(57)【要約】ブルー−グリーンのダイアモンド（１）が、その色を変えるために、人為的に照射されたか又はイオン衝撃されたか否かを判断するために、ダイアモンドは、ルミネセンスの放射を刺激するよう６３３ｎｍの波長の光線で照射され、約６８０乃至約８００ｎｍのルミネセンスは、焦平面（９）がダイアモンドを垂直に走査するに従い、共焦点顕微鏡（３）とスペクトロメータ（８）を用いて検出される。深度の増加に応じたルミネセンスにおける高速な減少は、自然照射を示し、その一方で、より高速な減少は、イオン衝撃を示す。或いは、ダイアモンドが、天然／合成ダブレットであるか否かを判断するために、ダイアモンドは、ルミネセンスの放射を刺激するよう３２５ｎｍの波長の放射線で照射され、３３０乃至４５０ｎｍのルミネセンスが検出される。深度の増加に応じたルミネセンスにおける急激な変化は、ダイアモンドは、天然／合成ダブレットであることを示す。
2005504271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアモンドにおける材料の変化を自動的に示す装置であって、
ルミネセンスの放出を刺激するよう前記ダイアモンドに照射する手段と、
前記ダイアモンドにおける異なる深度におけるルミネセンスを自動的に検出する手段と、
前記検出されたルミネセンスを自動的に比較し、それにより、前記ダイアモンドが構成される材料における変化を検出する手段と、
前記材料における変化を自動的に指示するために前記比較手段に反応する手段と、
を含む装置。
【請求項２】
前記ルミネセンスのスペクトル特性の強度が検出且つ比較される請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記検出手段は、ルミネセンスが検出される深度が固定の増分で自動的に動くよう構成される請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記比較手段は、境界面又は材料における変化を識別するために、深度に応じたルミネセンスの変化率を解析するソフトウェアを含む請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５】
前記刺激照射は、前記ダイアモンドの全深度を浸透可能であるが、前記ダイアモンドの深度内に焦点が合わされ、
前記ルミネセンスは、前記異なる深度からのルミネセンスを集めることにより感知される請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項６】
前記深度における焦平面にないルミネセンスの検出を実質的に阻止する技術を用いて実行される請求項５記載の装置。
【請求項７】
共焦点技術を用いて実行される請求項５記載の装置。
【請求項８】
共焦点スペクトロメータを用いて実行される請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記検出されたルミネセンスは、全てのダイアモンドのルミネセンス放出特性と釣合いが取れるようにすることによって正規化される請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１０】
前記特性ルミネセンス放出は、ラマンである請求項９記載の装置。
【請求項１１】
その色を変えるために前記ダイアモンドが人為的に照射されたか否かを示すよう構成され、
前記指示手段は、前記ダイアモンドが人為的に照射されたか否かを指示する請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１２】
その色を変えるために前記ダイアモンドがイオン衝撃されたか否かを指示するよう構成され、
前記指示手段は、前記ダイアモンドがイオン衝撃されたか否かを指示する請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１３】
前記照射手段は、ＧＲ１光学的中心からのルミネセンスを引き起こす請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１４】
前記刺激照射は、約５００乃至約７４０ｎｍの波長の照射である請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１５】
前記刺激照射は、約６３３ｎｍの波長の照射である請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
約６８０乃至約８００ｎｍのルミネセンスが検出される請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１７】
