JP2004504595A - 宝石を検査する機器 - Google Patents

Abstract

機器は、内蔵式独立型の機器を提供するために、下記の構成部分を取り付けているハウジング（１）を有し、かかる構成部分は、液体窒素と宝石（４）のための断熱容器（２）の窓（５）に接続される小型で固体状の５３２ｎｍのレーザー９と、窓（５）に接続される小型で固体状のダイオード６５５ｎｍのレーザー（１０）と、５５０乃至１０００ｎｍの範囲でゼロ−フォノン線を備えるルミネセンス特性を検出する、２つの小型で高感度ＣＣＤ分光計１１ａ及び１１ｂと、宝石（４）が照射処理を受けていないか又は高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するように分光計１１ａ及び１１ｂからの信号を処理するためのプロセッサ（１７）と、及びディスプレイ（１８）である。上記容器（２）は、カバー（６）と、窓（５）に対して宝石（４）を置いて保定するように使用されるピン（８）を有する。

Description

【０００１】
発明の背景
研磨された宝石が未処理の天然ダイヤモンドかどうかを決めることができることは重要である。宝石ダイヤモンドを合成的に生成することは可能である。さらに、ダイアモンドの価値を高めるために、例えば、ダイアモンドの色を増強することによって、天然ダイヤモンドを高圧高温（ＨＰＨＴ）処理を受けさせるか、天然ダイヤモンドを照射処理にさらすことは可能である。
【０００２】
本発明は、研磨された宝石が照射処理を受けていない天然ダイアモンド及び／又はＨＰＨＴ処理を受けていない未処理の天然ダイアモンドであるかどうかを提示するか又は決定するための機器に関する。かかる決定は、宝石が光ルミネセンススペクトルを放射するように、宝石を照射して放射するスペクトルを分析することにより、研究室で行なうことができる。かかる工程は、アダマス宝石学研究所（Ａｄａｍａｓ　Ｇｅｍｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）によってウェブサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｉｓ．ｎｅｔ／〜ａｄａｍａｓ／ｒａｍａｎ．ｈｔｍｌ上に公開されている題名“ＳＡＳ２０００　ＲＡＭＡＮ　Ｓｐｅｃｔｒａ”で議論されている。別のかかる工程はフィッシャー等（Ｆｉｓｈｅｒ　ｅｔ　ａｌ）による“Ｇｅｍｓ＆Ｇｅｍｏｌｏｇｙ”、Ｓｐｒｉｎｇ　２０００、４２乃至４９ページの文献に開示されている。
【０００３】
光ルミネセンススペクトルの使用は、わずかな原子の不純物及び結晶格子の他の欠損の検出において良好な技術であるが、室温では感度が非常に悪い。宝石の温度が液体窒素温度（約−１９６℃）まで低下する場合、数多の場合において、感度レベルはオーダーによって改善することができ、さらに、かかる感度レベルは、ダイヤモンドが合成であるかどうか、又はあるダイヤモンドがダイアモンドの色を改善するために処理されたかどうかを検出するために必要とされるかもしれない。しかしながら、液体窒素温度を提供することは研究所の設備であり、小売りでは入手不可能である。通常、かかる設備は、特許文献ＷＯ０１／３３２０３Ａに示されるような高価な低温保持装置である。現在市販されている低温保持装置は、連続的に変化して室温に到達して室温を超過するまでの制御されて予め選択された温度を提供することが予期される。一般的に、市販されて入手可能な低温保持装置は凝結を回避するためにサンプル空間を空にすることを有する。数多の液体窒素の低温保持装置は小型化が可能であるが、かかる装置は複雑さに加えて、且つ、空にするための時間を必要とし、ガス流システム及び真空ポンプを必要とする。ペルチエ冷却型ジュール−トムソン低温保持装置は小型化が可能であるが、しかしながら、壊れやすく高価である。ジュール−トムソン低温保持装置はまた、操作するために高圧ガスを必要とする。加えて、レーザーは、通常比較的大きくて扱いづらく、高価な気体レーザーであるだろう。全体として、機器は熟練した使用を必要とする。
【０００４】
本発明の目的は、従来技術の少なくとも１つの欠点を克服するか若しくは改善するか、又は有用な代案を提供することである。
【０００５】
機器が完全な精度ですべてのカテゴリーのダイヤモンドを検出することができないであろうことを認知する一方で、高度な技術を必要とせず、比較的安価で、操作が簡単で、迅速な使用の宝石商人によって使用できる機器を提供することが望ましい。主な目的は、より精巧な設備において、より激しく時間を消費する検査を必要とする、宝石の数を著しく減少することである。
【０００６】
発明の概要
本発明は、請求項１、２、３、３９又は４０に記載の機器及び請求項４１、４２、又は４３に記載の方法を提供する。請求項２４乃至３８及び４４乃至４６は本発明の好ましく及び／又は任意の特徴を請求する。
【０００７】
本発明の機器は、宝石学研究所において機器を使用することが可能であるが、頑丈であり、小型で、簡単で、迅速に使用可能であり、比較的安価であり、且つ、高度な技術の必要性又は困難な操作がなく、したがって宝石商人によって使用可能である。
【０００８】
