钻石检测制造技术

为了确定蓝－绿钻石（１）是否经过人工辐射或离子轰击而改变了颜色，采用６３３ｎｍ波长的光进行照射以激发进行发光，并当聚焦平面（９）沿竖直方向扫描经过钻石（１）时，利用共焦显微镜（３）和光谱仪（８）对大约从６８０－８００ｎｍ波长的发光进行检测。发光特性随着深度的增大而迅速减小就意味着是自然辐射的，而更迅速地减小就意味着是离子轰击的。另外，为了确定钻石（１）是否是天然／合成双拼钻石，可采用３２５ｎｍ波长的辐射射线进行辐射以激发进行发光，并对从３３０－４５０ｎｍ波长的发光进行检测。发光特性随着深度的增大而突然发生变化就意味着钻石是天然／合成双拼钻石。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于检测钻石的装置，其主要是用于检测钻石是否经过人工辐射或离子轰击而改变其颜色或钻石是否是一个天然/合成双拼钻石。
技术介绍
当放射性同位素在地壳中接近钻石时，天然绿钻石的颜色就是由天然存在的可产生α粒子的放射性同位素进行辐射而形成的。α粒子只可穿透到钻石表面下方大约30μm的深度，并对钻石晶格主要是晶格空位产生辐射损伤。晶格空位在可见光谱的红光端形成特定的振动吸收体系，并形成蓝-绿的颜色。但是，人工辐射或离子轰击(离子注入)可在钻石上形成蓝-绿颜色。这种处理通常是应用于磨光钻石，但该处理也可应用于粗糙钻石。通常采用高能电子或采用快中子来进行人工辐射，高能电子具有几毫米的钻石穿透深度，明显大于α粒子辐射的穿透深度，快中子具有几厘米的钻石穿透深度，明显地大于α粒子辐射的穿透深度。用于进行离子轰击的高能离子通常在钻石中具有大约1μm的穿透深度，明显小于自然α粒子辐射的穿透深度。迄今，为了确定粗糙或磨光的蓝-绿钻石是否进行了自然或人工辐射，就必须破坏性地截开钻石并观测表面下方颜色的穿透深度。由于天然辐射钻石的价格高于其颜色是经过人工辐射或离子轰击而形成的钻石，为了消费者的信任，需要建立一种适当的测试方法。通常在磨光或局部处理状态，通过将合成钻石淀积在天然钻石上就可制成天然/合成双拼钻石，并形成双拼钻石的顶冠或底部部分。用于检测钻石是否是双拼钻石的技术参见WO94/20837、WO95/20152、WO96/07895、WO96/07896、WO97/04302和WO97/04303。这些技术都不令人满意，因为它们都不能实现自动化和/或需要价格昂贵的部件。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服或改善现有技术中的至少一个缺陷，或者提供一种有用的可选择方案。总之，是希望可进行自动检测，并提供一种可用于散放钻石或镶嵌在珠宝中的钻石的技术。总之，本专利技术提供一种如权利要求1或22所述的装置和如权利要求23或24所述的方法。其余的权利要求为本专利技术的优选或可供选择的特征。一般地，可检测出构成钻石的材料的任何变化。但是，该方法主要是用于检测钻石是否经过人工辐射或离子轰击而改变了颜色，或者是用于检测钻石是否是一个天然/合成双拼钻石。可具有一个双重作用的装置，其安装有两个不同的用于以不同波长进行辐射的辐射装置；用于两个不同目的的发光检测装置可以非常类似，但比较装置是不同的。可对发光的任何特性进行比较，但最好是比较发光光谱的特性强度。通过以所有钻石的发光辐射特性最好是Raman特性与所检测的发光特性的比值来对所检测的发光特性进行校正。该校正过程对结果进行采集效率或宝石尺寸变化方面的校正。如果钻石采用高能电子或快中子进行了人工辐射而改变了颜色，那么所检测的发光特性随深度的下降程度就不会快于在天然辐射钻石情况下发光特性随深度的下降程度。这将在后面结合附图4a、4b和5进行更为详细的描述。如果使用高能离子轰击，那么所检测的发光特性随深度的下降程度就快于天然辐射钻石的情况。实际上，可采用相同的辐射波长和比较装置来检测人工辐射(实际上是一方面)和离子轰击(实际上是另一方面)，并因此而在显示屏上指示出钻石是否进行了人工辐射或钻石是否进行了离子轰击。可检测出采用具有几毫米穿透深度的高能电子和具有几厘米穿透深度的快中子进行处理之间的差异，但仅仅是对于钻石超过2-3mm深的情况。虽然辐射或离子轰击检测主要是对于粗糙钻石，但本专利技术方法也可用于鉴定人工辐射或离子轰击磨光的钻石。当对天然辐射的宝石进行磨光时，宝石的形状发生变化且被辐射材料的深度不再均匀一致。