前記ダイアモンドが、天然／合成ダブレットであるか否かを指示するよう構成される請求項１乃至１６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１８】
前記照射手段は、Ｎ３ゼロ−フォノン線を生じるよう前記Ｎ３光学的中心におけるルミネセンスを引き起こす請求項１乃至１０及び１７のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１９】
前記刺激照射は、約３００乃至約４００ｎｍの波長の照射である請求項１乃至１０及び１７のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２０】
前記刺激照射は、約３２５ｎｍの波長の照射である請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
約３３０乃至約４５０ｎｍのルミネセンスが検出される請求項１９又は２０記載の装置。
【請求項２２】
添付図面の図１乃至図３を参照して本願にて実質的に説明した、又は、記載した例のいずれかにて本願にて実質的に説明したようなダイアモンドを検査する装置。
【請求項２３】
ダイアモンド内の材料に変化があるか否かを検出するために前記ダイアモンドを検査する方法であって、
請求項１乃至２１のうちいずれか一項記載の装置を用いる段階を含み、それにより、前記材料における変化が自動的に指示される方法。
【請求項２４】
図１乃至図３、図４ａ、図４ｂ及び図５、図９ａ及び図９ｂ、及び図１０ａ及び１０ｂのうちいずれか１つの図面を参照して、又は、記載した例にて、本願にて実質的に説明したダイアモンド内の材料に変化があるか否かを判断するために前記ダイアモンドを検査する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、主に、ダイアモンドがその色を変えるために人為的に放射線照射されたか又はイオン衝撃されたか否か、或いは、ダイアモンドが天然／合成ダブレットであるか否かを検出するためにダイアモンドを検査する装置に係る。
【０００２】
天然のグリーンダイアモンドは、自然発生する、アルファ粒子を生成する放射性同位体が地中においてダイアモンドに隣接するときに、その放射性同位体による照射によってその色が得られる。アルファ粒子は、ダイアモンド表面下の約３０μｍの深度までしか浸透せず、主に、格子空孔の形であるダイアモンド格子に放射線損傷を形成する。空孔は、可視スペクトルの赤の端において特徴的な振電吸収系を生成し、ブルー−グリーンの着色を与える。
【０００３】
しかし、人為的な放射線照射、又は、イオン衝撃（イオン打ち込み）を用いて、ダイアモンドにブルー−グリーンの色を形成することができる。この処理は、通常、研磨されたダイアモンドに施されるが、この処理は、未加工ダイアモンドに施すこともできる。人為的な放射線照射は、一般的に、アルファ粒子照射の浸透深度よりかなり大きい数ミリメートルのダイアモンド内への浸透深度を有する高エネルギー電子を用いてか、又は、アルファ粒子照射の浸透深度より相当に大きい数センチメートルのダイアモンド内への浸透深度を有する高速中性子を用いて行われる。イオン衝撃に用いる高エネルギーイオンは、一般的に、約１μｍのダイアモンド内への浸透深度を有し、これは、天然のアルファ粒子照射の浸透深度よりかなり小さい。これまでは、未加工の又は研磨されたブルー−グリーンのダイアモンドが、天然であるか又は人為的に放射線照射されたかどうかを確認するには、ダイアモンドを破壊して断面にし、表面下の色の浸透深度を観察する必要があった。
【０００４】
自然照射されたダイアモンド原石は、人為的な放射線照射又はイオン衝撃による色を有するダイアモンドよりも高い値段がつく。従って、消費者の信用のために、好適な検査方法が必要である。
【０００５】
天然／合成ダブレットは、通常は、合成ダイアモンドを、研磨された状態又は部分的に加工された状態で、天然ダイアモンド上に付着して、ダブレットのクラウン又はパビリオンの一部を形成することによって作ることができる。ダイアモンドがダブレットであるか否かを検出する技術はある。例えば、ＷＯ９４／２０８３７、ＷＯ９５／２０１５２、ＷＯ９６／０７８９５、ＷＯ９６／０７８９６、ＷＯ９７／０４３０２、及びＷＯ９７／０４３０３を参照されたい。これらの技術は、自動化することができない、及び／又は、高価な部品を必要とするため不十分である。
【０００６】
本発明は、従来技術の少なくとも１つの不利点を解決する又は改善する、又は、有用な代替を提供することを目的とする。
