專利名稱：一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寶石鑒定系統(tǒng)及方法，特別是一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前對(duì)寶石鑒定工作的要求越來(lái)越高，而隨著寶石人造技術(shù)的飛速發(fā)展，寶石鑒定工作的難度也越來(lái)越大。寶石鑒定通常有以下五種檢測(cè)方法1、肉眼觀察鑒定法(顏色、形態(tài)、光澤、解理等)；2、物理性質(zhì)測(cè)試鑒定法(相對(duì)密度、折射率、硬度)；3、以晶體光學(xué)性質(zhì)為依據(jù)的偏光顯微鏡鑒定法；4、化學(xué)成分分析法(化學(xué)簡(jiǎn)分析、化學(xué)全分析、電子探針成分分析等)；5、晶體結(jié)構(gòu)分析法(X射線衍射分析、紅外光譜分析、電子探針、拉曼光譜儀器、寶石分光鏡、紫外分光光度計(jì)等)。在方法1、2、3的檢測(cè)過(guò)程中，其分析結(jié)果需要嚴(yán)重依賴檢 測(cè)者經(jīng)驗(yàn)，主觀因素干擾過(guò)大，不利于形成客觀衡量寶石真?zhèn)蔚臉?biāo)準(zhǔn)；方法4的缺點(diǎn)是速度慢，而且經(jīng)常會(huì)損壞被測(cè)樣品，由于寶石的特殊性，不能隨意刻劃、破壞、侵蝕，所以化學(xué)分析方法的應(yīng)用受到了很大的局限。在目前的寶石鑒定中，更多地使用方法5中的現(xiàn)代大型儀器進(jìn)行鑒定，但目前方法5中所普遍使用的寶石鑒定設(shè)備均存在著設(shè)備價(jià)格昂貴、分析成本偏高、分析速度偏慢等缺點(diǎn)。在傳統(tǒng)的晶體結(jié)構(gòu)分析儀器中，使用較多的是紫外分光光度計(jì)，而該設(shè)備在測(cè)量中還存在以下幾個(gè)問(wèn)題
I、在檢測(cè)形狀不固定(通常稱為隨形)的寶石時(shí)，入射光線在寶石表面的任意方向都可能有反射光，而傳統(tǒng)紫外分光光度計(jì)采樣系統(tǒng)的光路固定，對(duì)于隨形的物體很難確保反射光的高效采集，故對(duì)于隨形的樣品測(cè)量存在不確定性。2、傳統(tǒng)的紫外分光光度計(jì)均采用前置分光，即光源發(fā)出的復(fù)合光通過(guò)分束器、單色器分光后變成單色光投射到樣品上，然后經(jīng)過(guò)光電探測(cè)元件記錄信息。為了實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)下光度值的連續(xù)記錄，就需要通過(guò)機(jī)械裝置旋轉(zhuǎn)和調(diào)整，若要保證波長(zhǎng)分辨率就需要延長(zhǎng)掃描時(shí)間，測(cè)量速度慢，效率低。同時(shí)，由于采用了精密機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置，現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x器對(duì)調(diào)試和安裝的要求高，造成儀器工藝復(fù)雜、造價(jià)昂貴。這種測(cè)量方法顯然已經(jīng)不能完全適應(yīng)當(dāng)前寶石檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種方便、準(zhǔn)確地對(duì)隨形樣品進(jìn)行檢測(cè)，而且測(cè)試速度極快的用于寶石檢測(cè)的反射測(cè)量光譜取樣系統(tǒng)。本發(fā)明還提供了一種方便、準(zhǔn)確地對(duì)隨形樣品進(jìn)行檢測(cè)，而且測(cè)試速度極快的用于寶石檢測(cè)的反射測(cè)量光譜取樣方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)，包括第一光源、第二光源、濾光兀件、積分球、光導(dǎo)纖維、分光檢測(cè)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊及數(shù)據(jù)處理終端，所述積分球上設(shè)有入射孔、采樣口及反射光出射口；
所述第一光源和第二光源發(fā)出的光通過(guò)濾光元件濾光，得到紫外-可見(jiàn)-近紅外的連續(xù)復(fù)合光后，通過(guò)積分球上的入射孔入射到積分球內(nèi)部，并在積分球內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次漫反射后，通過(guò)采樣口照射到測(cè)試樣品上并在測(cè)試樣品上發(fā)生反射，進(jìn)而得到反射光線，反射光線以及經(jīng)積分球漫反射的反射光線通過(guò)連接在反射光出射口的光導(dǎo)纖維導(dǎo)入分光檢測(cè)模塊，分光檢測(cè)模塊對(duì)反射光線進(jìn)行分光后進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而將反射光線的光子信息依波長(zhǎng)順序轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將該電信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端并形成實(shí)時(shí)光譜圖。