способ идентификации кристаллов алмазов

Формула изобретения

Способ идентификации алмазов и бриллиантов, включающий последовательное облучение образца импульсными рентгеновским и ультрафиолетовым излучениями, регистрацию и измерение при различных положениях образца, соответственно, возбужденной рентгенолюминесценции в максимуме интенсивности длительной компоненты в оптическом диапазоне на момент окончания действия импульса рентгеновского излучения и спектра возбужденной фотолюминесценции, определение интенсивности и постоянных времени затухания рентгенолюминесценции короткой и длительной компонент, а также определение интенсивностей оптически активных центров фотолюминесценции в заданных полосах спектра, после чего полученные данные посредством программного обеспечения преобразуются в идентификационный код, по которому, используя базу данных, осуществляют идентификацию.

Описание изобретения к патенту

Заявленный способ может быть использован как в промышленности при обогащении алмазосодержащего сырья для извлечения алмазов и их огранке, в криминалистике и других сферах обращения алмазов, бриллиантов и изделий из них.

Из уровня техники известен способ проверки драгоценных камней по патенту РФ № 2267774, служащий для определения факта, является ли полированный драгоценный камень необработанным, природным алмазом. В общем виде известный способ содержит следующие этапы: облучение камня лазером с обнаружением спектров фотолюминесценции, излучаемых камнем, и отображение на дисплее информации, относящейся к драгоценному камню.

К недостаткам известного способа можно отнести его узкую направленность как способа выявления необработанных синтетических алмазов, а также природных или синтетических алмазов, обработанных под высоким давлением и при высокой температуре. Кроме того, он служит для предварительной оценки или сортировки алмазов, являясь предварительным этапом для более сложных исследований, а для его реализации требуется достаточно сложное и дорогостоящее оборудование - например, теплоизолированный контейнер для жидкого азота.

Задача, решаемая заявленным способом, состоит в идентификации как необработанных, так и обработанных (на любой стадии) алмазов с получением числового идентификационного кода, являющегося абсолютно надежным параметром, позволяющим идентифицировать указанный кристалл и любые его части на различных стадиях обработки и любого последующего перемещения, в том числе и в форме ювелирного изделия, при этом технический результат, который может быть достигнут при реализации способа, состоит в: 1) надежном контроле за передаваемыми на обработку алмазами; 2) надежном таможенном контроле соответствия заявленным ввозимым и вывозимым алмазам и бриллиантам; 3) проверке соответствия кристалла ранее определенному идентификационному коду в торговле ювелирными изделиями и криминалистике; 4) исключении возможности подмены при использовании в залоговых операциях ювелирных изделий с бриллиантами и обработанными и необработанными алмазами; 5) использований заявленного способа идентификации для проведения регулярных измерений добываемой продукции на алмазодобывающих предприятиях на основе индивидуальных характеристик кристаллов, совокупность их значений индивидуальных кодов, объединенных в базу данных, позволит выявить средние значения и дисперсию идентификационных характеристик для отдельных рудных блоков, участков, а так же месторождения в целом и временных периодов их отработки; 6) определении природного или искусственного происхождения, а также облагороженных при высоком давлении и температуре природных алмазов; 7) использовании заявляемого способа идентификации для обогащения алмазосодержащего сырья методом люминесцентной сепарации; 8) возможности надежно отличить обработанный и необработанный алмаз от не алмаза.

Поставленный результат в заявленном способе идентификации алмазов или бриллиантов достигается посредством последовательного облучения образца импульсными рентгеновским и ультрафиолетовым излучениями, регистрации и измерении, соответственно, возбужденной рентгенолюминесценции в диапазоне максимума длительной компоненты люминесценции и спектра возбужденной фотолюминесценции, вычислении значений быстрой и медленной компонент рентгенолюминесценции и интенсивностей заданных полос спектра оптически активных центров фотолюминесценции образца и последующего преобразования полученных значений посредством программного обеспечения в идентификационный код.

