一种光致发光钻石检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光致发光钻石检测装置，包括光源、工作台、列阵检测器、数据处理终端，所述工作台上放置有待检样品，所述光源的波长为波长小于等于410nm的单色光或者混合光，所述光源发出光照射到待检样品上,使待测样品获得能量并产生激发导致发光，发光的光线射入列阵检测器后进行检测，进而将发光的光线的光子信息依波长顺序转换为电信号，然后将该电信号通过模数转换为数字信号后，传输到数据处理终端并形成实时的光致发光光谱图。本发明专利技术采用光致发光的方法可以实现一次性测量多个峰位,解决是否是钻石,是否是合成,是否天然钻石等多个问题,检测灵敏度高，检测速度快，检测成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钻石检测领域，具体涉及一种光致发光钻石检测方法及装置。
技术介绍
光致发光是指物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导致发光的现象，它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过激发态。而能量传递则是由于激发态的运动。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。如磷光与荧光。光致发光光谱(PhotoluminescenceSpectroscopy，简称PL谱)，指物质在光的激励下，电子从价带跃迁至导带并在价带留下空穴；电子和空穴在各自在导带和价带中通过弛豫达到各自未被占据的最低激发态(在本征半导体中即导带底和价带顶)，成为准平衡态；准平衡态下的电子和空穴再通过复合发光，形成不同波长光的强度或能量分布的光谱图。光致发光过程包括荧光发光和磷光发光。光致发光的优点：设备简单，无破坏性，对样品尺寸无严格要求：分辨率高，可做薄层和微区分析。光致发光的缺点：通常只能做定性分析，而不作定量分析；如果做低温测试，需要液氦降温，条件比较苛刻；不能反映出非辐射复合的深能级缺陷中心。在激发光能量不是非常大的情况下，光致发光光谱测试是一种无损的测试方法，可以快速、便捷地表征半导体材料的缺陷、杂质以及材料的发光性能。钻石的化学成分是碳元素，它的晶体结构是4个碳原子构成的四面体。纯钻石是无色透明的，但绝大多数的天然钻石中都含有微量的杂质元素。据分析，C在钻石中的质量分数可达99.95％，其次要成分有N、B、H等杂质。目前主要采用紫外可见吸收光谱和拉曼光谱来测量,紫外可见吸收光谱用于测量415、452nm、465nm、478nm等波峰,但由于灵敏度低,有些弱信号无法测量,而且需要做参比校正,参比片容易脏,容易导致测量误差,测量光斑太大,对于小颗粒样品很难测量；拉曼光谱可判定是否钻石,以及部分合成钻石,但不能判断出是否是Ia型天然钻石,通常需要2台设备甚至更多的设备,且价格昂贵。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种低成本高效率高精度的光致发光钻石检测方法及装置。为实现该技术目的，本专利技术的方案是：一种光致发光钻石检测装置，包括光源、工作台、列阵检测器、数据处理终端，所述工作台上放置有待检样品，所述光源的波长为波长小于等于410nm的单色光或者混合光，所述光源发出光照射到待检样品上发生反射，反射光线射入列阵检测器后进行检测，进而将反射光线的光子信息依波长顺序转换为电信号，然后将该电信号通过模数转换为数字信号后，传输到数据处理终端并形成实时的光致发光光谱图。作为优选，所述列阵检测器和待检样品之间设置有用于吸收背景光的高通滤光片，高通滤光片过滤掉背景光，降低背景干扰，提高谱图的辨识度。作为优选，所述光源与待检样品之间设置有用于过滤入射光的第一滤光片，通过第一滤光片可以滤掉光源发出的其他波长的光线，获得稳定的单色光或者多种单一波长组成的混合光。作为优选，所述工作台上设置有样品槽和XY轴活动装置，所述待测样品置于样品槽内，所述样品槽固定在XY轴活动装置上，所述样品槽可以沿XY轴自由活动，实现多个样品自动测试。一种光致发光钻石检测方法，包括如下步骤：第一步，照射，将待检样品置于波长小于等于410nm的光源下进行照射；第二步，获取光谱图，通过列阵检测器检测待检样品受激发产生的光线，进而将光线的光子信息依波长顺序转换为电信号，然后将该电信号通过模数转换为数字信号后，传输到数据处理终端并形成光致发光光谱图；第三步，分析光谱图，a.进行初步判定，根据特征峰，判定该待测样品是否为钻石，但不区分是天然还是人造，特征峰的计算公式为(A1为入射光，A2为出射光,单位nm)：A2＝1000000/(10000000/A1-1332)；b.随后分析光致发光光谱图中有415nm的波峰，则判定该待测样品为Ⅰa型天然钻石；c.随后分析光致发光光谱图中有452nm、465nm、478nm的波峰，则可进一步判定该待测样品为Ⅰa型天然钻石，但如果仅仅有452nm、465nm、478nm,没有415nm的波峰,则需要进一步检测怀疑是否为人造合成钻石；d.