TWI745491B - 寶石篩選裝置、篩選寶石之方法、及儲存寶石篩選應用之指令之非暫時性機器可讀媒體 - Google Patents

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Abstract

本文揭示用於篩選寶石(例如，鑽石)之裝置與方法。特定言之，所揭示方法及系統可有效地且準確地識別及區分地球開採之真寶石(例如，鑽石)與合成寶石及經處理寶石或寶石模擬物。

Description

寶石篩選裝置、篩選寶石之方法、及儲存寶石篩選應用之指令之非暫時性機器可讀媒體
所揭示設備、系統及方法係關於寶石鑑定領域。特定言之，該設備、系統及方法係關於可如何區分地球開採之真寶石與藉由人工手段生長之寶石。適於當前分析之寶石包含(但不限於)無色天然鑽石、粉色鑽石、其他天然鑽石、非鑽石材料，諸如剛玉(紅寶石、藍寶石)、綠寶石、黝簾石及尖晶石。
人造寶石在市場中變得愈來愈普遍；例如，使用高壓高溫(HPHT)方法或化學氣相沉積(CVD)獲得之合成鑽石。當前市場上可用之篩選裝置係基於與UV吸收及/或透射率及UV可見吸收光譜相關之技術。此等裝置與眾多缺陷相關聯，諸如高錯誤引用率、有限感測器動態範圍、有限樣本大小及切割範圍，故不能分析鑲嵌鑽石等。
需要用於有效地且準確地識別及區分地球開採之真寶石(例如，鑽石)與合成寶石及經處理寶石或寶石模擬物之方法及系統。
在一個態樣中，本文揭示一種用於篩選寶石之裝置，其包括：一LED光源，其用於依一預設激發波長或接近一預設激發波長將輻射提供至一寶石，其中該LED光源與實質傳遞低於一第一預定波長之輻射之一短通 濾波器耦合，且其中該第一預定波長長於該激發波長；一螢光偵測器，其與實質上傳遞高於一第二預定波長之輻射之一長通濾波器耦合，其中在該螢光偵測器處僅接收高於該第二預定波長之輻射，其中該第二預定波長長於該第一預定波長；及一光纖探針，其連接至該LED光源及該螢光偵測器兩者，其中該光纖探針經組態以將該輻射自該LED光源遞送至該寶石及接收自該寶石發射之螢光並將其發送至該螢光偵測器。
在一個態樣中，本文揭示一種寶石篩選及分析系統，其包括一篩選裝置及通信地連接至該篩選裝置之一電腦裝置，其中該電腦裝置提供一使用者介面，該使用者介面用於接收來自一使用者之一或多個命令及基於該一或多個命令控制該篩選裝置。該篩選裝置包括：一LED光源，其用於依一預設激發波長或接近一預設激發波長將輻射提供至一寶石，其中該LED光源與實質上傳遞低於一第一預定波長之輻射之一短通濾波器耦合，且其中該第一預定波長長於該激發波長；一螢光偵測器，其與實質上傳遞高於一第二預定波長之輻射之一長通濾波器耦合，其中在該螢光偵測器處僅接收高於該第二預定波長之輻射，其中該第二預定波長長於該第一預定波長；及一光纖探針，其連接至該LED光源及該螢光偵測器兩者，其中該光纖探針經組態以將UV輻射自該LED光源遞送至該寶石及接收自該寶石發射之螢光並將其發送至該螢光偵測器。
在一些實施例中，該預設激發波長係或接近405nm或更短。在一些實施例中，該預設激發波長依385nm設定。在一些實施例中，該LED光源經放置於一散熱器上。在一些實施例中，該LED光源與一帶通濾波器耦合。
在一些實施例中，該第一預定波長可係介於大約360nm與405nm之 間之一波長。在一些實施例中，該第二預定波長可係介於大約405nm至413nm之間之一波長。在一些實施例中，該第二預定波長可係短於405nm之一波長，只要其大於該第一預定波長。
在一些實施例中，該光纖探針連接至包括兩個或兩個以上光纖之一光纜。在一些實施例中，連接至該光纖探針之該光纜經分離成至少兩個光纜，其等包括連接至該LED光源之一第一光纜及連接至該螢光偵測器之一第二光纜。
在一個態樣中，本文揭示一種用於基於其螢光發射篩選一寶石之方法。該方法包括以下步驟：藉由將一光纖探針放置成接近或接觸一寶石依一預設激發波長或接近該預設激發波長將輻射施加至該寶石，其中該輻射係藉由使一短通濾波器與一光源耦合而顯現，其中該短通濾波器係依長於該預設激發波長之一第一預定波長設定；使用該光纖探針接收來自該寶石之螢光發射；將一長通濾波器應用於該螢光發射以顯現經修改螢光發射，其中該長通濾波器具有一第二預定波長；及基於該經修改螢光發射之一或多個量測特性化該寶石。在一些實施例中，該一或多個量測係使用一螢光偵測器獲得。在一些實施例中，所施加之該輻射包括UV輻射。在一些實施例中，本文揭示之該方法用於識別一寶石之礦物類型。
在一個態樣中，本文揭示一種儲存可由至少一個處理器執行之一寶石篩選應用之非暫時性電腦可讀媒體。該寶石篩選應用包括指令集，其用於：藉由將一光纖探針放置成接近或接觸一寶石而依一預設激發波長或接近該預設激發波長將UV輻射施加至該寶石，其中該UV輻射係藉由使一短通濾波器與一UV光源耦合而顯現，其中該短通濾波器依長於該預設激發波長之一第一預定波長設定；使用該光纖探針接收來自該寶石之螢光發 射；將一長通濾波器應用於該螢光發射以顯現經修改螢光發射，其中該長通濾波器具有一第二預定波長；及基於該經修改螢光發射之一或多個量測特性化該寶石。
在一些實施例中，該方法進一步包括實施環境光校準。在一些實施例中，實施環境光校準包括：當關閉該UV光源時，使用該光纖探針接觸該寶石；量測環境光譜；及藉由將該經量測環境光譜設定為背景光譜來校準環境光以用於後續量測。
在一些實施例中，該方法進一步包括實施暗校準。在一些實施例中，實施暗校準包括：藉由消除進入至該螢光偵測器中之光而收集暗信號之量測；及當缺乏光信號時藉由設定該等經量測暗信號而校準暗信號。
在一些實施例中，該一或多個量測使用一螢光偵測器獲得。
