[发明专利]钻石中的发光测量

说明书

通过测试钻石的发光性质中一个或多个特定标记的存在或缺乏来提供钻石是否是天然钻石的指示的方法和设备，这些标记的特征在于发光衰减时间和发光波长。

技术领域

本发明涉及用于测量钻石中的发光特性的方法和装置。特别地，尽管不是唯一地，本发明涉及将这种测量应用于检测钻石是否是天然的。

背景技术

由HPHT(高压高温)，CVD(化学气相沉积)或其他工业，非地质工艺制造的合成或人造钻石具有广泛的工业应用，但目前仅形成宝石行业的一小部分。由于是合成的，它们不会具有与相似颜色和质量的天然钻石相关联的高价值，从消费者的角度来看，显然希望提供可靠的手段来识别和分离合成钻石与天然钻石。

处理过的钻石是天然钻石，通常是在颜色或质量方面通过人工强化来改善其物理特性。颜色变化可以通过涂层，照射和加热的应用等处理来引起。在高温下加热会导致钻石转化为石墨，这可以通过在加热过程中施加稳定压力来避免，即所谓的高压高温(HPHT)处理。通过使用诸如填充裂纹以降低其可见度和使用激光钻孔去除夹杂物等处理的应用可以改善质量。以这种方式处理的钻石也被认为比没有经过处理的等同钻石的价值更低，并且这种处理的检测技术是确保钻石的购买者可以对他们的购买做出完全知情决定的重要部分。

确定宝石来源的任务通常在准备分级证书或评估过程中被钻石鉴定人，分级员或宝石鉴定师执行。钻石的来源是其市场价值的关键因素，对宝石学家至关重要。有许多特征可以用来区分自然界中的钻石和由工业过程生成的钻石(可以被称为合成钻石)，但天然钻石和合成工艺的固有变化使得这项任务变得困难和繁重。

已被证明具有实用性的一个特征是当钻石被能量源照射(或激发)时发射的冷光，最通常但不排他地是电磁辐射。宝石学家通常会使用紫外灯，可能会发射波长为365nm或254nm(纳米)的辐射，这些是低压汞灯发射的常见的线，并可能观察到所谓的荧光。荧光是一种发光特征，仅在紫外激发时才产生。也可以观察到的磷光是一种发光，一旦激发被去除这种发光就保持但衰减。通过解释存在的任何这种发光，考虑到它们的可观察的时间特性，颜色和空间分布，可以如本领域已知的那样进行关于手头任务的推断。

US5883389中公开的允许进行更复杂的观察。特别是它提供了较短波长紫外线辐射源(其特征在于具有小于225nm的波长)，较短波长紫外线辐射对应于主吸收边缘并且仅非常少量(约1μm)穿入到钻石表面中，以便可以认为观察到的任何发光都在表面产生。所公开的仪器还可以包含敏感相机，使得可以记录观察到的发光和磷光的图像，但这不是本质特征。

有能力的宝石学家会知道术语荧光和磷光虽然方便，但仅仅是描述发光时间特性的一种宽松方式。它们描述的是在人类观察的时间尺度上迅速或缓慢衰减的发光。毫不奇怪，发光的时间特性要复杂得多。例如已知，如果经受假设非常短的激发脉冲，则可以观察到发光在从皮秒到数十秒的时间尺度上衰减。根据潜在的辐射和竞争性非辐射过程的动力学，还有多种可能的衰减规律，如指数衰减或幂律衰减。此外，样本可以在多个位置的每一个中显示发光颜色或波长和时间特性的组合。

所述宝石学家也可能知道，对所述时间，空间和光谱特征的更全面理解对于手头的任务是有利的，但缺乏便利的设备和方法以合理的时间和经济成本以实际的方式执行超出了本质上可以由眼睛执行的所需的观察。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种方法，该方法通过测试钻石的发光性质中一个或多个特定标记的存在或缺乏来提供用于钻石的指标，以确定钻石是否是天然的和/或钻石的类型，所述标记的特征在于发光衰减时间和发光波长。

该方法可以包括用电磁辐射的至少一个激发脉冲照射钻石，并且在该激发脉冲期间和/或之后，检测由钻石在至少一个时间窗口中发射的光，以获得发光数据，所述时间窗口具有相对于激发脉冲的预定时间关系。该时间窗口或每个时间窗口被选择为包括具有一个或多个标记的衰减时间特征的发光。分析发光数据以确定一个或多个标记的存在或缺乏。