無を鑑別する技術は必須で、ダイヤモンドにおいても処理の有無の鑑別作業が行われている。その結果は鑑別書に記載され、宝石の値段を決める一つの要素になっている。
【０００５】
ダイヤモンドの熱処理の有無を調べるには次のような方法が知られている。
（１） 吸収スベクトルを測定し、Ｈ２センターのピークの存在の有無を知る。もし、存在すれば、熱処理を受けた証拠となる（Ａ．Ｔ．Ｃｏｌｌｉｎｓ，Ｈ．Ｋａｎｄａ，Ｈ．Ｋｉｅａｗａｋｉ，Ｄｉａｍｏｎｄ Ｒｅｌａｔ．Ｍａｔｅｒ．９（２０００）１１３−１２２）。しかし、この方法はＩ型の結晶しか適用できない。
【０００６】
（２） 光を照射し、ＮＶセンターの強度比を見る。もし、６３４ｎｍのＮＶセンターピークが５７５ｎｍのＮＶセンターより強ければ、熱処理を受けた証拠となる（Ｄ．Ｆｉｓｈｅｒ，Ｒ．Ａ．Ｓｐｉｔｓ，ＧＥＭ ＆ ＧＥＭＯＬＯＧＹ，３６（２０００）４２−４９）。しかし、この方法は、窒素を含むＩ型結晶、あるいはＩＩ型でも窒素を含んでいるダイヤモンドしか適用できない。窒素を全く含んでいないダイヤモンドでは、これらの方法は適用できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
茶色の天然ＩＩ型ダイヤモンドを熱処理したダイヤモンドについても、熱処理が行われたことを鑑別することが必要であるが、従来の鑑別手法では、処理の有無の鑑別は不可能とされている。したがって、新しい鑑別方法の開発が必要とされている。そこで、本発明は、天然ＩＩ型ダイヤモンドについて熱処理の有無を鑑別することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題の解決に、物質の発光特性の測定に広く用いられているカソードルミネッセンススペクトルの測定手段を用いる方法である。
すなわち、本発明は、天然ダイヤモンドの２３０ｎｍから２７５ｎｍの波長範囲のカソードルミネッセンススペクトルを測定し、自由励起子発光ピーク（Ｂ１＝２３５ｎｍ、Ｂ２＝２４２ｎｍ、Ｂ３＝２５０ｎｍ）が存在することを確認し、ＢＤ（Ｆ），ＢＤ（Ｇ），５ＲＬとよばれる発光ピーク（Ａ．Ｍ．Ｚａｉｔｓｅｖ，ＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｄｉａｍｏｎｄ ：Ｄａｔａ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｉａｇ，Ｂｅｒｌｉｎ， ２００１）の強度を前記自由励起子発光ピークと比較し、これらの発光強度が前記自由励起子のＢ３＝２５０ｎｍピークよりも小さければ、熱処理されていると判定することを特徴とする天然ＩＩ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法、である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
市販の天然ＩＩ型ダイヤモンドは通常２種類に区別できるスペクトルが見られる。この２種類をそれぞれ天然ダイヤモンド１および天然ダイヤモンド２とする。
図１は、天然ダイヤモンド１のカソードルミネッセンススペクトルを示すもので、図１（ａ），図１（ｂ）は、それぞれ熱処理前と熱処理後を示す。Ｂ１＝２３５ｎｍ、Ｂ２＝２４２ｎｍ、Ｂ３＝２５０ｎｍは自由励起子発光ピークであり、２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）は欠陥による発光である。図１（ａ），図１（ｂ）を比べると、２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）の発光が自由励起子ピークに比べて弱くなっていることがわかる。
【００１０】
図２は、天然ダイヤモンド２のカソードルミネッセンススベクトルを示すもので、図２（ａ），図２（ｂ）は、それぞれ熱処理前と熱処理後を示す。Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は自由励起子発光ピーク。５ＲＬは欠陥による発光である。図２（ａ），図２（ｂ）を比べると、５ＲＬの発光が自由励起子ピークに比べて弱くなっていることがわかる。
【００１１】
なお、カソードルミネッセンススペクトルの測定とは、電子線を試料に照射することによって発生する光を分光器を通して分光しスペクトルを記録することで、物質の発光特性の測定に広く用いられている。上記の発光ピークを観測するには、試料を−１５０℃以下に冷却する必要がある。冷却には、市販の試料冷却装置を用いることができる。
【００１２】
本発明の方法は、上記の方法でカソードルミネッセンススペクトルを測定し、以下のような発光の有無をチェックすることにより熱処理の有無を鑑別する。
（ａ）自由励起子発光ピーク（図１、図２のＢ１＝２３５ｎｍ，Ｂ２＝２４２ｎｍ，Ｂ３＝２５０ｎｍのピーク） が存在することを確認する。これはＩＩ型であることを示す。
（ｂ）２３０ｎｍから２７５ｎｍの波長範囲のスペクトルを測定し、ＢＤ（Ｆ），ＢＤ（Ｇ），５ＲＬとよばれる発光ピークの強度を上記励起子ピークと比較する。
【００１３】
これらの発光強度が上記自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）よりも小さければ、熱処理されていると判定する。熱処理を受けていない天然ＩＩ型ダイヤモンドはＢＤ（Ｇ），ＢＤ（Ｆ），５ＲＬのどれかのピークが自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）よりは強い。
【００１４】
【実施例】
実施例１