従来の低温保持装置と異なり、本発明の機器は真空システムも熱電気クーラーのどちらも含まない。本発明の機器は、凝結問題を回避する非常に簡素な方法を使用する。サンプルの宝石は凍結剤（つまり凍結液又は液化ガス）に直接的に浸漬可能で、断熱容器における凍結剤の槽に保持される。容器の大きさとその断熱は、数分から数十分間の凍結剤保持時間が達成できるように設計可能である。窓に対する凝結を回避するために、凍結剤の槽は測定期間において乾燥した作動を許可しない。低温保持装置の槽は、従来の低温保持装置よりもさらに小型化され、安価で、迅速な使用が可能であり、かかる低温保持装置の配置は、特に、窓に対して宝石を保持するための特別の保持部分を使用することによって、巧みな技術がほとんど要求されないようなものであり得る。
【０００９】
好ましい凍結剤は、入手が容易で安全使用の液体窒素である。しかしながら、適切な使用によって、液体酸素が使用可能であり、液体窒素よりも約１０℃だけ高い温度を提供する。ＨＰＨＴ処理された宝石を検出するために、一般的には、任意の適切な液化ガス又は混合ガスが使用でき、約マイナス１００℃より低い温度であり、好ましくは約マイナス１２０℃より低く、より好ましくは約１５０°又は約１６０℃よりも低く、最大温度は約マイナス１００℃である。
【００１０】
本発明は、迅速な光ルミネセンス測定をマイナス１００℃より低い温度で行なうことができる。測定時間は数秒から数十秒であるかもしれない。液体窒素を用いる一つの実施例において、ＷＯ０１／３３２０３Ａに開示されているように、従来の研究所の設備を用いるサンプルごとに１５分乃至３０分間の処理と比較すると、機器は１５分ごとに液体窒素で容器を満たし、サンプルごとに１５秒乃至２０秒の比率で操作できる。測定後、光ルミネセンススペクトルは適切なアルゴリズムを有する、プロセッサを用いて分析され、結果はスクリーンに表示される。迅速な検査の見地からして、本発明の機器は、一般的に何百ものダイアモンドを毎日検査する、宝石学研究所において特に有用である。
【００１１】
本発明の機器は、研磨された宝石がＨＰＨＴ処理を受けていない未処理のダイヤモンドであるかどうかを確実に決めることができない。かかる機器は、すべての未処理の合成ダイアモンド、及びＨＰＨＴ処理された天然又は合成ダイアモンドを照会（つまり拒絶）して検出するだろう。しかしながら、さらに照会として約１５％乃至３０％の未処理の天然のＩＩ型ダイアモンドを検出するだろう。それにも関わらず、特に宝石を試験するための一つ以上の他の機器、例えばＤｉａｍｏｎｄＳｕｒｅ１（ＷＯ９１／１６６１７）又はＤｉａｍｏｎｄＳｕｒｅ２（ＷＯ９１／１６６１７に開示しているが、より広範囲なスペクトルの測定が改良された）と関連する場合に機器は実際上非常に有用であり得る。本発明の機器は、より精巧な分光設備において詳細で時間を消費する調査を必要とする、宝石の数を著しく減少する、本発明の目的とする、ＨＰＨＴ処理検出器というよりも、予測する機器であるか又はふるい分けする機器と見なされる。
【００１２】
本発明の機器は、ダイアモンドの色を減少するためにＨＰＨＴ処理を受けた、天然のＩＩ型ダイヤモンドをふるい分けすることを主に目的としている。かかる適用において、ダイアモンドを天然及びＩＩ型の両者として確定するため、つまり、合成であるか又はＩＩ型の天然ダイアモンドでないすべてのダイアモンドを拒絶するために、ダイアモンドは事前にふるい分けされる。ＩＩ型ダイアモンドは、５００乃至１５００ｃｍ^−１間の赤外線スペクトルの領域、いわゆる、“欠損を引き起こす一つのフォノン（ｄｅｆｅｃｔ−ｉｎｄｕｃｅｄ−ｏｎｅ−ｐｈｏｎｏｎ）”で吸収しないものとして定義される。ＩＩ型は、かかる領域での赤外線スペクトルの測定によって決定されるか、又はＤｉａｍｏｎｄＳｕｒｅ２機器の使用によって決定される。ＤｉａｍｏｎｄＳｕｒｅ２機器は天然と合成のＩＩ型ダイアモンドの両者をあげて（つまり、拒絶）、ＤｉａｍｏｎｄＳｕｒｅ２機器からの照会は、ダイアモンドが合成であるかどうかを決定するために検査され、代替として、標準の宝石学的技術が適用されるかもしれない。
【００１３】
さらに、本発明の機器は、すべてのＨＰＨＴ処理された天然のＩ型ダイアモンド（Ｉ型は、欠損を引き起こす一つのフォノン領域での窒素の不純物による吸収を表すものとして定義される）をあげる。しかしながら、比較的多数の未処理の天然のＩ型ダイアモンドがさらにあげられ、本発明の機器は天然のＩ型ダイアモンドのＨＰＨＴ処理の検出において効率的ではない。
【００１４】
本発明の機器が単に発光処理を検出するために使用される場合、別の機器での事前のふるい分けは必要とされない。すべての型のダイアモンドは、ダイアモンドが照射される場合に７４１ｎｍのゼロフォノン線（ｚｅｒｏ　ｐｈｏｎｏｎ　ｌｉｎｅ）を有する。
【００１５】
本発明の機器は、宝石が未処理の天然ダイアモンドであるか否かを単に提示するようにプログラムできる。したがって、機器は宝石を２つのカテゴリー、いわゆる、“パス”（つまり、宝石が照射処理又はＨＰＨＴ処理を受けていない未処理の天然ダイアモンドであることを提示）及び“注目（ｒｅｆｅｒ）”に分類するためにプログラムでき、“注目”のカテゴリーが提示された場合はさらなる種類分けを支援するために重要なスペクトルの特徴の比率を与えることができる。代替として、機器は、宝石が本当にダイアモンドであるかどうか、又は宝石が合成ダイアモンドであるかどうか、又は宝石が合成ダイアモンドと天然ダイアモンドのダブレット（天然ダイアモンドの上に合成ダイアモンドの化学蒸着法（ＣＶＤ）によって合成できるダイアモンド）であるかどうか、又はダイアモンドの色を改善するために宝石が照射され及び／若しくはＨＰＨＴ処理を受けた天然ダイアモンドであるかどうかなどの、相当数の情報を与えるようにプログラムできる。この場合、機器は下記のような、
“パス”−さらなる試験は必要なく、サンプルは天然で未処理であり得る、
