JPH06263418A - 赤色ダイヤモンドおよび桃色ダイヤモンド - Google Patents
赤色ダイヤモンドおよび桃色ダイヤモンドInfo
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Abstract
桃色ダイヤモンドを提供する。 【構成】 赤色ダイヤモンドは、Ib型窒素の500n
mにおける吸収係数が0.1cm-1以上0.2cm-1未
満であり、N−Vセンターの吸収ピーク570nmにお
ける吸収係数が0.05cm-1以上1cm-1未満であ
り、GR1センター、H2センター、H3センターおよ
びH4センターの可視域におる吸収係数が0.2cm-1
以下である。桃色ダイヤモンドは、Ib型窒素の500
nmにおける吸収係数が0.1cm-1未満であり、N−
Vセンターの吸収ピーク570nmにおける吸収係数が
0.005cm-1以上0.3cm-1未満である。
Description
適した赤色ダイヤモンド、桃色ダイヤモンドおよびそれ
らの製造方法に関するものである。
ていた。すなわち、天然原石に電子線を照射し、その後
真空下でアニーリングを行なうことによって、天然原石
中に各種のカラーセンターを作製し、着色していた。カ
ラーセンターは、結晶中の窒素と、電子線照射で生じた
格子欠陥とがアニーリングによって結合して形成される
ものである。格子欠陥単独よりなるカラーセンターもあ
る。カラーセンターの種類は、窒素の凝集形態によって
決まる。各カラーセンターと色との関係を表1に示す。
の特性については、Reports on Progress Physics,John
Walker,第42巻,1979年「ダイヤモンドの吸光と
発光」に記載されている。また、カラーセンター作製後
にダイヤモンドが実際に呈する色は、表1に示したカラ
ーセンターの色にダイヤモンド原石のオリジナルの色と
を重ね合せた色となる。
は、表2のように分類される。
ダイヤモンドまたは合成ダイヤモンドにカラーセンター
を作製しても、赤色または桃色を呈するダイヤモンドを
得ることができなかった。天然に産出されるカラーダイ
ヤモンドの中には、ごく稀に桃色を呈するものがある
が、供給量、金額の点から事実上その入手が困難であっ
た。赤色ダイヤモンドに関しては、天然には全く産出さ
れず、存在していなかった。
モンドを赤色または桃色に着色できなかった理由を、以
下に記載する。
択し、またその濃度(吸収係数)をどの範囲に設定すべ
きかが不明だったこと。
かが不明だったこと。 どのような製造条件が必要かが不明だったこと。
かった赤色ダイヤモンドまたは桃色ダイヤモンドを提供
することにある。
たは桃色ダイヤモンドを製造するための方法を提供する
ことにある。
によって得られる赤色ダイヤモンドは、以下の特徴を備
える。
係数が0.1cm-1以上0.2cm -1未満である。
mにおける吸収係数が0.05cm -1以上1cm-1未満
でである。
センターおよびH4センターの可視域における吸収係数
が0.2cm-1以下である。
ドは、以下の特徴を備える。 Ib型窒素の500nmにおける吸収係数が0.1
cm-1未満である。
mにおける吸収係数が0.005cm-1以上0.3cm
-1未満である。
桃色ダイヤモンドを得るためには、カラーセンターとし
てN−Vセンターを用い、その濃度を極めて低くするこ
とが必要であることを見出した。
の色は、桃色ダイヤモンドを得る場合には極力透明に近
い方がよく、赤色ダイヤモンドを得る場合には黄色味を
帯びている方がよいことを見出した。黄色味を帯びた原
石としては、カラーセンターとしてN−Vセンターのみ
を作製するIb型窒素のみから形成される合成Ib型ダ
イヤモンドが最適である。
−Vセンターの吸収ピーク570nmにおける吸収係数
との関係を調査したところ、下記の結果が得られた。
合、吸収係数が0.005cm-1以上0.3cm-1未満