【０００７】
一般的に、自動的に検査可能であり、また、ばらばらのダイアモンド又は宝石類にセットされるダイアモンドに用いることのできる技術を提供することが好適である。
【０００８】
発明
本発明は、その最も広い面において、請求項１又は２２に記載する装置と、請求項２３又は２４に記載する方法を提供する。残りの請求項は、本発明の好適な又は選択的な特徴である。
【０００９】
総括的に、ダイアモンドを構成する材料における任意の変化を検出し得る。しかし、本発明の方法は、主に、ダイアモンドは、その色を変えるために、人為的に放射線照射されたか又はイオン衝撃されたか否かを検出するため、又は、ダイアモンドは、天然／合成ダブレットか否かを検出するために用いる。異なる波長で照射する２つの異なる照射手段が組込まれる二重目的装置を有することが可能である。２つの異なる目的のためのルミネセンス検出手段は非常に類似するが、比較手段は異なり得る。
【００１０】
ルミネセンスの任意の特徴を比較することができるが、ルミネセンスのスペクトル特性の強度が比較されることが好適である。検出されるルミネセンスは、好適には、ラマン（Raman）である全てのダイアモンドのルミネセンス放射特性と釣合いがとれるようにすることによって正規化される。この正規化処理は、収集効率又は石の寸法における変化に対して結果が補正されることを可能にする。
【００１１】
ダイアモンドが、その色を変えるために高エネルギー電子又は高速中性子によって人為的に照射されていると、深度に応じた検出されるルミネセンスの減少は、自然に照射されたダイアモンドの場合の深度に応じた減少よりあまり速くない。このことは、添付図面の図４ａ、４ｂ、及び５に関連して以下により詳細に説明する。
【００１２】
高エネルギーイオン衝撃が用いられた場合、深度に応じた検出されるルミネセンスの減少は、自然照射されたダイアモンドの場合によりもより速い。実際には、同じ放射波長および比較手段を用いて、人為的な照射（実際には、スケールの一端）とイオン衝撃（実際には、スケールのもう１つの端）の両方を検出することができ、したがって、ダイアモンドが人為的に照射されたか否か、または、ダイアモンドがイオン衝撃されたか否かを、画面上に示すことができる。数ミリメートルの浸透深度を有する高エネルギー電子を用いる処理と、数センチメートルの浸透深度を有する高速中性子との差異は検出できるが、２乃至３ｍｍより大きい深度を有するダイアモンドについてのみである。
【００１３】
放射線照射またはイオン衝撃検出は、主に、未加工ダイアモンドに対してのものであるが、本発明の方法は、人為的に放射線照射された又はイオン衝撃された研磨されたダイアモンドを識別するためにも用いることができる。自然照射された石が研磨されると、石の形状が変わり、また、照射された材料の深度は、もはや均一ではなくなる。研磨された後に、人為的に放射線照射された又はイオン衝撃された研磨ダイアモンドの場合、深度に応じたルミネセンスの強度における変化が、ダイアモンド上のいくつかの点から測定されると、その変化は、研磨表面に対し均一であることが分かり、このことは、照射が人為的であることを明らかに示す。
【００１４】
人為的な放射線照射又はイオン衝撃を検出するために、Ｎ３ゼロ−フォノン線は用いることができない。というのは、線には、規則的な変化がないからである。しかし、ＧＲ１光学的中心からルミネセンスを引き起こすことが可能な任意の波長の刺激照射を用いることができる。ＧＲ１（一般照射（General Radiation）１）系は、ダイアモンドの分光特性であり、これは、ダイアモンドにおける空孔中心における電子遷移による７４１ｎｍにおける主な鮮鋭な線を有する。この系に類似する吸収が、ブルー−グリーンの着色をもたらす。ＧＲ１光学的中心が、室温で、５００乃至７４０ｎｍの波長レンジにある光線によって励起されると、それは、７４１ｎｍに強い線を有するルミネセンスを生成する。したがって、刺激照射は、約５００乃至約７４０の照射であることが好適であり、たとえば、６３３ｎｍの波長であり、そして、約７４０ｎｍ乃至約７４５ｎｍの波長を含むルミネセンスが検出される。
【００１５】
ダイアモンドが、ダブレットである場合、検出が、天然から合成へ変化する、または、合成から天然へ変化する深度に到達するときにルミネセンスに変化がある。
【００１６】
ダブレットを検出するには、ＧＲ１光学的中心を用いることができない。しかし、Ｎ３ゼロ‐フォノン線における変化を用いることができる。刺激照射は、約３００乃至約４００の照射であることが好適であり、たとえば、約３２５ｎｍの波長であり、そして、約３３０乃至約４５０ｎｍのルミネセンスが検出される。しかし、刺激照射の差分吸収による深度に応じたラマン信号の減少率における変化を、ダイアモンドが構成される材料の変化を示唆するために用いることもできる。
