用于筛选宝石的装置和方法制造方法及图纸

本文公开了用于筛选宝石(例如，金刚石)的装置和方法。特别地，所公开的方法和系统可以有效且准确地识别和区分真正的地球开采的宝石(例如，金刚石)与合成和经处理的宝石或宝石仿制品。

Device and method for gemstone screening

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于筛选宝石的装置和方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月15日提交的名称为“DeviceandMethodforScreeningGemstones(用于筛选宝石的装置和方法)”的美国临时专利申请No.62/435,045的优先权，其由此通过引用整体并入本文。
所公开的装置、系统和方法涉及宝石认证领域。特别地，该装置、系统和方法涉及如何可以将地球开采的真正的宝石与通过人工方式生长的宝石区分开来。适用于当前分析的宝石包括但不限于无色天然金刚石、粉红色金刚石、其他天然金刚石、非金刚石材料(诸如刚玉(红宝石、蓝宝石)、祖母绿、黝帘石和尖晶石。
技术介绍
人造宝石在市场上变得越来越普遍；例如，使用高压高温(HPHT)方法或化学气相沉积(CVD)获得的合成金刚石。目前市场上可用的筛选装置基于与UV吸收和/或透射率和UV-可见吸收光谱相关的技术。这些装置存在许多缺陷，诸如高误报率、有限的传感器动态范围、有限的样品尺寸和切割范围、无法分析镶嵌的金刚石等。需要用于从合成和处理过的宝石或宝石仿制品中有效且准确地识别和区分真正的地球开采的宝石(例如，金刚石)的方法和系统。
技术实现思路
在一个方面，本文公开了一种用于宝石的筛选装置，其包括：LED光源，其用于在预设激发波长处或在预设激发波长附近向宝石提供辐射，其中LED光源与短通滤光片(filter)耦合，短通滤光片基本上使低于第一预定波长的辐射通过，并且其中第一预定波长长于激发波长；荧光检测器，其与长通滤光片耦合，长通滤光片基本上使高于第二预定波长的辐射通过，其中在荧光检测器处仅接收高于第二预定波长的辐射，其中第二预定波长长于第一预定波长；以及光导纤维探针，其连接到LED光源和荧光检测器两者，其中光纤探针被配置成将来自LED光源的辐射传递到宝石并接收从宝石发出的荧光并发送到荧光检测器。在一个方面，本文公开了一种宝石筛选和分析系统，其包括筛选装置和通信地连接到筛选装置的计算机装置，其中计算机装置提供用于从用户接收一个或更多个命令的用户界面，并且基于一个或更多个命令控制筛选装置。筛选装置包括：LED光源，其用于在预设激发波长处或在预设激发波长附近向宝石提供辐射，其中LED光源与短通滤光片耦合，短通滤光片基本上使低于第一预定波长的辐射通过，并且其中第一预定波长长于激发波长；荧光检测器，其与长通滤光片耦合，长通滤光片基本上使高于第二预定波长的辐射通过，其中在荧光检测器处仅接收高于第二预定波长的辐射，其中第二预定波长长于第一预定波长；以及光纤探针，其连接到LED光源和荧光检测器两者，其中光纤探针被配置成将来自LED光源的UV辐射传递到宝石并接收从宝石发出的荧光并发送到荧光检测器。在一些实施例中，预设激发波长在405nm处或在405nm附近或更短。在一些实施例中，预设激发波长设定在385nm处。在一些实施例中，LED光源放置在散热器上。在一些实施例中，LED光源与带通滤光片耦合。在一些实施例中，第一预定波长可以是在约360nm和405nm之间的波长。在一些实施例中，第二预定波长可以是在约405nm至413nm之间的波长。在一些实施例中，第二预定波长可以是短于405nm的波长，只要其大于第一预定波长。在一些实施例中，光导纤维探针连接到包括两个或更多个光导纤维的光缆。在一些实施例中，连接到光导纤维探针的光缆被分成至少两个光缆，该至少两个光缆包括连接到LED光源的第一光缆和连接到荧光检测器的第二光缆。