CN207020084U - 一种拉曼光谱的钻石快速检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于拉曼光谱的钻石快速检测装置，包括：钻石样品采集固定装置，光谱仪和扫描平台；钻石样品采集固定装置为金属制造；钻石样品采集固定装置为一个圆柱形的外壳，顶部设有钻石样品固定装置盖，形成了完全避光的暗室环境；钻石样品固定装置在圆柱顶部内置一个和圆柱顶面半径一致的倒置圆锥体，圆锥体顶点开孔，为钻石定位孔，钻石定位孔处可固定钻石；光谱仪发出的激光照射到钻石样品，扫描平台对钻石样品进行扫描和拍照，钻石样品的分子结构信息以拉曼光谱图的方式反馈到测试计算机上。本实用新型可快速、准确区分天然钻石和非天然钻石；操作简单，可检测不同粒径的钻石；一键式操作，毫秒级检测速率，适于批量检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及钻石检测领域，具体涉及一种拉曼光谱的钻石快速检测装置。
背景技术
合成钻石的出现对整个钻石检测领域造成了很大的困扰。首先，国际顶级鉴定机构每天的检测量非常大，有的机构每天检测量甚至过万颗；其次，相关机构生产合成钻石的能力也相当大，甚至存在一些不为行业所知潜在的合成钻石生产能力。不仅如此，目前市场上合成钻石数量也很多，尤其是小分数者。
拉曼光谱技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术，其谱峰位置、数量和强度直接反应了被测物的分子结构信息，又被称为分子指纹。国内外关于拉曼技术的专利多达2000余篇，国外主要集中在美国BWTECK(专利US2012/0194814A1)、美国OCEANOPTICS(EP1326183A)、美国Ahura、英国Renishaw这几家公司；国内主要集中在同方威视(201010219542、X)和北京华泰诺安科技有限公司。以上的主要应用为食品、药品、毒品、水质监测等领域，没有针对钻石快速鉴定的方法及装置。
现有的钻石检测技术，主要集中在紫外可见吸收光谱和光致发光光谱法，紫外可见吸收光谱灵敏度低，有些弱信号无法测量，而且需要做参比校正，参比片容易脏，容易导致误差，测量光斑太大，不能测试小颗粒钻石。光致光谱需要液氮降温，条件比较苛刻，且操作过程复杂。急需一种操作简单、不受钻石粒径限制、检测速度快的检测手段，用于区分天然钻石和非天然钻石。
实用新型内容
本实用新型技术解决问题：针对上述技术存在的不足之处，提供一种能准确区分天然钻石与非天然钻石的基于拉曼光谱的钻石快速检测装置。
本实用新型技术成果解决方案：一种基于拉曼光谱的钻石快速检测装置，包括：钻石样品采集固定装置，光谱仪和扫描平台；钻石样品采集固定装置为金属制造，完全避免了因为材质引起的干扰；钻石样品采集固定装置为一个圆柱形的外壳，顶部设有钻石样品固定装置盖，形成了完全避光的暗室环境，避免了背景光对测试造成的影响；钻石样品固定装置在圆柱顶部内置一个和圆柱顶面半径一致的倒置圆锥体，圆锥体顶点开孔，为钻石定位孔，钻石定位孔处可固定钻石；光谱仪发出的激光照射到钻石样品，扫描平台对钻石样品进行扫描和拍照，钻石样品的分子结构信息以拉曼光谱图的方式反馈到测试计算机上，测试计算机对拉曼光谱图进行分析判断，得出是否为钻石的测试结果。所述测试计算机对拉曼光谱图进行分析判断，得出是否为钻石的测试结果的过程为：拉曼光谱图在1331cm-1处寻找钻石的特征峰，如果该1331cm-1处不存在特征峰，则此钻石样品不是钻石；如果存在特征峰，对特征峰进行平滑光谱，去除特征峰的非特征干扰，然后对去除干扰后的特征峰进行全谱寻峰；如果存在特征峰，则为非天然钻石，如果不存在特征峰，则为天然钻石。
所述对特征峰进行平滑光谱包括对特征峰进行平滑和滤波，滤波时根据钻石样品的半峰宽选择滤波窗口宽度。
所述钻石定位孔能够放置各种粒径的钻石，包括目前检测方法贫乏的最小粒径的钻石，另外口径的大小也可根据钻石粒径大小进行定制；钻石定位孔的位置保证了激光发射出来能对焦到钻石上。
