Способ сортировки алмазов по их цветовому типу Советский патент 1992 года по МПК G01N21/87 

ваемого от алмаза рамановского излучения для каждой из длин волн падающего лазерного излучения; генерирования численной величины, характеризующей цветовой тип алмаза, на основе измеренных интенсивностей рассеянного рамановского излучения для двух или более различных длин волн падающего лазерного излучения, а также путем сравнения генерированной численной величины с численными величинами для алмазов известного цветового типа, в результате чего определяется цветовой тип алмаза. Предпочтительно, чтобы численная величина представляла собой относительную интенсивность, генерируемую лз отношения интенсивностей рассеянного рамановского излучения для двух различных длин волн падающего лазерного излучения. Численные величины могут сравниваться с помощью ЭВМ или микропроцессора.

Предпочтительно, чтобы алмазы принздлежали к одному диапазону размеров. Поэтому может оказаться необходимым проведения сортировки алмазов по диапазонам размеров перед тем, как использовать предлагаемые способ и устройство. Изобретение может быть использовано для определения свойств как шлифованных, так и нешлифованных алмазов.

Алмаз может облучаться лазерным из, лучением двух или более длин волн (одновременно или последовательно).

Источник лазерного излучения может представлять собой один лазер, способный работать при двух или более различных заранее определенных длинах волн (одновременно или последовательно). Как вариант, могут использоваться более лазера, каждый из которых способен работать при одной или бсглее различных заранее определенных длинах волн (одновременно или последовательно). Алмаз может удерживаться или поддерживаться в лазерном излучении с помощью держателя. Алмаз может облучаться лазерным излучением во время его схода с конца ленты конвейера и т.д. Предпочтительно, чтобы ориентация алмазов относительно падающего лазерного излучения была одной и той же для всех лазеров, если их используется несколько.

Рассеиваемое от алмазов рамановское излучение отфильтровывается от других типов излучения с помощью оптических приспособлений, таких как собирающая опТика и монохроматор. Для измерения интенсивности рамановского излучения может быть использован детектор, такой как фотоумножитель или многоканальный детектор (например, детектор с диодной решеткой), Для

измерения интенсивности рассеянного излучения при двух или более различных длинах волн падающего излучения одновременно могут быть использованы несколько

детекторов или один многоканальный детектор.

Изобретение может быть приспособлено к дискретному или непрерывному способу выделения алмазов в группы с известным

0 цветом и качеством из алмазоподобных материалов. Сортировка алмазов может производиться одновременно по цветовому типу и качеству.

Предусматривается, что предлагаемый

5 способ может быть использован применительно как к натуральным, так и искусственным алмазам. Так как предполагается, что у искусственных алмазов цветовой тип характеризует твердость алмаза, предлагаемые

0 способ и устройство могут использоваться для определения твердости искусственных алмазов/

П р и м ер. Устройство для реализации способа (фиг. 1) содержит источники 1 и 2

5 лазерных излучений 3 и 4, способных создавать рамановское рассеяние излучения 5 от алмаза 6. Каждый источник работает в одноволновом режиме, т.е. в один момент времени испускается излучение только с одной

0 длиной волны. В данном примере длина волны лазерного излучения 3 от источника 1 может быть изменена, и интенсивность рамановского излучения может быть измерена при двух значениях длины волн

5 падающего лазерного излучения. Лазер, использовавщийся в качестве источника 1, представляет собой аргонно-ионный лазер Спектра физике, модель 2020. способный создавать излучение с длиной волны 488 и

0 514,5 нм. Лазер, испол| зовавшийся в качестве источника 2, работает в режиме с одной длиной волны, т.е. лазерное излучение 4 имеетодну длину волны. В данном примере лазер 2 представляет собой криптонно-ионg ный лазер Спектра физике, модель 164. способный создавать излучение с длиной волны 647,1 нм. Оба лазера работают в световом режиме при мощности 50 мВт, чем поддерживается постоянный фотонный по0 ™Держатель 7 алмаза удерживает алмаз

6 в лазерных излучениях 3 и 4 и обеспечивает возможность изменения ориентации алмаза относительно направления лазерного 5 излучения.

При работе устройства измерение рассеянного рамановского излучения 5 осуществляют с помощью лазерно-рамановского спектрометра 8 Анаспек 36, содержащего собирак щую оптику 9. монохроматор 10 и

детектор 11 Ретикон, тип S. с усиленной диодной решеткой. Могут чспользоваться также и другие детекторы, например фотоумножитель. Детектор создает цифровой выходной сигнал 12, который является мерой интенсивности рассеянного рамановского излучения 5,