天然ダイヤモンド１を市販の、鉄板を高速回転する方式の研磨装置を用いて研磨し、現れた断面のカソードルミネッセンススペクトルを測定した。その際、この試料は冷却した窒素ガスを試料ホルダー内を流す方式の市販の冷却装置を用いて−１９Ｏ℃で冷却した。測定には、走査型電子顕微鏡に分光光度計が接続された装置を用いた。測定されたスペクトルを図１（ａ）に示す。図示されているように、自由励起子ピーク、２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）が存在する。その強度比を比べると、自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）より２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）の方が強い。よって、熱処理されていないと判定される。
【００１５】
実施例２
天然ダイヤモンド１のダイヤモンドを内径２５ｍｍのベルト型超高圧発生装置を用いて、６万気圧、１８ＯＯ℃で５時間熱処理した。その試料を同様に測定したスペクトルを図１（ｂ）に示す。図示されているように、自由励起子ピークのほかには、２ＢＤ（Ｆ），２ＢＤ（Ｇ）が認められるが、これは、自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）以下の強度である。よって、熱処理されていると判定される。
【００１６】
実施例３
同様に、天然ダイヤモンド２について測定したスベクトルを図２（ａ）に示す。図示されているように、自由励起子ピーク、５ＲＬが存在する。その強度比を比べると、自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）より５ＲＬピークの方が強い。よって、熱処理されていないと判定される。
【００１７】
実施例４
上記の天然ダイヤモンド２を６万気圧、１８ＯＯ℃で５時間熱処理した。その試料を同様に測定したスベクトルを図２（ｂ）に示す。図示されているように、自由励起子ピークのほかには、５ＲＬが認められるが、これは、自由励起子のＢ３ピーク（２５０ｎｍピーク）以下の強度である。よって、熱処理されていると判定される。
【００１８】
【発明の効果】
上記のように、天然ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別技術の開発が進んでいるが、いずれも 完璧なものではなく、宝石業界では、宝石市場の安定のために、より高度な技術の開発が望まれている。本手法が用いられれば、ダイヤモンドの評価が確実になり、ダイヤモンドの評価に対する不安が除かれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ熱処理の前後の天然ダイヤモンド１のカソードルミネッセンススペクトルを示すグラフである。
【図２】図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ熱処理の前後の天然ダイヤモンド２のカソードルミネッセンススペクトルを示すグラフである。
Claims (1)
- 天然ダイヤモンドの２３０ｎｍから２７５ｎｍの波長範囲のカソードルミネッセンススペクトルを測定し、自由励起子発光ピーク（Ｂ１＝２３５ｎｍ、Ｂ２＝２４２ｎｍ、Ｂ３＝２５０ｎｍ）が存在することを確認し、ＢＤ（Ｆ），ＢＤ（Ｇ），５ＲＬとよばれる発光ピークの強度を前記自由励起子発光ピークと比較し、これらの発光強度が前記自由励起子のＢ３（２５０ｎｍ）ピークよりも小さければ、熱処理されていると判定することを特徴とする天然ＩＩ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003052708A JP3694747B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 天然ｉｉ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003052708A JP3694747B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 天然ｉｉ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004264081A true JP2004264081A (ja) | 2004-09-24 |
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Family
ID=33117515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003052708A Expired - Lifetime JP3694747B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 天然ｉｉ型ダイヤモンドの熱処理の有無の鑑別方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3694747B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004504595A (ja) * | 2000-07-18 | 2004-02-12 | ゲルザン エスタブリッシュメント | 宝石を検査する機器 |
-
2003
- 2003-02-28 JP JP2003052708A patent/JP3694747B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004504595A (ja) * | 2000-07-18 | 2004-02-12 | ゲルザン エスタブリッシュメント | 宝石を検査する機器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3694747B2 (ja) | 2005-09-14 |
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