Возможность достижения поставленного результата обусловлена в экспериментально установленном явлении, присущем каждому алмазу и, соответственно, полученному из него бриллианту, и состоящем в исключительной индивидуальности его спектрально-кинетических характеристик (в частности, полос спектра оптически активных центров люминесценции), что позволяет, первоначально получив такие данные в дальнейшем безошибочно определять происхождение алмаза и бриллианта (месторождение, обогатительное предприятие, место огранки и т.п.), соответствие алмаза и полученного из него бриллианта или бриллиантов и пр.

Заявленный способ идентификации представляет собой комплекс измерений, позволяющий определить методом исследования фото (лазеро)- и рентгенолюминесцентных свойства идентифицируемого образца совокупность параметров - интенсивности фотолюминесценции основных оптически активных центров на основании спектра, интенсивности и постоянные времени затухания (кинетику) рентгенолюминесценции короткой и длительной компонент всего объема кристалла. Возбуждение фотолюминесценции осуществляется излучением ультрафиолетового источника (например, лазера), рентгенолюминесценции - импульсным рентгеновским излучением длительностью, достаточной для разгорания длительной компоненты люминесценции. Производят определение значений интенсивностей короткой и длительной компонент люминесценции, в оптическом диапазоне максимума интенсивности длительной компоненты, на момент окончания действия импульса рентгеновского излучения. Регистрируемые параметры фотолюминесценции находятся в оптическом диапазоне электромагнитного излучения. Полученные данные используют для идентификации алмаза, как аналоговыми, так и цифровыми методами путем преобразования в числовой ряд, являющийся уникальным идентификационным кодом, который заносится в базу данных для каждого конкретного образца. Программа логико-математической обработки полученных значений спектрально-кинетических свойств предусматривает для получения уникального идентификационного кода использование определенных значений различных регистрируемых параметров, а также их соотношений, что позволяет уверенно идентифицировать кристалл в случае изменения его размера при механической обработке, а также по минимальному осколку, в случае его разрушения, основываясь на базе данных. Измерения производятся на аппаратурном комплексе, включающем в себя: источник УФ-излучения, источник рентгеновского излучения, камеру облучения специальной сферической конфигурации, позволяющую регистрировать интегрированный люминесцентный сигнал, независящий от формы и иных геометрических особенностей кристалла, устройства регистрации спектральных и кинетических характеристик люминесценции при указанных видах излучений, эталонный образец для регулярной поверки оборудования, процессор для обработки результатов измерений и программное обеспечение, позволяющее преобразовать их в уникальный идентификационный код. Кроме того, программное обеспечение позволяет через системы удаленного доступа осуществлять контроль, регулировку, диагностику и управление аппаратурным комплексом. В указанном идентификационном аппаратурном комплексе предусмотрена возможность подключения сортировочного устройства для автоматического разделения идентифицированных по индивидуальному коду кристаллов при значительных объемах обрабатываемых образцов.

На практике способ может быть осуществлен следующим образом. Образцы подаются в зону облучения, в которой предусмотрена техническая возможность измерения люминесцентного излучения образца при различных его геометрических положениях. Зона облучения находится во внутреннем объеме интегрирующей люминесцентное излучение сферы, обеспечивающей получение значений люминесцентных характеристик, не зависящих от геометрической формы и других структурных особенностей образца. Источник импульсного рентгеновского изучения и источник ультрафиолетового излучения последовательно облучают образец. Интегрированное сферой возбуждаемое рентгенолюминесцентное излучение образца регистрируется фотоприемником в диапазоне максимума длительной компоненты люминесценции. Сигнал фотоприемника, регистрирующего ренттенолюминесцентное излучение образца, оцифровывается с частотой дискретизации, достаточной для вычисления значений быстрой и медленной компонент люминесценции на момент прекращения действия импульса рентгеновского излучения. Производится измерение спектра возбуждаемого фотолюминесцентного излучения образца, интегрированного сферой, на основе которого рассчитываются интенсивности заданных полос оптически активных центров люминесценции. Указанные измерения производятся для нескольких положений образца. Полученные результаты измерения быстрой и медленной компоненты рентгенолюминесценции и интенсивности заданных полос оптически активных центров фотолюминесценции посредством разработанного программного обеспечения преобразуются в уникальный идентификационный код.