【００１７】
処理全体は、自動化される。この技術は、重量において約１０ポイント（０．１カラット）より相当小さいダイアモンドにおける人為的な照射またはイオン衝撃を検出するよう用いることができる。しかし、これらは、少なくとも１ｍｍの深度であることが好適である。本発明は、重量において約１０ポイント（０．１カラット）までの、また、おそらくそれより小さいダイアモンドにおけるダブレット検出に用いることができる。
【００１８】
ダイアモンドの全深度を浸透可能な刺激照射が、ダイアモンドの深度内において焦点が合わされると、たとえば、実質的に焦平面にないルミネセンスの検出を実質的に阻止することによって、様々な深度からのルミネセンスを検出することができる。好適な技術は、共焦点スペクトロメータを用いた共焦点技術である。顕微鏡の後焦平面に置かれる共焦点アパーチャが、対物レンズの焦点からのルミネセンスのみがスペクトロメータ検出器に到達することを確実にする。試料の他の部分からのルミネセンスは、共焦点アパーチャを通らず、したがって、検出されない。選択領域のエリアは、共焦点アパーチャの直径と、顕微鏡の対物レンズの倍率に依存する。ルミネセンスは、共焦点アパーチャの直径と対物レンズの倍率により決定される選択されるエリアから効果的に構成される容積と、その開口数により決定される対物レンズの焦点の深度から集められる。
【００１９】
この方法は、通常、室温で行われるが、オックスフォード・インスツルメント（Oxford Instrument）社からのマイクロスタットＮ（Microstat N）といった低温保持装置を利用することにより低い温度でも行い得る。
【００２０】
本発明を、添付図面を参照しながら、例示的に、以下に詳細に説明する。
【００２１】
図１
図１は、便宜上、研磨されたダイアモンド１を示す。しかし、ダイアモンド１は、未加工ダイアモンドでも半分に切断された（sawn half）ものでもよく、未加工ダイアモンドは、「ブルータック（Blu-Tak）」といった容易に変形可能な材料によって支持され得る。未加工ダイアモンド又は半分に切断されたものの表面テクスチャに関して実際的な制限が有り得、結果として、照射散乱が発生する。しかし、その他の点では、この技術は、未加工ダイアモンドまたは半分に切断されたものおよび研磨されたダイアモンドに、同等に適用可能である。表面の正確な場所は、物理的に決定されるのではなく、検出されたルミネセンスの変化による。ダイアモンド１は、共焦点顕微鏡３の下にあるマウントまたは試料台２上に置かれ、試料台２は、光学軸に対し垂直である。図示する試料台２は、研磨されたダイアモンド１のキュレットを受けるよう設計されるが、試料台２は、指輪のような宝石類の標準的な一部のために設計され得る。或いは、宝石類の一部は、上述したように容易に変形可能な材料により保持され得る。通常は、ダイアモンド１のテーブルは、露出し、また、光学軸に対し垂直であるべきである。図示しないが、試料台２は、ステップモータにより上下に可動な台上に担持される。顕微鏡３は、対物レンズ４と共焦点アパーチャ５を有する。顕微鏡３の上には、ビームスプリッタ６と、ダイアモンド１を照射するためのレーザ７と、スペクトロメータ８と、プロセッサ９がある。全ての部品を非常に概略的に示す。
【００２２】
共焦点アパーチャ５は、焦点領域以外からの光線が、スペクトロメータ８に入ることを阻止する。瞬間の焦平面を１０に示し、焦平面１０を、最高点（ここでは、テーブル１１）から最低点（ここでは、キュレット１２）までダイアモンドを通過して走査させることが可能であるような配置にされる。走査は、例えば、１０μｍ又は１００μｍの所定の間隔で、試料台２を垂直に動かすことによって最も好都合に行われる。レーザビームは、ダイアモンド１に入ると屈折し、従って、例えば、６３３ｎｍの波長の（ダイアモンド１内の）レーザの焦点が移動する距離は、ダイアモンド１自体が移動する距離よりも略２．４１倍大きい（２．４１は、６３３ｎｍにおけるダイアモンドの屈折率である）か、又は、３２５ｎｍの波長において略２．５１倍大きい（２．５１は、３２５ｎｍにおけるダイアモンドの屈折率である）。
【００２３】
図２