であれば桃色となった。吸収係数が0.005cm-1未
満であればほとんど透明となり、0.3cm-1以上であ
れば紫色となった。
合、吸収係数が0.05cm-1以上1.0cm-1未満で
あれば赤色となった。吸収係数が0.05cm-1未満で
あればベースとしての原石の色が目立つようになり赤色
を呈さなくなり、また1.0cm-1以上であれは紫色を
呈するようになった。
石を黄色に着色する作用がある。この作用は、桃色ダイ
ヤモンドを得る場合には不要であるので、Ib型窒素の
濃度は極力小さい方がよい。具体的には、桃色ダイヤモ
ンドを得る場合には、Ib型窒素の500nmにおける
吸収係数を0.1cm-1未満とする必要がある。この吸
収係数が0.1cm-1以上となれば、原石の色は黄色味
を帯びてくるか、または赤色を呈するようになった。
センターによって生じる色と、ベースとなる原石の黄色
とを重ね合せる必要がある。Ib型窒素の500nmに
おける吸収係数が0.1cm-1以上0.2cm-1未満で
あれば、最終的に得られるダイヤモンドの色は赤色を呈
するようになった。この吸収係数が0.1cm-1未満で
あれば紫色または桃色となり、0.2cm-1以上では黄
色味を帯びるようになった。
収(GR1センター、H2センター、H3センター、H
4センターによる吸収)が入ると、赤色に濁りが生じて
鮮明感が減少する。鮮明感を維持するためには、この吸
収係数が0.2cm-1以下であることが重要である。
と、その原石に電子線または中性子線を照射した際、黒
色のセンターができ、全体が黒ずんでしまう。そのた
め、桃色ダイヤモンドを得る場合には、硼素含有量を5
×1017原子/cm3 以下にするのが望ましく、赤色ダ
イヤモンドを得る場合には硼素含有量を1×1018原子
/cm3 以下にするのが望ましい。
ンドをブリリアントカットすれば、装飾用として適した
ものとなる。
経て製造される。 Ib型窒素の含有量が1×1017以上4×1018原
子/cm3 未満であり、硼素含有量が1×1018原子/
cm3 以下である合成ダイヤモンド結晶を用意する工
程。
Vのエネルギで2×1015以上5×1016電子/cm2
以下の密度の電子線を照射する工程。
を10-1Torr以下の真空雰囲気中または不活性ガス
雰囲気中において600℃以上800℃未満の温度で3
時間以上アニーリングする工程。
8×1017個/cm2 の密度の範囲内で中性子線を照射
してもよい。
経て製造される。 Ib型窒素の含有量が3×1016原子/cm3 以上
8×1017原子/cm 3 未満であり、硼素含有量が5×
1017原子/cm3 以下である合成ダイヤモンド結晶を
用意する工程。
Vのエネルギで、1×1016〜1×1018電子/cm2
の密度の電子線を照射する工程。
を10-1Torr以下の真空雰囲気中または不活性ガス
雰囲気中において800〜1100℃の温度で3時間以
上アニーリングする工程。
に、2×1015〜8×1017個/cm2 の密度の範囲内
で中性子線を照射してもよい。
成ダイヤモンド結晶に対して、電子線または中性子線を
照射することにより、結晶中に格子欠陥を作製する。そ
の後に所定の温度範囲でアニーリングすれば窒素原子と
格子欠陥とが結合しカラーセンターを作る。
線照射密度を2×1015以上5×1016電子/cm2 以
下としたのは、この範囲内であれば電子線照射によって
格子欠陥を結晶全体にむらなく作れるからである。密度
が上記範囲よりも低い場合には、格子欠陥濃度が低くな
り所定濃度のカラーセンターを作ることができなくな
る。一方、密度が上記範囲よりも大きい場合には、最終
的に格子欠陥が残存し、灰色を呈するようになる。同様
な理由で、電子線の代わりに中性子線を照射する場合に
は、その密度は2×1015〜8×1017個/cm2 の範
囲とするのがよい。
適な電子線照射密度は1×1016〜1×1018電子/c