“注目”−ごくわずかな比率の天然の未処理のＩＩ型ダイアモンドの結果（すべてのＨＰＨＴ処理された天然及び合成ダイアモンドに加えて）となるので、より精巧な分光試験を必要とする、
“ある分光の特徴の強度比率を与える数字で表した結果での注目”−表示される数字で表した結果は、より精巧な分光学的測定を必要とせずにＨＰＨＴ処理されたサンプルを決定するために十分であるかもしれない（かかる強度比率の有用性は、上に参照した、例えばフィッシャー等の論文に記述されている）、
の３つの可能な結果のうち一つを表示できる。
【００１６】
機器がすべての合成ダイアモンドにおける“注目”結果を与える一方で、ＨＰＨＴ処理された合成ダイアモンドは独特の分光的特徴の観察によって明確に識別することができる。
【００１７】
ダイアモンドのラマン線（Ｒａｍａｎ　ｌｉｎｅ）及びその大きさが検出されるように機器を配置することは可能であり、かかる手法において関心のある光ルミネセンスの特徴が技術をより量的にするために標準化されるかもしれない。ラマン線の大きさは、宝石のサイズ又は宝石の切断の特徴によって変化し、ルミネセンスの特徴は宝石のサイズ又は切断の影響を弱めるためにラマンの大きさと一致して割り当てることができる。
【００１８】
一つだけのレーザーと照射の一つだけの波長が存在する場合、機器は有用であるかもしれない。しかしながら、２つの異なる波長の照射を提供することが好ましく、これを行うために、２つのレーザー、及び好ましくは２つの分光計を提供することが好ましい。かかる分光計は、２つが異なっているが、重なっている波長領域をカバーすることができる。理論的には、高度な単色放射線が上に参照されたラマン線を生ずるために必要とされるが。光ルミネセンススペクトルを生じるように宝石を照射するための非コヒーレント又はブロードバンド放射を使用することが可能である。
【００１９】
窓は、金輪によって取り囲まれているかもしれない、光ファイバーケーブルの末端によって形成できる。金輪及びファイバーは、熱サイクルに耐えることができる、低い熱質量（ｔｈｅｒｍａｌ　ｍａｓｓ）を有するべきである。理論的には、ある窓はレーザーに接続され、別の窓は分光計に接続される一つ以上の窓を有することが可能であるが、通常は、容器に一つだけの窓があるだろう。実際、窓は、ダイアモンドが窓の位置に容易に位置でき、重力によって窓に留まることができるように容器のまさに底部であるだろう。しかしながら、扱い難く、特別な保持手段が必要とされるが、理論的には、窓は容器の側面にあるだろう。
【００２０】
断熱容器は、約５０ｍｍ又は約３０ｍｍ未満の深さで、約５０００ｍｍ^２又は４０００ｍｍ^２未満で、さらに約４００ｍｍ^２未満の平面領域を有することができる。第一又は第二レーザーのレーザー出力性能は、約１００ｍＷ未満であり、つまり約１０及び約５０ｍＷとの間である。一つのレーザーは、約１０ｘ１０ｍｍよりも小さい大きさのダイオードレーザーで非常に小型である。別のレーザーは、３０ｍｍ未満の直径及び２００ｍｍ未満又はさらに７５ｍｍ未満の長さを有することができる。分光計は、約１５０ｘ２００ｘ５０ｍｍの大きさを有することができる。機器は、約１５０ｍｍであるか又は１５０ｍｍ以下、つまり約１５０ｍｍ又は約１００ｍｍの高さ、約５５０ｍｍ未満の平面で見た外部の長さ、及び約２５０ｍｍ又は約２００ｍｍ未満の平面で見た外部の幅を有することができる。
【００２１】
発明の実施の形態
本発明の好ましい実施態様は、図面を参照しながら実施例の手法によって記載される。
【００２２】
図１乃至６の機器
機器は、内蔵式独立型の機器を提供するために、他の構成部分に取り付ける支持構造として作用する、フレーム１を有する。フレーム１は、アクセスを提供するために側面で開口しており、ほとんどの構成部分を包含する取り外し可能なプラスチックのハウジング１ｃ（図５及び６を参照）によって覆われている。フレーム１は、カバー１ａとカバー１ａにボルトで締めつけられた基板１ｂを含み、ほとんどの構成部分はボルトで締め付けられている。断熱性の円筒状（断面の延長）の熱可塑性の薄型壁の容器又は凍結剤槽２は、フレーム１の上部に取り付けられている。槽２は、断熱材として作用するポリスチレンなどの拡張した固い発泡のシリンダ２ａ内である。槽２は、液体窒素３を受けるためであり、検査される研磨された宝石４のためであり、槽２は、予期される最も大きいダイアモンドと十分な量の液体窒素を受けるために適切な大きさであり、可能な限り小さい機器の前面から後部までの大きさを維持する一方で槽の平面領域を最大限にするために拡張された形状である。槽２は、好ましくはテーブルである、宝石４の小面が置かれるところの槽の底部に窓５を有する。槽２は楕円のカバー又はサンプルチャンバー蓋６を有する。窓５に対して宝石４を保持し中心に位置付けるための下方に向かう突出部又はホールダーピン８がある。
【００２３】
ピン８は、一般的に１乃至３ｍｍの内径を有する低い熱質量の固い管であり、液体窒素の温度に耐える適切な工学的な熱可塑性物質からなる。ピン８は、異なる高さ（テーブルからキューレットポイントまでの距離）の宝石を収容するために、例えば、摩擦適合又は簡素な摺動する適合を備える摺動要素の形態である。配置は、宝石４のキューレットがピン８の下部端に押圧され、宝石４のテーブルが窓５に接触するまで槽２内にすでに存在する液体窒素内にピン８を下げるのに先だって、摩擦によるか又は“Ｂｌｕ−Ｔａｃ”などの粘着性物質の何れかによって定位置に保持されるようである。
【００２４】
槽２、カバー６及び突出部８を含む機器の上部分は、下記により詳細に記載される。
【００２５】