随后分析光致发光光谱图中有737nm的波峰，则判定钻石为CVD合成钻石；e.随后分析光致发光光谱图中有986nm的波峰，则判定钻石为高温高压合成钻石或者高温高压处理钻石；f.光致发光光谱图中有496nm、504nm、575nm、595nm的任一波峰，则判定该待测样品经过人工处理；g.所有波长由于检测器的差异,可能存在1nm的误差。作为优选，所述第二步列阵检测器与待检样品之间设置有高通滤光片，所述高通滤光片滤掉与光源相同频段波长的光线，降低背景干扰，提高谱图的辨识度。作为优选，所述第一步中，光源与待检样品之间设置有用于过滤入射光的第一滤光片，通过第一滤光片可以滤掉光源发出的其他波长的光线，获得稳定的单色光或者多种单一波长组成的混合光。作为优选，当随入射光的波长，特征峰会随之变化，所述第三步a过程中，特征峰的选择：当入射光为405nm时，光致发光光谱图中的特征峰为428nm；当入射光为395nm时，光致发光光谱图中的特征峰为416nm；当入射光为360nm时，光致发光光谱图中的特征峰为383nm；当入射光为220nm时，光致发光光谱图中的特征峰为226.6nm。作为优选，所述第一步中的光源为405nm波长或者395nm波长或者365nm波长或者220nm波长中的的一种或者多种。作为优选，所述第二步中通过列阵检测器检测待检样品受激发产生的光线，进而将光线的光子信息依波长顺序转换为电信号然后将该电信号通过模数转换为数字信号后，传输到数据处理终端并形成光致发光光谱图,通过光致发光光图，可以计算出样品光致发光的颜色和强度,对钻石的判定提供进一步参考。本专利技术的有益效果，本申请采用光致发光测量激发发光的光线在415、452nm、465nm、478nm等波峰,灵敏度高，而且有较强的信号作为参考；而且无需参比校正,避免了因参比片弄脏后引起的测量误差；而且光致发光测量时光斑大小可以任意调整,能够胜任小颗粒或者大颗粒等多种大小样品的测量；本申请的光致发光光谱图一次性测量多个峰位，通过光谱图可判定是否钻石,同时判定是否是合成钻石,还能判定是否是Ia型天然钻石,只使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光致发光钻石检测装置，其特征在于：包括光源、工作台、列阵检测器、数据处理终端，所述工作台上放置有待检样品，所述光源的波长为波长小于等于410nm的单色光或者混合光，所述光源发出光照射到待检样品上,使样品获得能量并产生激发导致发光，发光的光线射入列阵检测器后进行检测，进而将发光的光线的光子信息依波长顺序转换为电信号，然后将该电信号通过模数转换为数字信号后，传输到数据处理终端并形成实时的光致发光光谱图。

【技术特征摘要】
1.一种光致发光钻石检测装置，其特征在于：包括光源、工作
台、列阵检测器、数据处理终端，所述工作台上放置有待检样品，所
述光源的波长为波长小于等于410nm的单色光或者混合光，所述光源
发出光照射到待检样品上,使样品获得能量并产生激发导致发光，发
光的光线射入列阵检测器后进行检测，进而将发光的光线的光子信息
依波长顺序转换为电信号，然后将该电信号通过模数转换为数字信号
后，传输到数据处理终端并形成实时的光致发光光谱图。
2.根据权利要求1所述的光致发光钻石检测装置，其特征在于：
所述列阵检测器和待检样品之间设置有用于吸收入射背景光的高通
滤光片，高通滤光片过滤掉入射背景光，降低背景干扰，提高谱图的
辨识度。
3.根据权利要求1所述的光致发光钻石检测装置，其特征在于：
所述光源与待检样品之间设置有用于过滤入射光的第一滤光片，通过
第一滤光片可以滤掉光源发出的其他波长的光线，获得稳定的单色光
或者多种单一波长组成的混合光。
4.根据权利要求1所述的光致发光钻石检测装置，其特征在于：
所述工作台上设置有样品槽和XY轴活动装置，所述待测样品置于样
品槽内，所述样品槽固定在XY轴活动装置上，所述样品槽可以沿XY
轴自由活动，实现多个样品自动测试。
5.一种光致发光钻石检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，照射，将待检样品置于波长小于等于410nm的光源下进
行照射；
第二步，获取光谱图，通过列阵检测器检测待检样品受激发产生
的光线，进而将光线的光子信息依波长顺序转换为电信号，然后将该
电信号通过模数转换为数字信号后，传输到数据处理终端并形成光致
发光光谱图；
第三步，分析光谱图，
a.进行初步判定，根据特征峰，判定该待测样品是否为钻石，但
不区分是天然还是人造，
特征峰的计算公式为(A1为入射光，A2为出射光,单位nm)：
A2＝1000000/(10000000/A1-1332)；
b.随后分析光致发光光谱图中有415nm的波峰，则判定该待测样
品为Ⅰa型天然钻石；
c.随后分析光致发光光谱图中有452nm、465nm、478nm的波峰，
则可进一步判定该待测样品为Ⅰa型...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋光均，
申请(专利权)人：广州标旗电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44