Композиция люминесцирующего стекла

Изобретение касается ограненных драгоценных камней на основе композиции люминесцирующего стекла, содержащей силикатную, боратную или фосфатную основу и оксиды редкоземельных элементов в количестве 2-2000 мг/кг композиции стекла, позволяющей идентифицировать ограненные драгоценные камни, которые при возбуждении электромангитным излучением флуоресцируют в диапазоне длин волн от 300 до 3000 нм. Легирующие вещества выполняют функцию «маркеров подлинности» драгоценных камней и позволяют осуществлять их идентификацию посредством переносного анализатора. Способ идентификации таких ограненных драгоценных камней включает возбуждение электромагнитным излучением, детектирование сгенерированной флуоресценции и при необходимости сравнение сигнала с заданным эталонным образцом. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 15 пр.

 

Изобретение относится к ограненным драгоценным камням на основе композиции люминесцирующего стекла, содержащей определенные оксиды редкоземельных элементов, и тем самым позволяющей выполнять идентификацию ограненных драгоценных камней, а также к способу идентификации драгоценных камней.

Синтетические драгоценные камни из не содержащего или содержащего свинец стекла и синтетические камни-самоцветы, как правило, обладают варьируемым в широких пределах качеством. Во многих странах драгоценные камни должны удовлетворять требованиям сертификатов качества, ограничивающих содержание возможных вредных ингредиентов.

Примерно с 2005 года на мировом рынке драгоценных камней господствует сильная конкуренция с мощным ценовым прессингом. Фирменные изделия часто копируют, соответственно продают с фальсифицированными сертификатами происхождения. В связи с огромным множеством реализуемых в торговой сети драгоценных камней быстро отличить копию от оригинала можно только с очень большим трудом. Обусловленный контрафактной продукцией ущерб чрезвычайно велик. Кроме того, копии драгоценных камней часто не удовлетворяют требованиям местных стандартов и сертификатов соответствия, причем присутствие в них вредных ингредиентов в зависимости от страны могут приводить к серьезным проблемам ответственности за нанесенный ущерб.

В настоящее время подлинность синтетических драгоценных камней обычно контролируют в соответствующих специализированных лабораториях. При этом определяют химический состав стекла драгоценного камня, а также анализируют и сравнивают геометрические параметры шлифов и блеск. Подобные испытания являются относительно дорогостоящими и трудоемкими, в связи с чем они не пригодны для выполнения экспресс-анализа в условиях рынка.

Известным методом идентификации синтетических ювелирных камней является их маркировка методом лазерного гравирования. Однако в связи с высокими издержками и техническими ограничениями данный метод применительно к синтетическим драгоценным камням из стекла используют лишь в чрезвычайно ограниченном масштабе.

Для защиты высококачественных фирменных изделий от подделки существуют многочисленные методы аутентификации, например, многостадийные предупредительные наклейки, голограммы, защищающие от подделки чернила, системы радиочастотной идентификации и так далее. Однако подобные методы не приемлемы для маркировки драгоценных камней, поскольку это негативно отразилось бы на их внешнем виде.

Из международной заявки WO 2011141461 А1 (фирма Uni Berlin) известна комбинация люминесцирующих маркеров, которую можно наносить на изделия или вводить в них. Подобные люминесцирующие маркеры невозможно вплавить в стекло с формированием химических связей. Напротив, после вплавления первоначальные химические соединения, которые являлись компонентами люминесцирующих маркеров, оказываются растворенными в сетчатой структуре стекла. Первоначальная люминесценция предлагаемых в цитируемом документе керамических частиц утрачивается, в связи с чем детектирование люминесценции в готовых изделиях оказывается невозможным.

Из патента США US 2005 0253113 (фирма Schott) известны люминесцирующие фосфорные стекла, содержащие более 2% мол. определенных оксидов редкоземельных металлов. Легированные редкоземельными элементами кварцевые стекла известны из европейского патента ЕР 0466932 А1 (фирма Furukawa).

Из патента США US 7,256,398 известен стеклянный бисер, содержащий от 0,5 до 3% мол. легирующих веществ, выбранных из группы, включающей редкоземельные элементы. Однако присутствие легирующих веществ в стекле в указанных относительно высоких концентрациях является нежелательным, поскольку редкоземельные элементы, как известно, изменяют окраску стекла. Кроме того, добавление легирующих веществ в указанных концентрациях обусловливает значительное повышение расходов на исходную шихту для варки стекла, в связи с чем использование подобных композиций для синтетических драгоценных камней оказывается нерентабельным.