進(jìn)一步，所述分光檢測(cè)模塊包括入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、光柵、第二聚光鏡及CCD感光陣列，反射光線通過(guò)入射狹縫入射后到達(dá)準(zhǔn)直鏡，經(jīng)準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后照射到光柵上，經(jīng)光柵分光的光線到達(dá)第二聚光鏡進(jìn)行聚焦后，照射到CCD感光陣列上。
進(jìn)一步，還包括第一光學(xué)透鏡組，所述濾光元件為一個(gè)二色鏡，所述入射孔為第一入射孔，所述采樣口設(shè)置在積分球的頂部，所述第一入射孔及反射光出射口分開(kāi)設(shè)置于積分球的側(cè)面及底部；
所述第一光源和第二光源發(fā)出的光通過(guò)二色鏡進(jìn)行濾光后，依次通過(guò)第一光學(xué)透鏡組及第一入射孔入射到積分球內(nèi)部。進(jìn)一步，還包括第二光學(xué)透鏡組及第三光學(xué)透鏡組，所述濾光元件包括第一濾光片及第二濾光片，所述入射孔包括第二入射孔及第三入射孔，所述采樣口設(shè)置在積分球的頂部，所述反射光出射口設(shè)置在積分球的底部，所述第二入射孔及第三入射孔分別設(shè)置于積分球的兩側(cè)面；
所述第一光源發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)第一濾光片、第二光學(xué)透鏡組及第二入射孔入射到積分球內(nèi)部，所述第二光源發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)第二濾光片、第三光學(xué)透鏡組及第三入射孔入射到積分球內(nèi)部。進(jìn)一步，所述反射光出射口處設(shè)置有第一聚光鏡和/或所述采樣口處設(shè)置有高透光的石英片。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的另一技術(shù)方案是
一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣方法，包括
51、將第一光源和第二光源發(fā)出的光進(jìn)行濾光后得到入射光線，將入射光線通過(guò)積分球上的入射孔入射到積分球內(nèi)部；
52、入射光線在積分球內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次漫反射后，通過(guò)采樣口照射到測(cè)試樣品上并在測(cè)試樣品上發(fā)生反射，進(jìn)而得到反射光線；
53、通過(guò)反射光出射口采集反射光線以及經(jīng)積分球漫反射的反射光線，并通過(guò)光導(dǎo)纖維導(dǎo)入到分光檢測(cè)模塊中；
54、分光檢測(cè)模塊對(duì)反射光線進(jìn)行分光后進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而將反射光線的光子信息依波長(zhǎng)順序轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
55、將電信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端并形成實(shí)時(shí)光譜圖。進(jìn)一步，所述步驟S4,其具體為
反射光線通過(guò)入射狹縫入射后到達(dá)準(zhǔn)直鏡，經(jīng)準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后照射到光柵上，經(jīng)光柵分光的光線到達(dá)第二聚光鏡進(jìn)行聚焦后，照射到CCD感光陣列上，CCD感光陣列進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而將反射光線的光子信息依波長(zhǎng)順序轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。進(jìn)一步，所述步驟SI,其具體為
將第一光源和第二光源發(fā)出的光通過(guò)二色鏡進(jìn)行濾光后得到紫外-可見(jiàn)-近紅外的連續(xù)復(fù)合光作為入射光線，將入射光線通過(guò)第一光學(xué)透鏡組進(jìn)行會(huì)聚后通過(guò)第一入射孔入射到積分球內(nèi)部。進(jìn)一步，所述步驟SI,其具體為
將第一光源發(fā)出的光通過(guò)第一濾光片進(jìn)行濾光后得到第一入射光線，將第一入射光線通過(guò)第二光學(xué)透鏡組進(jìn)行會(huì)聚后通過(guò)第二入射孔入射到積分球內(nèi)部，將第二光源發(fā)出的光將入射光線通過(guò)第二濾光片進(jìn)行濾光后得到第二入射光線，將第二入射光線通過(guò)第三光學(xué)透鏡組進(jìn)行會(huì)聚后通過(guò)第三入射孔入射到積分球內(nèi)部。 進(jìn)一步，所述步驟S3,其具體為
