[發明專利]鉆石顏色測量和分析系統、設備與方法

有效

• 申請號: 01804742.4
• 申請日: 2001-02-06
• 公開（公告）號: CN1398346A
• 公開（公告）日: 2003-02-19
• 發明（設計）人: P·德容;R·熱爾
• 申請（專利權）人: 美國杰莫洛吉克爾研究所有限公司
• 主分類號: G01N21/00
• 分類號: G01N21/00;G01N21/25
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明涉及寶石顏色測量和分析的系統、設備與方法，尤其是以一種接近視覺測量和分析方法的方式測量和分析鉆石顏色的系統、設備和方法。

背景技術

鉆石或其它寶石經常是根據對于人眼的視覺外觀來分析它們。實際上，在自然光或近似日光下，鉆石對于人眼的視覺外觀是鉆石質量的主要指標。因此，因為鉆石質量實質上是基于人的視覺，鉆石分析需要判斷經驗、評價信息和根據視覺比較區分細微差別。

在實踐中，鉆石質量分析最好由一組專門訓練的人員進行實施，他們用視力檢查鉆石特性，例如夾雜物和結構瑕疵。這種密集過程包含多個由每個人進行的檢測、測量和檢查。該過程也包括質量控制并可以包括各種非破壞性的測試以鑒別處理、填充物或其它缺點，其可以影響樣品質量。最后，該過程包括鉆石與一套用作鉆石顏色和透明度的歷史標準的鉆石師石頭參考標準的細致的視覺比較，。

鉆石分析基礎包含四C分析(顏色、透明度、切割和克拉重量)，它是由美國寶石協會(GIA)發明的分析方法。四C中的兩個C，即顏色和透明度是按照等級或連續體進行評估。在無色到黃光彩色鉆石的情況下，按照等級進行分析，該等級通常稱為GIA?D-Z等級。從無色變化到黃色的GIA?D-Z顏色等級是國際標準，由于它的發展，它已經校準為GIA標準鉆石。

如上所述，鉆石分析的視覺檢測過程是精細的、耗時的和需要專門訓練和富有經驗的個人。因此，許多珠寶和寶石領域的人聲稱需要一種儀器，其可以根據D到Z標準來近似分析鉆石顏色。這些年來，已經提出許多機械儀器來“測量”精美鉆石的顏色。然而，除了校正誤差和電子漂移問題外，由于各種不足，這些儀器不能達到所需的精確度和再現性等級。而且，這些儀器不能以某種方式接近視覺顏色分析方法，該方式可使得它們有意義的結果在歷史分析標準的范圍內。

機械寶石顏色評級儀器的歷史至少可追溯到20世紀40年代，當時GIA的創始人Dr.Robert?M.Shipley提出一種簡單的色度計，其包含一光源和一遞增移動、彩色塑料光楔。Shipley裝置在靜態鉆石底板后放置彩色光楔(wedge)，允許用戶比較鉆石顏色和彩色光楔背景。然后Shipley裝置用作視覺檢查輔助裝置，它依靠的是人眼和大腦而不是機械光檢測器和光學測量裝置與處理器。

在20世紀50年代，Dr.Shipley發明了第一個非視覺寶石顏色分析儀，一種改進的顏色比較器，它包含一個用作光源的鎢絲燈、一個用作光檢測器的光電管、藍光和黃光濾光器、一個靜態寶石固定器和一虹膜控光裝置，該控光裝置將光傳導到光電管。根據Shipley色度計(Colormeter)的方法，儀器用戶把鉆石平面放在漫射體盤上面，由此鎢燈光線首先傳導穿過鉆石，和然后穿過虹膜控光裝置到光電管。然后儀器用戶進行順序傳導光進行測量，首先部署藍濾光器和然后部署黃濾光器。根據本發明的方法，儀器用戶順序地比較由光電管檢測的這兩種傳導量并在從D到Z等級安排的表中查找結果，來確定鉆石顏色指數。

雖然Shipley色度計提供一種顏色標準已經多年，由于多種原因，該標準沒有精確地與歷史視覺分析標準相關連。首先，鉆石、光源和檢測器之間的幾何關系不接近視覺鉆石分析的幾何關系。第二，鎢絲燈盡管輸出相當穩定，但不能提供日光型狀況，對于鉆石或其它寶石的視覺分析來說日光條件已經是標準。第三，光電管檢測器不能記錄可視光光譜中的每個頻率，像人眼一樣，而是跟蹤由于濾光器中的變化而導致的整個光譜量中的變化。因此，盡管Shipley色度計方法為非視覺鉆石顏色分析提供一種非常有用的和創新的儀器，但它不能精確接近視覺分析方法。而且，在分析期間，鉆石是靜態的，而不是旋轉的，因此設備不能平均整個360°范圍內的顏色。

在20世紀70年代，Eickhorst色度計和Okuda色度計介紹了兩種新型的顏色測量儀。盡管還是根據Shipley色度計顏色比較器的方法，但Eickhorst公開了使用光纖聯接器的理念，把光引導到光檢測器。Okuda公開了電壓穩定鎢燈源和累計球的理念，把光引導到鉆石上。然而，像Shipley色度計一樣，這些儀器依靠鎢絲燈用作它們的光源。而且，像Shipley色度計一樣，這些設備比較響應使用兩種不同頻率濾光器由鉆石傳導的光總量。此外Eickhorst和Okuda儀器把鎢光引進鉆石頂面，而不是照亮鉆石進入它的下部側面，并且隨后不對從下部側面發出的光進行測量，但在視覺鉆石分析中確需如此。