自动FTIR光谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种用于将样本(803)放置在预定测量位置处以测量所述样本的光学属性的系统。所述设备包括：测量平台(202)，用于将所述样本支撑在所述测量位置处，所述测量平台其中具有在所述测量位置下方的一个孔口(209)，及喷嘴(111)，配置成在对所述喷嘴施加真空时将所述样本保持于其中。所述样本被所述喷嘴接触，且真空被施加到所述喷嘴，使得所述样本借助空气压力保持于其中。所述喷嘴与保持于其中的样本随后被输送到所述测量位置。停止所述喷嘴处的真空以从喷嘴上释放所述样本，且将真空施加到所述测量平台中的所述孔口以便将样本保持在所述测量平台上。所述喷嘴随后从所述测量平台缩回。

Automatic FTIR spectrometer

A system for placing a sample (803) in a predetermined measuring position to measure the optical properties of the sample is disclosed. The apparatus includes: a measurement platform (202) for supporting the sample at the measurement position, which has a hole (209) under the measured position and a nozzle (111), and is configured to keep the sample in it when the nozzle is applied in a vacuum. The sample is contacted by the nozzle, and the vacuum is applied to the nozzle, so that the sample is maintained by air pressure. The nozzle and the sample held therein are then transported to the measuring position. The vacuum at the nozzle is stopped to release the sample from the nozzle, and the vacuum is applied to the orifice in the measurement platform so that the sample is kept on the measurement platform. The nozzle is then retracted from the measuring platform.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动FTIR光谱仪专利
本专利技术涉及一种用于切割宝石的精确放置以进行测量的方法和设备。具体地讲，但并非排他地，本专利技术涉及一种用于将切割的宝石放置在光谱仪或其他类似器械中的测量位置处的方法和设备。
技术介绍
天然钻石是来自大自然的石头，完全由通过长时间的地质作用而形成的钻石构成。合成钻石是人造石，是通过诸如HPHT(高压高温)和CVD(化学气相沉积)等工业流程制造的。合成钻石在未抛光状态下可相对易于与天然钻石区分，然而，一旦抛光并切割成宝石，识别一块石头是合成的可能较为困难。诸如DiamondSureTM和DiamondViewTM等大量筛选器械可用于测试石头是天然的还是合成的。通常，此类筛选涉及测量光线被钻石吸收或从钻石发射的方式。例如，并入有FTIR吸收光谱仪的器械可用于获得石头的红外吸收光谱。此光谱的分析通常提供石头是天然的还是合成的良好指示。理想的光谱采集布置方式是将样本面朝下放置在测量腔室中的平坦测量平台上的一个精确测量位置处。这允许在不改变测量平台的物理配置的情况下进行背景/参考测量。此类改变可包含盖板或类似装置的手动放置以提供充分的背景/参考信号。除了筛选较大的单体石，筛选大量较小的钻石、包括有时称为米粒钻(melee)的石头也是必要的。米粒钻是一种贸易术语，并不具有明确限定的尺寸范围，但在实践中可被认为是指小于约0.2克拉(20分)、且通常(但未必)大于约0.01或0.02克拉的石头。由于其小的尺寸，米粒钻通常打包或成批出售。由于一包可能含有数百个石头，合成钻与天然钻石混杂是可能的。米粒钻的筛选可能是极其耗时的，因为每个石头必须单独地测试且因此分别沿正确定向放置。当在光谱仪中分析大量样本(尤其是小样本)时，将这些样本在测量腔室内的放置自动化是期望的。这又允许了测量过程的自动化、借助最少手动干预完成决策制定和恰当分配。可借以将钻石自动放置在光谱仪测量平台上的便利装置是简单的拾放真空喷嘴布置。可首先使用诸如WO2012/146913中所描述的装置使宝石面朝下定向。