通過(guò)反射光出射口處設(shè)置的第一聚光鏡采集反射光線以及經(jīng)積分球漫反射的反射光線，并通過(guò)光導(dǎo)纖維導(dǎo)入到分光檢測(cè)模塊中。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)，將第一光源和第二光源發(fā)出的光進(jìn)行濾光后作為入射光線，入射到積分球中，入射光線在積分球中直接或者通過(guò)積分球漫反射后，照射到測(cè)試樣品上。系統(tǒng)對(duì)測(cè)試樣品反射的光線進(jìn)行采樣并進(jìn)行處理，最后得到實(shí)時(shí)光譜圖，本發(fā)明可采集經(jīng)寶石反射后的光線的實(shí)時(shí)光譜，且可有效獲得用戶所選的波長(zhǎng)范圍的“全光”信息，解決了隨形樣品測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)的不確定性問(wèn)題，省去了單色掃描、機(jī)械分光等繁瑣的操作步驟，極大地提高了寶石檢測(cè)分析測(cè)試的效率。本發(fā)明的另一有益效果是本發(fā)明的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣方法，將第一光源和第二光源發(fā)出的光進(jìn)行濾光后作為入射光線，入射到積分球中，入射光線在積分球中直接或者通過(guò)積分球漫反射后，照射到測(cè)試樣品上。對(duì)測(cè)試樣品反射的光線進(jìn)行采樣并進(jìn)行處理，最后得到實(shí)時(shí)光譜圖，本發(fā)明可采集經(jīng)寶石反射后的光線的實(shí)時(shí)光譜，且可有效獲得用戶所選的波長(zhǎng)范圍的“全光”信息，解決了隨形樣品測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)的不確定性問(wèn)題，省去了單色掃描、機(jī)械分光等繁瑣的操作步驟，極大地提高了寶石檢測(cè)分析測(cè)試的效率。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖I是本發(fā)明的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框 圖2是本發(fā)明的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框
圖3是本發(fā)明的分光檢測(cè)模塊10的結(jié)構(gòu)框 圖4是本發(fā)明的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣方法的流程 圖5是用本發(fā)明的方法測(cè)試天然金珍珠時(shí)所得到的實(shí)時(shí)光譜 圖6是用本發(fā)明的方法測(cè)試天然鉆石時(shí)所得到的實(shí)施光譜圖。
具體實(shí)施例方式為了便于下文的描述，首先對(duì)下列名詞進(jìn)行解釋
CO) :Charge_coupled Device,電荷稱合兀件,可直接將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)。參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供了一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)，包括第一光源I、第二光源2、濾光元件、積分球S、光導(dǎo)纖維9、分光檢測(cè)模塊10、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11及數(shù)據(jù)處理終端12，所述積分球S上設(shè)有入射孔、采樣口 6及反射光出射口 7 ；
所述第一光源I和第二光源2發(fā)出的光通過(guò)濾光元件濾光后，通過(guò)積分球S上的入射孔入射到積分球S內(nèi)部，并在積分球S內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次漫反射后，通過(guò)采樣口 6照射到測(cè)試樣品13上并在測(cè)試樣品13上發(fā)生反射，進(jìn)而得到反射光線，反射光線以及經(jīng)積分球S漫反射的反射光線通過(guò)連接在反射光出射口 7的光導(dǎo)纖維9導(dǎo)入分光檢測(cè)模塊10，分光檢測(cè)模塊10對(duì)反射光線進(jìn)行分光后進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而將反射光線的光子信息依波長(zhǎng)順序轉(zhuǎn)換為電信 號(hào)，然后將該電信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端12并形成實(shí)時(shí)光譜圖。