所述光谱仪包括激光器、反射镜、物镜、滤光镜、光栅、CCD和控制电路；由激光器发射激光束，在反射镜处反射至物镜，激光束由物镜聚焦至钻石样品处，由激光引发的拉曼光散射效应发生，并散射出基于激光本征特点的光谱信息，一部分散射光由物镜收集到，并沿回路聚集，这部分散射光透过反射镜，经过滤波镜滤除激光本征光后到达透射式光栅，此部分光谱为所需要的拉曼光谱；光栅将拉曼光谱按照光谱波长顺序分散至CCD表面，CCD按照每个像素点的光强，产生电信号；光谱仪的控制电路发出指令，将电信号存储并发送至控制电路里的处理器，至此钻石快速检测装置将待测样品的拉曼光谱取得，此拉曼光谱是待测样品激光点上的化学分子成分的唯一拉曼光谱信号，可以用做物质鉴别的用途。
所述扫描平台包括对钻石样品进行一维码扫描的装置和对钻石进行拍照的装置。
所述测试计算机为PC机。
本实用新型的有益效果是：本实用新型可快速、准确区分天然钻石和非天然钻石；该装置操作简单，对使用者要求较少；该装置对样品大小无要求，可检测不同粒径的钻石；解决了现有检测技术不能快速鉴定小颗粒钻石的困难，毫秒级检测速率，尤其适于批量检测，解决了现有技术操作复杂，测试周期长的困难。
附图说明
图1为本实用新型一种基于拉曼光谱的钻石快速检测装置的示意图；
图2为本实用新型中的计算机分析拉曼光谱谱图的流程图；
图3-10分别为样品1-8的谱图。
其中：1激光器，2反射镜，3物镜，4滤光镜，5反射镜，6光栅，7CCD，8控制电路，9钻石样品采集固定装置，10钻石样品采集固定装置盖，11钻石定位孔，12扫描器，13仪器开关，14测试按钮，15扫描装置，16摄像装置。
具体实施方式
为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
如图1所示，本实用新型的一种基于拉曼光谱的钻石快速检测装置，包括钻石样品采集固定装置9，光谱仪和扫描平台。
钻石样品采集固定装置9是金属制造的，完全避免了因为材质引起的干扰；钻石样品采集固定装置为一个圆柱形的外壳，顶部设有钻石样品采集固定装置盖10，形成了完全避光的暗室环境，避免了背景光对测试造成的影响；钻石样品采集固定装置在圆柱顶部内置一个和圆柱顶面半径一致的倒置圆锥体，圆锥体顶点开孔，为钻石定位孔11。
钻石定位孔处11可固定钻石；钻石定位口的大小可放置各种粒径的钻石，包括目前检测方法贫乏的最小粒径的钻石，另外口径的大小也可根据钻石粒径大小进行定制；钻石定位孔的位置保证了激光发射出来能对焦到钻石上。
光谱仪包括激光器1、反射镜2、5、物镜3、滤光镜4、光栅6、CCD7和控制电路 8。由激光器发射激光束，在反射镜处反射至物镜，激光束由物镜聚焦至钻石样品处，由激光引发的拉曼光散射效应发生，并散射出基于激光本征特点的光谱信息，一部分散射光由物镜收集到，并沿回路聚集，这部分散射光透过反射镜，经过滤波镜滤除激光本征光后到达透射式光栅，此部分光谱为所需要的拉曼光谱；光栅将拉曼光谱按照光谱波长顺序分散至CCD表面，CCD按照每个像素点的光强，产生电信号；光谱仪的控制电路发出指令，将电信号存储并发送至控制电路里的处理器，至此钻石快速检测装置将待测样品的拉曼光谱取得，此拉曼光谱是待测样品激光点上的化学分子成分的唯一拉曼光谱信号，可以用做物质鉴别的用途。
具体操作如下：
步骤1，打开仪器开关13将钻石样品放到扫描区，启动扫描装置15和摄像装置16进行一维码扫描及拍照；将钻石样品放入钻石样品采集固定装置9，钻石固定在钻石定位孔11；
步骤2，点击测试按钮14，激光从光谱仪的物镜3发出照射到钻石样品，钻石样品的分子结构信息以拉曼光谱图的方式反馈到测试计算机中。
步骤3，如图2所示，测试计算机分析拉曼光谱图，在1331cm-1处寻找钻石的特征峰，如果该处不存在特征峰，则此待检样品肯定不是钻石；如果存在特征峰，平滑光谱，去除钻石特征峰，然后全谱寻峰，如果存在特征峰，则为非天然钻石，如果不存在特征峰，则为天然钻石。可快速、准确得区分天然钻石和非天然钻石。