フレーム１は、第二（赤）レーザー１０と同様に第一の小型で固体状態のレーザー９を含む。フレーム１はまた、適切な領域に感受性の２つの小型で高感度ＣＣＤ分光計１１ａ、１１ｂを含む。レーザー９、１０及び分光計１１ａ、１１ｂは、基板１ｂにボルトで締め付けられる。レーザー９、１０及び分光計１１ａ、１１ｂは、個々の光ファイバーケーブル１２、１３、１４ａ、１４ｂによって接続されるか、又は窓５につながっている単一の４分岐された光ファイバーケーブルによって接続される。窓５は光ファイバーケーブル１２、１３、１４ａ、１４ｂの末端によって形成されるか、又は槽２の底部の平面で終了する、単一ケーブルの端によって形成される。かかる手法において、レーザー９、１０は２つの異なる波長の放射線で宝石４を照射するため窓５に接続されており、分光計１１ａ、１１ｂは宝石４によって照射される光ルミネセンススペクトルを感知するため、及びレーザーの出力において対応するスペクトルのデータ信号を与えるため窓５に接続される。光ファイバーケーブル１２、１３、１４ａ、１４ｂの末端は、スプール形状の保定装置１５に保持されている、非常に薄い、例えば、鋼金輪（示されていない）によって取り囲まれている。代替案は、槽２の底部により小さな穴を有し、保定装置を省略することである。保定装置１５と光ファイバーケーブル１２、１３、１４ａ、１４ｂは、低い熱質量（つまり、一般的に薄いか又は短い直径）を有し、熱衝撃に耐えることができる。好ましくは、各ケーブル１３、１４ａ、１４ｂを形成する単一のファイバーは、レーザー９からの励起ケーブル１２を部分的に形成するファイバーの束によって窓５で取り囲まれている。励起ケーブル１２のファイバーと任意にすべてのケーブル１２、１３、１４ａ、１４ｂは、好ましくは、直径はすべて約２５０ミクロン若しくは約２００ミクロンであるか又はそれらの数値未満である。
【００２６】
照射する放射線の波長で放射線をフィルターするために、例えば、特定の分光計１１ａ、１１ｂが検出するレーザー９、１０の波長領域でレーザー９、１０の波長を遮断するために、窓５と分光計１１ａ、１１ｂとの間の１６ａ、１６ｂで概略的に示される遮断フィルタがある。２つのレーザー９、１０間を切り換えるための簡素な配置がある。安全のために、励起ケーブル１２はその前面に機械的なシャッタ（示されていない）を有し、かかるシャッタはカバー６が開いた時に閉じるように配置されている。レーザー１０は、カバー６が開いた場合に電源を切る、カバー６と関連しているポジティブブレイクマイクロスイッチ（ａ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｂｒｅａｋ　ｍｉｃｒｏ−ｓｗｉｔｃｈ）によって作動する電子安全装置（示されていない）を有している。
【００２７】
分光計１１ａ、１１ｂの出力は、分光計からのスペクトルデータを分析するため、宝石４が未処理の天然ダイアモンドであるかどうかなどを決定するために、基板１ｂにボルトで締め付けられた印刷された回路基部１７上の電子制御ボードの形態でプロセッサに接続される。プロセッサは、宝石４が未処理の天然ダイアモンド、又は照射されたダイアモンド或いは合成ダイアモンドであるかどうかを提示する情報を表示するためのディスプレイ１８に接続される。ディスプレイ１８は数字で表した結果又はテキスト結果を与えることができる。制御ボタン１９、２０の形態の手動制御の要素が概略的に示されている。
【００２８】
図３と図４は槽２と直接的に関連する部分の詳細を示す。槽２の上部及び絶縁シリンダ２ａにわたって適合し、カバー１ａに固定されるプラットフォーム３１がある。プラットフォーム３１は、サンプルチャンバー蓋６に対して固定されるアーム３４が軸として回転する、ピボットピン３３に取り付けているピボットブロック３２を有する。アーム３４は、蓋６が開いた場合にレーザー９が明滅される（ｔｈｅ　ｌａｓｅｒ　９　ｉｓ　ｏｃｃｕｌｔｅｄ）ように、レーザー９の前面の機械的なシャッタ（示されていない）に接続するための多数の孔を備えて提供されるテール３５（図１を参照）を有する。
【００２９】
プラットフォーム３１は、取り外し可能なサンプルホルダー３７の末端のパスホール上の２つの上方に向かって突出しているピン３６を有する。サンプルホルダー３７は、簡素な摺動する適合としてホルダーピン８の通過によって（それは摩擦適合でありえるが）不可欠なサンプルホルダーカバー又は蓋３８を有し、ピン８は操作のためにピンの上部に環３９を有する。サンプルホルダー３７は、サンプルホルダー末端の側面にギザギザを有し、ピン３６上にホルダー３７を位置するために、各手の親指と人指し指との間で末端の側面をグリップすることによって簡単に操作可能である。
【００３０】
図１及び３で見られるように、大きな中央の孔とガス化された凍結剤の通過のための他の孔を備える、槽２の上部末端で結合している、孔のあるプレート４１が存在する。プレート４１は、槽２内の凍結剤３にユーザが指を入れる危険性を減少する。図１で見られるように、サンプルホルダー蓋３８はプレート４１の大きな中央の開口部を備えて示すが、ちょうどその上にある。
【００３１】
後部カバー４２はレーザー９の後部を保護するために示されている。ハウジング１ｃは、２つのネジ（示されていない）によって基板１ｂに保持され、蓋６、ディスプレイ１８、制御ボタン１９、２０及び後部カバー４２のために適する開口部を有する。
【００３２】
実施例
図１乃至６の機器の一つの実施例は下記を有する。
【００３３】
フレーム１：約１１１ｍｍの高さで、幅と長さは１８４ｘ２４０ｍｍである。
【００３４】
機器全体の大きさ：１５０ｍｍの高さで、幅と長さは２２０ｘ３００ｍｍである。