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，參照?qǐng)D3，所述分光檢測(cè)模塊10包括入射狹縫21、準(zhǔn)直鏡22、光柵23、第二聚光鏡24及CXD感光陣列25，反射光線通過(guò)入射狹縫21入射后到達(dá)準(zhǔn)直鏡22，經(jīng)準(zhǔn)直鏡22準(zhǔn)直后照射到光柵23上，經(jīng)光柵23分光的光線到達(dá)第二聚光鏡24進(jìn)行聚焦后，照射到CXD感光陣列25上。這里，分光后的光線經(jīng)第二聚光鏡24進(jìn)行聚焦后，照射到CXD感光陣列25的不同位置時(shí)，每個(gè)位置處的CXD將對(duì)入射到該CXD上的光線進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)合理設(shè)置CCD感光陣列的CCD數(shù)量及分布，可檢測(cè)出光線中各波長(zhǎng)光的強(qiáng)度。優(yōu)選的，這里光柵23可以采用平面光柵。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，參照?qǐng)D2，還包括第一光學(xué)透鏡組41，所述濾光元件為一個(gè)二色鏡31，所述入射孔為第一入射孔51，所述采樣口 6設(shè)置在積分球S的頂部，所述第一入射孔51及反射光出射口 7分開(kāi)設(shè)置于積分球S的側(cè)面及底部；
所述第一光源I和第二光源2發(fā)出的光通過(guò)二色鏡31進(jìn)行濾光，得到紫外-可見(jiàn)-近紅外的連續(xù)復(fù)合光后，依次通過(guò)第一光學(xué)透鏡組41及第一入射孔51入射到積分球S內(nèi)部。優(yōu)選地，在以上實(shí)施例中，第一光源I采用氘燈光源，第二光源2采用鹵鎢燈光源，所述二色鏡31是一個(gè)對(duì)波長(zhǎng)在400nm以下的光具有高透過(guò)率，而對(duì)波長(zhǎng)400nm以上的光具有高反射率的二色鏡。氘燈光源主要提供400nm以下的紫外光，但也有400nm以上有尖峰的光，鹵鎢燈光源主要提供350nm-2200nm的可見(jiàn)近紅外光，而氘燈發(fā)出的400nm以上的有尖峰的光，跟鹵鎢燈光源發(fā)出的光能量不在同一個(gè)數(shù)量級(jí)。因二色鏡31是一個(gè)對(duì)波長(zhǎng)在400nm以下的光具有高透過(guò)率，而對(duì)波長(zhǎng)400nm以上的光具有高反射率的二色鏡，氘燈光源和鹵鎢燈光源發(fā)出的光通過(guò)二色鏡31后，選擇性地濾除了氘燈光源發(fā)出的400nm以上的光以及鹵鎢燈光源發(fā)出的400nm以下的光，使兩個(gè)光源的光平衡后形成波長(zhǎng)范圍涵蓋200-2200nm的復(fù)合光。因?yàn)閷毷瘜?duì)特定的波長(zhǎng)峰值或者波段具有吸收特性，因此可采集經(jīng)寶石反射后的實(shí)時(shí)光譜圖與行業(yè)公布的相應(yīng)寶石的標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而鑒別寶石的真?zhèn)?。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，參照?qǐng)D3，還包括第二光學(xué)透鏡組42及第三光學(xué)透鏡組43，所述濾光元件包括第一濾光片32及第二濾光片33，所述入射孔包括第二入射孔52及第三入射孔53，所述采樣口 6設(shè)置在積分球S的頂部，所述反射光出射口 7設(shè)置在積分球S的底部，所述第二入射孔52及第三入射孔53分別設(shè)置于積分球S的兩側(cè)面；所述第一光源I發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)第一濾光片32、第二光學(xué)透鏡組42及第二入射孔52入射到積分球S內(nèi)部，所述第二光源2發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)第二濾光片33、第三光學(xué)透鏡組43及第三入射孔53入射到積分球S內(nèi)部。優(yōu)選地，在以上實(shí)施例中，第一光源I采用氘燈光源，第二光源2采用鹵鎢燈光源，這里，第一濾光片32及第二濾光片33所起的作用與二色鏡31相同，第一濾光片32濾除了氘燈光源發(fā)出的400nm以上的光，而第二濾光片33濾除了鹵鎢燈光源發(fā)出的400nm以下的光，使最終進(jìn)入積分球S的兩路光覆蓋波段為200-2200nm，且能量較為均衡。本實(shí)施例中用兩個(gè)濾光片來(lái)替代二色鏡31，并采用兩個(gè)光學(xué)透鏡組分別將兩個(gè)光源發(fā)出的光進(jìn)行會(huì)聚后，從積分球S的兩個(gè)側(cè)面入射到積分球S的內(nèi)部。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述反射光出射口 7處設(shè)置有第一聚光鏡8和/或所述采樣口 6處設(shè)置有高透光的石英片。