図２のブロック図は、顕微鏡１３に関連付けられ、ルミネセンスを検出するＣＣＤ検出器１４（事実上、共焦点スペクトロメータ８の一部）を有する共焦点スペクトロメータとしてのアイテム３乃至８を示す。プロセッサ９は、検出結果を表示するためのモニタ１５を有する。試料台２は、（例えば、５×５である）ダイアモンド試料のマトリクス２ａを担持するｘｙｚ試料台として示し、（水平面における）ｘ及びｙ動作は、試料マトリクス２ａのうちの１つのダイアモンドが、顕微鏡１３の下に位置付けられることを可能にする。ｚ動作は、上述したような垂直動作である
図３
図３のフローチャートは、総体的に一目瞭然であり、これ以上詳細に説明しない。「データを処理する」段階は、境界面又は材料における変化を識別するために、深度に応じたルミネセンスの変化率の解析を含む。
【００２４】
人為的な照射及びイオン衝撃検出の例
１つの好適な装置において、レーザ７は、６３３ｎｍでの１０−２０ｍＷ出力を有するＨｅ−Ｎｅレーザである。レーザ７は、Ｊ．Ｙ．ホリバ（Horiba）社により製造されるラブラム・インフィニティ共焦点スペクトロメータ（LabRam Infinity Confocal Spectrometer）として、共焦点顕微鏡３とスペクトロメータ８と共に供給されることが可能である。約６８０乃至約８００ｎｍのルミネセンスが検出される。ダイアモンドにおいて、この系は、１００倍対物レンズ４と５０μｍ共焦点アパーチャ５を用いて、０乃至５００μｍの深度を探査することを可能にする。０乃至１０ｍｍの深度は、２０倍対物レンズ４と２００μｍ共焦点アパーチャ５を用いて探査し得る。
【００２５】
この装置を用いた場合、図３の「データを処理する」段階は、以下の通りである。
【００２６】
試料面からの深度に対してのＧＲ１ゼロ−フォノン線のラマン正規化された積分強度のプロファイルが解析される。
【００２７】
１０ミクロン未満の深度にて上述のパラメータにおける顕著な減少が観察される場合、ダイアモンドは、「イオン衝撃された」可能性があるとして識別される。
【００２８】
５００乃至２，０００ミクロンの深度にて上述のパラメータにおける顕著な減少が観察される場合、ダイアモンドは、「電子照射された」可能性があるとして識別される。
【００２９】
２，０００ミクロンより大きい深度にて上述のパラメータにおける顕著な減少が観察されない場合、ダイアモンドは、「中性子照射された」可能性があるとして識別される。
【００３０】
１５乃至３５ミクロンにて上述のパラメータにおける顕著な減少が観察される場合、ダイアモンドは、「自然照射された」として識別される。
【００３１】
顕著な減少が起きる深度は、信号を微分し、標準的な数学的アルゴリズムを用いて最少がある場所を決定することによって決定され得る。プロファイルの形は、格納されたプロファイル基準ファイルを参照することによって期待プロファイルと比較され得る。
【００３２】
図４ａ、図４ｂ、および図４ｃ
図４ａは、１００倍対物レンズ４と５０μｍ共焦点アパーチャ５を有する共焦点スペクトロメータを用いて記録された光ルミネセンス／ラマンスペクトルを示す。図４ａにおける線は、表面下の深度に応じて参照番号が付され、線０は、表面において記録されたものである。ダイアモンドラマン線は、約６９１ｎｍにあり、鮮鋭な強度ピークにより示す。図４ｂに示す正規化は、ダイアモンドラマン線の積分強度に対し積分ＧＲ１ルミネセンス強度の釣合いをとることにより達成された。ラマン信号が、その初期値の１０パーセントより下に下がると、プローブの焦点は、もはやダイアモンド内にないと考えられる。適切なグレーティング、ＣＣＤ検出器、およびスペクトロメータグレーティング（スペクトロメータ８内）の中心波長位置を選択することにより、ＧＲ１及びラマン信号は共に、同一のスペクトル内において捕捉され得る。ラブラム・インフィニティ共焦点スペクトロメータと共に与えられるようなソフトウェアが、深度プロファイルのリアルタイム表示を供給するよう作られる。プロセッサ９は、ダイアモンドが、自然又は人為的に照射されたか否かを自動的に示唆する好適なソフトウェアを有する。
【００３３】
ダイアモンド１のテーブルの表面の中心は、最初に、レーザビームの焦点に位置付けられ、スペクトルは、レーザの焦点を合わせる対物レンズ４に向かって上方向にダイアモンド１が動かされる最中に、１０μｍ間隔で記録された。この処理は、レーザの焦点が、テーブルを介してダイアモンド１内を走査する最中にスペクトルを集めることに同等である。
【００３４】
図４ｂから分かるように、自然にアルファ照射されるダイアモンドについては、ＧＲ１ルミネセンスは、表面の３０μｍ以内に実質的に制限されたが、その一方で、（図５に示すように）人為的に電子照射されたダイアモンドについては、ＧＲ１ルミネセンスは、表面下１ｍｍまでの間顕著に大きい（図４ｂと図５の異なる尺度に注意されたい）。
【００３５】
図６