在经过人工辐射或离子轰击然后被磨光的磨光钻石的情况下，如果从钻石的多个点检测发光强度随深度的变化，就会发现发光强度相对于磨光的表面是均匀一致的，因此清楚地表明辐射是人工进行的。为了对人工辐射或离子轰击进行检测，由于N3零声子线不存在系统规律性的变化，因此不能使用N3零声子线。但可使用可从GR1光中心发光的任何波长的受激辐射射线。GR1(General Radiation1(一般辐射射线1))体系是钻石的一个光谱特性，由于钻石晶格空位中心处的电子跃迁，而使上述光谱特性在741nm处具有理论尖锐线。该体系的吸收模拟形成蓝-绿颜色。如果用500-740nm波长范围的光在室温下对GR1光中心进行激励，就会在741nm处以较强的光谱发光。因此，受激辐射射线最好大约是500-740例如大约为633nm波长的射线，且对包含大约740-745nm波长的发光进行检测。如果钻石是双拼钻石，当检测到在天然和合成钻石之间或反之的情况发生变化的深度时，发光特性就会发生变化。为了对双拼钻石进行检测，不能使用GR1光中心，但可检测出N3零声子线的变化。受激辐射射线最好是大约300-大约400例如大约为325nm波长的射线，并检测大约从330-450nm波长的发光。但是，由于受激辐射射线的吸收率不同，因此，可选择采用Raman信号随深度的下降率来表示构成钻石的材料的变化。整个过程是自动的。该技术可用于检测重量大约小于10点(0.1克拉)的钻石中的人工辐射或离子轰击，但它们最好至少是1mm的深度。本专利技术可在重量大约低至10点(0.1克拉)且可能更小的钻石中用于检测双拼钻石。如果可穿透钻石整个深度的受激辐射射线聚焦在钻石深度内时，通过基本上避免了去检测基本不在聚焦平面上的发光，从而对来自不同深度的发光进行检测。利用共焦光谱仪的共焦技术是一种适当的技术。位于显微镜后焦面上的共焦孔保证了只有来自物镜焦点的发光才到达光谱仪检测器。而来自试样其它部分的发光则不经过共焦孔，而且也不会被检测。选定区域的面积根据共焦孔的直径和显微镜物镜的放大倍数而定。发光特性从由选定区域构成的有效体积和物镜的聚焦深度中采集，上述体积由共焦孔的直径和物镜放大倍数确定，物镜的聚焦深度由其数值孔径确定。尽管该方法通常可在室温下进行，但通过使用低温恒温箱例如Oxford Instruments公司的Microstat N低温恒温箱，就可采用较低的温度。附图说明下面将结合附图通过实施例对本专利技术进行详细的描述，其中图1是本专利技术装置的示意性竖直横截面图，其中示出了按照本专利技术方法进行检测的磨光钻石；图2是图1所示装置的方框图；图3是图1所示装置中所用软件的流程图；图4a示出了粗糙天然α辐射钻石表面及表面下方每10μm增量深度处的GR1发光光谱；图4b与图4a相对应，但其示出了GR1发光的校正(或取准)累积强度；图5与图4b相对应，但钻石是人造电子辐射钻石；图6与图4b和图5相对应，但钻石是人造离子注入钻石；图7是典型Ia类天然钻石的光致发光/Raman光谱；图8与图7相对应，但钻石是CVD(化学汽相淀积)钻石；图9a是第一双拼钻石的校正累积N3发光强度的深度图，距离是双拼钻石的移动距离；图9b与图9a相对应，但深度是焦点平面在双拼钻石内的移动距离；图10a是第二双拼钻石的校正累积N3发光强度的深度图，移动距离是双拼钻石的移动距离；以及图10b与图10a相对应，但移动深度是焦点平面在双拼钻石内的移动距离。图1为方便起见，图1示出了磨光的钻石1。但是，钻石1可以是粗糙钻石或锯开一半的钻石-粗糙钻石可由容易变形的材料例如“Blu-Tak”进行支承。对于粗糙钻石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动指示钻石内材料变化的装置，其包括：　　　　用于照射钻石以激发发光的装置；　　　　用于自动检测整个钻石的深度中的不同深度位置处的发光特性的装置；　　　　用于自动比较所检测的发光特性并因此而检测构成钻石的材料的变化的装置；以及　　　　响应于所述比较装置用于自动指示材料的所述变化的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SC劳森，PM斯皮尔，PM马蒂奥，
申请(专利权)人：杰桑企业，
类型：发明
国别省市：LI[列支敦士登]