(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）ダイアモンドを、該ダイアモンドを完全に囲む圧力伝達媒体に供給することにより、直接的又は間接的に加熱することができる反応質量を生成する段階と、及び
（ｉｉ）適切な期間で６.７ＧＰａ乃至９ＧＰａの圧力下で１８００℃乃至２６００℃の温度範囲を前記反応質量が受ける段階と、
を含む、灰色タイプＩＩｂダイアモンドを灰色から青色に変色するか、若しくはＩＩｂダイアモンドの青色を増強する方法。
【請求項２】
（ｉ）前記ダイアモンドを完全に囲む圧力伝達媒体で前記ダイアモンドを提供することにより反応質量を生成する段階と、及び
（ｉｉ）適切な期間で６.７ＧＰａ乃至９ＧＰａの圧力下で１８００℃乃至２６００℃の温度範囲を前記反応質量が受ける段階と、
を含む、ホウ素を含有するタイプＩＩダイアモンドの色を青色に変色する方法。
【請求項３】
前記段階（ｉｉ）の熱処理の前記期間が２０時間を越えないことを特徴とする、請求項１若しくは２に記載の方法。
【請求項４】
前記段階（ｉｉ）の条件が、６.７ＧＰａ乃至９ＧＰａの圧
力の範囲領域下で２０００℃乃至２５００℃であることを特徴とする、請求項１、２若しくは３に記載の方法。
【請求項５】
前記温度は２２００℃乃至２５００℃であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記圧力は７.６ＧＰａ乃至８.４ＧＰａであることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記反応質量は前記温度及び圧力を１０分間乃至１５時間受けることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記反応質量は前記温度及び圧力を１時間受けることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記段階（ｉｉ）の条件が、１０分間乃至１５時間の６.７ＧＰａ乃至９ＧＰａの圧力の範囲領域下で２０００℃乃至２５００℃であることを特徴とする、請求項１、２若しくは３に記載の方法。
【請求項１０】
前記ダイアモンドが前記温度と圧力を受ける以前には、前記ダイアモンドの前記紫外線／可視スペクトルは、減少する波長とともに単調に増加する強度を持つ吸収を示し、前記ダイアモンドが前記温度と圧力を受けた後には、前記ダイアモンドは、より低い波長において、前記温度と圧力を受ける前に比較して吸収の減少を示すスペクトルを有することを特徴とする、前述までの請求項１乃至９のいずれか一に記載の方法。
【請求項１１】
前記ダイアモンドが前記温度と圧力を受けた後、前記ダイ
アモンドは非補償ホウ素濃度の上昇によって部分的に引き起こされる前記可視ス
ペクトルの赤い部分の増加した吸収を示すスペクトルを有することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記圧力伝達媒体によって各前記ダイアモンドが隣り合う前記ダイアモンドと離れて、複数の前記ダイアモンドが前記圧力伝達媒体に置かれることを特徴とする、前述までの請求項１乃至１１のいずれか一に記載の方法。
【請求項１３】
前記段階（ｉｉ）の前記温度は２１００℃乃至２３００℃であることを特徴とする、前述までの請求項１乃至１２のいずれか一に記載の方法。
【請求項１４】
前記段階（ｉｉ）の前記圧力が、７.５ＧＰａ乃至８.５
ＧＰａの圧力の範囲であることを特徴とする、前述までの請求項１乃至１３のいずれか一に記載の方法。
【請求項１５】
前記ダイアモンドが前記段階（ｉｉ）の条件を受ける前記
期間は１０分乃至１０時間であることを特徴とする、前述までの請求項１乃至１４のいずれか一に記載の方法。
【請求項１６】
前記ダイアモンドが前記段階（ｉｉ）の条件を受ける前記
期間は２０分乃至４時間であることを特徴とする、前述までの請求項１乃至１５のいずれか一に記載の方法。
【請求項１７】
前記圧力伝達媒体によって各前記ダイアモンドが隣り合う
前記ダイアモンドと離れて、複数の前記ダイアモンドが前記圧力伝達媒体に置かれることを特徴とする、前述までの請求項１乃至１６のいずれか一に記載の方法。
【請求項１８】
前記圧力伝達媒体は、前記ダイアモンドを完全に包含し、
ダイアモンドの全表面上に適用される、均質の媒体であることを特徴とする、前述までの請求項１乃至１７のいずれか一に記載の方法。