在一些實施例中，該預設激發波長係或接近405nm或更短。在一些實施例中，該預設激發波長依385nm設定。在一些實施例中，該LED光源經放置於一散熱器上。在一些實施例中，該LED光源與一帶通濾波器耦合。
在一些實施例中，該第一預定波長可係介於大約360nm與405nm之間之一波長。在一些實施例中，該第二預定波長可係介於大約405nm至413nm之間之一波長。在一些實施例中，該第二預定波長可係短於405nm之一波長，只要其大於該第一預定波長。
在一些實施例中，該光纖探針連接至包括兩個或兩個以上光纖之一光纜。
在一些實施例中，連接至該光纖探針之該光纜經分離成至少兩個光纜，其等包括連接至該LED光源之一第一光纜及連接至該螢光偵測器之一 第二光纜。
熟習此項技術者應理解，當可應用時，本文揭示之任何實施例可應用於本發明之任一態樣。
熟習此項技術者應理解，下文描述之圖式僅係出於繪示性目的。圖式不意欲依任一方式限制本教示之範疇。
圖1A描繪用於篩選寶石之一系統之一例示性實施例。
圖1B描繪一例示性實施例。
圖1C描繪一例示性實施例。
圖1D描繪一例示性實施例。
圖1E描繪一例示性實施例。
圖1F描繪一例示性實施例。
圖1G描繪一例示性實施例。
圖2A描繪用於篩選寶石之一裝置之一例示性實施例。
圖2B描繪一例示性實施例。
圖2C描繪一例示性實施例。
圖2D描繪一例示性實施例。
圖3A描繪一LED光源之一例示性實施例。
圖3B描繪一例示性實施例，其展示使一短通濾波器與一LED光源耦合之效應。
圖3C描繪一例示性實施例，其繪示短通濾波器及長通濾波器之用途。
圖4A描繪一例示性實施例，其繪示在於一偵測器處接收螢光發射前 如何處理螢光發射。
圖4B描繪一例示性實施例，其展示在螢光發射到達一螢光偵測器之前處理螢光發射之效應。
圖5A描繪一例示性實施例，其展示一篩選裝置之光學設置。
圖5B描繪一例示性實施例，其繪示探針相對於樣本寶石之位置。
圖6A描繪一例示性實施例，其展示具有不同量之藍色螢光之10個樣本。
圖6B描繪一例示性實施例，其展示具有不同量之藍色螢光之10個樣本之實驗量測。
圖6C描繪一例示性實施例，其展示一455染色濾波器對具有不同量之藍色螢光之10個樣本上之影響。
圖6D描繪一例示性實施例，其展示持續很久地將10個樣本曝光至不同量之藍色螢光之效應。
圖6E描繪一例示性實施例，其繪示天然寶石與各種合成寶石與鑽石模擬物之間之差異。
圖6F描繪一例示性實施例，其繪示天然寶石中之額外類型螢光發射。
圖7A描繪一例示性實施例，其展示基於一天然鑽石中之N3螢光之一樣本光譜。
圖7B描繪一例示性實施例，其比較一天然鑽石之白色螢光位準與一HTHT合成鑽石之白色螢光位準。
圖8描繪一例示性實施例，其展示無色鑽石之分析之結果。
圖9描繪一例示性實施例，其繪示天然鑽石與經處理粉色鑽石之間之 差異。
圖10描繪一例示性實施例，其展示不同顏色鑽石之分析結果。
圖11A描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之一螢幕擷取畫面。
圖11B描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之一螢幕擷取畫面。
圖11C描繪一例示性實施例，其展示來自通常使用之光源之例示性光譜。
圖11D描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之一螢幕擷取畫面。
圖11E描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之一螢幕擷取畫面。
圖11F描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之一螢幕擷取畫面。
圖12A描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之一螢幕擷取畫面。
圖12B描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之一螢幕擷取畫面。
圖12C描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之一螢幕擷取畫面。
圖12D描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之一螢幕擷取畫面。
圖12E描繪一例示性實施例，其展示用於操作篩選裝置之軟體程式之 一螢幕擷取畫面。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2016年12月15日申請且題為「Device and Method for Screening Gemstones」之美國臨時專利申請案第62/435,045號之優先權，該案藉此以全文引用方式併入本文中。
定義
用於創造合成寶石(例如，鑽石)之技術已變得更複雜；高品質合成寶石在外觀上十分接近地球開採之真寶石，使吾人使用裸眼幾乎不可能進行區分。然而，在地球開採之真寶石與合成寶石之間存在本質差異。
此類差異之一者係天然寶石一旦曝光至一光源(例如，一UV光源)則有能力發射螢光。舉例而言，發光分析係偵測鑽石之結晶缺陷之一高度敏感且準確方法。絕大多數天然鑽石通常包含與氮相關之缺陷，其等在UV激發下可產生可見光學信號。另一方面，合成鑽石及鑽石模擬物不包含相同之與氮相關之缺陷，而多數開採之鑽石包含該等缺陷。因此，可透過發光分析容易地識別開採之鑽石。
鑽石中之螢光偵測用作一實例。然而，其決不應限制本發明之範疇。本文揭示之系統、設備及方法可應用於任一類型寶石，包含(但不限於)鑽石、紅寶石、藍寶石、綠寶石、蛋白石、海藍寶石、貴橄欖石及金綠寶石(貓眼)、紅柱石、斧石、錫石、斜矽鎂石、紅綠柱石等。
