JP2009002703A

JP2009002703A - Diamond inspection device

Info

Publication number: JP2009002703A
Application number: JP2007161799A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tsuchibuchi; 毅土渕
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2009-01-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diamond inspection device capable of inspecting directly a diamond in a worked state into a ring or a necklace, without removing it from a pedestal or the like. <P>SOLUTION: A sample holder 1 holds the pedestal 26 of a sample 2 to make a specified surface a of the sample 2 perpendicular to an incident light or come to the vicinity thereof, and is mounted on a stage 4. An infrared ray generated by an FTIR 5 provided with an interferometer gets incident into the sample 2, and total-reflected in an inside of the sample 2 to be emitted from the specified surface a of the sample 2. The emitted infrared ray is detected by a semiconductor detector 8, and a data is processed to obtain an infrared spectrum. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、試料に赤外光を照射して透過又は反射してくる赤外光のスペクトルを測定することにより試料の分析を行う赤外分光分析装置に関し、特にはダイヤモンドを測定・検査するためのダイヤモンド検査装置に関する。 The present invention relates to an infrared spectroscopic analyzer for analyzing a sample by irradiating the sample with infrared light and measuring the spectrum of transmitted or reflected infrared light, and in particular for measuring and inspecting diamond. Relates to diamond inspection equipment.

指輪やネックレスなどの装飾品に用いられるダイヤモンドは、天然物や人工物、放射線処理あるいは高温高圧によって着色された処理石などがあり、それらの検査・分類に赤外分光分析が用いられている。従来、指輪やネックレスに加工される前の石の状態のダイヤモンドを透過法あるいは拡散反射法により測定している（例えば特許文献１、特許文献２参照）。 Diamonds used for ornaments such as rings and necklaces include natural products, artificial products, processed stones colored by radiation treatment or high temperature and pressure, and infrared spectroscopic analysis is used for inspection and classification thereof. Conventionally, diamond in a stone state before being processed into a ring or a necklace is measured by a transmission method or a diffuse reflection method (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

指輪やネックレスに加工された状態のダイヤモンドは、金属製の台座に固定されており、この台座が赤外光を透過しないため、透過法による測定はできない。また、前記台座などが機構的に妨害して検査装置の測定位置に設定できないため、拡散反射法あるいは透過法いずれの方法においても測定困難である。したがって、測定を可能にするためには、前記台座からダイヤモンドを取り外す必要があるが、コストなどの問題があり現実的には測定困難である。
特表平９−５０８９７０号公報特表平１０−５０５１６０号公報 Diamond in a state of being processed into a ring or a necklace is fixed to a metal pedestal, and since this pedestal does not transmit infrared light, measurement by the transmission method cannot be performed. Further, since the pedestal or the like is mechanically hindered and cannot be set at the measurement position of the inspection apparatus, it is difficult to perform measurement using either the diffuse reflection method or the transmission method. Therefore, in order to enable the measurement, it is necessary to remove the diamond from the pedestal, but there are problems such as cost and it is practically difficult to measure.
Japanese National Patent Publication No. 9-508970 Japanese National Patent Publication No. 10-505160

指輪やネックレスに加工された状態のダイヤモンドを検査する場合は、台座から外す必要があり、手数を増すとともに、熟練を要し、さらに長時間を要した。 When inspecting diamonds that were processed into rings or necklaces, it was necessary to remove them from the pedestal, which increased the number of tasks, required skill, and took a long time.