【請求項１９】
前記圧力伝達媒体は、ハロゲン化金属塩などのように低い剪断強度を有することを特徴とする、前述までの請求項１乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項２０】
前記ハロゲン化物は臭化物若しくはまたはヨウ化物であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記圧力伝達媒体はアルカリ金属塩であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記圧力伝達媒体は貴金属塩であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記圧力伝達媒体はカリウム塩であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記圧力伝達媒体はナトリウム塩であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記圧力伝達媒体はセシウム塩であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記圧力伝達媒体は銅の塩であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項２７】
前記圧力伝達媒体は臭化カリウムであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項２８】
前記圧力伝達媒体は塩化ナトリウムであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項２９】
前記圧力伝達媒体は塩化カリウムであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項３０】
前記圧力伝達媒体は塩化セシウムであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項３１】
前記圧力伝達媒体は臭化セシウムであることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項３２】
前記圧力伝達媒体は塩化銅であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項３３】
前記圧力伝達媒体は臭化銅であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一に記載の方法。
【請求項３４】
前記圧力伝達媒体は水溶性であることを特徴とする前述までの請求項１乃至３５のいずれか一に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明はダイアモンドの変色方法に関する。
【０００２】
ダイアモンドは一般的に、Ｉａ，Ｉｂ，ＩＩａ及びＩＩｂの４つのグループに分けられる。これらのタイプは、通常は赤外線及び紫外線のスペクトルによって区別される。タイプＩａ及びＩｂは、単一の代理の窒素若しくはＣ−センター（Ｃ−ｃｅｎｔｒｅｓ）を含んでいる。Ｉａは様々な窒素構造の組み合わせを含んでいる。タイプＩＩａのダイアモンドは数ｐｐｍよりわずかな窒素を含み、赤外線で照射された場合、１３３２乃至４００ｃｍ−１の範囲で実質的な吸収を示さないダイアモンドとして定義できる。タイプＩＩａのダイアモンドは、ダイアモンドの結晶格子内の構造的な変形によって引き起こされると信じられている、褐色の色を示すことができる。タイプＩＩｂのダイアモンドは数ｐｐｍよりわずかな窒素濃度を有し、非補償ｐ型の準コンダクタ行動（ｕｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ
ｐ−ｔｙｐｅ ｓｅｍｉ−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を生じさせるように窒素欠損濃度より高い代理のホウ素原子濃度を有する。減少する波長を伴う強度において減少する可視領域中のダイアモンドの吸収は青色を生じさせる。
【０００３】
タイプＩＩｂのダイアモンドにおけるホウ素による青色と構造的な変形による褐色の組み合わせは、それぞれの吸収の相対的強度に依存して青みを帯びた灰色から褐色を帯びた灰色の色を導く。
【０００４】