如本文揭示，可互換地使用術語「天然寶石」、「正宗寶石」、「地球開採之寶石」及「真正寶石」。
如本文揭示，可互換地使用術語「探針」、「光纖探針」、「光纖 探針」。
在一個態樣中，本文揭示一種用於識別天然寶石之系統(例如，圖1A至圖1E)。圖1A描繪一寶石篩選系統之一例示性設置，該寶石篩選系統包含一電腦、一篩選裝置(包含一光學探針)、電源及各種連接纜線。
當前系統之光學設計在諸多態樣中不同於此項技術者已知之光學設計(例如，中國專利第CN 202383072 U)，包含光源、集光方法及波長分離方法。特定言之，系統在開放空間中使用一光學探針，從而使其有可能量測裸鑽及鑲嵌近戰鑽石兩者。
圖1B展示一電力供應器。圖1C展示一樣本篩選裝置：裝置之多數組件自一框中之視域隱藏。裝置之一關鍵特徵係完全曝光且在框外之一延長探針。該探針在分析期間用於接觸一寶石。諸多既有可攜式寶石篩選裝置具有在分析前可將一寶石放置在其處之一經圍封平台。平台係在在分析期間更靠外部之一隔間內。此等篩選裝置不使用一探針，更不用說一外部探針。
圖1D展示可如何將裝置連接至電源及一電腦(經由一USB埠)。圖1E展示來自UV光源(框內)之輻射自框經由一第一埠遞送；且自寶石收集之光學信號經由一分離埠經饋送至框中。
圖1A中描繪之樣本系統包含以下品項：
￮鑲嵌鑽石篩選裝置-1pcs
￮AC/DC壁掛式配接器15V 36W-1pcs
￮線內電源開關-1pcs
￮USB 2.0 A至USB 2.0 B纜線-1pcs
￮光纖探針-1pcs
系統可根據以下啟動。首先，前面板連接及後面板連接(例如，圖1D及圖1E)藉由以下完成：使用一USB纜線連接後面板及電腦；連接電源纜線；將光纖探針連接至前面板同時保持開關關斷。此處，重要的係不切換光纖腿。光源之一提示標記在光纖上。建議光纖腿兩者同時皆連接至裝置以避免使光纖彎曲。
圖1F展示另一例示性篩選裝置之一示意性圖解，包含一中心裝置、探針、電源配接器及開關。在此類實施例中，無需一分離電腦裝置。舉例而言，中心裝置可包含用於顯示分析結果之一顯示器。在一些實施例中，中心裝置包含容許一使用者選擇各種選項繼續一試驗程序之一或多個按鈕。在一些實施例中，中心裝置包含具有一處理器及一記憶體之一電腦微晶片，其用於執行用於實施一測試程序之方法步驟。在一些實施例中，顯示器係一觸控螢幕。舉例而言，一使用者可自觸控螢幕上顯示之一選單選擇選項。實體按鈕不再係必須的。在一些實施例中，微晶片可控制光源。舉例而言，UV光源(例如，一或多個UV LED)可由微晶片透過一觸控螢幕上顯示之選單選項開啟或關閉。
在一些實施例中，測試結果可經由一揚聲器口頭宣佈。
在一些實施例中，圖1F之例示性實施例維持結構組件之部分，包含經由兩個光纖連接至中心裝置之一外部探針：一者用於將UV光源提供至經測試之一樣本石頭，及另一者用於自樣本石頭收集螢光信號。在一些實施例中，光纖在各經連接至中心裝置之前分離成兩個光纜(例如，圖1C及圖1E)。在一些實施例中，兩個光纜經標記以展示其等之差異；例如，使用文字標記或程式碼或不同顏色。在一些實施例中，光纖可在進入中心裝置之後分離。亦可使用其他合適組態。
在一些實施例中，圖1F之中心裝置可包含一記憶體埠，諸如一USB埠。記憶體埠容許一使用者例如經由一USB記憶鍵保存及傳送試驗結果。在一些實施例中，中心裝置亦可包含提供網路連接之一網路通信埠。
圖1G展示具有一觸控螢幕顯示器及一外部探針之一例示性試驗裝置。一觸控螢幕上之例示性選單設計可發現於圖12A至圖12E中。
在一個態樣中，本文揭示一種用於識別一天然寶石之例示性篩選系統(例如，圖2A至圖2D)。圖2A展示經設計以依385nm發射光之一LED光源。一方面，來自光源之光經由一光纖探針經遞送至一寶石。另一方面，由探針自一寶石收集之光(例如，螢光發射)行進通過一耦合器且到達一光譜儀以供量測及特性化。在一些實施例中，可使用具有除了385nm之一波長之一或多個LED光源。如本文揭示，一LED光源可具有大約15nm、大約10nm或大約5nm之一波長展開度。在一些實施例中，一LED光源可具有大於15nm或小於5nm之一波長展開度。
熟習此項技術者可選擇具有一波長或最適於所分析之樣本之一波長範圍之一LED燈。舉例而言，360nm與405nm之間之任一波長可導致天然鑽石中之吸收及後續螢光。然而，一天然鑽石在385nm、395nm及403nm處具有強吸收峰值，其中385係最強。因而，大約385nm之一光源將產生最佳螢光結果。
圖2B展示一樣本LED光源。圖2C展示一長通濾波器(例如，具有409nm或410nm之一波長)，其可用於探針與光譜儀之間之耦合器中以增強信號偵測。
圖2D描繪具有一探針尖端之一例示性反射探針，為了有效地將光遞送至一寶石及自一寶石收集光。在一些實施例中，探針大小小於一寶石之 一大小。在一些實施例中，樣本寶石可略小於探針。一般言之，一更小光纖探針可提供更佳空間解析度。舉例而言，可使用具有一小尖端之一反射探針。期望一(十分)小尖端進行反射量測。在一些實施例中，小尖端反射探針具有5mm或更小、4mm或更小、3mm或更小、2mm或更小或1mm或更小之一探針直徑。在一些實施例中，探針直徑係1.5mm。在一些實施例中，探針直徑係2.5mm。探針可具有任一合適長度；例如，200mm或更短、150mm或更短、100mm或更短、50mm或更短、25mm或更短、或10mm或更短。在一些實施例中，探針可具有200mm或更長之一長度。