Легирующие вещества в концентрациях, находящихся в одноразрядных процентных диапазонах (1% соответствует 10000 мг/кг), могут быть сравнительно просто обнаружены общепринятыми методами анализа, например, методом рентгенофлуоресцентного анализа. Однако они обусловливают окрашивание стекол и поэтому в указанных концентрациях непригодны для использования в качестве легирующих веществ.

В основу настоящего изобретения была положена задача предложить ограненные драгоценные камни из стекла, которые люминесцируют, однако содержат столь незначительные количества легирующих веществ, что последние, с одной стороны, не изменяют окраску стекла, а, с другой стороны, характеризуются наличием однозначно идентифицируемых полос на эмиссионном спектре. Легирующие вещества выполняют функцию «маркеров подлинности» драгоценных камней и позволяют осуществлять их идентификацию посредством переносного анализатора.

Неожиданно было обнаружено, что указанная задача может быть решена с помощью ограненных драгоценных камней из стекла по пункту 1 формулы изобретения. Оксиды редкоземельных металлов: скандия, лантана, церия, празеодима, самария, европия, иттрия, тербия, диспрозия, гольмия, тулия, иттербия и лютеция, содержатся в композициях подобного стекла в концентрациях от 2 до 2000 мг/кг композиции (это соответствует от 0,0002 до 0,2% масс, в пересчете на килограмм композиции), причем даже в столь незначительных концентрациях они испускают достаточно интенсивное флуоресцентное излучение, позволяющее выполнять идентификацию (смотри фиг. 1-4). В предпочтительном варианте один килограмм композиции стекла содержит примерно от 5 до 1000 мг специфических оксидов редкоземельных металлов, причем их концентрация особенно предпочтительно находится в примерном диапазоне от 5 до 700 мг/кг, в частности, от 5 до 500 мг/кг, еще более предпочтительно от 5 до 300 мг/кг.

Для предлагаемых в изобретении ограненных драгоценных камней из стекла после их возбуждения светом прежде всего в видимом диапазоне волн обнаруживаются характеристические сигналы флуоресценции маркера и хрустальной матрицы, которые могут быть считаны соответствующими приборами. Предлагаемые в изобретении ограненные драгоценные камни из стекла предпочтительно содержат по меньшей мере два, особенно предпочтительно по меньшей мере три разных оксида указанных выше редкоземельных металлов. Это позволяет использовать эмиссионный спектр флуоресценции для идентификации композиции стекла в качестве «дактилоскопического отпечатка». Кроме того, варьирование соотношения концентраций оксидов редкоземельных металлов в отдельных партиях при изготовлении стекла и интегрирование интенсивностей пиков позволяют контролировать не только подлинность драгоценных камней из стекла, но и их соответствие определенным партиям, то есть предоставляется возможность установления даты их изготовления.

Благодаря обусловленной гранением особой способности драгоценных камней отражать свет с помощью миниатюрных высокоэффективных спектрометров могут быть обнаружены уже весьма незначительные количества содержащихся в них маркировочных элементов, что относится также к ювелирным украшениям, состоящим из скрепленных друг с другом сравнительно мелких драгоценных камней. Причиной этого чаще всего является многократное отражение световых лучей в ограненных драгоценных камнях, а, следовательно, длинные отрезки пути световых лучей, соответственно высокая вероятность возбуждения. Количественный анализ лежащей в основе драгоценных камней композиции стекла, в частности, содержания легирующих веществ, в связи с чрезвычайно низкими концентрациям последних оказался бы невозможным или потребовал бы чрезвычайно высоких затрат. Методы огранки хорошо известны специалистам (например, шлифование, полирование или придающее блеск прессование).

Предлагаемые в изобретении ограненные драгоценные камни на основе заявляемых композиций легированного стекла фирма Swarovski реализует в торговой сети, например, под названиями А 5328 ММ2.5 Cry, А 5000 ММ 10 Cry или А 6041 ММ 18 Cry.

Кроме того, прежде всего благодаря нанесению отражающего слоя на ограненные драгоценные камни (так называемого фольгирования) оказывается возможным выход сигналов флуоресценции в направлении наблюдения. В соответствии с этим согласно изобретению особенно предпочтительными являются ограненные драгоценные камни из стекла, частично снабженные отражающим слоем. Под частичным снабжением ограненных драгоценных камней отражающим слоем подразумевают нанесение отражающего слоя по меньшей мере на одну грань или поверхность драгоценного камня. Так, например, в случае оправленных камней отражающий слой наносят на поверхности павильона (тыльной стороны камня). Отражающие слои и методы их нанесения хорошо известны специалистам (смотри ниже). Предлагаемые в изобретении ограненные драгоценные камни с отражающим слоем фирма Swarovski реализует в торговой сети, например, под торговыми названиями А 1100 РРО Cry F («F» означает «фольгирование»; серебряное зеркало), А 1088 SS39 Cry F, А 2058 SS6 Cry F, А 2088 SS34 Cry F, А 2078 SS6 Cry A HF («А» означает альтернативное серебряное зеркало) и А 2078 SS6 Cry М HF («М» означает алюминиевое зеркало).