ＵＳ４，１２４，６９０は、黒鉛化を防ぐ圧力下で高温度の焼きなましによりタイプＩｂダイアモンドにおいてタイプＩｂ窒素をタイプＩａ窒素に変換する工程を記載している。この処理はタイプＩｂダイアモンドの黄色を減少する効果を有する。
【０００５】
発明の概要 本発明によると、 （ｉ）ダイアモンドを完全に囲む圧力伝達媒体におけるダイアモンドの提供により反応質量を生成する段階と、及び
（ｉｉ）適切な期間で６.７ＧＰａ乃至９ＧＰａの圧力下で１８００℃乃至２６００℃の温度範囲を反応質量が受ける段階と、を含む、灰色タイプＩＩｂダイアモンドを灰色から青色に変化するか、若しくはＩＩｂダイアモンドの色を増強する方法が提供される。
【０００６】
タイプＩＩｂダイアモンドは数ｐｐｍよりわずかな窒素濃度を有し、非補償ｐ型の準コンダクタ行動を生じさせるように窒素欠損濃度より高い代理のホウ素原子濃度を有する。タイプＩＩｂダイアモンドの典型的な赤外線、可視及び紫外線吸収スペクトルが図１に示される。本発明は灰色のタイプＩＩｂダイアモンドに対する適用を有する。灰色は、灰色から褐色を帯びた灰色であるかもしれず、そのスペクトルは、図２のグラフ線ａで示されるような減少する波長とともに単調に増加する強度を持つ吸収を示す。ダイアモンドが本発明の熱処理を受けた後、青色が生成されるか若しくは増強され、ダイアモンドは図２のグラフ線ｂで示されるような低波長における吸収の減少を示すスペクトルを有する。
【０００７】
ダイアモンドの青色は１８００℃乃至２６００℃の温度範囲での焼きなましを用いることによって増強される。一般的に、焼きなまし温度が上昇すると、焼きなまし期間は短くなる。一般的に２０時間以上の焼きなまし時間は使用されない。好ましい焼きなまし温度は、６.７ＧＰａ乃至９ＧＰａ、好ましくは７.６ＧＰａ乃至８.４ＧＰａの圧力下で１０乃至１５分間、好ましくは１時間の焼きなまし期間において２２００℃乃至２５００℃である。適切な焼きなまし条件の実施例は、
２５００℃で１時間 ２５００℃で１０分間 ２１００℃で２０分間 ２３００℃で５時間である。
【０００８】
実施態様の記載 本発明において、一般に天然ダイアモンドである灰色から褐色を帯びたＩＩｂダイアモンド結晶は、褐色の着色を引き起こすダイアモンドで構造的な変形を修正するための著しい黒鉛化を防ぐ圧力において焼きなましされ、それによって褐色の着色を減少し、ダイアモンドの青色を増強する。数多の場合において、初期のホウ素濃度は低いので、褐色のダイアモンドに帰着する褐色を引き起こす構成部分によって吸収が支配される。さらに、数多の場合において、チャージ補償（ｃｈａｒｇｅ
ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）と呼ばれる作用によって、おそらく初期のダイアモンドでの吸収においてホウ素は検出できない。かかる両者のダイアモンドは、本明細書及び請求項で使用される用語である“灰色タイプＩＩｂダイアモンド”に含まれることが理解される。
【０００９】
青色の自然のダイアモンドは稀少である。したがって、本発明は、ダイアモンドの結晶を損傷することなく、天然のＩＩｂダイアモンドの青色を増強する方法を提供する。
【００１０】
タイプＩＩｂダイアモンドの結晶の変色は、焼きなましの前後で得られる結晶の吸収スペクトルの変化によって定量できる。結晶のスペクトルは、結晶の紫外線／可視吸収スペクトルを示す従来手法の分光計の手段によって室温で得られる。結晶の焼きなまし後、結晶のスペクトルは再度室温で得られる。本発明の焼きなまし方法を受けるタイプＩＩｂダイアモンドの結晶は、より長い波長で支配的な吸収を残す、単調に増加する吸収強度の減少に帰着し、青色を増強する。さらに、本発明の焼きなまし方法は、非補償ホウ素の濃度を増大する効果を有する。これはさらに青色の増強に貢献する。
【００１１】
本発明の方法において、反応質量はダイアモンドを完全に囲む圧力伝達媒体におけるダイアモンドの提供により生成される。圧力伝達媒体は、好ましくは、処理されるダイアモンドの全表面上に適用される、圧力が一定に分配される、均一に圧力を伝達する媒体である。適切な媒体の実施例は、ハロゲン化金属塩などの低い剪断強度を有する媒体である。適切なハロゲン化金属塩は、臭化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化セシウム、臭化セシウム、塩化銅及び臭化銅である。かかる媒体は、ダイアモンドの表面で発生するかもしれない如何なる黒鉛化を最小限に維持することを保証する圧力の所望の均一な分配を提供することが明かになっている。圧力伝達媒体としてハロゲン化金属塩を使用する特定の利点は、処理後に媒体を温水で溶解することによってダイアモンドが容易に回収できることである。