【００３５】
槽２：主要な内部軸とマイナーな内部軸がそれぞれ１００ｍｍと４０ｍｍで深さ３０ｍｍであり、３６００ｍｍ^２の平面領域を有する。
【００３６】
突出部８：アセタール樹脂。
【００３７】
第一レーザー９：リードライトテクノロジー社（Ｌｅａｄｌｉｇｈｔ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（台湾）によって供給される、波長が５３２ｎｍで周波数が２倍のＮｄ：ＹＶＯ_４ＧＬＭ−１１０シリーズのレーザー、出力５０ｍＷ、直径２０ｍｍ、長さ５０ｍｍ（代替として、周波数が２倍のＮｄ：ＹＡＧレーザーが使用できるが、しかし長さは１４０ｍｍである。）。
【００３８】
第二レーザー１０：ＳＡＮＹＯ社から供給される６５５ｎｍ（約６３０ｎｍと約７００ｎｍとの間で安定）の小型のダイオードレーザーＤＬ−５１４７−０４１、出力５０ｍＷ、１０ｍｍ未満の直径、１０ｍｍ未満の長さ。
【００３９】
分光計１１ａ、１１ｂ：ワールドプレシジョンインストルメンツ社（Ｗｏｒｌｄ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）によって販売されオーシャンオプティクス社（Ｏｃｅａｎ　Ｏｐｔｉｃｓ）によって製造されるＤｕａｌ　Ｇｒａｔｉｎｇ　ｍｏｄｅｌ　ＳＤ２０００で、ほぼ１００ｍｍ長で、１４０ｍｍ幅で４０ｍｍ高。１００ミクロンのスリットはスペクトルの解像度を改良するために各分光計の入口スリットの前面に位置でき、分光計１１ａ、１１ｂは５５０と１０００ｎｍ間のゼロ−フォノン線を備えるルミネセンス特性を感知する。分光計１１ａ、１１ｂは、それぞれのレーザー９によって励起され、レーザー１０によって励起された放射線を検出する。
【００４０】
励起光ファイバーケーブル１２：２５０ミクロンの直径のファイバーの束。
【００４１】
励起光ファイバーケーブル１３：単一の２５０ミクロンの直径のファイバー。
【００４２】
光ファイバーケーブル１４ａ、１４ｂ：単一の２５０ミクロンの直径のファイバー。
【００４３】
保定装置１５：アセタール樹脂。
【００４４】
フィルタ１６ａ、１６ｂ：レーザー９、１０のそれぞれからの波長を遮断する、長波長パスフィルタ（例えば、Ｓｃｈｏｔｔ　ｇｌａｓｓ　ＯＧ５５０及びＲＧ６９５）。
【００４５】
プロセッサ：ほぼ２３５ｘ１６０ｍｍの大きさの印刷された回路ボード１７上の他の構成部分を備えて、３２ｋｗｏｒｄｓのプログラムメモリと９ｋｗｏｒｄｓの記憶メモリを備える１６ビットの集積回路である、Ｔｅｘａｓ　ＴＭＳ３２０　Ｆ２０６の単一チップ。
【００４６】
ディスプレイ１８：各線が２４文字の２線を備え、印刷された回路ボードの前面パネルを液晶装置上に形成し、ディスプレイの大きさは約１０５ｘ３０ｍｍの液晶装置。
【００４７】
重量：３ｋｇ以下、つまり簡単に持ち運べて、内蔵式独立型の機器。
【００４８】
操作：上で参照したフィッシャー等の文献はＨＰＨＴ処理に関係のある分光の詳細において調べることができる。本発明の機器は、５７５ｎｍ、６３７ｎｍ及び７３７ｎｍでゼロ−フォノン線のルミネセンス特性を検出する。かかる線はＣＶＤ方法によるダイアモンドの成長の一般的な特徴である。機器はまた、ＨＰＨＴ合成によって成長した、数多の合成ダイアモンドの特徴特性を検出する。かかる特徴は不純物に関連する原子のコバルト及びニッケルから生じ、５８０．４ｎｍ、７２０ｎｍ及び７９３ｎｍでのルミネセンスピークを有する。機器はまた、照射処理を受けるダイアモンドの特性である、７４１ｎｍ（ＧＲ１帯域）でのゼロ−フォノン線を検出する。ＨＰＨＴ処理は、５７５ｎｍと６３７ｎｍの特徴の強度の比から決定できる。機器はまた、ダイアモンドの色へ影響するためにＩ型ダイアモンドがＨＰＨＴ処理を受けることを９８７ｎｍでの特徴の存在が決定する、９８７ｎｍ（Ｈ２帯域）での特徴を検出するように設計できる。さらに本発明の機器は、５３２ｎｍ又は６５５ｎｍの波長における照射から生じる第一オーダーのラマンストークス線を検出でき、光ルミネセンススペクトルにおける量的な結果を与えるように光ルミネセンス信号の振幅を標準化する線の高さを使用できる。
【００４９】
図１乃至６の機器は、上に記載の“パス”、“注目し”及び“ある分光の特徴の強度比率を与える数字で表した結果での注目”の３つの可能な結果のうち一つを表示するために配置される。
【００５０】
したがって、図１乃至６の機器は、研磨された宝石が、照射処理を受けておらず、ＨＰＨＴ処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示する。しかしながら、特定のルミネセンスピークの選択的な検出によって、単に研磨された宝石が照射処理を受けていない天然ダイアモンドであるかどうか、又は単に研磨された宝石がＨＰＨＴ処理を受けていない天然ダイアモンドであるかどうかを提示するために機器が配置されることを可能にする。
【００５１】
実施例７及び８の機器
実施例７及び８の機器は、図１乃至６の機器と基本的に同様であり、同一の参照番号が同一であるか又は同様の部分に用いられる。単一の検出ケーブル１４を備える、単一の分光計１１がある。単一のフィルタ１６がある。所望であれば、一つの分光計は図１乃至６の配置から取り外しでき、単一の分光計に適切なフィルタを挿入し、関連する光ファイバーケーブル又は足を取り除く。ピン８は、部分的にカバー配置を形成する、フラットカバー７に固定され、そのレイアウトは図１乃至６の機器のレイアウトよりもさらに簡素である。レーザー９における機械的なシャッタの表示はないが、しかし蓋６が開いている場合にレーザー９が明滅されるように提供できる。