Комбинирование различных маркировочных элементов с варьируемыми соотношениями концентраций, как указано выше, позволяет осуществлять внутреннее кодирование маркируемых изделий из хрусталя. Так, например, согласно приведенному в таблице 1 примеру 2 осуществления изобретения используют оксид тербия в концентрации 0,015% масс, и оксид диспрозия в концентрации 0,006% масс.

Огранка основанных на стекле драгоценных камней и достигаемое благодаря этому более сильное отражение света по сравнению с нешлифованными стеклянными изделиями позволяет использовать легирующие вещества в чрезвычайно низких концентрациях, не выходящих за пределы диапазона от 5 до 300 мг/кг (смотри выше).

Возбуждение и детектирование

Детектирование маркировки осуществляют с помощью переносных оптических анализаторов, которые возбуждают ограненные драгоценные камни посредством электромагнитного излучения в выбранных спектральных диапазонах. Затем для установления подлинности драгоценного камня выполняют избирательное в отношении длин волн считывание флуоресцентного излучения и при необходимости характера его затухания, и результаты считывания анализируют с помощью пригодных алгоритмов. Соответствующие анализаторы производит и поставляет, например, фирма Swiss Authentication Research and Development AG. Избирательная в отношении длин волн оценка позволяет количественно сравнивать сигналы флуоресценции при соответствующих характеристических длинах волн примешанных оксидов редкоземельных элементов. Согласно изобретению предпочтительному использованию подлежат ограненные драгоценные камни из стекла, которые при возбуждении электромагнитным излучением флуоресцируют в диапазоне длин волн от 300 до 3000 нм, предпочтительно от 300 до 1100 нм.

Объектом настоящего изобретения является также способ идентификации ограненного драгоценного камня из стекла, который включает следующие стадии:

(a) обеспечение предлагаемого в изобретении ограненного драгоценного камня из стекла,

(b) возбуждение электромагнитным излучением,

(c) детектирование генерированной флуоресценции и

(d) при необходимости сравнение сигнала с заданным эталонным образцом.

Возбуждение предпочтительно осуществляют избирательно в отношении длин волн, причем особенно предпочтительным является диапазон от 300 до 780 нм. Указанный способ в предпочтительном варианте его осуществления служит для идентификации производственных партий ограненных драгоценных камней из стекла.

Композиция стекла

Согласно изобретению композиция стекла, из которой изготавливают ограненные драгоценные камни, в принципе ничем не ограничена. Под стеклом подразумевают застывшую переохлажденную жидкость, образующую аморфное твердое вещество. Согласно изобретению можно использовать как легированные оксидные стекла, так и халькогенидные, металлические или неметаллические стекла. Пригодными являются также оксинитридные стекла. Можно использовать однокомпонентные стекла (например, кварцевое стекло), двухкомпонентые стекла (например, щелочноборатное стекло) или многокомпонентные стекла (например натрий-известковое стекло).

Композиция легированного стекла для предлагаемых в изобретении ограненных драгоценных камней может быть сформирована путем плавления, реализации золь-гель-процессов или посредством ударных волн. Соответствующие методы известны специалистам. Согласно изобретению предпочтительными являются неорганические стекла, прежде всего оксидные стекла. К ним относятся силикатные, боратные или фосфатные стекла. Особенно предпочтительными являются стекла, в которых отсутствует свинец. Для изготовления ограненных драгоценных камней предпочтительно используют силикатные стекла. Общая особенность силикатных стекол состоит в том, что их сетчатая структура образована главным образом диоксидом кремния. Благодаря добавлению других оксидов, например, оксида алюминия или различных оксидов щелочных металлов, получают алюмосиликатные или щелочносиликатные стекла. Для классификации стекол решающее значение имеет тип второго в количественном отношении оксида, который чаще всего присутствует в силикатном основном стекле. Силикатное стекло, не содержащее других компонентов (то есть чистый диоксид кремния), называют кремнеземным или кварцевым стеклом. В случае если основная сетчатая структура стекол образована фосфорным ангидридом или триоксидом бора (то есть если речь идет о фосфатных, соответственно боратных стеклах), их свойства можно регулировать также путем добавления других оксидов. Указанные стекла большей частью состоят из оксидов, в связи с чем для их обозначения используют общий термин «оксидные стекла».