【００１２】
本発明の方法は、単一のダイアモンド若しくは複数の個別のダイアモンドを処理するために使用されるかもしれない。複数の個別のダイアモンドが同時に処理される場合、各ダイアモンドは、圧力伝達媒体によって隣り合うダイアモンドから離されるべきである。処理されるダイアモンドの最大量は、使用される高圧／高温装置の性能によってのみ制限される。
【００１３】
従来の高温／高温装置は、本発明の方法で使用されるかもしれない。反応質量に間接的若しくは直接的な加熱を提供する様々な反応管形状は、特許文献で開示され、本発明の焼きなまし工程の実行において有用である。通常、これらの反応管は、複数の相互に適合する円筒状の要素及び真ん中のシリンダに反応質量を含むためのエンドプラグ若しくはディスクからなる。間接的に加熱するタイプの反応管において、円筒状要素の一つは、円筒状要素を通過する電流の径路によって加熱され、それによって反応質量を加熱するグラファイトからなる。直接的に加熱するタイプの反応管において、反応質量は電気的に伝導性であり、それによって電気的に伝導性のグラファイトのシリンダにおける必要を除外し、電流は反応質量を加熱するために直接通過する。
【００１４】
本発明は下記の実施例によって例示される。
【００１５】
実施例１ 図２のグラフ線ａで示される処理以前の紫外線／可視吸収スペクトルを伴う天然の褐色を帯びた灰色のタイプＩＩｂダイアモンドが使用された。複数のかかるダイアモンドは図３で例示されるタイプの反応管の圧力伝達媒体に置かれた。図を参照するに、ダイアモンドの結晶１０は、結晶が圧力伝達媒体でお互いに個別に分離しているように圧力伝達媒体１２に置かれた。ダイアモンドは、媒体において好ましく均一に分散された。圧力伝達媒体は、好ましくは、既に記載のタイプの低い剪断強度媒体である。ダイアモンドを含有する媒体１２は、容器１４の周りの金属キャニスターを形成する協働するカップ１６，１８によって囲まれる、グラファイト、葉ろう石、酸化マグネシウム、若しくは酸化ジルコニウムからなる容器１４に置かれる。金属はモリブデン、タンタル、スチールであるかもしれない。キャニスターは空気の空間を除去するために容器のまわりで圧縮されるかもしれない。ロードされたキャニスターは、従来の高温／高温装置の反応領域に置かれた。カプセルの中身は、２２００℃の温度で、７.６ＧＰａの圧力を１２時間維持する条件を受けた。カプセルは装置から取り出され、冷却された。キャニスターとグラファイトの容器は取り外され、ダイアモンドが媒体から回収された。処理後のダイアモンドの紫外線／可視吸収スペクトルが図２のグラフ線ｂに示された。スペクトルは焼きなまし後の褐色背景の除去を示す。減少する波長とともに減少して、吸収スペクトルが、スペクトルの赤い端での吸収によって支配されるので、ダイアモンドは青く見える。
【００１６】
実施例２
天然の褐色を帯びた灰色タイプＩＩｂダイアモンドは実施例１の手法で処理され、実施例１で示される同じ圧力で焼きなまし温度が２５００℃で保たれ、それらの条件は１時間維持された。処理以前の紫外線／可視吸収スペクトルが図４のグラフ線ａに示されており、一方で処理後のダイアモンドの紫外線／可視吸収スペクトルが図４のグラフ線ｂに示されている。スペクトルは、焼きなまし後の褐色背景の減少を再度示す。さらに、可視スペクトルの赤い部分の吸収が増加して、非補償ホウ素濃度の上昇によって部分的に青色を濃くすることが引き起こされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  タイプＩＩｂダイアモンドの典型的な赤外線、可視及び紫外線吸収スペクトルを示すグラフである。
【図２】  天然の褐色を帯びた灰色のタイプＩＩｂダイアモンドの処理以前の紫外線／可視吸収スペクトルを示すグラフである。
【図３】  反応管の圧力伝達媒体を示す図である。
【図４】  処理後のダイアモンドの紫外線／可視吸収スペクトルを示すグラフである。
【図１】
0004796729.tif 000002
【図２】
0004796729.tif 000003
【図３】
0004796729.tif 000004
【図４】
0004796729.tif 000005