При работе устройства алмаз б удерживается в держателе 7, и лазерные излучения 3 и 4 с различными длинами волн от лазеров 1 и 2 последовательно испускаются на алмаз 6. Положение алмаза (5 в держателе 7 оптимизируется на получение максимальной интенсивности рассеянного рамановского излучения 5 на детекторе 1 Т. Максимальную интенсивность рассеянного рамановского излучения измеряют для не; скольких ориентации алмаза при каждой из длин волн падающего лазерного излучения. Полное время аккумуляции (время, потребное для подсчета числа фотонов в рассеянном рамановском излучении) равно порядка 1 с. Потребное время аккумуляции зависит от частоты падающего лазерного излучения и цветового типа алмаза. Максимальные интенсивности рассеянного рамановского излучения выражаются числом фотонов, подсчитанных в 1 с. Так как наблюдавшийся разброс таких интенсивностей при различных ориентациях алмаза мал, вычиcляfQT среднее значение интенсивностей рама.новского сигнала для алмаза, которое здесь называется средней рамановской интенсивностью. Среднюю рамановскую интенсивность определяют для каждой из трех длин волн падающего лазерного излучения (514,5; 488 и 647,1 нм) последовательно. Алмазы 13 перемещаются на движущемся конвейере 14 через луч лазерного излучения 15 от лазера 16. Последний способен работать при двух или более различных заранее Оп ределенных длинах волн одновременно (вселинейный режим). Рамановское излучение 17, рассеиваемое от каждого алмаза, измеряется с помощью спектрометра 18. включающего в себя собирающую оптику 19, монохроматор 20 и многоканальный детектор 21. Последний создает цифровые выходные сигналы 22, которые являются мерой интенсивности рассеянного рамановского излучения при двух или более длинах волн падающего лазерного излучения. Микропроцессор 23 создает численную величину, характеризующую цветовой тип алмаза, из измеренных интенсивностей и передает соответствующий сигнал по линии 24 с целью включения разделителя 25 в соответствии с генерированной численной величиной. Предпочтительно, чтобы численная величина представляла собой относитепьную интенсивность, генерируемую из соотношения интенсивностей рассеянного рамановского излучения для двух различных длин волн падающего лазерного излучения. Разделитель 25 сортирует алмазы. направляя их в коллекторы 26 в соответствии с генерированной численной величиной и, следовательно, их цветовым типом. Разделитель 25 может представлять собой группу обычных газовых зжекторов и т.д.

В табл. 1 приведены результаты для алмазов желтого типа классов 1-7.

В табл. 2 приведены результаты для алмазов зеленого типа классов 1-6, причем

класс 1 означает наивысшее качество, а класс 7 - самое низкое качество., .Цвета и качества первоначально определяют с помощью обычной субъективной оценки. Средние рамановские интенсивности

для каждой из трех длин волн падающего лазерного излучения приведены для пяти партий алмазов (где это возможно) для каждого класса качества и каждого цветового типа. Средние рамановские интенсивности

в каждом случае вычисляют из пяти различных ориентации алмаза в держателе. Установлено, что в каждом случае ориентация алмаза мало отражается на интенсивности рамановского сигнала ввиду наличия в алмазе тетраэдрического вида растяжения углерод-углеродных связей.

В табл. 1 и 2 Г1риведены также относительные интенсивности, которые определяются как отношение средних рамановских

интенсивностей, т.е. ISM.S, MSB и I5i4.5/l647.i. где 1514,5 - средняя рамановская интенсивность для падающего лазерного излучения с длиной волны 515,5 нм и т.д.

Изданных табл. 1 и 2 видно, что относительные интенсивности являются более или менее постоянными и характеризуют цветовой тип, т.е. желтые алмазы имеют относительные интенсивности около 7 и 8, а зеленые алмазы - около 4.

Из данного примера можно сделать вывод, что принадлежность алмазов, цветовой тип которых неизвестен, может быть определена путем сравнения полученных относитбльных интенсивностей неизвестных

алмазов с полученными относительными интенсивностями алмазов, цветовой тип ко- торых известен.

Формула изобретения

1. Способ сортировки алмазов по их цветовому типу, заключающийся в том. что направляют на алмаз излучение известной интенсивности, регистрируют излучение после его взаимодействия с алмазом и судят о

цветовом типе алмаза, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности сортировки, на алмаз направляют излучение с известной интенсивностью на по крайней мере двух длинах волн, способное вызвать рамановское рассеяние, регистрируют интенсивность рамановского рассеяния для каждой из указанных длин волн и судят о цветовом типе алмазов по отношению зарегистрированных интенсивностей рамановского рассеяния на различных длинах волн.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что на алмаз направляют излучение с длиной волн 488,0, 514,5 или 647,5 нм.

3.Способ поп. 1,отличающийся тем, что алмазы перед определением их цветового типа сортируют по размерным диапазонам.

Т а б л и ц а 1

10

1709929 Таблица2

Щиг2

Изобретение относится к способам сортировки алмазов и может быть использовано в ювелирном деле. Цель изобретения - повышение точности сортировки. Суть изобретения заключается в том. что цветовой тип алмаза предлагается характеризовать величиной относительной интенсивности рамановского рассеяния в алмазе на различных длинах волн и осуществлять сортировку алмазов исходя из этой величины. 2 з.п. ф-лы. 2 ил., 2 табл.Изобретение относится к определению цвета алмазов, в частности к определению^ цвета алмазов с помощью методов лазерно- рамановской спектроскопии.Цвет драгоценных камней, таких как алмазы, обычно определяют субъективным способом. Так. специалист в данной области изучает алмаз визуально и после этого, выражает свое мнение от^юсительно этого алмаза. Однако такая процедура является медленной, требует высокой квалификаций и из-за ее субъективности подвержена ошибкам.'Рамановский сигнал алмаза является гораздо более интенсивным, чем у других материалов, так как в алмазе имеются только углерод-углеродные связи и рамановский сигнал алмаза находится в положении, далеком от рамановских сигналов других материалов. Таким образом, рамановский сигнал алмаза является весьма специфическим. Крометого, так как в алмазе имеются углерод-углеродные связи только одного типа, здесь получается лишь один рамановский сигнал, который легко отличить от сопутствующей широкополосной флюоресценции.На фиг. 1 изображена схема устройства для определения цветового типа алмазов по предлагаемому способу; на фиг. 2 - схема устройства для сортировки алмазов согласно их цветовому типу по предлагаемому способу.Предлагаемый способ может быть использован для определения цветового типа алмаза путем испускания на алмаз лазерного излучения определенной интенсивности при двух или более различных заранее определенных длинах волн, причем это лазерное излучение способно создавать рамановское излучение, рассеиваемое от алмаза: измерения интенсивности рассей-(Лс^о о ю ю ю>&Сл)