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一種基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)方法及裝置與流程

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一種基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)方法及裝置與流程
本發(fā)明涉及鉆石檢測(cè)領(lǐng)域,具體涉及一種拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)
:合成鉆石的出現(xiàn)對(duì)整個(gè)鉆石檢測(cè)領(lǐng)域造成了很大的困擾。首先,國(guó)際頂級(jí)鑒定機(jī)構(gòu)每天的檢測(cè)量非常大,有的機(jī)構(gòu)每天檢測(cè)量甚至過(guò)萬(wàn)顆;其次,相關(guān)機(jī)構(gòu)生產(chǎn)合成鉆石的能力也相當(dāng)大,甚至存在一些不為行業(yè)所知潛在的合成鉆石生產(chǎn)能力。不僅如此,目前市場(chǎng)上合成鉆石數(shù)量也很多,尤其是小分?jǐn)?shù)者。拉曼光譜技術(shù)是以拉曼效應(yīng)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的分子結(jié)構(gòu)表征技術(shù),其譜峰位置、數(shù)量和強(qiáng)度直接反應(yīng)了被測(cè)物的分子結(jié)構(gòu)信息,又被稱(chēng)為分子指紋。國(guó)內(nèi)外關(guān)于拉曼技術(shù)的專(zhuān)利多達(dá)2000余篇,國(guó)外主要集中在美國(guó)bwteck(專(zhuān)利us2012/0194814a1)、美國(guó)oceanoptics(ep1326183a)、美國(guó)ahura、英國(guó)renishaw這幾家公司;國(guó)內(nèi)主要集中在同方威視(201010219542.x)和北京華泰諾安科技有限公司。以上的主要應(yīng)用為食品、藥品、毒品、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域,沒(méi)有針對(duì)鉆石快速鑒定的方法及裝置?,F(xiàn)有的鉆石檢測(cè)技術(shù),主要集中在紫外可見(jiàn)吸收光譜和光致發(fā)光光譜法,紫外可見(jiàn)吸收光譜靈敏度低,有些弱信號(hào)無(wú)法測(cè)量,而且需要做參比校正,參比片容易臟,容易導(dǎo)致誤差,測(cè)量光斑太大,不能測(cè)試小顆粒鉆石。光致光譜需要液氮降溫,條件比較苛刻,且操作過(guò)程復(fù)雜。急需一種操作簡(jiǎn)單、不受鉆石粒徑限制、檢測(cè)速度快的檢測(cè)手段,用于區(qū)分天然鉆石和非天然鉆石。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明技術(shù)解決問(wèn)題:針對(duì)上述技術(shù)存在的不足之處,提供一種能準(zhǔn)確區(qū)分天然鉆石與非天然鉆石的基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)方法及裝置。本發(fā)明技術(shù)成果解決方案之一:一種基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)方法,包括以下步驟:步驟1,將鉆石樣品放到掃描區(qū)進(jìn)行一維碼掃描及拍照;將鉆石樣品放入鉆石樣品采集固定裝置中,鉆石樣品定位到鉆石定位孔;步驟2,激光通過(guò)光譜儀的物鏡照射到鉆石樣品,鉆石樣品的分子結(jié)構(gòu)信息以拉曼光譜圖的方式反饋到測(cè)試計(jì)算機(jī)中;步驟3,測(cè)試計(jì)算機(jī)對(duì)拉曼光譜圖進(jìn)行分析判斷,得出是否為鉆石的測(cè)試結(jié)果,測(cè)試判斷過(guò)程為:拉曼光譜圖在1331cm-1處(拉曼位移處)尋找鉆石的特征峰,如果該1331cm-1處不存在特征峰,則此鉆石樣品不是鉆石;如果存在特征峰,對(duì)特征峰進(jìn)行平滑光譜,去除特征峰的非特征干擾,然后對(duì)去除干擾后的特征峰進(jìn)行全譜尋峰;如果存在特征峰,則為非天然鉆石,如果不存在特征峰,則為天然鉆石。所述對(duì)特征峰進(jìn)行平滑光譜包括對(duì)特征峰進(jìn)行平滑和濾波,濾波時(shí)根據(jù)鉆石樣品的半峰寬選擇濾波窗口寬度。