检验宝石的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术的仪器具有一个安装下列部件的壳体（１），由此提供一种整装在壳体内的独立的仪器，下列部件包括：耦合到隔热容器（２）的窗口（５）处的小型固态５３２纳米激光器（９），该容器（２）用于盛放液氮和宝石（４）；耦合到窗口（５）上的小型固态二极管６５５纳米激光器（１０）；两台在５５０到１０００纳米范围内检测带有零声子线的发光特性的小型且灵敏的电荷耦合器件（ＣＣＤ）的光谱计（１１ａ）和（１１ｂ）；用于处理来自光谱计（１１ａ）和（１１ｂ）的信号的处理器（１７），以便指明该宝石（４）是否是未经受照射处理或高压高温处理的天然钻石；和显示器（１８）。容器（２）具有盖（６）和杆（８），其用于放置宝石（４）和紧靠着窗口（５）保持该宝石（４）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
能够确定一颗磨光宝石是否是未处理的天然钻石是重要的。可通过合成方法将宝石制成钻石。也可使天然钻石经受高压高温(HPHT)处理，或者使天然钻石经受照射处理，以便通过例如增强它们的色彩来提升它们的价值。本专利技术涉及一种用于指明或确定磨光宝石是否是未经受照射处理的天然钻石和/或是否是未经受高压高温处理的未处理的天然钻石的仪器。在实验室，通过对宝石的照射，使宝石发射光致发光光谱，并分析此光谱，从而进行这种确定。由Adamas Gemological Laboratory在它们的网址http//www.gis.net/～adamas/raman.html上刊出的题为“SAS2000 RAMAN Spectra”的一份出版物中讨论了这种处理过程。由Fisher等人撰写的刊登在《宝石和宝石学(Gems & Gemology)》杂志2000年春季刊的第42到49页上的一篇文章中，披露了另一种这样的处理过程。使用光致发光光谱是一种用于检测晶格中微量原子杂质和其它缺陷的很好的技术，但是在室温下，这种技术很不灵敏。假如把宝石的温度降低到液氮温度(约-196℃)，在某些情况下，能够使灵敏度提高几个数量级，而且为了检测一颗钻石是否是合成的，或者检测某些钻石为了改善它们的色彩是否经过处理，就需要这样级别的灵敏度。然而，提供液氮温度的装置是一种实验室设备，而在零售条件下是不适用的。正如WO 01/33203A中所披露的，这种设备通常是一种昂贵的低温恒温器。期望现有的商用低温恒温器能够提供直至室温及室温以上连续任意可变的、可控制的预选温度。通常，为了避免出现冷凝水，商用的低温恒温器还要对样品室抽真空。虽然有些液氮低温恒温器是很小的，但是它们需要气体流动系统和真空泵，因而增加了复杂性，而且抽真空还需要时间。Peltier(珀尔帖)冷却式低温恒温器和Joule-Thomson(焦耳-汤姆逊)低温式恒温器是很小的，但是它们容易损坏，而且价格昂贵；Joule-Thomson低温式恒温器工作时还需要高压气体。此外，在正常情况下，所用的激光器是比较大的笨重而昂贵的气体激光器。总的来说，这种设备在使用中需要熟练的技巧。本专利技术的一个目的在于克服或改进现有技术中的至少一个缺点，或者提供一种有效的替代装置。所希望的是提供一种能够为宝石商采用的仪器，因此这种仪器不需要熟练的技巧，相对来说不昂贵，容易操作，而且使用快捷，但这需要接受这样的事实即这种仪器不能够以完美的准确度检测所有各类钻石。本专利技术的主要目的在于大大地减少需要在更先进的设备上进行强度更大而且更费时的检测的宝石的数目。
技术实现思路
本专利技术提供了一种在权利要求1、2、3、39或40中所述的仪器和一种在权利要求41、42或43中所述的方法。权利要求24到38和44到48为本专利技术的优选和/或可选择的特征。本专利技术的仪器是耐用的、小巧的、使用方便的、且使用快捷的，相对而言不昂贵，而且不需要使用熟练的技巧或者说没有困难的操作，因此能够被宝石商们所采用，尽管这种仪器也能够在宝石实验室中使用。与常规的低温恒温器不同，本专利技术的仪器既不包括真空系统，也不包括热电式冷却器。它使用了一种很简单的避免冷凝出现问题的方法。宝石样品能够被直接浸在深冷剂(也就是一种低温液体或液化的气体)中，并且保持在隔热容器中的深冷剂浴槽内。此容器的尺寸和它的隔热层设计成，使得深冷剂保持的时间达到几分钟到几十分钟。为了防止在窗口出现冷凝，在测试期间，不容许深冷剂浴槽变干。深冷剂浴槽比常规的低温恒温器更小、更便宜，使用更快捷，而且，特别是由于使用了一种使宝石抵靠窗口而保持的专用保持部件，使这种装置成为一种几乎不需要操作技能的装置。优选的深冷剂是液氮，因为它容易获得，而且使用安全。