В предпочтительном варианте осуществления изобретения в композицию легированного стекла помимо оксидов редкоземельных металлов: скандия, лантана, церия, празеодима, самария, европия, иттрий, тербия, диспрозия, гольмия, тулия, иттербий или лютеция, входят заявляемые количества следующих компонентов:

(a) от примерно 35 до примерно 85% масс. SiO2,

(b) от 0 до примерно 20% масс. K2O,

(c) от 0 до примерно 20% масс. Na2O,

(d) от 0 до примерно 5% масс. Li2O,

(e) от 0 до примерно 13% масс. ZnO,

(f) от 0 до примерно 11% масс. СаО,

(g) от 0 до примерно 7% масс. MgO,

(h) от 0 до примерно 10% масс. ВаО,

(i) от 0 до примерно 4% масс. Al2O3,

(j) от 0 до примерно 5% масс. ZrO2,

(k) от 0 до примерно 6% масс. B2O3,

(l) от 0 до примерно 3% масс. F,

(m) от 0 до примерно 2,5% масс. Cl.

Композиция легированного стекла предпочтительно включает:

(a) от примерно 45 до примерно 75% масс. SiO2,

(b) от 0 до примерно 10% масс. K2O,

(c) от примерно 5 до примерно 20% масс. Na2O,

(d) от примерно 0,5 до примерно 5% масс. Li2O,

(е) от примерно 3 до примерно 13% масс. ZnO,

(f) от примерно 2 до примерно 11% масс. СаО,

(g) от 0 до примерно 7% масс. MgO,

(h) от 0 до примерно 10% масс. ВаО,

(i) от примерно 0,5 до примерно 4% масс. Al2O3,

(j) от примерно 0,5 до примерно 4% масс. ZrO2,

(k) от примерно 1 до примерно 6% масс. B2O3,

(l) от 0 до примерно 3% масс. F,

(m) от 0 до примерно 2,5% масс. Cl.

Согласно изобретению особенно предпочтительным является композиция стекла, включающая:

(a) от примерно 48 до примерно 65% масс. SiO2,

(b) от примерно 1 до примерно 5% масс. K2O,

(c) от примерно 10 до примерно 17% масс. Na2O,

(d) от примерно 0,5 до примерно 3% масс. Li2O,

(e) от примерно 7 до примерно 13% масс. ZnO,

(f) от примерно 4 до примерно 11% масс. СаО,

(g) от 0 до примерно 3% масс. MgO,

(n) от 0 до примерно 1% масс. ВаО,

(i) от примерно 0,5 до примерно 4% масс. Al2O3,

(j) от примерно 0,5 до примерно 4% масс. ZrO2,

(k) от примерно 3 до примерно 6% масс. B2O3,

(l) от 0 до примерно 3% масс. F,

(m) от 0 до примерно 2,5% масс. Cl.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения композиция легированного стекла на боросиликатной основе помимо заявляемых легирующих веществ включает следующие компоненты в заявляемой концентрации:

(a) от примерно 30 до примерно 95% масс. B2O,

(b) от 0 до примерно 20% масс. K2O,

(c) от 0 до примерно 25% масс. Na2O,

(d) от 0 до примерно 5% масс. Li20;

(e) от 0 до примерно 13% масс. ZnO,

(f) от 0 до примерно 11% масс. СаО,

(g) от 0 до примерно 7% масс. MgO,

(h) от 0 до примерно 10% масс. ВаО,

(i) от 0 до примерно 4% масс. Al2O3,

(j) от 0 до примерно 5% масс. ZrO2,

(k) от 0 до примерно 3% масс. F,

(l) от 0 до примерно 2,5% масс. Cl.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения композиция легированного стекла на фосфатной основе помимо заявляемых легирующих веществ включает следующие компоненты в заявляемой концентрации:

(a) от примерно 30 до примерно 95% масс. P2O,

(b) от 0 до примерно 30% масс. K2O,

(c) от 0 до примерно 30% масс. Na2O,

(d) от 0 до примерно 10% масс. Li2O,

(е) от 0 до примерно 20% масс. ZnO,

(f) от 0 до примерно 20% масс. СаО,

(g) от 0 до примерно 15% масс. MgO,

(h) от 0 до примерно 30% масс. ВаО,

(i) от 0 до примерно 15% масс. Al2O3,

(j) от 0 до примерно 15% масс. SiO2,

(k) от 0 до примерно 15% масс. B2O3,

(l) от 0 до примерно 20% масс. ВаО.

Все указанные выше количественные данные в сумме составляют в каждом случае 100% масс.

