區(qū)分天然寶石與合成寶石的方法及其檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及寶石的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種區(qū)分天然寶石與合成寶石的方法及其檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]寶石是指自然界產(chǎn)出，具有美觀、耐久、稀少性，具有工藝價(jià)值，可加工成裝飾品的物質(zhì)。常見的寶石有:鉆石、紅寶石、藍(lán)寶石、祖母綠、翡翠、和田玉等，鉆石被稱為寶石之王，這些寶石都有天然和合成、處理之分。目前區(qū)分寶石是天然還是合成的方法主要有以下兩種:
一種是利用紫外光激發(fā)寶石焚光，且放大觀察和記錄，代表產(chǎn)品和專利有DiamondView鉆石觀察儀和Shigley等人公開的紫外光激發(fā)圖像觀察方法，利用波長(zhǎng)為254nm的短波紫外光照射合成鉆石以此來研究生長(zhǎng)區(qū)。這能針對(duì)研究的鉆石類型激發(fā)雜質(zhì)能級(jí)。這種公開描述的技術(shù)只適用在那些在254nm處具有強(qiáng)烈非本征吸收的鉆石上，并不適用于其它的寶石材料。
[0003]另一種是陰極發(fā)光技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是在陰極發(fā)光室中用電子束來轟擊鉆石；用18千電子伏特的能量，電子將穿透到鉆石表面區(qū)域及以下約3微米的地方，并產(chǎn)生激發(fā)。這種發(fā)光被稱為陰極發(fā)光，將在該區(qū)域產(chǎn)生。被激發(fā)的表面可以形成圖像，該圖像顯示了陰極發(fā)光圖。Ponahlo (J.Gemology, vol 21 (1988) page 182)描述了陰極發(fā)光技術(shù)用來區(qū)分天然與合成祖母綠和紅寶石。陰極發(fā)光技術(shù)在裝置要求方面有顯著缺點(diǎn)。寶石必須放置在一個(gè)真空室，造價(jià)很高，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，而且電子束產(chǎn)生的X射線需要經(jīng)過篩選。另外，陰極射線裝置本身也是昂貴的。
[0004]Walsh等人的論文介紹了天然和合成半導(dǎo)體鉆石的熱至發(fā)光技術(shù)，把其與磷光現(xiàn)象聯(lián)系起來。熱致發(fā)光是在低溫下，例如77K，物體受光激發(fā)之后經(jīng)加熱形成的。樣品使用弧光燈產(chǎn)生的電子束或光致激發(fā)。升高樣品的溫度，可在不同溫度下觀察到熱至發(fā)光峰，也可觀察到磷光。磷光是激發(fā)光的衰減，在除去激發(fā)源后可以持續(xù)幾毫秒到數(shù)十秒，甚至有時(shí)可以存在幾分鐘。熱致發(fā)光裝置復(fù)雜且昂貴，并且可能不適合用于區(qū)分合成鉆石和天然鉆石Ο
[0005]基于上述的描述，現(xiàn)有市面上的技術(shù)均不適用于區(qū)分合成鉆石和天然鉆石。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種檢測(cè)方便、區(qū)分準(zhǔn)確的區(qū)分天然寶石與合成寶石的方法及其檢測(cè)裝置。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種區(qū)分天然寶石與合成寶石的方法，包括以下步驟:
步驟1，用波長(zhǎng)220nm-360nm的連續(xù)波段紫外光輻照樣品表面；樣品表面及表面直下區(qū)域?qū)⑹艿捷椛洌患ぐl(fā)熒光和磷光，形成反應(yīng)被輻射區(qū)域生長(zhǎng)的熒光圖像，當(dāng)關(guān)閉輻射時(shí)可形成磷光發(fā)光圖像；
步驟2，根據(jù)熒光圖像和磷光圖案，觀察圖像特征差異，由此確定寶石是天然或合成的；若圖像為無磷光、藍(lán)白色熒光，且呈角狀生長(zhǎng)紋的為天然寶石；若圖像為有磷光、藍(lán)綠色或黃綠色熒光，且顯示層狀生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)與八邊形生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的為合成寶石。