赤外光をダイヤモンドの特定の表面に照射し、照射後反射して出射した反射赤外光を検出器に導入してダイヤモンドの検査を行うダイヤモンド検査装置であって、前記特定の表面との挟角が４５度の２個の傾斜面が形成されたダイヤモンドと、赤外光が特定の表面に所定方向から入射するよう前記ダイヤモンドを保持する保持手段と、前記両傾斜面で順次全反射し特定の表面から出射した赤外光を検出する検出器を備える。また、ダイヤモンドの特定の表面に対して赤外光を垂直方向に入射するとともに赤外光が前記ダイヤモンド内で全反射して前記特定の表面から垂直方向に出射するよう前記ダイヤモンドを保持し、この出射光を検出器に導いて前記検出器の信号より赤外スペクトルを得るようにする。したがって、ダイヤモンドを台座などから外すことなく、赤外光による検査ができる。 A diamond inspection apparatus for inspecting diamond by irradiating a specific surface of the diamond with infrared light and introducing the reflected infrared light reflected and emitted after irradiation into the detector. A diamond having two inclined surfaces with an angle of 45 degrees, a holding means for holding the diamond so that infrared light is incident on a specific surface from a predetermined direction, and a total reflection and specifying sequentially on both inclined surfaces. The detector which detects the infrared light radiate | emitted from the surface of is provided. Further, the infrared light is vertically incident on a specific surface of the diamond and the diamond is held so that the infrared light is totally reflected in the diamond and emitted from the specific surface in the vertical direction. The emitted light is guided to a detector to obtain an infrared spectrum from the signal of the detector. Therefore, inspection with infrared light can be performed without removing the diamond from the pedestal or the like.

ダイヤモンドと、それを保持する台座などで構成される指輪やネックレスの検査にあたり、ダイヤモンドをそれが保持されている台座などから外すことなく直接検査できる検査装置の提供が可能となる。したがって、ダイヤモンドを台座などから外すための熟練と、時間と、手数が不要となる。 It is possible to provide an inspection apparatus that can directly inspect a diamond or a necklace composed of a pedestal holding the diamond and a necklace without removing the diamond from the pedestal holding the diamond. Therefore, skill, time and labor for removing the diamond from the pedestal and the like are not required.

可視光により試料の設置状態や、入射光が試料内部で全反射して試料表面から出射することを確認できるモニターを備える。 A monitor is provided that can confirm that the sample is installed by visible light and that the incident light is totally reflected inside the sample and emitted from the sample surface.

以下、本発明の実施例であるダイヤモンド検査装置を図１から図３を参照して説明する。図１は、本発明のダイヤモンド検査装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、試料とその入射光および出射光を示す模式図である。図３は、測定結果の一例を示すグラフである。 A diamond inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a diamond inspection apparatus of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a sample and its incident light and outgoing light. FIG. 3 is a graph showing an example of the measurement result.

図１に示すように本発明のダイヤモンド検査装置は、試料２をその特定の表面が照射光に対して垂直あるいはその近傍になるように保持する試料ホルダー１と、試料ホルダー１を載置するステージ４と、赤外光を発生する干渉計を備えたＦＴＩＲ５と、カセグレン鏡からなる対物鏡３と、試料２上の測定領域を決めるための絞り（可変アパーチャ）６と、可視画像を得るときに使用する可視光光源７と、赤外線を検出する半導体検出器８と、可視画像を撮像するＣＣＤカメラ９と、パソコンなどからなり本装置の制御をする制御部１０と、可視画像などを表示する表示装置１１などから構成される。 As shown in FIG. 1, the diamond inspection apparatus of the present invention includes a sample holder 1 that holds a sample 2 such that a specific surface thereof is perpendicular to or near the irradiation light, and a stage on which the sample holder 1 is placed. 4, FTIR 5 having an interferometer that generates infrared light, an objective mirror 3 including a Cassegrain mirror, a diaphragm (variable aperture) 6 for determining a measurement area on the sample 2, and a visible image A visible light source 7 to be used, a semiconductor detector 8 for detecting infrared rays, a CCD camera 9 for picking up a visible image, a control unit 10 comprising a personal computer or the like for controlling the apparatus, and a display for displaying a visible image or the like The apparatus 11 is configured.

試料２は指輪であり、図２に示すように特定の表面ａを上面とするダイヤモンド２５と、面ｂ、ｃ側に取り付けられる台座２６から構成され、複雑な形状をしている。試料ホルダー１は、前記特定の表面ａを入射光側にして前記台座２６を保持し、ステージ４に載置される。 The sample 2 is a ring, which is composed of a diamond 25 having a specific surface a as an upper surface and a pedestal 26 attached to the surfaces b and c as shown in FIG. 2, and has a complicated shape. The sample holder 1 is placed on the stage 4 while holding the pedestal 26 with the specific surface a facing the incident light.