Нанесение покрытий на стекло (фольгирование или нанесение отражающего слоя)

Покрытия обычно содержат слой металла и/или соединения металла, например, упорядоченные в произвольной последовательности оксиды металлов, нитриды металлов, фториды металлов, карбиды металлов или любая комбинация этих соединений, которые наносят на ограненные драгоценные камни обычными методами. Возможным является также поочередное наслаивание разных металлов или соединений металлов. Методы нанесения покрытий и наносимые покрытия хорошо известны специалистам.

К методам нанесения отражающего слоя относится, в частности, метод физического парофазного осаждения, метод химического парофазного осаждения, лакирование, а также известный из уровня техники мокрый химический метод.

Общий принцип спектрального измерения флуоресценции

Пригодные измерительные приборы, в частности, поставляет фирма Horiba Jobin Yvon GmbH. В случае использования указанных измерительных приборов излучение, эмитируемое одним или несколькими источниками света, спектрально разделяют на разные диапазоны волн и выделяют посредством системы оптических элементов и диафрагм. Спектрально ограниченное по типу излучение фокусируют посредством формирующих луч элементов и направляют на подлежащий измерению объект. В случае если указанное выше облучение испытуемого объекта сопровождается эмиссией, последняя направлена в окружающую объект камеру. Посредством предшествующей детектору оптической системы (детектирующей системы) эмитированное излучение вновь спектрально разделяют и геометрически ориентируют на детектор. Данное действие можно осуществлять посредством зеркальной системы как под прямым углом к возбуждающему излучению, так и под небольшим углом к вертикали возбуждающего излучения. Детектирующая конструкция в основном состоит из системы светочувствительных датчиков (детекторной матрицы). Благодаря описанной выше геометрической юстировке излучение, спектрально разделенное в системе детектирующих элементов, можно распределять между отдельными датчиками диапазонов волн. Считывающая система снабжена программируемым электронным модулем, что позволяет осуществлять обработку и цифровую оценку принятых сигналов. Таким образом, полученный измерительный сигнал можно подвергать цифровой обработке и сохранять в памяти.

Принцип измерения переносными детекторами

Пригодные приборы поставляет фирма Swiss Authentication Research and Development AG (смотри выше). При этом излучение, эмитированное одним или несколькими источниками света, посредством системы формирующих луч оптических элементов направляют на подлежащий измерению объект. В случае если подобное облучение испытуемого объекта сопровождается эмиссией, ее регистрируют посредством системы оптических элементов и направляют на дифракционную решетку. Спектрально диспергированное указанным образом излучение проецируют на детекторную матрицу таким образом, чтобы отдельным датчикам соответствовали определенные диапазоны длин волн. Считывающая система снабжена программируемым электронным модулем, что позволяет осуществлять обработку и цифровую оценку принятых сигналов. Таким образом, полученный измерительный сигнал можно подвергать цифровой обработке и сохранять в памяти.

Все без исключения ограненные драгоценные камни (квадеры размером 40 мм × 12 мм × 12 мм) на основе стекол, обладающих указанным в таблице 1 составом, помимо характерной для соответствующей стеклянной матрицы эмиссии (флуоресценции стекла), которой для разных стекол соответствуют разные диапазоны длин волн, характеризуются спектром флуоресценции, позволяющим осуществлять однозначную идентификацию драгоценных камней (смотри фиг. 1-4). В качестве примера ниже приведены спектры предлагаемых в изобретении стекол согласно примерам 1, 2 и 3. Следует учитывать, что на соответствующих чертежах показано также возбуждающее излучение, рассеянное в окружающем образец пространстве измерительного прибора. Оно проявляется в виде рассеянного возбуждающего излучения первого рода и второго рода. Так, например, на фиг. 1 показано возбуждение при 471 нм (первого рода) и при 942 нм (второго рода). Таким образом, пики при указанных длинах волн представляют собой артефакты измерения, и их не следует принимать во внимание.

Моделирование флуоресцентной эмиссии

Для сравнения флуоресцентной эмиссии неограненного и ограненного стекла, а также для исследования влияния отражающего слоя, нанесенного на ограненные искусственные драгоценные камни, осуществляли моделирование флуоресцентной эмиссии посредством программы трассировки лучей Zemax фирмы Radiant Zemax (смотри фиг. 5).

Моделировали три следующие флуоресцентные эмиссии:

(i) для стеклянного шарика радиусом 4 мм, параметры которого предусмотрены в программе для стекла Schott-N-BK7 (удаление от источника света 2,2 мм),

(ii) для оправленного камня Xilion 1028 SS39 фирмы Swarovski (диаметр 8,3 мм, общая длина 5,8 мм), параметры которого предусмотрены в программе для стекла Schott-N-BK7 (удаление от источника света 2,2 мм, поверхность верхней площадки оправленного камня перпендикулярна направлению распространения света),

(iii) для оправленного камня согласно пункту b), грани павильона которого моделируют отражающий слой (то есть принимают, что грани павильона полностью отражают свет).