测试实例：
样品介绍：
| 样品标号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 粒径d/mm | 4.1 | 3.7 | 0.9 | 3.6 | 0.9 | 0.9 | 3.6 | 0.9 |
测试仪器：LASERLAB拉曼光谱仪(激光波长785nm)
测试条件：激光功率100mw积分时间100ms
测试谱图：如图3-10所示，分别为样品1-8的谱图。
测试结果：
可检测小颗粒的钻石，解决了现有技术对测试样品大小的限制，每个样品的测试时间仅为100ms，很好得解决了现有检测技术检测周期较长的困难。
以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于拉曼光谱的钻石快速检测装置，其特征在于：包括钻石样品采集固定装置，光谱仪和扫描平台；钻石样品采集固定装置为金属制造；钻石样品采集固定装置为一个圆柱形的外壳，顶部设有钻石样品固定装置盖，形成了完全避光的暗室环境；钻石样品固定装置在圆柱顶部内置一个和圆柱顶面半径一致的倒置圆锥体，圆锥体顶点开孔，为钻石定位孔，钻石定位孔处可固定钻石；光谱仪发出的激光照射到钻石样品，扫描平台对钻石样品进行扫描和拍照，钻石样品的分子结构信息以拉曼光谱图的方式反馈到测试计算机上。
2.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的钻石快速检测装置，其特征在于：所述钻石定位孔能够放置各种粒径的钻石。
3.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的钻石快速检测装置，其特征在于：所述光谱仪包括激光器、反射镜、物镜、滤光镜、光栅、CCD和控制电路；由激光器发射激光束，在反射镜处反射至物镜，激光束由物镜聚焦至钻石样品处，由激光引发的拉曼光散射效应发生，并散射出基于激光本征特点的光谱信息，一部分散射光由物镜收集到，并沿回路聚集，这部分散射光透过反射镜，经过滤波镜滤除激光本征光后到达透射式光栅，此部分光谱为所需要的拉曼光谱；光栅将拉曼光谱按照光谱波长顺序分散至CCD表面，CCD按照每个像素点的光强，产生电信号；控制电路发出指令，将电信号存储并发送至控制电路里的处理器，从而取得待测样品的拉曼光谱。
4.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的钻石快速检测装置，其特征在于：所述扫描平台包括对钻石样品进行一维码扫描的装置和对钻石进行拍照的装置。
5.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的钻石快速检测装置，其特征在于：所述测试计算机为PC机。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110261364A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-09-20 | 河北伊诺光学科技股份有限公司 | 样品瓶固定装置、手持式拉曼光谱仪及检测方法 |
| CN111077156A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-04-28 | 凯龙蓝烽新材料科技有限公司 | 蜂窝陶瓷过滤体内部缺陷检测装置及方法 |
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- 2017-03-27 CN CN201720304490.3U patent/CN207020084U/zh not_active Expired - Fee Related
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