安裝第一聚光鏡8時(shí)，可從反射光出射口 7處入 射一束光線，使光線會(huì)聚到采樣口 6處，則此時(shí)第一聚光鏡8的位置為合適位置。根據(jù)光路可逆定理，則采樣口處返回的反射光線將被第一聚光鏡8進(jìn)行收集。這里，加入第一聚光鏡8可更好的采集反射光線以及經(jīng)積分球漫反射的反射光線。在實(shí)施中，令聚光鏡8以8°角采集樣品反射回來(lái)的反射光線以及經(jīng)積分球S漫反射的反射光線，可達(dá)到最好的采集效果。而在反射光出射口 7處設(shè)置有第一聚光鏡8，可將測(cè)試樣品直接放置在石英片上，因此可測(cè)試任意形狀的測(cè)試樣品。參照?qǐng)D4，本發(fā)明還提供了一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣方法，包括
51、將第一光源I和第二光源2發(fā)出的光進(jìn)行濾光后得到入射光線，將入射光線通過(guò)積分球上的入射孔入射到積分球S內(nèi)部；
52、入射光線在積分球S內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次漫反射后，通過(guò)采樣口6照射到測(cè)試樣品13上并在測(cè)試樣品13上發(fā)生反射，進(jìn)而得到反射光線；
53、通過(guò)反射光出射口7采集反射光線以及經(jīng)積分球S漫反射的反射光線，并通過(guò)光導(dǎo)纖維9導(dǎo)入到分光檢測(cè)模塊10中；
54、分光檢測(cè)模塊10對(duì)反射光線進(jìn)行分光后進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而將反射光線的光子信息依波長(zhǎng)順序轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
55、將電信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊11轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端12并形成實(shí)時(shí)光譜圖。得到珠寶樣品的紫外、可見(jiàn)或近紅外和部分紅外反射光譜圖后，通過(guò)比對(duì)反射光圖譜中寶石所對(duì)應(yīng)的特征吸收峰或吸收帶，就可以科學(xué)準(zhǔn)確快速地判定出寶石樣品的真?zhèn)?。這里寶石還可包括各種珠寶，例如鉆石、金珍珠、紅珊瑚及翡翠等。圖5是用本方法測(cè)試天然金珍珠時(shí)所得到的實(shí)時(shí)光譜圖，而根據(jù)珠寶行業(yè)公布的判定標(biāo)準(zhǔn)，天然金珍珠對(duì)光線的特征吸收峰值在360nm及420nm處，因此，可根據(jù)測(cè)試得到的光譜圖進(jìn)行鑒定。圖6是用本方法測(cè)試天然鉆石時(shí)所得到的實(shí)時(shí)光譜圖，而根據(jù)珠寶行業(yè)公布的判定標(biāo)準(zhǔn)，天然鉆石對(duì)光線的特征吸收峰值在300nm左右及415nm處，因此，可根據(jù)測(cè)試得到的光譜圖進(jìn)行鑒定。
進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S4，其具體為
反射光線通過(guò)入射狹縫21入射后到達(dá)準(zhǔn)直鏡22，經(jīng)準(zhǔn)直鏡22準(zhǔn)直后照射到光柵23上，經(jīng)光柵23分光的光線到達(dá)第二聚光鏡24進(jìn)行聚焦后，照射到CXD感光陣列25上，CXD感光陣列25進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而將反射光線的光子信息依波長(zhǎng)順序轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟SI，其具體為
將第一光源I和第二光源2發(fā)出的光通過(guò)二色鏡31進(jìn)行濾光后得到紫外-可見(jiàn)-近紅外的連續(xù)復(fù)合光作為入射光線，將入射光線通過(guò)第一光學(xué)透鏡組41進(jìn)行會(huì)聚后通過(guò)第一入射孔51入射到積分球S內(nèi)部。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟SI，其具體為
將第一光源I發(fā)出的光通過(guò)第一濾光片32進(jìn)行濾光后得到第一入射光線,將第一入射 光線通過(guò)第二光學(xué)透鏡組42進(jìn)行會(huì)聚后通過(guò)第二入射孔52入射到積分球S內(nèi)部，將第二光源2發(fā)出的光將入射光線通過(guò)第二濾光片33進(jìn)行濾光后得到第二入射光線，將第二入射光線通過(guò)第三光學(xué)透鏡組43進(jìn)行會(huì)聚后通過(guò)第三入射孔53入射到積分球S內(nèi)部。進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S3，其具體為