在一个方面，本文公开了一种用于基于宝石的荧光发射筛选宝石的方法。该方法包括以下步骤：通过将光导纤维探针放置在宝石附近或接触宝石，将预设激发波长处或预设激发波长附近的辐射施加到宝石，其中通过将短通滤光片与光源耦合来提供辐射，其中短通滤光片设定在长于预设激发波长的第一预定波长处；使用光导纤维探针接收来自宝石的荧光发射；将长通滤光片应用到荧光发射以提供修改的荧光发射，其中长通滤光片具有第二预定波长；以及基于修改的荧光发射的一个或更多个测量值来表征宝石。在一些实施例中，使用荧光检测器获得一个或更多个测量值。在一些实施例中，所施加的辐射包括UV辐射。在一些实施例中，本文公开的方法用于识别宝石的矿物类型。在一个方面，本文公开了一种存储可由至少一个处理器执行的宝石筛选应用程序的非暂时性计算机可读介质。宝石筛选应用程序包括用于以下操作的指令集：通过将光导纤维探针放置在宝石附近或接触宝石，将预设激发波长处或预设激发波长附近的UV辐射施加到宝石，其中通过将短通滤光片与UV光源耦合来提供UV辐射，其中短通滤光片设定在长于预设激发波长的第一预定波长处；使用光导纤维探针接收来自宝石的荧光发射；将长通滤光片应用到荧光发射以提供修改的荧光发射，其中长通滤光片具有第二预定波长；以及基于修改的荧光发射的一个或更多个测量值来表征宝石。在一些实施例中，该方法还包括进行环境光校准。在一些实施例中，进行环境光校准包括：在关断UV光源时用光导纤维探针接触宝石；测量环境光谱；以及通过将测量的环境光谱设置为用于后续测量的背景光谱来校准环境光。在一些实施例中，该方法还包括进行暗校准。在一些实施例中，进行暗校准包括：通过消除进入荧光检测器的光来收集暗信号的测量值；以及通过将测量的暗信号设置为不存在光信号来校准暗信号。在一些实施例中，用荧光检测器获得一个或更多个测量值。在一些实施例中，预设激发波长在405nm处或在405nm附近或更短。在一些实施例中，预设激发波长设定在385nm处。在一些实施例中，LED光源放置在散热器上。在一些实施例中，LED光源与带通滤光片耦合。在一些实施例中，第一预定波长可以是约360nm和405nm之间的波长。在一些实施例中，第二预定波长可以是约405nm至413nm之间的波长。在一些实施例中，第二预定波长可以是短于405nm的波长，只要其大于第一预定波长。在一些实施例中，光导纤维探针连接到包括两个或更多个光导纤维的光缆。在一些实施例中，连接到光导纤维探针的光缆被分成至少两个光缆，该至少两个光缆包括连接到LED光源的第一光缆和连接到荧光检测器的第二光缆。本领域技术人员将理解，当适用时，本文公开的任何实施例可以应用于本专利技术的任何方面。附图说明本领域技术人员将理解，下面描述的附图仅用于说明目的。附图不旨在以任何方式限制本教导的范围。图1A描绘了用于筛选宝石的系统的示例性实施例。图1B描绘了示例性实施例。图1C描绘了示例性实施例。图1D描绘了示例性实施例。图1E描绘了示例性实施例。图1F描绘了示例性实施例。图1G描绘了示例性实施例。图2A描绘了用于筛选宝石的装置的示例性实施例。图2B描绘了示例性实施例。图2C描绘了示例性实施例。图2D描绘了示例性实施例。图3A描绘了LED光源的示例性实施例。图3B描绘了示例性实施例，其示出了将短通滤光片与LED光源耦合的效果。图3C描绘了示例性实施例，其示出了短通滤光片和长通滤光片的使用。图4A描绘了示例性实施例，其示出了在检测器处接收荧光发射之前如何处理荧光发射。图4B描绘了示例性实施例，其示出了在荧光发射到达荧光检测器之前处理荧光发射的效果。图5A描绘了示例性实施例，其示出了筛选装置的光学设置。图5B描绘了示例性实施例，其示出了相对于样品宝石的探针位置。