試料２の位置合わせと焦点合わせは次のように可視観察で行う。可視光光源７から出た可視光はハーフミラー２１で折り曲げられ、対物鏡３で集光され、試料２に照射される。試料２からの出射光（反射光）は対物鏡３を通過し、ＣＣＤカメラ９で試料２の画像として撮像され、制御部１０を介して表示装置１１に表示される。操作者は、表示装置１１を観察しながらステージ４を移動操作して試料２の画像位置を設定し、面ｂ、ｃの下方先端部に焦点を合わせる。 The alignment and focusing of the sample 2 are performed by visual observation as follows. Visible light emitted from the visible light source 7 is bent by the half mirror 21, collected by the objective mirror 3, and irradiated on the sample 2. The outgoing light (reflected light) from the sample 2 passes through the objective mirror 3, is captured as an image of the sample 2 by the CCD camera 9, and is displayed on the display device 11 via the control unit 10. The operator moves the stage 4 while observing the display device 11 to set the image position of the sample 2 and focuses on the lower tips of the surfaces b and c.

試料２の測定は次のように行われる。可視光光源７を消灯し、ＦＴＩＲ５の干渉計で生成した赤外光はハーフミラー２２で折り曲げられ対物鏡３で集光され試料２における特定の表面ａに照射される。試料２内に入射した赤外光のうち面ｂ、ｃで全反射したものは特定の表面ａからの出射光（反射光）となり、対物鏡３で拡大され、ミラー２０で折り曲げられ、半導体検出器８で検出される。半導体検出器８の出力信号は、フーリエ変換され、図３に示す試料２の赤外スペクトルが得られる。図３で、横軸は波数（１／ｃｍ）で縦軸は透過率（％Ｔ）である。図１からわかるように、ハーフミラー２１は可視観察時のみ、ミラー２０とハーフミラー２２はスペクトル測定時のみ光路に挿入されるように切り替わる。 The measurement of the sample 2 is performed as follows. The visible light source 7 is turned off, and the infrared light generated by the FTIR 5 interferometer is bent by the half mirror 22, condensed by the objective mirror 3, and irradiated on a specific surface a in the sample 2. Of the infrared light incident on the sample 2, the light totally reflected by the surfaces b and c is emitted light (reflected light) from a specific surface a, magnified by the objective mirror 3, bent by the mirror 20, and detected by the semiconductor. It is detected by the device 8. The output signal of the semiconductor detector 8 is Fourier transformed to obtain the infrared spectrum of the sample 2 shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the wave number (1 / cm) and the vertical axis represents the transmittance (% T). As can be seen from FIG. 1, the half mirror 21 is switched to be inserted into the optical path only during visible observation, and the mirror 20 and the half mirror 22 are inserted into the optical path only during spectrum measurement.

本発明は以上の構成であるから、指輪やネックレスに加工された状態のダイヤモンド２５を台座２６などから外すことなく直接検査できるダイヤモンド検査装置の提供が可能となる。したがって、ダイヤモンド２５を台座２６などから外すための熟練や、時間と手数が不要となる。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to provide a diamond inspection apparatus that can directly inspect the diamond 25 processed into a ring or a necklace without removing it from the pedestal 26 or the like. Therefore, skill, time and labor for removing the diamond 25 from the pedestal 26 and the like are not required.

図１と図２に示す実施例では、試料２は指輪用にカットされたダイヤモンド２５とその台座２６で構成されているが、棒状など他の形にカットされたダイヤモンドでも、赤外光を入射させる上部平面と全反射する下部斜面を有し前記上部平面より全反射光が出射する形状であれば、本発明は適用可能であり、装置は図示例に限定されない。 In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the sample 2 is composed of a diamond 25 cut for a ring and its pedestal 26, but infrared light is incident on a diamond cut into another shape such as a rod. The present invention can be applied as long as it has a shape that has an upper flat surface and a lower inclined surface that totally reflects, and the total reflected light is emitted from the upper flat surface, and the device is not limited to the illustrated example.