通過(guò)反射光出射口 7處設(shè)置的第一聚光鏡8采集反射光線以及經(jīng)積分球S漫反射的反射光線，并通過(guò)光導(dǎo)纖維9導(dǎo)入到分光檢測(cè)模塊10中。在實(shí)施中，令聚光鏡8以8°角采集樣品反射回來(lái)的反射光線以及經(jīng)積分球S漫反射的反射光線，可達(dá)到最好的采集效果。以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)，其特征在于，包括第一光源(I)、第二光源(2)、濾光元件、積分球(S)、光導(dǎo)纖維(9)、分光檢測(cè)模塊(10)、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(11)及數(shù)據(jù)處理終端(12)，所述積分球(S)上設(shè)有入射孔、采樣口(6)及反射光出射口(7); 所述第一光源(I)和第二光源(2 )發(fā)出的光通過(guò)濾光元件濾光后，通過(guò)積分球(S )上的入射孔入射到積分球(S)內(nèi)部，并在積分球(S)內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次漫反射后，通過(guò)采樣口(6)照射到測(cè)試樣品(13)上并在測(cè)試樣品(13)上發(fā)生反射，進(jìn)而得到反射光線，反射光線以及經(jīng)積分球(S)漫反射的反射光線通過(guò)連接在反射光出射口(7)的光導(dǎo)纖維(9)導(dǎo)入分光檢測(cè)模塊(10)，分光檢測(cè)模塊(10)對(duì)反射光線進(jìn)行分光后進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而將反射光線的光子信息依波長(zhǎng)順序轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將該電信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(11)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端(12)并形成實(shí)時(shí)光譜圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)，其特征在于所述分光檢測(cè)模塊(10)包括入射狹縫(21)、準(zhǔn)直鏡(22)、光柵(23)、第二聚光鏡(24)及CXD感光陣列(25)，反射光線通過(guò)入射狹縫(21)入射后到達(dá)準(zhǔn)直鏡(22)，經(jīng)準(zhǔn)直鏡(22)準(zhǔn)直后照射到光柵(23)上，經(jīng)光柵(23)分光的光線到達(dá)第二聚光鏡(24)進(jìn)行聚焦后，照射到CCD感光陣列(25)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)，其特征在于還包括第一光學(xué)透鏡組(41)，所述濾光元件為一個(gè)二色鏡(31)，所述入射孔為第一入射孔(51)，所述采樣口(6)設(shè)置在積分球(S)的頂部，所述第一入射孔(51)及反射光出射口(7)分開(kāi)設(shè)置于積分球(S)的側(cè)面及底部； 所述第一光源(I)和第二光源(2)發(fā)出的光通過(guò)二色鏡進(jìn)行濾光，得到紫外-可見(jiàn)-近紅外的連續(xù)復(fù)合光后，依次通過(guò)第一光學(xué)透鏡組(41)及第一入射孔(51)入射到積分球(S)內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)，其特征在于還包括第二光學(xué)透鏡組(42)及第三光學(xué)透鏡組(43)，所述濾光元件包括第一濾光片(32)及第二濾光片(33)，所述入射孔包括第二入射孔(52)及第三入射孔(53)，所述采樣口(6)設(shè)置在積分球(S)的頂部，所述反射光出射口(7)設(shè)置在積分球(S)的底部，所述第二入射孔(52)及第三入射孔(53)分別設(shè)置于積分球(S)的兩側(cè)面； 所述第一光源(I)發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)第一濾光片(32 )、第二光學(xué)透鏡組(42 )及第二入射孔(52)入射到積分球(S)內(nèi)部，所述第二光源(2)發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)第二濾光片(33)、第三光學(xué)透鏡組(43)及第三入射孔(53)入射到積分球(S)內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)，其特征在于所述反射光出射口(7)處設(shè)置有第一聚光鏡(8)和/或所述采樣口(6)處設(shè)置有高透光的石英片。