При моделировании принимали, что источник света (полная мощность 1 Ватт, радиус 1 мм, длина эмитируемых волн 450 нм) идеально коллимирован, причем источник света при моделировании позиционировали таким образом, чтобы световые лучи падали на объекты перпендикулярно касательной плоскости в точке падения лучей (в случае шариков), соответственно перпендикулярно плоскости верхней площадки и через центр ее окружности (в случае оправленного камня).

Посредством параметра «длина свободного пути» определяли, насколько глубоко падающие лучи проникают в стеклянный объект, прежде чем произойдет их поглощение и последующее эмитирование в виде флуоресцентных лучей (650 нм). Это соответствует моделированию варьируемых концентраций легирующего вещества в композиции стекла. Чем меньше длина свободного пути, тем выше концентрация легирующего вещества, и чем больше длина свободного пути, тем ниже концентрация легирующего вещества.

Детектором флуоресцентной эмиссии при моделировании служил прямоугольник площадью 30 мм × 30 мм, который был расположен перпендикулярно оси луча на расстоянии -5 мм от источника света (то есть позади источника света на расстоянии 5 мм от него, смотри фиг. 5) и регистрировал лишь эмитируемое излучение (650 нм).

Падающие на соответствующие стеклянные объекты а)-с) лучи преломлялись согласно закону Снеллиуса и отражались. Испускаемое источником света излучение с длиной волны 450 нм в разной степени эмитировалось стеклянными объектами в виде флуоресцентного излучения с длиной волны 650 нм.

Сравнивали мощность падающего на детектор света для трех объектов с разными геометрическими характеристиками. Представленные на фиг. 6 результаты моделирования однозначно показывают, что в случае шариков (а) наблюдается наиболее низкая флуоресцентная эмиссия. Флуоресцентная эмиссия оправленного камня Xilion® 1028 Chatons SS39 в диапазоне длин общего свободного пути более чем в два раза выше, что соответствует усилению флуоресценции по сравнению с неограненными стеклянными изделиями более чем на 100%. Покрытый/снабженный отражающим слоем оправленный камень также характеризуется усилением флуоресцентной эмиссии, хотя оно и является менее выраженным.

Чертежи

На фиг. 1 показана флуоресцентная эмиссия не содержащего свинец хрусталя согласно примеру 1 с добавкой 200 ч.н. млн Sm2O3 (возбуждение при 471 нм), измеренная на квадере размером 40 мм × 12 мм × 12 мм.

На фиг. 2 показана флуоресцентная эмиссия хрусталя согласно примеру 2 с повышенным содержанием свинца + добавками 60 ч.н. млн Dy2O3 и 150 ч.н. млн Tb2O3 (возбуждение при 453 нм), измеренная на квадере размером 40 мм × 12 мм × 12 мм.

На фиг. 3 показана флуоресцентная эмиссия натрий-известкового стекла согласно примеру 3 с добавкой 5 ч.н. млн Eu2O3 (возбуждение при 465 нм), измеренная на квадере размером 40 мм × 12 мм × 12 мм.

На фиг. 4 (сравнительный пример) показана флуоресцентная эмиссия натрий-известкового стекла без добавок легирующих веществ (возбуждение при 465 нм), измеренная на квадере размером 40 мм × 12 мм × 12 мм.

На фиг. 5 схематически показана моделированная система, причем:

#1 означает источник света с коллимированными лучами (длина волны 450 нм),

#2 означает оправленный камень,

#3 означает флуоресцентную эмиссию при 650 нм,

#4 означает детектор.

На фиг. 6 показана моделированная флуоресцентная эмиссия в зависимости от геометрических параметров и длины свободного пути.

Примеры

Примеры 1-15

В таблице 1 приведены составы различных оксидных стекол, используемых для изготовления ограненных драгоценных камней. Все количественные данные указаны в массовых процентах. При этом примеры относятся к следующим стеклам:

Пример 1: не содержащий свинец хрусталь согласно итальянскому патенту CZ 302723 (смотри фиг. 1); пример 2: рыночный хрусталь с повышенным содержанием свинца (смотри фиг. 2); пример 3: рыночное натрий-известковое стекло (смотри фиг. 3); пример 4: стандартное оптическое стекло N-BK7®; пример 5: рыночное боросиликатное стекло; примеры 6-15: рыночные цветные стекла.

Все стекла содержат легирующие вещества в предлагаемых в изобретении количествах.