本發(fā)明技術(shù)解決方案之二,一種基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)裝置,包括:鉆石樣品采集固定裝置,光譜儀和掃描平臺(tái);鉆石樣品采集固定裝置為金屬制造,完全避免了因?yàn)椴馁|(zhì)引起的干擾;鉆石樣品采集固定裝置為一個(gè)圓柱形的外殼,頂部設(shè)有鉆石樣品固定裝置蓋,形成了完全避光的暗室環(huán)境,避免了背景光對(duì)測(cè)試造成的影響;鉆石樣品固定裝置在圓柱頂部?jī)?nèi)置一個(gè)和圓柱頂面半徑一致的倒置圓錐體,圓錐體頂點(diǎn)開(kāi)孔,為鉆石定位孔,鉆石定位孔處可固定鉆石;光譜儀發(fā)出的激光照射到鉆石樣品,掃描平臺(tái)對(duì)鉆石樣品進(jìn)行掃描和拍照,鉆石樣品的分子結(jié)構(gòu)信息以拉曼光譜圖的方式反饋到測(cè)試計(jì)算機(jī)上,測(cè)試計(jì)算機(jī)對(duì)拉曼光譜圖進(jìn)行分析判斷,得出是否為鉆石的測(cè)試結(jié)果。所述測(cè)試計(jì)算機(jī)對(duì)拉曼光譜圖進(jìn)行分析判斷,得出是否為鉆石的測(cè)試結(jié)果的過(guò)程為:拉曼光譜圖在1331cm-1處尋找鉆石的特征峰,如果該1331cm-1處不存在特征峰,則此鉆石樣品不是鉆石;如果存在特征峰,對(duì)特征峰進(jìn)行平滑光譜,去除特征峰的非特征干擾,然后對(duì)去除干擾后的特征峰進(jìn)行全譜尋峰;如果存在特征峰,則為非天然鉆石,如果不存在特征峰,則為天然鉆石。所述對(duì)特征峰進(jìn)行平滑光譜包括對(duì)特征峰進(jìn)行平滑和濾波,濾波時(shí)根據(jù)鉆石樣品的半峰寬選擇濾波窗口寬度。所述鉆石定位孔能夠放置各種粒徑的鉆石,包括目前檢測(cè)方法貧乏的最小粒徑的鉆石,另外口徑的大小也可根據(jù)鉆石粒徑大小進(jìn)行定制;鉆石定位孔的位置保證了激光發(fā)射出來(lái)能對(duì)焦到鉆石上。所述光譜儀包括激光器、反射鏡、物鏡、濾光鏡、光柵、ccd和控制電路;由激光器發(fā)射激光束,在反射鏡處反射至物鏡,激光束由物鏡聚焦至鉆石樣品處,由激光引發(fā)的拉曼光散射效應(yīng)發(fā)生,并散射出基于激光本征特點(diǎn)的光譜信息,一部分散射光由物鏡收集到,并沿回路聚集,這部分散射光透過(guò)反射鏡,經(jīng)過(guò)濾波鏡濾除激光本征光后到達(dá)透射式光柵,此部分光譜為所需要的拉曼光譜;光柵將拉曼光譜按照光譜波長(zhǎng)順序分散至ccd表面,ccd按照每個(gè)像素點(diǎn)的光強(qiáng),產(chǎn)生電信號(hào);控制電路發(fā)出指令,將電信號(hào)存儲(chǔ)并發(fā)送至控制電路里的處理器,至此鉆石快速檢測(cè)裝置將待測(cè)樣品的拉曼光譜取得,此拉曼光譜是待測(cè)樣品激光點(diǎn)上的化學(xué)分子成分的唯一拉曼光譜信號(hào),可以用做物質(zhì)鑒別的用途。所述掃描平臺(tái)包括對(duì)鉆石樣品進(jìn)行一維碼掃描的裝置和對(duì)鉆石進(jìn)行拍照的裝置。所述測(cè)試計(jì)算機(jī)為pc機(jī)。本發(fā)明的有益效果是:現(xiàn)有的拉曼技術(shù)應(yīng)用中,并沒(méi)有針對(duì)鉆石快速鑒定的方法和裝置。本發(fā)明提供的一種基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)方法及裝置,該檢測(cè)方法運(yùn)用先進(jìn)的算法可快速、準(zhǔn)確區(qū)分天然鉆石和非天然鉆石;該裝置操作簡(jiǎn)單,對(duì)使用者要求較少;該裝置對(duì)樣品大小無(wú)要求,可檢測(cè)不同粒徑的鉆石;解決了現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)不能快速鑒定小顆粒鉆石的困難,毫秒級(jí)檢測(cè)速率,尤其適于批量檢測(cè),解決了現(xiàn)有技術(shù)操作復(fù)雜,測(cè)試周期長(zhǎng)的困難。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明一種基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)裝置的示意圖;圖2-4為本發(fā)明一種基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)裝置的外觀圖;圖5為本發(fā)明中的計(jì)算機(jī)分析拉曼光譜譜圖的流程圖;圖6-13分別為樣品1-8的譜圖。