在一些實施例中，探針可經組態具有一照明腿，該照明腿具有：六個200μm光纜，其連接至一光纖耦合光源；及一單一200μm讀取光纜，其經由至一光譜儀之連接量測反射。
在一些實施例中，一光學狹縫用於光譜儀中以限制輸送量同時改良光譜解析度。狹縫可係適於一特定分析之任一大小，包含(但不限於)例如50微米或更小、75微米或更小、或100微米或更小。在一些實施例中，可使用大於100微米之一狹縫。
一特殊有角光纖支撐架(AFH-15)對1.5mm直徑反射探針有用。在一些實施例中，裝置實現在15度、30度、45度、60度、75度及90度下之角度之反射量測。
如本文揭示之一篩選裝置具有眾多能力，包含(但不限於)(例如)：識別無色或接近無色(例如，自D至Z色彩等級)天然鑽石及來自合成鑽石之棕色鑽石、經處理鑽石及鑽石模擬物；對珠寶設置中之鑲嵌鑽石進行測試；對具有較佳地大於0.9mm(大約0.005克拉大小)之直徑之裸鑽進行測 試；及在大約3秒或更少內使用視覺及聲音通知兩者提供實時測試結果。在一些實施例中，可在2秒或更少內提供測試結果。
此裝置基於其篩選功能開發及設計。裝置本身不具有用於接收使用者命令之一使用者介面。代替地，自電腦操作之軟體自動收集及分析信號以偵測鑽石之發光型樣。其基於彼等鑽石之發光型樣之存在識別天然鑽石，同時無需彼等型樣引用樣本以供進一步測試。
此裝置可用於裸鑽及鑲嵌珠寶測試兩者。其係針對具有任何形狀之無色至接近無色(D至Z色彩等級)鑽石及棕色鑽石而設計。一光纖探針導引UV光源激發所測試樣本(若存在)之發光效應，且接著，將光學信號收集至裝置內部之感測器中。裝置之軟體在螢幕上使用聲音通知提供一容易讀取結果，此使使用者能夠在執行測試時使用兩隻手。
若天然鑽石之發光型樣由裝置偵測，則將顯示一肯定或「通過」測試結果，從而指示試驗樣本係一地球開採之天然鑽石。若未偵測到鑽石之發光型樣，將顯示一非肯定或「提交」測試結果，從而指示所測試樣本可係一合成鑽石、一經處理鑽石或一鑽石模擬物，應引用其以供進一步測試。
圖3A繪示可如何在來自一LED光源之UV輻射經遞送至光纖探針且在寶石上發光之前最佳化其。在一些實施例中，一帶通LED用於消除量測中之LED反射。在一些實施例中，一LED光源經放置於一散熱器上以進行有效冷卻以保證起合適作用。在展示之實例性方案中，來自LED光源之UV輻射首先到達經定位於距LED光源一第一後焦距長度(BFL1)處之透鏡#1。在一些實施例中，經準直光行進通過經組態以具有一第一預定波長(例如，依390nm)之一短通濾波器。因而，僅短於390nm之光波長可經 過濾波器且到達透鏡#2。連接至光纖探針之光纖埠定位於距透鏡#2一第二後焦距長度(BFL2)處。透鏡#2聚焦來自短通濾波器之平行光束且將所得光遞送至光纖探針。
圖3A中描繪之系統藉由消除高於390nm之光譜密度顯著切割LED輸出。如圖3B中展示，消除高於400nm之顯著光譜，所得LED光源更集中且對LED功率位準中之變化較不敏感。
圖3C描繪一例示性實施例，其繪示短通濾波器及長通濾波器之用途。短通濾波器及長通濾波器用於分離來自所得螢光輻射之激發輻射。如所展示，短通濾波器依一第一波長設定，且長通濾波器依一第二波長設定，其中第一波長短於第二波長。因而，激發輻射之效應與所得螢光輻射之效應分離。在圖3C中，展示大約400nm及略低於400nm之第一波長，且展示大約412nm之第二波長。熟習此項技術者應理解，此對波長非限制至本文揭示之值。波長可根據正分析之樣本設定，特定言之，基於其吸收及螢光特性。
圖4A繪示可如何在自一寶石發射之螢光信號經遞送至一偵測器之前處理該等螢光信號。舉例而言，由光纖探針收集之信號首先到達定位於距光纖探針之端一第三後焦距(BFL3)處之透鏡#3。此處，經準直光行進通過另一濾波器：一長通濾波器。在一些實施例中，長通濾波器經組態以傳遞具有高於一預定波長(例如，409nm)之波長之光。在此實例中，僅具有長於490nm之一波長之光到達經定位於距偵測器(例如，圖2A中展示之光譜儀)一第四後焦距(BFL4)處之透鏡#4。透鏡#4重聚焦經濾波螢光信號且將其等遞送至偵測器以供量測及/或特性化。
圖4B繪示在圖4A中濾波之螢光信號之效應。在此特定實例中，消除 低於409nm或410nm之信號。如上文所提及，來自LED光源之信號皆低於390nm，從而使LED光信號不可能干擾螢光信號之量測及/或特性化。因此，來自激發光源之輸出及螢光信號之輸入與彼此分離。
在一些實施例中，短通濾波器及長通濾波器不會導致具有任一重疊波長光譜之光信號。
圖5A繪示一完整裝置設置，其中來自光源及UV輻射及來自一樣本寶石(例如，一鑽石)之螢光發射兩者皆使用濾波器設定修改。如所展示，光學組件，包含光源、偵測器及各種濾波器設定可使用一虛線框來組織。在實務上，此等組件可經組裝於一隔間或框(參見例如圖2A)中，從而僅曝光光纖探針及將探針連接至隔間之纜線。在一些實施例中，隔間或框係防光的。僅隔間上之開口係用於連接至電源或探針之埠。
除了鑽石之螢光之光學信號可干擾測試且減小敏感度。在一些實施例中，為了最大化敏感度，需要在執行試驗時將可產生一螢光信號之任一材料保持遠離探針，諸如白紙、人體皮膚、手套、灰塵及油。舉例而言，諸多材料可產生可在大於1mW 385激發下偵測螢光信號，此可干擾篩選，例如，手指、紙張、衣服、塑料等等。來自此等材料之螢光導致可與來自一樣本寶石之信號重疊之雜訊。在一些實施例中，此類雜訊可由軟體演算法濾除。然而，其可減小偵測敏感度。在一些實施例中，當由裝置執行感測時建議避免此等材料。
在一些實施例中，應避免對樣本之強光曝光。在一些實施例中，若必要，則房間燈光應變暗，因為系統使用收集來自自由空間之光學信號之一光纖探針。