一旦处于此定向，各个石头可由真空吸笔提升并输送到光谱仪。在由真空吸笔选择并拾取后，每个石头被携载和放置到测量平台上，真空被停止且所述喷嘴缩回以允许样本的光学特性的测量。然而，在进行高分辨率光谱学测量时，尤其是在FTIR测量的情况下，期望将测量腔室中的水蒸汽减少到尽可能低的水平。在测量小的绝缘样本(例如钻石)时，此低湿度环境可导致样本的静电产生。这可导致样本被保持在放置喷嘴上，而不是留在测量平台上。尽管理论上可能施加一缕轻柔的空气以释放钻石，但这可能导致钻石的放置具有较差的准确性，从而导致不准确的测量。类似地，去离子化布置也将趋于干扰样本定位准确性。另外，尤其是在样本是钻石时，在自动抓握系统中，期望所有样本不含有油脂和其它污染物以便避免样本粘附至馈送系统或互相粘附。就钻石样本而言，酸清洁是最佳的，然而，这使得表面是端含氧的且绝缘的，这将允许静电荷的累积。一种替代方案将是对样本进行端含氢，这导致形成导电表面，然而这将需要显著的额外设备。因此，期望在测量腔室中实现水蒸汽的减少，但不引起额外的抓握并发症。一种方案可能是所有石头抓握将发生在高湿度的环境中，而测量本身发生在低湿度的环境中。此情形并不易于实现，因为在将样本放置到测量腔室内侧时两个环境之间的物理路径必须是打开的，且这将导致测量腔室内的低湿度环境的损害。尽管气塞布置将是此问题的一个解决方案，但这将引入显著的额外复杂度和成本。在传统的机械化设计中，在将物体放置就位后绝不“松手”是非常必要的。而在其中借助真空吸笔放置一个样本的光谱仪测量中这是难以实现的，因为放置喷嘴将趋于将样本的部分、或甚至全部与光谱仪取样光束下阻挡开。避免光谱仪取样光束的任何阻塞，诸如被设计成保持已放置的石头的单独结构可能导致的那样，也是期望的。此机构将对来自小样本的光谱尤其有害，且还将导致光谱仪背景/参考测量的困难。如果可以接受将样本保持就位带来的信号损失，则可变更喷嘴几何形状以允许光谱仪光束进入和离开石头。这可允许在测量发生时石头仍与喷嘴接触。已经证明，此布置在从样本缩回喷嘴时的情况下导致了较差的信噪比。如果样本与喷嘴相比较大则这有时是可接受的，但通常对于诸如米粒钻等较小尺寸的样本来说并不实际。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种用于将样本放置在预定测量位置以测量所述样本的一种属性、可选地是一种光学属性的设备。所述设备包括：测量平台，用于将所述样本支撑在测量位置处；喷嘴，配置成在对所述喷嘴施加真空时将所述样本保持于其中；喷嘴真空系统，用于将真空选择性地施加到所述喷嘴；及输送机构，用于将所述喷嘴与保持于其中的样本一起移动到测量位置。所述测量平台其中具有在测量位置下方的一个孔口，且提供一种测量真空系统以将真空选择性地施加到所述孔口以便将样本保持在测量位置处。控制系统配置成控制所述喷嘴真空系统、测量真空系统和输送机构。在已借助喷嘴将样本输送到测量位置时，所述测量真空系统将真空施加到所述孔口且喷嘴真空系统切断对喷嘴的真空。输送机构随后将喷嘴从测量平台缩回，留下样本被测量真空系统保持就位。因此，样本始终安全地保持就位，无论是在喷嘴内还是抵靠测量平台。所述喷嘴可以以极高的准确性将样本带到测量位置。随后，在缩回喷嘴之前，借助通过孔口施加的真空将样本抵靠平台保持就位。一旦测量已经发生，喷嘴可重新推进以接触样本。随后可再将真空施加到喷嘴并从孔口切断，使得喷嘴将样本输送离开测量位置。在样本已被放置到测量位置时，可在将真空施加到孔口之前、之后或同时地移除对喷嘴的真空。在一个实施例中，喷嘴真空系统和测量真空系统共同包括用于供应真空的泵，以及用于将真空施加到喷嘴或孔口的换向阀。所述设备可进一步包括具有测量腔室的测量器械，其中测量平台位于所述测量腔室内，所述测量腔室配置成使得其可被清除水蒸汽。所述设备可包含吹洗系统，用于以干燥气体将测量腔室充满到高于大气压的压力。可提供进入孔，喷嘴与保持其中的样本可穿过所述进入孔到达测量位置。所述测量器械或输送机构可安装在可移动台面上，以实现测量平台相对于输送机构的位置的精确调整。所述测量器械可以是光谱仪，可选地是吸收光谱仪，且可选地是FTIR光谱仪。所述输送机构可包括可枢转臂，真空吸笔自所述可枢转臂悬垂，喷嘴设置于所述真空吸笔的远端。所述样本可以是宝石，可选地是切割宝石。所述设备可进一步包括定向单元，用于使样本沿适合的方向定向以便在输送到测量位置之前插入到喷嘴中。在样本是切割宝石时，此定向可以是面朝下的。所述控制系统可配置成使得在测量之后输送机构将样本输送到多个分配点中的一个，所述分配点是根据测量的结果来选择的。所述设备可进一步包括用于辅助喷嘴与测量平台的相对对准的校准的工具。所述工具可包括：盖帽，配置成位于喷嘴上方且借助喷嘴真空系统保持就位；及栓，其自工具远端延伸且配置成在喷嘴与孔口对准时插入到孔口中。这实现了喷嘴与孔口的对准的极准确校准。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于测量测量位置处的样本的光学属性的测量器械。所述器械包括密封的测量腔室，测量腔室被配置成使得其可被清除水蒸汽。