【００５２】
図７及び８の機器の異なる配置（示されていない）において、双分岐された光ファイバーが使用される。一つのレーザー９、１０からの光は、光ファイバーケーブルの一つの足の前面のシャッタ上に直接当たる。第二レーザーからの光は、機械的なソレノイドによって作動される、二重のプリズムの配置によって第一レーザーの径路に沿って偏向される。
【００５３】
図７及び８の機器は、上に記載の実施例のようであり得る。単一のフィルタ１６は、第一レーザー９からの光を遮断するように組み合わされた長波長パスフィルタ（例えば、Ｓｃｈｏｔｔ　Ｇｌａｓｓ　ＯＧ５５０）、さらに第二レーザー１０の波長で中心のノッチフィルターであり得、１乃至５ｎｍの波長範囲にわたる光を遮断する。
【００５４】
円形断面の容器は、２０ｍｍの深さで２０ｍｍの内径であり、約３１５ｍｍ^２の平面の断面領域を有する。
【００５５】
図９の機器
図９の機器は、図７及び８の機器とは異なる大きさを有するが、しかし、第二レーザー１０が省略されるという点を除いては、非常に類似している。同じ参照数字は、同一の部分を示す。光ファイバーケーブル１２、１４は、概略して示されている。
【００５６】
ここで使用される、用語“レーザー”は、任意のコヒーレントな放射線源を含む。ここで使用される、用語“分光計”は、適切な光ルミネセンス波長を検出又は感知できる、任意の検出器を含み、その簡素な形態は、単に狭いバンドパスフィルタ及び光電子増倍管であるかもしれない。
【００５７】
明細書の記載と請求項の全体にわたって、もし内容が明白に他の方法で要求しなければ、“含む”、“含んでいる”、及び同様の単語は、排他的であるか又は網羅した感覚に対して包括的に解釈され、すなわち、“限定しないが、含んでいる”の感覚である。
【００５８】
本発明は単に実施例の手法によって上に記載されているが、修正をなすことは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２の線Ｉ−Ｉに垂直に沿った、研磨された宝石が未処理の天然ダイアモンドであるかどうかを提示する第一機器の部分的な断面図である。
【図２】上部のカバーの一部と示されていない他の部分を備える、図１の機器の平面図である。
【図３】第一機器のサンプルチャンバーを示す第三角度の投影図である。
【図４】第一機器のサンプルホルダーを示している第三角度の投影図である。
【図５】後部から見た場合の第一機器のハウジングの第三角度の投影図である。
【図６】前面から見た場合に第一機器のハウジング内における第一機器の第三角度の投影図である。
【図７】第二機器を概略する断面図である。
【図８】第二機器を概略する平面図である。
【図９】第三機器を概略する断面図である。

Claims (46)

1. 研磨された宝石が照射処理を受けておらず、且つ高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための機器であって、該機器は、
   凍結剤と検査される宝石を受けるための断熱容器であって、前記宝石の小面が置かれる、少なくとも一つの窓を該容器の隣接した底部に有することを特徴とする断熱容器と、
   前記容器のカバーと、
   前記宝石を照射するための前記窓に接続されたレーザーと、
   前記宝石によって放射される光ルミネセンススペクトルを検出し、出力において対応するスペクトルのデータ信号を与えるための前記窓に接続される分光計と、
   照射する放射線の波長において放射線をフィルターするための前記窓と前記分光計との間の遮断フィルタと、
   前記分光計からの前記スペクトルのデータを分析するため、前記宝石が照射処理を受けておらず、且つ高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための前記分光計の前記出力に接続されるプロセッサと、
   前記研磨された宝石が照射処理を受けておらず、且つ高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを示す情報を表示するための前記プロセッサに接続されるディスプレイと、及び
   内蔵式独立型の機器を提供するために、前述までに列記の構成部分を設置している支持構造と、
   よりなる機器。
2. 研磨された宝石が照射処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための機器であって、該機器は、
   凍結剤と検査される宝石を受けるための断熱容器であって、前記宝石の小面が置かれる、少なくとも一つの窓を該容器の隣接した底部に有することを特徴とする断熱容器と、
   前記容器のカバーと、
   前記宝石を照射するための前記窓に接続されたレーザーと、
   前記宝石によって放射される光ルミネセンススペクトルを検出し、出力において対応するスペクトルのデータ信号を与えるための前記窓に接続される分光計と、
   照射する放射線の波長において放射線をフィルターするための前記窓と前記分光計との間の遮断フィルタと、
   前記分光計からの前記スペクトルのデータを分析するため、前記宝石が照射処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための前記分光計の前記出力に接続されるプロセッサと、
   前記研磨された宝石が照射処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを示す情報を表示するための前記プロセッサに接続されるディスプレイと、及び