為保證最優效能，應在測試石頭或珠寶之前清理之。接著，一使用 者可開啟光源且接著使用光纖探針輕輕地觸摸石頭。在一些實施例中，探針至表面之入射角應維持在小於30°，如圖5B中指示。
在一些實施例中，裝置用於測試鑲嵌樣本石頭。建議使用此裝置測試經分離(不接觸彼此)以避免同時量測多個樣本之樣本。
在一些實施例中，一樣本寶石(諸如一鑽石)自桌子角度量測，而探針至表面之入射角經保持在小於30°。在一些實施例中，一樣本寶石(諸如一鑽石)自亭部角度量測。
在一些實施例中，裝置用於測試樣本裸石。在一些實施例中，寶石具有至少1mm或更寬之一寬度以供測試。建議收集來自石桌之信號以達成最高敏感度；然而，只要信號足夠強，則自亭部或其他表面執行測試係可行的。在一些實施例中，若鑽石直徑小於1.5mm，則一使用者應避免自亭部或尖底執行測試以防止損壞光纖頭。在一些實施例中，例如，對於裸鑽，應避免探針頭直接接觸所測試樣本。
圖6A繪示具有由一螢光比色計鑑定之不同位準之藍色螢光之10個樣本寶石(鑽石)。圖6B中之表列出針對各樣本寶石進行之具體量測。基於螢光發射之強度及經計算N3/拉曼值，樣本石頭1至6經識別為天然。石頭#7至#10未展示LWUV燈或一螢光裝置下之螢光，且將引用以供進一步分析。
圖6C描繪相同10個石頭之螢光強度，其展示裝置高度敏感。
在一些實施例中，藉由增加曝光時間有可能改良偵測敏感度。圖6D繪示長時間曝光之效應。此處，樣本石頭#1至#6展示與圖6B中之量測一致之同一螢光輪廓。另外，藉由增加對石頭#7至#10之曝光時間，儘管對於石頭#7和#8觀察到類似較弱螢光輪廓。圖6D中之分析進一步將石頭#7 及#8識別為天然石頭。
基於N3缺陷之存在之螢光偵測在描述當前系統及方法時用作一實例。不應依任一方式限制本發明之範疇。在一些實施例中，一些天然鑽石展示無N3缺陷之一可偵測螢光。舉例而言，強A中心鑽石展示白色螢光。具有480nm吸收帶之鑽石展示黃色螢光。參見例如圖6E。硬體及/或軟體(參見下文)調整可用於達成此螢光偵測且識別天然寶石(諸如鑽石)。且基於此等螢光型樣，圖6E中之分析進一步將石頭#9及#10識別為天然石頭。
如本文揭示，N3缺陷及對應螢光可用於偵測天然鑽石。在一些實施例中，一鑽石可能不具有足夠N3缺陷以導致足以供偵測之數據，或可具有可淬滅N3螢光信號之其他缺陷。在一些實施例中，其他螢光數據，包含(但不限於)綠色螢光、白色螢光、綠色螢光或黃色螢光，可用於促進天然鑽石偵測。在一些實施例中，可使用除N3螢光數據外之額外螢光數據。
在一些實施例中，圖6A至圖6F中繪示之不同位準或類型分析可在一輪光學/螢光分析中經組合作為順序步驟。此組合可透過軟體整合達成。舉例而言，光學分析可以天然石頭最常見標記或缺陷之偵測開始，其後接著用於偵測相對罕見之標記或缺陷之方法。舉例而言，在圖6A至圖6F中展示之實例中，N3缺陷最常見，且可用於藉由曝光時間之簡單變動偵測大多數天然石頭(石頭#1至#8)。黃色螢光相對罕見，然可在石頭#9及#10中偵測。
在一些實施例中，本文揭示之方法及系統用於識別D至Z分級範圍之天然無色鑽石(參見例如圖7及圖8)。在一些實施例中，本文揭示之方法及系統可用於偵測經處理粉色鑽石(參見例如圖9)。
在一些實施例中，本文揭示之方法及系統用於識別天然色鑽石。例 示性彩色寶石包含(但不限於)紅寶石、藍寶石、剛玉、黃玉、綠寶石、尖晶石、石榴石、黝簾石等。天然來源之彩色石頭之亮度光譜揭露相異光發射型樣(參見例如圖10)。
如本文揭示，來自寶石之特性螢光可用於識別嵌入於樣本石頭中之礦物質之類型，藉此識別鑽石、剛玉(紅寶石、藍寶石)、尖晶石、綠寶石、黝簾石(藍黝簾石)及一些黃玉及石榴石。
在一些實施例中，可建立不同類型寶石之亮度光譜之一或多個庫，自無色至接近無色鑽石、粉色鑽石及紅寶石、藍寶石、剛玉、黃玉、綠寶石、尖晶石、石榴石、黝簾石及其他。在一些實施例中，可建立各類型寶石之亮度簽章曲線之一集合。
在一個態樣中，本文揭示一種用於操作及控制寶石篩選之軟體平台。
與本文揭示之分析一致，當前系統及方法之一軟體平台可包含用於實施兩種重要類型功能之一使用者介面：校準及樣本分析。
在一些實施例中，一校準可包含環境光校準。每當使用者啟動軟體時皆需要環境光校準。環境光譜取決於工作站之背景光譜。建議在任一潛在背景光譜改變之後，使用軟體之前，運作此功能以維持敏感度。
在一些實施例中，一校準亦可包含暗校準。在一些實施例中，暗校準可係任選的。舉例而言，當暗校準數據不可用時，例如，當，數據丟失或當第一次使用一新感測器之初次使用時，軟體介面將要求一使用者執行一暗校準。在一些實施例中，在暗校準期間，光纖探針經移除，且用於連接探針之空埠可由連接器蓋覆蓋。
在一些實施例中，系統可經設定以週期性地執行校準。在一些實施 例中，系統可經設定以每當系統重啟時自動執行校準。
當執行樣本分析時，系統可包含用於收集一特定樣本之螢光數據之預設曝光時間。在一些實施例中，系統可取決於在一特定數據收集回合期間收集之信號自動調整曝光時間。
在一些實施例中，當數據指示有歧義結果時，系統可向使用者呈現一選項以重複特定樣本之分析。
在一些實施例中，當所關注螢光簽章接近環境光(450nm至650nm之間)之主特徵時，所觸發之一校準程序包括在類似於一實際量測程序之條件之條件下收集一環境光譜。環境光譜藉由在UV源關斷時將探針移動至接近樣本來收集。
在一些實施例中，在收集了環境光譜之後，環境光譜及經量測光譜兩者經歸一化成一0至1比例且記錄比例因子。在一些實施例中，環境光譜中峰值或局部最大值之位置經識別及用作一檢查點。