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種區(qū)分天然寶石與合成寶石的檢測(cè)裝置，包括用于固定放置樣品的二維平臺(tái)、用于對(duì)二維平臺(tái)進(jìn)行升降的升降機(jī)構(gòu)、CCD、變倍鏡頭和用于發(fā)射波長(zhǎng)220nm-360nm的紫外光的激發(fā)光源；所述二維平臺(tái)固定安裝在升降機(jī)構(gòu)的上方，且在升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行上下升降；所述變倍鏡頭置于樣品的正上方，所述CCD置于變倍鏡頭的正上方且對(duì)準(zhǔn)鏡頭；所述激發(fā)光源位于二維平臺(tái)的上方側(cè)邊；所述激發(fā)光源發(fā)出波長(zhǎng)220nm-360nm的紫外光照射樣品表面，將220nm-360nm的紫外光分成不同的區(qū)域，根據(jù)樣品的特征選擇不同的區(qū)域?qū)悠返谋砻鎱^(qū)域進(jìn)行照射；使得樣品內(nèi)部的區(qū)域發(fā)出的光不足以使樣品表面發(fā)出的光模糊，由此表面區(qū)域發(fā)出的光便形成一個(gè)熒光發(fā)光圖，當(dāng)光束撤離時(shí)可形成磷光發(fā)光圖。
[0009]其中，該裝置還包括用于停止激發(fā)光源進(jìn)行發(fā)射的光源快門，所述光源快門位于樣品與激發(fā)光源之間。
[0010]其中，該裝置還包括對(duì)紫外光進(jìn)行濾光使得只有指定輻射波段的光可通過的濾光片，所述濾光片設(shè)置在樣品與光源快門之間。
[0011 ] 其中，該裝置還包括設(shè)置在激發(fā)光源外圍且進(jìn)行補(bǔ)光的光纖。
[0012]其中，所述二維平臺(tái)的底端設(shè)有滑動(dòng)抽屜，且滑動(dòng)抽屜的兩側(cè)均設(shè)有橡膠密封件，所述升降機(jī)構(gòu)的兩側(cè)可滑動(dòng)置于該滑動(dòng)抽屜內(nèi)。
[0013]其中，所述激光光源為水冷Hamamatsu 150 ff氖光源，氖光源是紫外可見分光光度計(jì)的紫外線光源，且是范圍為190-400nm的連續(xù)光譜帶。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的區(qū)分天然寶石與合成寶石的方法及其檢測(cè)裝置，本方法是采用波長(zhǎng)220nm-360nm的連續(xù)波段紫外光輻照樣品表面，且本裝置的激發(fā)光源發(fā)出波長(zhǎng)220nm-360nm的紫外光照射樣品表面；由于波長(zhǎng)220nm-225nm的紫外光會(huì)和各種類型的寶石發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用使得樣品發(fā)光，因此本發(fā)明的方法和裝置適用于任何類型寶石的測(cè)試；測(cè)試時(shí)在不受其他因素干擾的情況僅使寶石的表面區(qū)域受到照射，通過觀察寶石材料產(chǎn)生的圖案或熒光以及磷光現(xiàn)象，可以確定寶石是天然或合成的；通過本方法及裝置，可利用紫外發(fā)光圖像特征區(qū)分天然與合成鉆石以及充填處理寶石等各種寶石；本發(fā)明具有檢測(cè)簡(jiǎn)單、操作便捷、區(qū)分準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的區(qū)分天然寶石與合成寶石的檢測(cè)裝置的示意圖；
圖2為本發(fā)明中CVD合成鉆石的熒光圖；
圖3為本發(fā)明中HTHP鉆石的紫外熒光圖；
圖4為本發(fā)明中天然鉆石的紫外熒光圖；
圖5為本發(fā)明中天然鉆石的紫外熒光圖；
圖6為本發(fā)明中天然祖母綠的特征圖；
圖7為本發(fā)明中合成祖母綠的特征圖； 圖8為本發(fā)明中天然紅寶石的特征圖；
圖9為本發(fā)明中充填處理紅寶石的特征圖；
圖10為本發(fā)明中合成紅寶石的特征圖；
圖11為本發(fā)明中天然藍(lán)寶石的特征圖；
圖12為本發(fā)明中合成藍(lán)寶石的特征圖；
圖13為本發(fā)明中充填處理翡翠的特征圖；
圖14為本發(fā)明中天然翡翠的特征圖。
[0016]主要元件符號(hào)說明如下:
10、樣品11、二維平臺(tái)
12、升降機(jī)構(gòu)13、CCD
14、變倍鏡頭15、激發(fā)光源
16、光源快門17、濾光片
111、滑動(dòng)抽屜。
【具體實(shí)施方式】
[0017]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。
[0018]本發(fā)明的區(qū)分天然寶石與合成寶石的方法，包括包括以下步驟:
步驟1，用波長(zhǎng)220nm-360nm的連續(xù)波段紫外光輻照樣品表面；樣品表面及表面直下區(qū)域?qū)⑹艿捷椛?；激發(fā)熒光和磷光，形成反應(yīng)被輻射區(qū)域生長(zhǎng)的熒光圖像，當(dāng)關(guān)閉輻射時(shí)可形成磷光發(fā)光圖像；