図６は、イオン衝撃されたダイアモンドについての正規化された積分強度曲線を示し、プロファイルは、図４ｂ及び図５のプロファイルとは異なり、尺度も非常に異なり、インプランテーションの深度は非常に低い。
【００３６】
中性子衝撃されたダイアモンドについてのＧＲ１ルミネセンスの正規化された積分強度のグラフは、水平線で有り得、ここでも図４ｂ及び図５のスペクトルとは異なる。
【００３７】
ダブレット検出の例
１つの好適な装置において、レーザ７は、３２５ｎｍにおける１０−１００ｍＷ出力を有するＨｅ−Ｃｄレーザである。レーザ７は、Ｊ．Ｙ．ホリバ社により製造されるラブラム・インフィニティ共焦点スペクトロメータとして、共焦点顕微鏡３とスペクトロメータ８と共に供給されることが可能である。約３３０乃至約４５０ｎｍのルミネセンスが検出される。ダイアモンドにおいて、この系は、１００倍対物レンズと５０μｍ共焦点アパーチャ５を用いて、０乃至５００μｍの深度を探査することを可能にする。０乃至１０ｍｍの深度は、２０倍対物レンズと２００μｍ共焦点アパーチャ５を用いて探査し得る。
【００３８】
適切なグレーティング、ＣＣＤ検出器、およびスペクトロメータグレーティング（スペクトロメータ８内）の中心波長位置を選択することにより、Ｎ３及びラマン信号は共に、同一のスペクトル内において捕捉され得る。ラブラム・インフィニティ共焦点スペクトロメータと共に与えられるようなソフトウェアが、深度プロファイルのリアルタイム表示を供給するよう作られる。
【００３９】
プロセッサ９は、ダイアモンドがダブレットであるか否かを自動的に示唆する好適なソフトウェアを有する。図３の「データを処理する」段階では、ソフトウェアは、ダイアモンドラマン線の積分強度に対してＮ３ゼロ−フォノン線の積分強度を正規化する。試料面下の深度に対してのＮ３ゼロ−フォノン線のラマン正規化された積分強度のプロファイルが解析される。上述のパラメータにおける顕著な減少または増加が観察される場合、ダイアモンドは、ダブレットの可能性があると言える。プロファイルが大まかに平らであり（且つ非ゼロである）場合、ダイアモンドは、「非ダブレット」として合格する。上述したように、ラマン信号が、その初期値の１０パーセントより下に下がると、プローブの焦点はもはやダイアモンド内にないと考えられる。
【００４０】
図７
図７は、タイプＩａの天然ダイアモンドついての一般的な光ルミネセンス／ラマンスペクトルであり、３２５ｎｍＨｅ−Ｃｄレーザ励起により室温で共焦点で集められた。これは、長い波長での関連付けられる振電構造を有する４１５ｎｍにおけるＮ３ゼロフォノン線を含む。全ての天然ダイアモンドの９５％以上が、Ｎ３ゼロフォノン線を有する。Ｎ３ゼロフォノン線を有さないダイアモンドは、予め除かれる。スペクトルは更に、鋭い強度ピークとして示す略３３９ｎｍにおけるラマン線を含む。
【００４１】
図８
図８は、ＣＶＤ合成ダイアモンドについての同様のスペクトルである。これは、４１５ｎｍにおけるＮ３ゼロフォノン線またはその関連付けられるバイブロニック構造を含まない。
【００４２】
図９ａ及び図９ｂ
実験目的に生成されたに過ぎない第１のダブレットについての正規化されたＮ３ルミネセンスの測定された共焦点深度プロファイルを示す。第１のダブレットは、天然タイプＩａダイアモンドとＣＶＤ合成ダイアモンドにより部分的に構成されるラウンドブリリアントであった。これは、ＣＶＤ合成ダイアモンドのクラウンを有し、この構成材と天然ダイアモンド構成材との間の境界面は、テーブル下０．８６ｍｍであることが知られ、石の全深度は、３．１９ｍｍである。
【００４３】
ダブレット１のテーブルの表面の中心は、最初に、レーザビームの焦点に位置付けられ、スペクトルは、レーザの焦点を合わせる対物レンズ４に向かって上方向にダブレット１を動かされる最中に、１００μｍ間隔で記録された。この処理は、レーザの焦点が、ダイアモンドテーブルを介してダブレット１内を走査する最中にスペクトルを集めることに同等である。
【００４４】
上述したように、石内をレーザの焦点が移動する距離は、石自体が移動する距離より約２．５１倍大きい。図９ａでは、水平軸は、テーブルがレーザの焦点にある位置から石が移動する距離である。図９ｂでは、水平軸は、２．５１により乗算される上述の距離である。これは、ダイアモンドテーブル下のレーザビームの焦点の深度に略対応する。
【００４５】
図９ａ及び図９ｂのグラフにおける変化は、探査される深度における比較的劣った解像度と測定間の間隔により突然ではない。しかし、境界面の正確な深度は、通常、問題ではなく、境界面があるか否かのみが関心事である。
【００４６】
図１０ａ及び図１０ｂ