m2 の範囲である。電子線の代わりに中性子線を照射す
る場合には、その密度は2×1015〜8×1017個/c
m2 の範囲内である。
ーリングの条件を600℃以上800℃未満の温度で3
時間以上としたのは、この条件下であれば格子欠陥と窒
素原子とを効率的に結合させ得るからである。アニーリ
ングの温度が600℃未満である場合、またはアニーリ
ングの時間が3時間未満である場合には、窒素原子と格
子欠陥との結合が弱くなり、目的の色を作ることができ
ない。一方、アニーリング温度が800℃以上の場合に
は、一旦できたカラーセンターが消滅してしまい、ダイ
ヤモンドは紫色を呈するようになる。
る場合のアニーリングの最適条件は、800〜1100
℃の温度で3時間以上である。
不活性ガス雰囲気中でアニーリングするのは、高温下で
のダイヤモンドの酸化または黒鉛化を防止するためであ
る。
した赤色ダイヤモンドまたは桃色ダイヤモンドを得るこ
とができる。
50℃の条件下で温度差法により種結晶上に0.6〜
0.8カラットのダイヤモンドを合成した。この合成に
際し、溶媒としてFe−Co−Al系合金を用い、Al
の添加量を変化させることによって結晶中の窒素含有量
を変化させた。また、合金構成材料として純度の異なる
ものを種々に選択することによって結晶中の硼素含有量
を変化させた。
V、密度が1×1018電子/cm2の条件で行なった。
アニーリングに関しては、Arガス雰囲気中で温度が1
100℃、時間が3時間の条件で行なった。
光度計で500nmにおけるIb型窒素の吸収係数およ
び570nmにおけるN−Vセンターの吸収係数を測定
した。また、結晶中の窒素含有量をESR装置で測定
し、硼素含有量をSIMSで測定した。その結果を、表
3に示す。
プルをブリリアントカットしたところ、桃色を呈した美
しい装飾用ダイヤモンドになった。
N−Vセンターの存在のみが確認され、他のセンター
(H2センター、H3センターおよびGR1センター)
の存在はなかった。
2 の密度で中性子線の照射を行ない、同様の実験を行な
ったところ、同様の効果が得られた。
の条件下で種結晶上に0.7〜08カラットのダイヤモ
ンドを合成した。溶媒としてFe−Co−Al系合金を
用い、Alの添加量を変化させることによって結晶中の
窒素含有量を変化させた。
密度が1×1016電子/cm2 の条件で行なった。アニ
ーリングは、10-1Torrの真空中で行なった。
と同一の方法で測定した。測定結果を表4に示す。
アントカットしたところ、赤色を呈した美しい装飾ダイ
ヤモンドになった。
m2 の密度で中性子線を照射し、上記と同様に実験を行
なったところ、同様の結果が得られた。
Claims (6)
- 【請求項1】 Ib型窒素の500nmにおける吸収係
数が0.1cm-1以上0.2cm-1未満であり、 N−Vセンターの吸収ピーク570nmにおける吸収係
数が0.05cm-1以上1cm-1未満であり、 GR1センター、H2センター、H3センターおよびH
4センターの可視域における吸収係数が0.2cm-1以
下である、赤色ダイヤモンド。 - 【請求項2】 硼素含有量が1×1018原子/cm3 以
下である、請求項1に記載の赤色ダイヤモンド。 - 【請求項3】 請求項1に記載の赤色ダイヤモンドをブ
リリアントカットした装飾用赤色ダイヤモンド。 - 【請求項4】 Ib型窒素の500nmにおける吸収係
数が0.1cm-1未満であり、 N−Vセンターの吸収ピーク570nmにおける吸収係
数が0.005cm-1以上0.3cm-1未満である、桃
色ダイヤモンド。 - 【請求項5】 硼素含有量が5×1017原子/cm3 以
下である、請求項4に記載の桃色ダイヤモンド。 - 【請求項6】 請求項4に記載の桃色ダイヤモンドをブ
リリアントカットした装飾用桃色ダイヤモンド。
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