其中:1激光器,2反射鏡,3物鏡,4濾光鏡,5反射鏡,6光柵,7ccd,8控制電路,9鉆石樣品采集固定裝置,10鉆石樣品采集固定裝置蓋,11鉆石定位孔,12掃描器,13儀器開(kāi)關(guān),14測(cè)試按鈕,15掃描裝置,16攝像裝置。具體實(shí)施方式為了更清楚地表述本發(fā)明,下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。如圖1-4所示,本發(fā)明的一種基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)裝置,包括鉆石樣品采集固定裝置9,光譜儀和掃描平臺(tái)。鉆石樣品采集固定裝置9是金屬制造的,完全避免了因?yàn)椴馁|(zhì)引起的干擾;鉆石樣品采集固定裝置為一個(gè)圓柱形的外殼,頂部設(shè)有鉆石樣品采集固定裝置蓋10,形成了完全避光的暗室環(huán)境,避免了背景光對(duì)測(cè)試造成的影響;鉆石樣品采集固定裝置在圓柱頂部?jī)?nèi)置一個(gè)和圓柱頂面半徑一致的倒置圓錐體,圓錐體頂點(diǎn)開(kāi)孔,為鉆石定位孔11。鉆石定位孔11處可固定鉆石;鉆石定位口的大小可放置各種粒徑的鉆石,包括目前檢測(cè)方法貧乏的最小粒徑的鉆石,另外口徑的大小也可根據(jù)鉆石粒徑大小進(jìn)行定制;鉆石定位孔的位置保證了激光發(fā)射出來(lái)能對(duì)焦到鉆石上。光譜儀包括激光器1、反射鏡2、5、物鏡3、濾光鏡4、光柵6、ccd7和控制電路8。由激光器發(fā)射激光束,在反射鏡處反射至物鏡,激光束由物鏡聚焦至鉆石樣品處,由激光引發(fā)的拉曼光散射效應(yīng)發(fā)生,并散射出基于激光本征特點(diǎn)的光譜信息,一部分散射光由物鏡收集到,并沿回路聚集,這部分散射光透過(guò)反射鏡,經(jīng)過(guò)濾波鏡濾除激光本征光后到達(dá)透射式光柵,此部分光譜為所需要的拉曼光譜;光柵將拉曼光譜按照光譜波長(zhǎng)順序分散至ccd表面,ccd按照每個(gè)像素點(diǎn)的光強(qiáng),產(chǎn)生電信號(hào);光譜儀的控制電路發(fā)出指令,將電信號(hào)存儲(chǔ)并發(fā)送至控制電路里的處理器,至此鉆石快速檢測(cè)裝置將待測(cè)樣品的拉曼光譜取得,此拉曼光譜是待測(cè)樣品激光點(diǎn)上的化學(xué)分子成分的唯一拉曼光譜信號(hào),可以用做物質(zhì)鑒別的用途。一種基于拉曼光譜的鉆石快速檢測(cè)方法,具體操作如下:步驟1,打開(kāi)儀器開(kāi)關(guān)13將鉆石樣品放到掃描區(qū),啟動(dòng)掃描裝置15和攝像裝置16進(jìn)行一維碼掃描及拍照;將鉆石樣品放入鉆石樣品采集固定裝置9,鉆石固定在鉆石定位孔11;步驟2,點(diǎn)擊測(cè)試按鈕14,激光從光譜儀的物鏡3發(fā)出照射到鉆石樣品,鉆石樣品的分子結(jié)構(gòu)信息以拉曼光譜圖的方式反饋到測(cè)試計(jì)算機(jī)中的軟件上。步驟3,如圖5所示,測(cè)試計(jì)算機(jī)分析拉曼光譜圖,在1331cm-1處尋找鉆石的特征峰,如果該處不存在特征峰,則此待檢樣品肯定不是鉆石;如果存在特征峰,平滑光譜,去除鉆石特征峰,然后全譜尋峰,如果存在特征峰,則為非天然鉆石,如果不存在特征峰,則為天然鉆石。此算法可快速、準(zhǔn)確得區(qū)分天然鉆石和非天然鉆石。測(cè)試實(shí)例:樣品介紹:樣品標(biāo)號(hào)12345678粒徑d/mm4.13.70.93.60.90.93.60.9測(cè)試儀器:laserlab拉曼光譜儀(激光波長(zhǎng)785nm)測(cè)試條件:100mw100ms測(cè)試譜圖:如圖6-13所示,分別為樣品1-8的譜圖。測(cè)試結(jié)果:可檢測(cè)小顆粒的鉆石,解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)測(cè)試樣品大小的限制,每個(gè)樣品的測(cè)試時(shí)間僅為100ms,很好得解決了現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)周期較長(zhǎng)的困難。以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例,但是本發(fā)明并非局限于此,任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12
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