Способ сортировки алмазов по их цветовому типу

(54 СПОСОБ СОРТИРОВКИ АЛМАЗОВ ПО ИХ ЦВЕТОВОМУ ТИПУ(57) 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 мпани, тип алмаза предлагается характеризоватьвеличиной относительной интенсивности сли Гер- рамановского рассеяния в алмазе на различных длинах волн и осуществлять сортировку алмазов исходя иэ этой величины, 2 э.п, ф-лы, 2 ил 2 табл,(21) 4356494/25(71) Дзе Бритиш Петролеум Коп.с,л, (6 В)(56) Заявка Франции 3 Ф 2496888,кл, 6 01 М 21/87, 1982,Патент США В 4527895,кл. 6 01 3 3/52, 6 01 й 21/87, 1985. Изобретение относится к определению цвета алмазов, в частности к определению цвета алмазов с помощью методов лазернорамановской спектроскопии.Цвет драгоценных камней, таких как ал-. мазы, обычно определяют субъективным способом, Так, специалист в данной области изучает алмаз визуально и после этого выражает свое мнение относительно этого, алмаза. Однако такая процедура является медленной, требует высокой квалификации и иэ-за ее субъективности подвержена ошибкам.Рамановский сигнал алмаза является гораздо более интенсивным, чем у других . материалов, таккак в алмазе имеются только углерод-углеродные связи и рамановский. сигнал алмаза находится в положении, далеком от рамановских сигналов других материалов. Таким образом, рамановский ским, Кроме того, так как вуглерод-углеродные связи топа, здесь получается лишьский сигнал, который легсопутствующей широкополоценции,лмазе имеютсяФ лько Одного тифФ один рамановко отличить от сной флюоресигнал алмаза является весьма специ ич ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР)Ы , 1709929 А 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 зто.лазерное излучение способно создавать рамановское излучение, рассеиваемое от алмаза; измерения интенсивности рассеиваемого от алмаза рамановского излучения для каждой иэ 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 величин ь 1 с численными величинами для алмазов известного цветового типа, в результате чего определяется цветовой тип алмаза. Предпочтительно, чтобы численная величина представляла собой относительную интенсивность, генерируемую из отношения интенсивностей рассеянного рамановского излучения для двух различных длин волн падающего лазерного излучения. Численные величины могут сравниваться с помощью ЭВМ или микро 20 процессора. Предпочтительно, чтобы алмазы при. надлежали 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. с помощью держателя, Алмаз может облу 45 чаться 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 50 лазеров, если их используется несколько.Рассеиваемое от алмазов рамановское излучение отфильтровывается от других типов излучения с помощью оптических приспособлений, таких как собирающая оптика 55 и монохроматор. Для измерения интенсивности рамановского излучения может быть использован детектор, такой как фотоумножитель или многоканальный детектор (на пример, детектор с диодной решеткой), Для Алмаз может облучаться лазерным из, лучением двух или более длин волн (одновременно или последовательно).Источник лазерного излучения может представлять собой один лазер, способный 35 работать при двух или более различных заранее определенных длинах волн (одновременно или последовательно). Как вариант, могут использоваться дваили более лазера, каждый из которых способен работать при 40 одной или более различных заранее опреде-, ленных длинах волн (одновременно или последовательно). Алмаз может удерживаться или поддерживаться в лазерном излучении измерения интенсивности рассеянногоизлучения при двух или более различныхдлинах волн падающего излучения одновременно могут быть использованы несколькодетекторов или один многоканальный детектор.Изобретение может быть приспособлено к дискретному или непрерывному способу выделения алмазов в группы с известнымцветом и качеством иэ алмазоподобных материалов, Сортировка алмазов может производиться одновременно по цветовомутипу и.качеству.Предусматривается, что предлагаемыйспособ может быть использован применительно как к натуральным, так и искусственным алмазам. Так как предполагается, что уискусственных алмазов цветовой тип характеризует твердость алмаза, предлагаемыеспособ и устройство могут использоватьсядля определения твердости искусственныхалмазов.П р и м е р, Устройство для реализацииспособа (фиг. 1) содержит источники 1 и 2лазерных излучений 3 и 4, способных создавать рамановское рассеяние излучения 5 оталмаза 6, Каждый источник работает в одноволновом режиме, т.в. в один момент времени испускается излучение только с однойдлиной волны. В данном примере длинаволны лазерного излучения 3 от источника 1может быть изменена, и интенсивность рамановского излучения может быть измерена при двух значениях длины волнпадающего лазерного излучения, Лазер, ис-.пользовавшийся в качестве источника 1,представляет собой аргонно-ионный лазер"Спектра физикс". модель 2020,. способныйсоздавать излучение с длиной волны 488 и514,5 нм. Лазер, использовавшийся в качестве йсточника 2, работает в режиме с однойдлиной волны, т.е; лазерное излучение 4имеет одну длину волны. В данном примерелазер 2 представляет собой криптонно-ионный лазер "Спектра физикс", модель 164,способный создавать излучение с длинойволны 647,1 нм. Оба лазера работают в "световом" режиме при мощности 50 мВт, чемподдерживается постоянный фотонный поток.Держатель 7 алмаза удерживает алмаз6 в лазерных излучениях 3 и 4 и обеспечивает возможность изменения ориентации алмаза относительно направления лазерногоизлучения,При работе устройства измерение рас- .сеянного рамановского излучения 5 осуществляют с помощью лазерно-рамановскогоспектрометра 8 "Анаспек 36", содержащегособирающую оптику 9. монохроматор 10 и10 20 25 30 35 40 45 50 55 детектор 11 "Ретикон", тип 3, с усиленной диодной решеткой, Могут использоваться также и другие детекторы, например фотоумножитель. Детектор создает цифровой выходной сигнал 12, который является мерой интенсивности рассеянного рамановского излучения 5,При работе устройства алмаз 6 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 6 в держателе 7 оптимизируется иа получение максимальной интенсивности рассеянного рамановского излучения 5 на детекторе 11, Максимальную интенсивность рассеянного рамановского излучения измеряют для нескольких ориентаций алмаза при каждой из длин волн падающего лазерного излучения. Полное время аккумуляции вовремя, 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 ин-. тенсивности рассеянного рамаиовского из- лучения выражаются числом фотоиое, подсчитанных в 1 с. Так как наблюдавшийся разброс таких интенсивностей при различных ориентациях алмаза мал, вычисляют среднее значение интенсивностей рамаиовского сигнала для алмаза, которое здесь называется средней рамановской интенсивностью. Среднюю рамановскую интенсивность определяют для каждой иэ 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 определенных 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 числен-ную величину, характеризующую цветовой тип алмаза, иэ 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 относительную 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 эжекторов 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 субьективной 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 ориентаций алмаза в держателе. Установлено, что в каждом случае ориентация алмаза мало отражается иа интенсивности рамановского сигнала ввиду наличия в алмазе тетраэдрического вида растяжения углерод-углеродных связей.В табл, 1 и 2 приведены также относительные интенсивности, которые определяются как отношение средних рамановских. интенсивностей, т,е. 1 у 4 Л, Им и 1 ч 4,5/ от,1, где 1 у 4,б - 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 относительных интенсивностей неизвестных алмазов с полученными относительными интенсивностями алмазов, цветовой тип ко- . торых.известен,Формула изобретения1, 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.Кравцова Заказ 441.Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж. Раущская наб., 45 и ГКНТ ССС оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 10