然而，如果给予适当注意的话，也可以使用液氧，而且它提供的温度只比液氮温度高约10℃。一般说来，任何合适的液化气体或液化气体的混合物都能够使用，只要它的温度低于约负100℃，低于约负120℃是优选的，低于约负150℃或约负160℃是更优选的；为了检测经高压高温处理的宝石，最高温度为约负100℃。本专利技术能够在低于负100℃的温度下进行快速的光致发光测试。测试时间可以从几秒钟延长到几十秒钟。在一个使用液氮的实例中，与使用在WO 01/33203A中所披露的那种常规的实验室设备中每件样品需费时15到30分钟相比，在每15分钟用液氮把容器充满的情况下，能够使这种仪器以每件样品15到20秒的速率进行工作。在测试以后，使用具有一种适当的算法的处理器分析光致发光光谱，并且把结果显示在显示屏上。鉴于本专利技术的这种仪器的快速检测，它在一般每天检测几百颗钻石的宝石实验室中是特别有用的。本专利技术不能够绝对正确地确定一颗磨光宝石是否是一颗没有经受高压高温处理的未处理的天然钻石。这种仪器检测出所有未处理的合成钻石和经高压高温处理的天然或合成钻石，作为参照品(即驳回品)。然而，它也会检测出大约15％到30％未处理的天然二类钻石(type IIdiamond)作为驳回品。尽管如此，特别是，如果连同一台或几台其它仪器，例如(WO 91/16617中的)DiamondSure 1仪器或(WO 91/16617中的、但是经过改进能够进行更宽的光谱测试的)DiamondSure 2仪器，一起用于测试宝石，这种仪器在实践中还是很有用的。可以把本专利技术的仪器当作一种预测或筛选仪器，而不是一种高压高温处理的检测器，本专利技术的目的在于极大地减少需要在更先进技术的光谱设备上进行仔细而耗时的探查的宝石的数目。设计本专利技术的仪器主要是为了筛选经受高压高温处理以减少它们色彩的天然二类钻石。在这种应用场合，对钻石进行预先的筛选，以识别那些天然钻石和二类钻石，也就是剔除所有那些合成钻石或者非二类天然钻石。二类钻石被定义为在500和1500厘米-1之间的红外线光谱的所谓‘缺陷诱发的单声子’的区域中呈现不吸收的那些钻石。由测试在这个区域的红外线光谱，或使用DiamondSure 2仪器，就可以确定这种类型。因为DiamondSure 2仪器将天然钻石和合成二类钻石提交权威机构检查(refer)(也就是剔除)，所以为了确定这些钻石是否是合成的，要对来自DiamondSure 2仪器的参照品进行试验；或者，可以应用标准的宝石学技术。本专利技术的仪器也会将所有经过高压高温处理的天然一类钻石(一类钻石被定义为由于在缺陷诱发的单声子的区域中氮的杂质而呈现吸收的那些钻石)提交权威机构检查。然而，较大量的未处理的天然一类钻石也会被提交权威机构检查，所以本专利技术的仪器在检测天然一类钻石的高压高温处理中不是有效的。假如本专利技术的仪器用于检测的只是照射处理，那么不需要用其它仪器进行预筛选。当所有类型的钻石都已经接受过照射时，它们都有741纳米的零声子线。可对本专利技术的仪器进行编程，以便只是为了指明宝石是否是一颗未处理的天然钻石。这样，本专利技术的仪器可如此编程，即，以便把宝石分成两类，即“通过”(也就是指明该宝石是一颗没有经受照射处理或高压高温处理的未处理的天然钻石)，和“需提交权威机构检查(refer)”，假如被指明是“提交权威机构检查”类的，则能够给出有关光谱特性的比率，以帮助进一步的分类。或者，本专利技术的仪器如此编程，即为了给出更多的信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于指明磨光宝石是否是未经受照射处理的和未经受高压高温处理的天然钻石的仪器，其包括下列部件：用于容纳深冷剂和待检测的宝石的隔热容器，该容器在它的底部具有至少一个窗口，该宝石的一个小平面放置在邻近该窗口处；用于该容器的盖；耦合 到所述窗口的用于照射该宝石的激光器；光谱计，其耦合到所述窗口，以用于检测由该宝石发射的光致发光光谱并且在它的输出端给出相应的光谱数据信号；在所述窗口和该光谱计之间用于把照射射线波长的射线滤出的阻挡滤光器；处理器，其连接到该光谱计 的输出端，以用于分析来自该光谱计的光谱数据并且指明该宝石是否是未经受照射处理的和未经受高压高温处理的天然钻石；显示器，其连接到该处理器，以用于显示指明该磨光宝石是否是未经受照射处理的和未经受高压高温处理的天然钻石的信息；和安装上述的 部件的支撑结构，以便提供一整装在壳体内的且独立的仪器。

【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，
申请(专利权)人：杰桑企业，
类型：发明
国别省市：LI[列支敦士登]