图6A描绘了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于宝石的筛选装置，包括：LED光源，用于在预设激发波长处或在所述预设激发波长附近向宝石提供辐射，其中所述LED光源与短通滤光片耦合，所述短通滤光片基本上使低于第一预定波长的辐射通过，并且其中所述第一预定波长长于所述激发波长；荧光检测器，其与长通滤光片耦合，所述长通滤光片基本上使高于第二预定波长的辐射通过，其中在所述荧光检测器处仅接收高于所述第二预定波长的辐射，其中所述第二预定波长长于所述第一预定波长；以及光导纤维探针，其连接到所述LED光源和所述荧光检测器两者，其中所述光纤探针被配置成将来自所述LED光源的所述辐射传递到所述宝石并接收从所述宝石发出的荧光并将所述荧光发送到所述荧光检测器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.15 US 62/435,0451.一种用于宝石的筛选装置，包括：LED光源，用于在预设激发波长处或在所述预设激发波长附近向宝石提供辐射，其中所述LED光源与短通滤光片耦合，所述短通滤光片基本上使低于第一预定波长的辐射通过，并且其中所述第一预定波长长于所述激发波长；荧光检测器，其与长通滤光片耦合，所述长通滤光片基本上使高于第二预定波长的辐射通过，其中在所述荧光检测器处仅接收高于所述第二预定波长的辐射，其中所述第二预定波长长于所述第一预定波长；以及光导纤维探针，其连接到所述LED光源和所述荧光检测器两者，其中所述光纤探针被配置成将来自所述LED光源的所述辐射传递到所述宝石并接收从所述宝石发出的荧光并将所述荧光发送到所述荧光检测器。2.一种宝石筛选和分析系统，包括：筛选装置，其包括LED光源，用于在预设激发波长处或在所述预设激发波长附近向宝石提供辐射，其中所述LED光源与短通滤光片耦合，所述短通滤光片基本上使低于第一预定波长的辐射通过，并且其中所述第一预定波长长于所述激发波长；荧光检测器，其与长通滤光片耦合，所述长通滤光片基本上使高于第二预定波长的辐射通过，其中在所述荧光检测器处仅接收高于所述第二预定波长的辐射，其中所述第二预定波长长于所述第一预定波长；以及光纤探针，其连接到所述LED光源和所述荧光检测器两者，其中所述光纤探针被配置成将来自所述LED光源的所述辐射传递到所述宝石并且接收从所述宝石发出的荧光并将所述荧光发送到所述荧光检测器；以及通信地连接到所述筛选装置的计算机装置，其中所述计算机装置提供用于从用户接收一个或更多个命令的用户界面，并且基于所述一个或更多个命令控制所述筛选装置。3.根据权利要求1或2所述的用于宝石的筛选装置，其中所述预设激发波长为405nm或更短。4.根据权利要求1或2所述的用于宝石的筛选装置，其中所述预设激发波长为385nm。5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于宝石的筛选装置，其中所述LED光源放置在散热器上或与带通滤光片耦合。6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于宝石的筛选装置，其中所述第一预定波长在360nm至405nm之间。7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于宝石的筛选装置，其中所述第二预定波长在405nm至413nm之间。8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于宝石的筛选装置，其中所述光导纤维探针连接到包括两个或更多个光导纤维的光缆。9.根据权利要求1-8中任一项所述的用于宝石的筛选装置，其中连接到所述光导纤维探针的所述光缆被分成至少两条光缆，所述至少两条光缆包括连接到所述LED光源的第一光缆和连接到所述荧光检测器的第二光缆。10.一种用于基于宝石的荧光发射筛选宝石的方法，包括：通过将光导纤维探针放...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·王，T·蔡，
申请(专利权)人：美国杰莫洛吉克尔研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US