   内蔵式独立型の機器を提供するために、前述までに列記の構成部分を設置している支持構造と、
   よりなる機器。
3. 研磨された宝石が高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための機器であって、該機器は、
   凍結剤と検査される宝石を受けるための断熱容器であって、前記宝石の小面が置かれる、少なくとも一つの窓を該容器の隣接した底部に有することを特徴とする断熱容器と、
   前記容器のカバーと、
   前記宝石を照射するための前記窓に接続されたレーザーと、
   前記宝石によって放射される光ルミネセンススペクトルを検出し、出力において対応するスペクトルのデータ信号を与えるための前記窓に接続される分光計と、
   照射する放射線の波長において放射線をフィルターするための前記窓と前記分光計との間の遮断フィルタと、
   前記分光計からの前記スペクトルのデータを分析するため、前記宝石が高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための前記分光計の前記出力に接続されるプロセッサと、
   前記研磨された宝石が高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを示す情報を表示するための前記プロセッサに接続されるディスプレイと、及び
   内蔵式独立型の機器を提供するために、前述までに列記の構成部分を設置している支持構造と、
   よりなる機器。
4. 前記レーザーは、約５３０ｎｍ又は約６３０ｎｍと約７００ｎｍとの間の放射線を放射することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
5. 前記レーザーは、約６５５ｎｍで放射線を放射することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
6. 前記レーザー又は複数のレーザーは、少なくとも２つの異なる波長の放射線で前記宝石を照射するためのものであることを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
7. 異なる波長のそれぞれの放射線で前記宝石を照射するために前記窓に接続された、少なくとも二つの前記レーザーが存在することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
8. 前記レーザー又は複数のレーザーは、小型で固体状のレーザーであることを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
9. 前記分光計は、少なくとも一つの特異的なルミネセンスピークの存在を検出することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
10. 前記分光計は、少なくとも一つのルミネセンスピークを検出し、それによって前記ダイアモンドが高圧高温合成によって生じた合成ダイアモンドであるかを示すことを特徴とする請求項９に記載の機器。
11. 前記分光計は、５８０．４ｎｍ、７２０ｎｍ、７５３ｎｍ及び７９３ｎｍの少なくとも一つ以上のルミネセンスピークを検出し、それによって前記ダイアモンドが高圧高温合成によって生じた合成ダイアモンドであるかを示すことを特徴とする請求項１０に記載の機器。
12. 前記分光計は、少なくとも二つの特異的なルミネセンスピークの存在、プロセッサー比率、前記ダイアモンドが高圧高温処理を受けたかどうかを決定する前記ピークを検出することを特徴とする請求項９乃至１１の何れかに記載の機器。
13. 前記少なくとも二つのピークは５７５ｎｍ及び６３７ｎｍであることを特徴とする請求項１２に記載の機器。
14. 前記分光計は、７３７ｎｍでルミネセンスピークを検出し、それによって前記ダイアモンドが合成であるかどうかを決定することを特徴とする請求項９乃至１３の何れかに記載の機器。
15. 前記分光計は、７４１ｎｍでルミネセンスピークを検出し、それによって前記ダイアモンドが照射しているかどうかを決定することを特徴とする請求項９乃至１３の何れかに記載の機器。
16. 前記分光計は、９８７ｎｍでルミネセンスピークを検出し、それによって前記ダイアモンドがＨＰＨＴ処理されたかどうかを決定することを特徴とする請求項９乃至１４の何れかに記載の機器。
17. 前記分光計は、前記ルミネセンススペクトルでダイアモンドのラマンピークの振幅に一致する信号を与え、前記プロセッサの前記出力は前記ラマンピークの前記振幅に一致して標準化されることを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
18. 前記窓に両者が接続される、少なくとも二つの前記分光計が存在することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
19. 前記分光計又は各々の分光計は、約５５０乃至１０００ｎｍの範囲内に感受性であることを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
20. 前記分光計又は各々の分光計は、小型のＣＣＤ分光計であることを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
21. 光ファイバーケーブルは、前記レーザー及び前記分光計を前記窓に接続することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