在一樣本環境光校準程序中，一權重經分配至經歸一化環境光譜。在一些實施例中，權重以0開始。在一些實施例中，權重以0.1、0.2、0.3等開始。當UV光源開啟時亦收集一樣本寶石之一量測光譜。量測光譜可經歸一化。隨後，加權環境光譜自經歸一化經量測光譜減去。緊接著，檢查先前識別之檢查點周圍之光譜曲線之平滑度。若平滑度滿足要求，則返回一經校準量測光譜。若平滑度不滿足要求，則可按0.05調整經歸一化環境光譜之權重。如本文揭示，調整可係一增加或一減少。平滑擬合步驟可係一迭代程序。權重調整可根據預設標準自動產生或由一使用者手動鍵入。在一些實施例中，一裝配結構可經應用以提取一最佳化權重。
在裝配步驟之後，經校準量測光譜可經按比例縮放回至其原始比 例，且用於進一步分析中。
如本文揭示，若環境光由一或多個螢光燈提供，則校準係強制性的，此係因為來自一螢光燈之峰值可壓倒鑽石之螢光光譜。
實例
以下非限制性實例經提供以進一步繪示本文揭示之本發明之實施例。熟習此項技術者應瞭解，在下面之實例中揭示之技術代表已經發現在本發明之實踐中發揮良好作用之方法，且因此可認為其等構成其實踐模式之實例。然而，鑑於本發明，熟習此項技術者應瞭解，可在不背離本發明之精神及範疇之情況下，在所揭示且仍獲得一相似或類似結果之具體實施例中作出諸多改變。
實例1 例示性N 3 分析
圖7A展示一天然鑽石之一例示性N3螢光光譜。此處，介於410nm與450nm之間識別三個峰值。所選擇數據自各峰值提取以計算可表示峰值之特性。
舉例而言，對於圖7A中展示之三個峰值之各者，判定一峰值強度值及一參考強度值。接著，計算一峰值至參考比。在圖7A中展示之實例中，415.6nm下之峰值強度最具代表性。N3在室溫下在415.6nm下具有一零聲子線，且本文揭示之分析係為了確認此峰值及其相對側峰值。此比分析僅係達成峰值分析之諸多方法之一者。在一些實施例中，使用415.6nm下之峰值，此係因為此峰值位置在室溫下十分穩定。
如本文揭示，多光譜可經收集以判定多個峰值及其等之對應峰值至參考比。一或多個峰值可經選擇以基於峰值比進行進一步處理。在後續分 析中不需要使用所有峰值。
圖7B展示特性化一螢光帶之一實例。一螢光帶之品質基於若干參數確證，包含中心強度值、以nm為單位之帶寬及一參考強度值。在此實例中，參考強度值基於一HPHT合成鑽石之螢光光譜判定，此用作一負控制。如所繪示，仍有可能使用中心及帶寬識別來自一天然鑽石之此類型螢光光譜。相比而言，HPHT合成鑽石不展示一強螢光帶。
實例2 無色鑽石分析
圖8繪示無色鑽石之分析結果。當前方法(使用N3分析)可正確地識別所測試之1660個天然鑽石及1077個合成近戰鑽石之中之97%之天然鑽石。
額外2%之天然鑽石基於其等之螢光光譜進一步識別；例如，基於螢光光譜之中心帶寬(例如，圖7B)。可在100%準確度下偵測合成鑽石及鑽石模擬物。
在圖8中右側，天然原始鑽石之發射或亮度曲線與一典型合成鑽石之發射或螢光曲線相比較。該等曲線描繪自略高於400nm(由長通濾波器判定)至大約750nm之可見範圍中之螢光發射，其覆蓋自紫色至紅色之色譜。如所描繪，一旦曝光至一UV光源，一合成鑽石未展示在偵測範圍中之可觀測發射。另一方面，天然來源之鑽石展示顯著光發射。在一些實施例中，一些天然鑽石不具有可偵測N3光譜。
實例3 粉色鑽石分析
不同類型處理，例如，高溫高壓(HPHT)、輻射及/或退火，已用於增 強粉色鑽石之顏色外觀。然而，在程序之後，其亦放大或引入在天然未經處理粉色鑽石中十分難以發現之一些特徵。圖9藉由比較一天然粉色鑽石與一經處理粉色鑽石之光譜特徵繪示粉色鑽石之分析結果。在此實例中，特性螢光可用於識別已透過溫度或壓力處理處理之粉色鑽石。頂部光譜係一天然粉色鑽石之螢光曲線，而底部曲線展示一經處理粉色鑽石之螢光光譜。值得注意的係，一天然粉色鑽石在540nm之後(特定言之，在560nm或580nm之後)不展示顯著發射。
一經處理粉色鑽石介於540nm與660nm之間展現極大發射。特定言之，介於560nm與580nm之間觀測一經處理粉色鑽石之橘色範圍中之一相異螢光峰值，其可用作用於識別經處理粉色鑽石之一簽章參考。一方面，經處理(色彩增強)粉色鑽石展示在天然粉色鑽石中罕見之以下特徵：504(H3)處之峰值、575(N-V)0處之峰值及637(N-V)-處之峰值。另一方面，絕大多數天然未經處理粉色鑽石不具有一明確575nm峰值。此等峰值可單獨或依組合使用以識別處理。此等特徵在色彩增強程序期間產生。
實例4 額外類型寶石
諸多礦物質由金屬離子雜質著色。除改變彼等礦物質及寶石之外觀外，金屬離子之部分亦可促成螢光。舉例而言，鉻係諸多礦物質中紅色螢光之一重要原因。基於螢光光譜，此等寶石之亮度光譜可用於識別其等之對應礦物類型。
圖10繪示不同色彩之寶石之分析結果，其展示覆蓋可用彩色石頭之一顯著廣度之6種類型彩色石頭之亮度特徵。在此實例中，本文揭示之方法及系統用於識別不同顏色寶石之礦物類型。例示性彩色寶石包含(但不 限於)紅寶石、藍寶石、剛玉、黃玉、綠寶石、尖晶石、石榴石、黝簾石等。天然來源之彩色石頭之亮度光譜揭露相異光發射型樣。
舉例而言，鉻係促成此等礦物質中之紅色螢光之主要微量元素。由近紫色光激發，超過90%之剛玉及尖晶石、超過95%之綠寶石及超過80%之黝簾石產生相異紅色螢光特徵。另外，黃玉及石榴石之部分亦產生可辨識光譜。藉由使用峰值位置及帶寬，吾人創造一寶石識別演算法，其可快速識別對應礦物類型。
實例5 樣本使用者介面
圖11A至圖11F繪示來自操作及控制寶石篩選裝置之一樣本軟體程式之樣本螢幕擷取畫面。
一使用者可藉由雙擊圖11A中描繪之快捷方式圖標啟動程式。圖11A中展示之歡迎頁顯示程式之序號。在此步驟處，軟體可偵測一光學感測器之存在。若未偵測到感測器，則可建議一使用者關閉軟體並檢查USB連接。