1. Ограненный драгоценный камень из стекла, содержащего по меньшей мере одно легирующее вещество, позволяющее выполнять идентификацию, и следующие компоненты:

(a) от 35 до 85 мас.% SiO2,

(b) от 0 до 20 мас.% K2O,

(c) от 0 до 20 мас.% Na2O,

(d) от 0 до 5 мас.% Li2O,

(e) от 0 до 13 мас.% ZnO,

(f) от 0 до 11 мас.% СаО,

(g) от 0 до 7 мас.% MgO,

(h) от 0 до 10 мас.% ВаО,

(i) от 0 до 4 мас.% Al2O3,

(j) от 0 до 2 мас.% ZrO2,

(k) от 0 до 4 мас.% B2O3,

(l) от 0 до 3 мас.% F,

(m) от 0 до 2,5 мас.% Cl,

или

(a) от 30 до 95 мас.% B2O3,

(b) от 0 до 20 мас.% K2O,

(c) от 0 до 25 мас.% Na2O,

(d) от 0 до 5 мас.% Li2O,

(e) от 0 до 13 мас.% ZnO,

(f) от 0 до 11 мас.% СаО,

(g) от 0 до 7 мас.% MgO,

(h) от 0 до 10 мас.% ВаО,

(i) от 0 до 4 мас.% Al2O3,

(j) от 0 до 5 мас.% ZrO2,

(k) от 0 до 3 мас.% F,

(l) от 0 до 2,5 мас.% Cl,

или

(a) от 30 до 95 мас.% P2O5,

(b) от 0 до 30 мас.% K2O,

(c) от 0 до 30 мас.% Na2O,

(d) от 0 до 10 мас.% Li2O,

(е) от 0 до 20 мас.% ZnO,

(f) от 0 до 20 мас.% СаО,

(g) от 0 до 15 мас.% MgO,

(h) от 0 до 30 мас.% ВаО,

(i) от 0 до 15 мас.% Al2O3,

(j) от 0 до 15 мас.% SiO2,

(k) от 0 до 15 мас.% B2O3,

(l) от 0 до 20 мас.% ВаО,

причем по меньшей мере одно легирующее вещество выбрано из группы оксидов следующих редкоземельных металлов: скандия, лантана, церия, празеодима, самария, европия, иттрия, тербия, диспрозия, гольмия, тулия, иттербия или лютеция, и причем общее количество оксидов редкоземельных элементов составляет от 2 до 2000 мг/кг композиции стекла и указанные количественные данные в сумме составляют 100 мас.%.

2. Ограненный драгоценный камень из стекла по п. 1, отличающийся тем, что общее количество оксидов редкоземельных элементов составляет от 5 до 700 мг/кг композиции стекла.

3. Ограненный драгоценный камень из стекла по п. 1, отличающийся тем, что используют смесь по меньшей мере двух, предпочтительно по меньшей мере трех, оксидов редкоземельных металлов.

4. Ограненный драгоценный камень из стекла по п. 1, отличающийся тем, что при возбуждении электромагнитным излучением он флуоресцирует в диапазоне от 300 до 3000 нм, предпочтительно в диапазоне от 300 до 1100 нм.

5. Ограненный драгоценный камень из стекла по одному из пп. 1-4, частично снабженный отражающим слоем.

6. Способ идентификации ограненного драгоценного камня из стекла по одному из пп. 1-5, который включает следующие стадии:

(a) обеспечение драгоценного камня из стекла по одному из пп. 1-5,

(b) возбуждение электромагнитным излучением,

(c) детектирование сгенерированной флуоресценции и

(d) при необходимости сравнение сигнала с заданным эталонным образцом.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к материалам квантовой электроники, оптики и может быть использовано в устройствах для отображения информации, электронно-лучевых приборах, индикаторной технике, светодиодах белого свечения, сцинтилляторах, катодо- и рентгенолюминофорах.

Изобретение относится к области получения фторцирконатных и фторгафнатных люминесцирующих стекол, легированных трифторидом церия. В шихту из смеси фторидов металлов, выбранных из ряда: фторид металла IV группы; BaF2; LaF3; AlF3; NaF, где в качестве фторида металла IV группы используют либо ZrF4, либо HfF4, дополнительно вводят тетрафторид церия в качестве фторирующего агента и люминесцирующего компонента.

Изобретение относится к прозрачным стеклокристаллическим оксидным материалам. Люминесцирующая стеклокерамика, содержащая следующие компоненты, мас.%: Li2O 0,03-2,94; Na2O 0,06-5,77; Ga2O3 26,5-53,5; SiO2 9,9-17,3; GeO2 31,2-54,1; TiO2 сверх 100% 0,04-3,9.