また、図１に示す実施例のうち対物鏡３と、絞り（可変アパーチャ）６と、可視光光源７と、ＣＣＤカメラ９と、ミラー２０と、ハーフミラー２１、２２を削除し、代わりにＦＴＩＲ５と試料２の間に照射光（入射光）用光ファイバーを配設して試料２における特定の表面ａを照射し、試料２と半導体検出器８の間に反射光（出射光）用光ファイバーを配設して試料２内に入射した赤外光のうち面ｂ、ｃで全反射し特定の表面ａから出射する赤外光を半導体検出器８に導入する構成でも本発明は適用可能である。本発明はこれら変形例を包含する。 Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the objective mirror 3, the diaphragm (variable aperture) 6, the visible light source 7, the CCD camera 9, the mirror 20, and the half mirrors 21 and 22 are deleted, and instead the FTIR 5 An optical fiber for irradiation light (incident light) is disposed between the sample 2 and the sample 2 to irradiate a specific surface a of the sample 2, and an optical fiber for reflected light (emitted light) is disposed between the sample 2 and the semiconductor detector 8. The present invention can also be applied to a configuration in which infrared light that is totally reflected by the surfaces b and c and emitted from a specific surface a is introduced into the semiconductor detector 8 among the infrared light that has entered and entered the sample 2. The present invention includes these modifications.

本発明のダイヤモンド検査装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the diamond test | inspection apparatus of this invention. 試料とその入射光および出射光を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a sample and its incident light and outgoing light. 測定結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a measurement result.

符号の説明Explanation of symbols

１試料ホルダー
２試料
３対物鏡
４ステージ
５ＦＴＩＲ
６絞り（可変アパーチャ）
７可視光光源
８半導体検出器
９ＣＣＤカメラ
１０制御部
１１表示装置
２０ミラー
２１ハーフミラー
２２ハーフミラー
２５ダイヤモンド
２６台座
ａ特定の表面
ｂ面
ｃ面 1 Sample holder 2 Sample 3 Objective mirror 4 Stage 5 FTIR
6 Aperture (variable aperture)
7 Visible light source 8 Semiconductor detector 9 CCD camera 10 Control unit 11 Display device 20 Mirror 21 Half mirror 22 Half mirror 25 Diamond 26 Base a Specific surface b Surface c Surface

Claims

赤外光をダイヤモンドの特定の表面に照射し、照射後反射して出射した反射赤外光を検出器に導入してダイヤモンドの検査を行うダイヤモンド検査装置であって、前記特定の表面との挟角が４５度の２個の傾斜面が形成されたダイヤモンドと、赤外光が特定の表面に所定方向から入射するよう前記ダイヤモンドを保持する保持手段と、前記両傾斜面で順次全反射し特定の表面から出射した赤外光を検出する検出器を備えたことを特徴とするダイヤモンド検査装置。 A diamond inspection apparatus for inspecting diamond by irradiating a specific surface of the diamond with infrared light and introducing the reflected infrared light reflected and emitted after irradiation into the detector. A diamond having two inclined surfaces with an angle of 45 degrees, a holding means for holding the diamond so that infrared light is incident on a specific surface from a predetermined direction, and a total reflection and specifying sequentially on both inclined surfaces. A diamond inspection apparatus comprising a detector for detecting infrared light emitted from the surface of the diamond.

ダイヤモンドの特定の表面に対して赤外光を垂直方向に入射するとともに赤外光が前記ダイヤモンド内で全反射して前記特定の表面から垂直方向に出射するよう前記ダイヤモンドを保持し、この出射光を検出器に導いて前記検出器の信号より赤外スペクトルを得るようにしたことを特徴とするダイヤモンドの検査方法。
Infrared light is incident on a specific surface of the diamond in the vertical direction, and the infrared light is totally reflected in the diamond so as to be emitted from the specific surface in the vertical direction. A diamond inspection method characterized in that an infrared spectrum is obtained from a signal of the detector by guiding the detector to a detector.