藉由選擇圖11B中展示之環境光校準功能開始選單有可能執行環境光校準。在校準可繼續之前，需要打開LED光源。一使用者應使用光纖探針輕輕接觸樣本(鑽石)，且接著點選「開始」。常見光源之典型光譜包含於圖11C中。
藉由點選暗校準選單上之開始圖標(例如，參見圖11D)，軟體將自動校準暗信號。暗校準用作一負控制，其表示無需量測之一開始。一旦完成，則一使用者可點選一「下一步」圖標完成暗校準。
在校準之後，一使用者可接通LED光源且繼續寶石測試，如圖8E中 展示。一使用者可使用光纖探針輕輕接觸樣本寶石(例如，一鑽石)。識別結果可藉由圖及語音兩者呈現。軟體可運作於連續模式中直至使用者按壓「停止測試」。在一些實施例中，綠色檢查標記表示「通過」；且黃色問號表示「提交」，如以下表中所展示。
Figure 106140399-A0305-02-0025-1
注意：在天然鑽石之中，大約1%之石頭將由此裝置「提交」以供進一步測試。
在圖11E或圖11F中描繪之介面處，一使用者可選定藉由點選「停止測試」選擇結束測試。
圖12A至圖12E繪示另一例示性使用者介面。樣本螢幕擷取畫面來自使用一內建微電腦操作及控制一寶石篩選裝置之另一樣本軟體程式(例如，圖1F及圖1G)。此處，使用一觸控螢幕。用於執行特定任務之選單選項經呈現作為觸控螢幕上之按鈕。代替推動裝置上之一實體按鈕，一使用者現可觸控觸控螢幕上之一選項(例如，圖12A中之一校準按鈕及圖12B中之一測試按鈕)。圖12C至圖12E展示可在任一階段處停止分析；例如，在返回一通過或提交結果之後(例如，圖12C及圖12D)或在分析期間(例如，圖12E)。
圖12A至圖12E中繪示之使用者介面較簡單，此可實現一簡單及緊湊設備設計。
已詳細描述本發明，應明白，修改、變動及等效實施例係可行的而 不背離附隨發明申請專利範圍中界定之本發明之範疇。此外，應瞭解，本發明中之所有實例經提供作為非限制性實例。
上文描述之各種方法及技術提供若干方法來實施本發明。當然，應理解，並非所描述之所有目標或優點可根據本文描述之任一特定實施例達成。因此，例如，熟習此項技術者應認識到，可依達成或最佳化如本文教示之一個優點或一群組優點之一方式執行該等方法，而無需達成如本文可教示或建議之其他目標或優點。本文提及多種優點及缺點替代例。應理解，一些較佳實施例具體包含一個優點特徵、另一優點特徵或若干優點特徵，而其他者具體排除一個缺點特徵、另一缺點特徵或若干缺點特徵，而其他者具體藉由包含一個優點特徵、另一優點特徵或若干優點特徵減輕一本缺點特徵。
此外，熟習此項技術者應認識到來自不同實施例之各種特徵之實用性。類似地，上文論述之各種元件、特徵及步驟以及各此元件、特徵或步驟之其他已知等效物可由熟習此項技術者混合及匹配以根據本文描述之原理執行方法。在各種元件、特徵及步驟之中，一些元件、特徵及步驟將具體包含於不同實施例中，且在不同實施例中具體排除其他者。
儘管已在某些實施例及實例之背景內容中揭示了本發明，然熟習此項技術者應理解，本發明之實施例延伸超出具體揭示之實施例至其他替代實施例及/或其等之用途及修改及等效物。
在本發明之實施例中已揭示諸多變動及替代元件。然而，熟習此項技術者應明白進一步變動及替代元件。
在一些實施例中，應理解用於描述及主張本發明之某些實施例之表達成分之數量之數字、諸如分子量之性質、反應條件等，如在一些例項中 由術語「大約」修改。據此，在一些實施例中，書面描述及隨附發明申請專利範圍中闡述之數字參數係近似值，其等可取決於力圖由一特定實施例獲得之所要性質改變。在一些實施例中，應鑑於所報告有效位數及藉由應用普通捨入技術解釋數字參數。儘管闡述本發明之一些實施例之廣泛範疇之數字範圍及參數係近似值，然盡可能精確地報告在具體實例中闡述之數值。在本發明之一些實施例中呈現之數值可能含有必然由其等之各自測試量測中發現之標準偏差導致之某些誤差。
在一些實施例中，用於描述本發明之一特定實施例之背景內容中(尤其係在以下發明申請專利申請範圍之某些之背景內容中)之術語「一(a/an)」及「該(等)」及類似參考可經解釋以覆蓋單數及複數兩者。本文中值之範圍之陳述僅意欲用作個別地參考落於該範圍內之各分離值之一速記方法。除非本文另外指示，否則個別值宛如其在本文中個別地所述般經併入至說明書中。本文描述之所有方法可依任一合適順序執行，除非本文另外指示或藉由背景內容另外明確否定。關於本文中某些實施例提供之任何及所有實例或例示性語言(例如，「諸如」)之使用僅意欲更佳說明本發明且不引起對另外主張之本發明之範疇之一限制。說明書中之語言皆不應解釋為指示對本發明之實踐必不可少之任一非主張元件。
本文揭示之本發明之替代元件或實施例之群組不應解釋為限制。可個別地或依與本文發現之群組之其他部件或其他元件之任一組合參考及主張各群組部件。一群組之一或多個部件可包含於便利性及/或可專利性原因之一群組中或自該群組刪除。當發生任一此包含或刪除時，說明書在本文被認為含有如所修改之群組，從而滿足在隨附發明申請專利範圍中使用之所有Markush群組之書面描述。
本文描述本發明之較佳實施例。熟習此項技術者在閱讀前述描述後將變得明白關於彼等較佳實施例之變動。應預期，若適當，熟習此項技術者可採用此類變動，且本發明可依與本文具體描述不同之方式實踐。據此，本發明之諸多實施例包含本發明附隨之如可應用法律准許之發明申請專利範圍中所述之標的之所有修改及等效物。此外，本發明之所有可行變動中之上述元件之任一組合由本發明涵蓋，除非本文另外指示或藉由背景內容另外明確否定。
此外，貫穿此說明書已引用了眾多參考文獻及印刷出版物。上述引用之參考文獻及印刷出版物之各者個別地以全文引用方式併入本文中。