Стекло // 2661959
Изобретение относится к составам люминесцирующих свинцовоборосиликатных стекол. Стекло содержит следующие компоненты, вес.%: B2O3 6,0-27,0; SiO2 3,0-10,0; Al2O3 1,0-3,0; PbO 60,0-90,0 и по крайней мере один окисел из группы Pr2O3, Sm2O3, Nd2O3, Tb2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Eu2O3, Ce2O3 при следующем соотношении компонентов, причем указанный окисел вводится сверх 100% (вес.

Изобретение относится к ап-конверсионно люминесцирующей оксифторидной наностеклокерамике. Наностеклокерамика включает, мол.%: SiO2 34.5-40.0; PbF2 30.0-32.0; CdF2 10.0-12.0; YbF3 1.0-2.0; PbO 16.0-17.0; Eu2O3 1.5-2.5 и Tb2O3 0.5-1.0.

Изобретение относится к способу модифицирования структуры стекла под действием лазерного пучка для формирования люминесцирующих микрообластей. Фосфатное стекло, содержащее ионы серебра, локально облучают фемтосекундными лазерными импульсами с длиной волны в ближнем инфракрасном диапазоне, с энергией лазерных импульсов в пределах 30-200 нДж, длительностью лазерных импульсов в пределах 300-1200 фс, частотой следования лазерных импульсов в пределах 1-500 кГц.

Изобретение относится к ап-конверсионно люминесцирующей оксифторидной наностеклокерамике. Люминесцирующая наностеклокерамика включает следующие компоненты, мол.

Изобретение относится к оптически прозрачным стеклокристаллическим наноматериалам. Ап-конверсионно люминесцирующая наностеклокерамика содержит, мол.

Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности к фосфатным стеклам, которые могут использоваться в качестве активных сред лазеров (в том числе волоконных) и усилителей лазерных импульсов сверхкороткой длительности, генерирующих в ближней инфракрасной области спектра.

Изобретение относится к люминесцентным материалам. Технический результат изобретения заключается в повышении квантового выхода люминесценции стекол с переходными металлами.

Изобретение относится к способу модифицирования структуры стекла под действием лазерного пучка для формирования люминесцирующих микрообластей. Фосфатное стекло, содержащее ионы серебра, локально облучают фемтосекундными лазерными импульсами с длиной волны в ближнем инфракрасном диапазоне, с энергией лазерных импульсов в пределах 30-200 нДж, длительностью лазерных импульсов в пределах 300-1200 фс, частотой следования лазерных импульсов в пределах 1-500 кГц.

Изобретение относится к люминесцентным материалам. Технический результат изобретения заключается в повышении квантового выхода люминесценции стекол с переходными металлами.

Изобретение относится к составам стекол, которые могут быть использованы в оптических системах. Оптическое стекло содержит, мас.%: Р2О5 16,0-17,0; BaF2 15,2-16,0; GeO2 53,0-54,0; Al2O3 13,8-15,0.

Изобретение относится к технологии получения лазерного электрооптического стекла и может быть использовано при конструировании лазерных устройств с электрооптическим управлением распространения лазерного излучения в активной среде.
Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов. .
Изобретение относится к материалам для лазеров, в частности к составам лазерных фосфатных стекол. .

Стекло // 2237028
Изобретение относится к составам стекол, которые могут быть широко использованы в разных областях науки и техники для остекления различных объектов с сохранением светопрозрачности в период эксплуатации за счет инертности по отношению к действию плесневых грибов.

Изобретение относится к химической отрасли производства стекла, а точнее к вопросам отработки технологических режимов получения шихты для синтеза фосфатных стекол в условиях крупнотоннажного производства.

Изобретение относится к стекольной промышленности и может быть использовано для записи информации и фильтров переменной прозрачности. .

Изобретение относится к производству стекол, используемых, преимущественно, в электротехнике для создания покрытий различного назначения. Легкоплавкое стекло содержит, мас.%: PbO 50,0-52,0; GeO2 3,0-4,0; В2О3 34,0-38,0; CeO2 1,0-5,0; Na2O 5,5-7,0.

Изобретение касается ограненных драгоценных камней на основе композиции люминесцирующего стекла, содержащей силикатную, боратную или фосфатную основу и оксиды редкоземельных элементов в количестве 2-2000 мгкг композиции стекла, позволяющей идентифицировать ограненные драгоценные камни, которые при возбуждении электромангитным излучением флуоресцируют в диапазоне длин волн от 300 до 3000 нм. Легирующие вещества выполняют функцию «маркеров подлинности» драгоценных камней и позволяют осуществлять их идентификацию посредством переносного анализатора. Способ идентификации таких ограненных драгоценных камней включает возбуждение электромагнитным излучением, детектирование сгенерированной флуоресценции и при необходимости сравнение сигнала с заданным эталонным образцом. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 15 пр.

Наверх