22. 前記光ファイバーケーブルの末端は、前記窓を形成することを特徴とする請求項２１に記載の機器。
23. 前記窓の近辺において、第一光ファイバーケーブルは、個々のファイバーの束で形成される、さらなる光ファイバーケーブルの個々のファイバーによって取り囲まれていることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の機器。
24. 前記分光計は、前記窓の近辺において、一つの前記レーザーから至る、個々のファイバーの束で形成されている、前記さらなる光ファイバーケーブルの個々のファイバーによって取り囲まれている第一光ファイバーケーブルによって前記窓に接続されることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の機器。
25. 前記第一光ファイバーケーブルの断面領域は、前記さらなる光ファイバーケーブルよりも実質的に狭いことを特徴とする請求項２３又は２４に記載の機器。
26. 前記支持構造は、ハウジングの上部に位置する前記断熱容器、前記ディスプレイ、及び少なくとも一つの手動の制御要素以外のすべての前記構成部分を包含する単一の前記ハウジングを含むことを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
27. 前記窓に対して前記宝石を保持するための部分を有することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
28. 前記容器カバーは、前期容器の前記上部を覆うための一部分及び前記窓に対して前記宝石を固定し保持するための突出部の下端の陥凹を備える下方に向かう突出部を有することを特徴とする請求項２７に記載の機器。
29. 前記下方に向かう突出部は、中空の管であることを特徴とする請求項２８に記載の機器。
30. 約１５０ｍｍ未満の高さを有することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
31. 約１００ｍｍの高さを有することを特徴とする請求項３０に記載の機器。
32. 約５５０ｍｍ未満の平面で見た長さを有することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
33. 約１５０ｍｍであるか又は約１５０ｍｍ未満の高さを有することを特徴とする請求項３２に記載の機器。
34. 約５０ｍｍ未満の容器の深さを有することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
35. 約３０ｍｍ未満の容器の深さを有することを特徴とする請求項３４に記載の機器。
36. 約５０００ｍｍ^２未満の平面で見た領域を有することを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
37. 約４００ｍｍ^２未満の平面で見た領域を有することを特徴とする請求項３６に記載の機器。
38. 前記容器は、前記凍結剤としての液体窒素を受けるために配置されることを特徴とする前述までの請求項の何れかに記載の機器。
39. 研磨された宝石が照射処理を受けておらず、及び／又は高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための機器であって、図面の図１乃至６又は図７及び８或いは図９に関して実質的にここに記載される機器。
40. 研磨された宝石が照射処理を受けておらず、及び／又は高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための機器であって、後述する実施例に関して実質的にここに記載される機器。
41. 研磨された宝石が照射処理を受けておらず、且つ高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための方法であって、前述までの請求項の何れかに記載の前記機器の使用と、前記容器に凍結剤を置き、前記窓に隣接して前記宝石の小面で前記宝石を置くことと、前記レーザーで前記宝石を照射することと、及び前記ディスプレイに前記情報を表示することと、よりなる方法。
42. 研磨された宝石が照射処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための方法であって、前述までの請求項の何れかに記載の前記機器の使用と、前記容器に凍結剤を置き、前記窓に隣接して前記宝石の小面で前記宝石を置くことと、前記レーザーで前記宝石を照射することと、及び前記ディスプレイに前記情報を表示することと、よりなる方法。
43. 研磨された宝石が高圧高温処理を受けていない、天然ダイアモンドであるかどうかを提示するための方法であって、前述までの請求項の何れかに記載の前記機器の使用と、前記容器に凍結剤を置き、前記窓に隣接して前記宝石の小面で前記宝石を置くことと、前記レーザーで前記宝石を照射することと、及び前記ディスプレイに前記情報を表示することと、よりなる方法。
44. 前記研磨された宝石は、合成であるか又はＩＩ型の天然ダイアモンドでないすべてを拒絶するためにふるい分けされ、拒絶されない前記研磨された宝石は前記機器を使用して検査されることを特徴とする請求項４１乃至４３の何れかに記載の方法。
45. 前記凍結剤は液体窒素であることを特徴とする請求項４１乃至４４の何れかに記載の方法。
46. 後述する実施例に関してここに記載のように実質的に実行されることを特徴とする請求項４１乃至４３の何れかに記載の方法。