最後，應理解，本文揭示之本發明之實施例繪示本發明之原理。可採用之其他修改可係在本發明之範疇內。因此，藉由實例，然無限制，可根據本文教示利用本發明之替代組態。據此，本發明之實施例不限於如準確展示及描述之實施例。

Claims (22)

  1. 一種寶石篩選裝置，其包括：一LED光源，其用於依一預設激發波長或接近該預設激發波長將輻射提供至一寶石，其中該LED光源與經組態以準直(collimate)來自該LED光源之光之一第一透鏡耦合，該第一透鏡與實質傳遞低於一第一預定波長之輻射之一短通濾波器耦合，且該短通濾波器耦合至一第二透鏡，該第二透鏡經組態以收集光以經由一光纖探針發送，且其中該第一預定波長長於該激發波長；一螢光偵測器，其包括耦合至一長通濾波器之一第一螢光透鏡，該長通濾波器耦合至一第二螢光透鏡，其中該長通濾波器實質上傳遞高於一第二預定波長之輻射，該螢光偵測器包括一100微米或更小之光學狹縫，其中該第二螢光透鏡放置於距該螢光偵測器一第四後焦距之一距離處，其中在該螢光偵測器處僅接收高於該第二預定波長之輻射，其中該第二預定波長長於該第一預定波長；其中該光纖探針耦合至該LED光源之該第二透鏡及該第一螢光透鏡兩者，其中該光纖探針經組態以將該輻射自該LED光源遞送至該寶石及接收自該寶石發射之螢光並將其發送至該螢光偵測器；及一感測器電路，其與該螢光偵測器通信，經組態以從該螢光偵測器接收數據。
  2. 如請求項1之寶石篩選裝置，其中該預設激發波長係405nm或更短。
  3. 如請求項1之寶石篩選裝置，其中該預設激發波長係385nm。
  4. 如請求項1之寶石篩選裝置，其中該LED光源經放置於一散熱器上或與一帶通濾波器耦合。
  5. 如請求項1之寶石篩選裝置，其中該第一預定波長係介於360nm至405nm之間。
  6. 如請求項1之寶石篩選裝置，其中該第二預定波長係介於405nm至413nm之間。
  7. 如請求項1之寶石篩選裝置，其中該光纖探針連接至包括兩個或兩個以上光纖之一光纜。
  8. 如請求項1之寶石篩選裝置，其中連接至該光纖探針之該光纜經分離成至少兩個光纜，其等包括連接至該LED光源之一第一光纜及連接至該螢光偵測器之一第二光纜。
  9. 一種用於基於其螢光發射篩選一寶石之方法，其包括：藉由具有一處理器及一記憶體之一計算裝置，其中該計算裝置與一螢光偵測器通信，藉由一光纖探針接收與依一預設激發波長或接近該預設激發波長從該寶石反射之輻射相關之數據，其中該輻射係藉由使一光源與經組態以準直來自該光源之光之一第一透鏡耦合、使該第一透鏡與一短通 濾波器耦合、耦合收集光以經由一光纖探針發送之一第二透鏡而顯現，其中該短通濾波器依長於該預設激發波長之一第一預定波長設定；藉由該計算裝置，藉由該光纖探針從一螢光偵測器接收與來自該寶石之螢光發射相關之數據；其中該螢光偵測器包括一長通濾波器以顯現經修改螢光發射，其中該螢光偵測器包括一第一螢光透鏡及一第二螢光透鏡，且該第二螢光透鏡放置於距該螢光偵測器一第四後焦距之一距離處，其中該長通濾波器具有一第二預定波長；及藉由該計算裝置，濾除來自該寶石以外材料的雜訊，且基於該經修改螢光發射之一或多個量測判定該寶石係天然或合成，其中該一或多個量測係使用一螢光偵測器獲得。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包括：實施環境光校準。
  11. 如請求項10之方法，其中實施環境光校準包括：當關閉該光源時，使用該光纖探針接觸該寶石；量測環境光譜；及藉由將該經量測環境光譜設定為背景光譜以校準環境光用於後續量測。
  12. 如請求項9之方法，其進一步包括：實施暗校準。
  13. 如請求項12之方法，其中實施暗校準包括：藉由消除進入至該螢光偵測器中之光而收集暗信號之量測；及當缺乏光學信號時藉由設定該等經量測暗信號而校準暗信號。
  14. 如請求項9之方法，其中該一或多個量測係使用一螢光偵測器獲得。
  15. 如請求項9之方法，其中該光源係與一帶通濾波器耦合之一LED光源。
  16. 如請求項9之方法，其中該預設激發波長係405nm或更短。
  17. 如請求項9之方法，其中該預設激發波長係385nm。
  18. 如請求項9之方法，其中該第一預定波長係介於360nm至405nm之間。
  19. 如請求項9之方法，其中該第二預定波長係介於405nm至413nm之間。
  20. 如請求項9之方法，其中該光纖探針連接至包括兩個或兩個以上光纖之一光纜。
  21. 如請求項9之方法，其中連接至該光纖探針之該光纜經分離成至少兩個光纜，其等包括連接至該LED光源之一第一光纜及連接至該螢光偵測器之一第二光纜。
  22. 一種儲存一寶石篩選應用之指令之非暫時性機器可讀媒體，當可由至少一個處理器執行該等指令時致使該至少一個處理器執行操作，該等操作包括：藉由一光纖探針依一預設激發波長或接近該預設激發波長而接收從該寶石反射之輻射，其中該輻射係藉由使一光源與經組態以準直來自該光源之光之一第一透鏡耦合、使該第一透鏡與一短通濾波器耦合、耦合收集光以經由一光纖探針發送之一第二透鏡而顯現，其中該短通濾波器係依長於該預設激發波長之一第一預定波長設定；使用該光纖探針，藉由一螢光偵測器接收來自該寶石之螢光發射；接收與一應用長通濾波器於該螢光發射以顯現經修改螢光發射相關之數據，其中該長通濾波器具有一第二預定波長；其中該螢光偵測器包括一第一螢光透鏡及一第二螢光透鏡，且該第二螢光透鏡放置於距該螢光偵測器一第四後焦距之一距離處；及濾除來自該寶石以外材料的雜訊，基於該經修改螢光發射之一或多個量測判定該寶石係天然或合成。
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