図１０ａ及び図１０ｂは、図９ａ及び図９ｂに緊密に対応するが、これも実験目的に生成されたに過ぎない第２のダブレットのスペクトルを示す。第２のタブレットは、天然タイプＩａダイアモンドとＣＶＤダイアモンドにより部分的に構成されるラウンドブリリアントであった。これは、天然タイプＩａダイアモンドのクラウンを有し、この構成材とＣＶＤ合成ダイアモンド構成材との間の境界面は、テーブル下０．７５ｍｍであり、石の全深度は、１．６４ｍｍである。
【００４７】
第２のタブレットは、図９ａ及び図９ｂの第１のダブレットに対するのと同様に位置付けられる。
【００４８】
文脈により明らかに別の方法が要求されない限り、この説明及び請求項の全体を通して、「含む」、「含んでいる」等の単語は、排他的又は網羅的な意味ではなく、包含的な意味、即ち、「以下に制限されることなく含む」という意味と解釈するものとする。
【００４９】
本発明は、例示的に上述したに過ぎず、本発明の技術的精神内において変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の方法に従い、研磨ダイアモンドが検査される様子を示す本発明の装置を示す垂直断面図である。
【図２】図１の装置を示すブロック図である。
【図３】図１の装置におけるソフトウェアを説明するフローチャートである。
【図４ａ】表面と、自然にアルファ照射された未加工ダイアモンドの表面下の１０μｍ毎の深度におけるＧＲ１ルミネセンススペクトルを示す図である。
【図４ｂ】図４ａに対応する図であるが、ＧＲ１ルミネセンスの正規化された積分強度を示す。
【図５】図４ｂに対応する図であるが、ダイアモンドは人為的に電子照射されたダイアモンドである。
【図６】図４ｂおよび図５に対応する図であるが、ダイアモンドは人為的にイオン注入されたダイアモンドである。
【図７】一般的なタイプＩａ天然ダイアモンドの光ルミネセンス／ラマンスペクトルを示す図である。
【図８】図７に対応する図であるが、ダイアモンドはＣＶＤ（化学気相成長法）ダイアモンドである。
【図９ａ】第１のダブレットのついての正規化された積分Ｎ３ルミネセンス強度の深度プロファイルを示す図であり、距離は、ダイアモンドダブレットが移動した距離である。
【図９ｂ】図９ａに対応する図であるが、深度は、ダイアモンドダブレット内を焦平面が移動した距離である。
【図１０ａ】第２のダブレットについての正規化された積分Ｎ３ルミネセンス強度の深度プロファイルを示す図であり、距離は、ダイアモンドダブレットが移動した距離である。
【図１０ｂ】図１０ａに対応する図であるが、深度は、ダイアモンドダブレット内を焦平面が移動した距離である。
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年2月27日(2004.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアモンド原石（１）における材料の変化を自動的に示す装置であって、
ルミネセンスの放出を刺激するよう照射により前記ダイアモンドを照射する手段（７）と、
前記照射を走査するための手段（２）と、
前記ルミネセンスを自動的に検出する手段（８、１４）と、
前記検出されたルミネセンスを自動的に比較し、それにより、前記ダイアモンドが構成される前記材料における変化を検出する手段（９）と、
前記材料における変化を自動的に指示するために前記比較手段に反応する手段（１５）と、
を含む装置であって、
前記刺激照射は、前記ダイアモンド（１）の全深度を浸透可能であり、且つ、前記ダイアモンドの前記深度内の焦平面（１０）に焦点が合わされ、
前記走査手段（２）は、前記刺激照射の前記焦平面を、前記ダイアモンドを完全に通るよう走査するためにあり、
前記ルミネセンス検出手段（８、１４）は、前記瞬間の焦平面からの前記ルミネセンスを集めることによって前記ダイアモンド内の様々な深度から発生する前記ルミネセンスを感知し、それにより、様々な焦平面における前記ルミネセンスは、前記比較手段（９）により比較されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ルミネセンスのスペクトル特性の強度が検出且つ比較される請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記走査手段（２）は、ルミネセンスが検出される深度が固定の増分で自動的に動くよう構成される請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記比較手段（９）は、境界面又は材料における変化を識別するために、深度に応じたルミネセンスの変化率を解析するソフトウェアを含む請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項５】