步驟2，根據(jù)熒光圖像和磷光圖案，觀察圖像特征差異，由此確定寶石是天然或合成的；若圖像為無磷光、藍(lán)白色熒光，且呈角狀生長(zhǎng)紋的為天然寶石；若圖像為有磷光、藍(lán)綠色或黃綠色熒光，且顯示層狀生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)與八邊形生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的為合成寶石。
[0019]相較于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明提供的區(qū)分天然寶石與合成寶石的方法，本方法是采用波長(zhǎng)220nm-360nm的連續(xù)波段紫外光輻照樣品表面；由于波長(zhǎng)220nm_225nm的紫外光會(huì)和各種類型的寶石發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用使得樣品發(fā)光，因此本方法適用于任何類型寶石的測(cè)試；測(cè)試時(shí)在不受其他因素干擾的情況僅使寶石的表面區(qū)域受到照射，通過觀察寶石材料產(chǎn)生的圖案或熒光以及磷光現(xiàn)象，可以確定寶石是天然或合成的；通過本方法可利用紫外發(fā)光圖像特征區(qū)分天然與合成鉆石以及充填處理寶石等各種寶石；本發(fā)明具有檢測(cè)簡(jiǎn)單、操作便捷、區(qū)分準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
[0020]請(qǐng)進(jìn)一步參閱圖2，本發(fā)明還提供一種區(qū)分天然寶石與合成寶石的檢測(cè)裝置，包括用于固定放置樣品10的二維平臺(tái)11、用于對(duì)二維平臺(tái)11進(jìn)行升降的升降機(jī)構(gòu)12、CCD13、變倍鏡頭14和用于發(fā)射波長(zhǎng)220nm-360nm的紫外光的激發(fā)光源15 ;二維平臺(tái)11固定安裝在升降機(jī)構(gòu)12的上方，且在升降機(jī)構(gòu)12的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行上下升降；變倍鏡頭14置于樣品10的正上方，(XD13置于變倍鏡頭14的正上方且對(duì)準(zhǔn)鏡頭；激發(fā)光源15位于二維平臺(tái)11的上方側(cè)邊；激發(fā)光源15發(fā)出波長(zhǎng)220nm-360nm的紫外光照射樣品表面，將220nm_360nm的紫外光分成不同的區(qū)域，根據(jù)樣品的特征選擇不同的區(qū)域?qū)悠返谋砻鎱^(qū)域進(jìn)行照射；使得樣品內(nèi)部的區(qū)域發(fā)出的光不足以使樣品表面發(fā)出的光模糊，由此表面區(qū)域發(fā)出的光便形成一個(gè)熒光發(fā)光圖，當(dāng)光束撤離時(shí)可形成磷光發(fā)光圖。
[0021]相較于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明提供的區(qū)分天然寶石與合成寶石的檢測(cè)裝置，本裝置的激發(fā)光源發(fā)出波長(zhǎng)220nm-360nm的紫外光照射樣品表面；由于波長(zhǎng)220nm_225nm的紫外光會(huì)和各種類型的寶石發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用使得樣品發(fā)光，因此本裝置適用于任何類型寶石的測(cè)試；測(cè)試時(shí)在不受其他因素干擾的情況僅使寶石的表面區(qū)域受到照射，通過觀察寶石材料產(chǎn)生的圖案或熒光以及磷光現(xiàn)象，可以確定寶石是天然或合成的；通過本裝置，可利用紫外發(fā)光圖像特征區(qū)分天然與合成鉆石以及充填處理寶石等各種寶石；本發(fā)明具有檢測(cè)簡(jiǎn)單、操作便捷、區(qū)分準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
[0022]在本實(shí)施例中，該裝置還包括用于停止激發(fā)光源15進(jìn)行發(fā)射的光源快門16，光源快門16位于樣品10與激發(fā)光源15之間。該裝置還包括對(duì)紫外光進(jìn)行濾光使得只有指定輻射波段的光可通過的濾光片17，濾光片17設(shè)置在樣品10與光源快門16之間。樣品為需要進(jìn)行檢測(cè)的寶石。該裝置還包括設(shè)置在激發(fā)光源15外圍且進(jìn)行補(bǔ)光的光纖(圖未示)。通過濾光片的作用，引導(dǎo)輻射光源照射到寶石上，CCD實(shí)現(xiàn)激光定點(diǎn)，升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)二維平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)