6.一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣方法，其特征在于，包括 S1、將第一光源(I)和第二光源(2)發(fā)出的光進(jìn)行濾光后得到入射光線，將入射光線通過(guò)積分球上的入射孔入射到積分球(S)內(nèi)部； S2、入射光線在積分球(S)內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次漫反射后，通過(guò)采樣口(6)照射到測(cè)試樣品(13)上并在測(cè)試樣品(13)上發(fā)生反射，進(jìn)而得到反射光線； S3、通過(guò)反射光出射口(7)采集反射光線以及經(jīng)積分球(S)漫反射的反射光線，并通過(guò)光導(dǎo)纖維(9)導(dǎo)入到分光檢測(cè)模塊(10)中； · 54、分光檢測(cè)模塊(10)對(duì)反射光線進(jìn)行分光后進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而將反射光線的光子信息依波長(zhǎng)順序轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； ·55、將電信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(11)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端(12)并形成實(shí)時(shí)光譜圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣方法，其特征在于，所述步驟S4，其具體為 反射光線通過(guò)入射狹縫(21)入射后到達(dá)準(zhǔn)直鏡(22)，經(jīng)準(zhǔn)直鏡(22)準(zhǔn)直后照射到光 柵(23)上，經(jīng)光柵(23)分光的光線到達(dá)第二聚光鏡(24)進(jìn)行聚焦后，照射到CXD感光陣列(25)上，CCD感光陣列(25)進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而將反射光線的光子信息依波長(zhǎng)順序轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣方法，其特征在于，所述步驟SI，其具體為 將第一光源(I)和第二光源(2)發(fā)出的光通過(guò)二色鏡(31)進(jìn)行濾光后得到紫外-可見(jiàn)-近紅外的連續(xù)復(fù)合光作為入射光線，將入射光線通過(guò)第一光學(xué)透鏡組(41)進(jìn)行會(huì)聚后通過(guò)第一入射孔(51)入射到積分球(S)內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣方法，其特征在于，所述步驟SI，其具體為 將第一光源(I)發(fā)出的光通過(guò)第一濾光片(32)進(jìn)行濾光后得到第一入射光線,將第一入射光線通過(guò)第二光學(xué)透鏡組(42)進(jìn)行會(huì)聚后通過(guò)第二入射孔(52)入射到積分球(S)內(nèi)部，將第二光源(2)發(fā)出的光將入射光線通過(guò)第二濾光片(33)進(jìn)行濾光后得到第二入射光線，將第二入射光線通過(guò)第三光學(xué)透鏡組(43)進(jìn)行會(huì)聚后通過(guò)第三入射孔(53)入射到積分球(S)內(nèi)部。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣方法，其特征在于，所述步驟S3，其具體為 通過(guò)反射光出射口(7)處設(shè)置的第一聚光鏡(8)采集反射光線以及經(jīng)積分球(S)漫反射的反射光線，并通過(guò)光導(dǎo)纖維(9)導(dǎo)入到分光檢測(cè)模塊(10)中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于寶石檢測(cè)的反射光譜測(cè)量取樣系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括第一光源、第二光源、濾光元件、積分球、光導(dǎo)纖維、分光檢測(cè)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊及數(shù)據(jù)處理終端，所述積分球上設(shè)有入射孔、采樣口及反射光出射口。本發(fā)明可采集經(jīng)寶石反射后的光線的實(shí)時(shí)光譜，且可有效獲得用戶所選的波長(zhǎng)范圍的“全光”信息，解決了隨形樣品測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)的不確定性問(wèn)題，省去了單色掃描、機(jī)械分光等繁瑣的操作步驟，極大地提高了寶石檢測(cè)分析測(cè)試的效率。本發(fā)明作為一種性能優(yōu)良的用于寶石檢測(cè)的反射測(cè)量光譜取樣系統(tǒng)及方法可廣泛應(yīng)用于珠寶鑒定行業(yè)中。
文檔編號(hào)G01N21/87GK102967604SQ20121043904
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者宋光均, 鄭祥利, 吳劍峰, 高玲 申請(qǐng)人:廣州標(biāo)旗電子科技有限公司