前記深度における焦平面にないルミネセンスの検出を実質的に阻止する技術を用いて実行される請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項６】
共焦点技術（５）を用いて実行される請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記検出手段（８、１４）は、共焦点スペクトロメータを含む請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記検出されたルミネセンスは、全てのダイアモンドのルミネセンス放出特性と釣合いが取れるようにすることによって正規化される請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項９】
前記特性ルミネセンス放出は、ラマンである請求項８記載の装置。
【請求項１０】
その色を変えるために前記ダイアモンド（１）が人為的に照射されたか否かを示すよう構成され、
前記指示手段（１５）は、前記ダイアモンドが人為的に照射されたか否かを指示する請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１１】
その色を変えるために前記ダイアモンド（１）がイオン衝撃されたか否かを指示するよう構成され、
前記指示手段は、前記ダイアモンドがイオン衝撃されたか否かを指示する請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１２】
前記照射手段（７）は、ＧＲ１光学的中心からのルミネセンスを引き起こす請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１３】
前記刺激照射は、約５００乃至約７４０ｎｍの波長の照射である請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１４】
前記刺激照射は、約６３３ｎｍの波長の照射である請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
約６８０乃至約８００ｎｍの波長のルミネセンスが検出される請求項１乃至１４のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１６】
前記ダイアモンド（１）が、天然／合成ダブレットであるか否かを指示するよう構成される請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１７】
前記照射手段は、Ｎ３ゼロ−フォノン線を生じるよう前記Ｎ３光学的中心におけるルミネセンスを引き起こす請求項１乃至９及び１６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１８】
前記刺激照射は、約３００乃至約４００ｎｍの波長の照射である請求項１乃至９及び１６のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項１９】
前記刺激照射は、約３２５ｎｍの波長の照射である請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
約３３０乃至約４５０ｎｍの波長のルミネセンスが検出される請求項１８又は１９記載の装置。
【請求項２１】
添付図面の図１乃至図３を参照して本願にて実質的に説明した、又は、記載した例のいずれかにて本願にて実質的に説明したようなダイアモンド原石を検査する装置。
【請求項２２】
ダイアモンド原石内の材料に変化があるか否かを検出するために前記ダイアモンドを検査する方法であって、
請求項１乃至２０のうちいずれか一項記載の装置を用いる段階を含み、それにより、前記材料における変化が自動的に指示される方法。
【請求項２３】
図１乃至図３、図４ａ、図４ｂ及び図５、図９ａ及び図９ｂ、及び図１０ａ及び１０ｂのうちいずれか１つの図面を参照して、又は、記載した例にて、本願にて実質的に説明したダイアモンド原石内の材料に変化があるか否かを判断するために前記ダイアモンドを検査する方法。
【請求項２４】
前記ダイアモンドは、研磨されたダイアモンド原石である請求項２２又は２３記載の方法。
【国際調査報告】
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