测量平台位于所述测量腔室内，用于将样本支撑在测量位置处。所述测量平台具有位于测量位置下面的孔口。所述设备进一步包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将样本放置在预定测量位置以测量所述样本的光学属性的设备，包括：测量平台，所述测量平台用于将所述样本支撑在所述测量位置处，所述测量平台在其中具有在所述测量位置下方的孔口；喷嘴，所述喷嘴被配置成在对所述喷嘴施加真空时将所述样本保持在喷嘴中；喷嘴真空系统，所述喷嘴真空系统用于将真空选择性地施加到所述喷嘴；输送机构，所述输送机构用于将所述喷嘴与保持于喷嘴中的所述样本一起移动到所述测量位置；测量真空系统，所述测量真空系统用于将真空选择性地施加到所述测量平台中的所述孔口，以便将所述样本保持在所述测量位置处；以及控制系统，所述控制系统被配置成控制所述喷嘴真空系统、所述测量真空系统和所述输送机构，使得在所述样本已借助所述喷嘴被输送到所述测量位置时：所述测量真空系统将真空施加到所述孔口且所述喷嘴真空系统从所述喷嘴切断真空；并且所述输送机构将所述喷嘴从所述测量平台缩回，留下所述样本被所述测量真空系统保持就位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.02 GB 1517438.61.一种用于将样本放置在预定测量位置以测量所述样本的光学属性的设备，包括：测量平台，所述测量平台用于将所述样本支撑在所述测量位置处，所述测量平台在其中具有在所述测量位置下方的孔口；喷嘴，所述喷嘴被配置成在对所述喷嘴施加真空时将所述样本保持在喷嘴中；喷嘴真空系统，所述喷嘴真空系统用于将真空选择性地施加到所述喷嘴；输送机构，所述输送机构用于将所述喷嘴与保持于喷嘴中的所述样本一起移动到所述测量位置；测量真空系统，所述测量真空系统用于将真空选择性地施加到所述测量平台中的所述孔口，以便将所述样本保持在所述测量位置处；以及控制系统，所述控制系统被配置成控制所述喷嘴真空系统、所述测量真空系统和所述输送机构，使得在所述样本已借助所述喷嘴被输送到所述测量位置时：所述测量真空系统将真空施加到所述孔口且所述喷嘴真空系统从所述喷嘴切断真空；并且所述输送机构将所述喷嘴从所述测量平台缩回，留下所述样本被所述测量真空系统保持就位。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统进一步被配置成在已经获得所述样本的测量结果时：使得所述输送机构推进所述喷嘴以接触所述测量位置处的所述样本；使得所述喷嘴真空系统将真空施加到所述喷嘴且使得所述测量真空系统切断至所述孔口的真空；并且使得所述输送机构将所述喷嘴与保持于喷嘴中的所述样本一起输送离开所述测量位置。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述喷嘴真空系统和所述测量真空系统共同包括用于供应真空的泵以及用于将真空施加到所述喷嘴或所述孔口的换向阀。4.根据权利要求1、2或3所述的设备，还包括具有测量腔室的测量器械，其中所述测量平台位于所述测量腔室内，所述测量腔室被配置成使得其能够被清除水蒸汽。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述测量腔室配置成由干燥气体充满至高于大气压力的压力，且包括进入孔，所述喷嘴与保持于喷嘴中的样本能够穿过所述进入孔以到达所述测量位置。6.根据权利要求4或5所述的设备，还包括一个可移动台架，所述测量器械或输送机构安装到所述可移动台架以实现所述测量平台与所述输送机构的相对位置的精确调整。7.根据权利要求4、5或6所述的设备，其中，所述测量器械是光谱仪，可选地是吸收光谱仪，且可选地是FTIR光谱仪。8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述输送机构包括可枢转臂，真空吸笔自所述可枢转臂悬垂，所述喷嘴设置于所述真空吸笔的远端。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，还包括定向单元，用于将样本定向到适合的定向以便在输送到所述测量位置之前插入到所述喷嘴中。10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述样本是宝石，可选地是切割宝石。11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述控制系统被配置成在测量之后促使所述输送机构将样本输送到多个分配点中的一个，所述分配点是根据测量结果来选择的。12.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢克·米歇尔·史密斯，布拉德·卡恩，皮特·斯坦利·罗斯，戴维·费希尔，胡安·阿贝莱拉，菲利普·莫里斯·马蒂诺，
申请(专利权)人：戴比尔斯英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB