用于钻石鉴定的光学综合测试装置的制作方法

本发明涉及光电测试装置，特别是一种钻石鉴定的光学综合测试装置。

背景技术：

钻石在生活过程中应用非常广泛，不同类型（如天然钻石，合成钻石，经过辐照或其它工艺处理过的合成钻石）的钻石价值会有很大差别，目前在实际的检测过程中通过分离的测试设备进行检测，存在检测成本高、检测速度慢、误判率高等问题，分离设备如diamondview只用于测试钻石的荧光，diamondsure只检测天然钻石中由n3引起的415.5nm吸收光谱，但对优化处理的钻石，如辐照、裂隙充填和热处理钻石则无法进行分辨，以及gv5000只能检测样品的荧光特征(包括荧光颜色、强度和生长结构发光图像)和磷光特征(包括磷光颜色、强度和持续时间)等。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有钻石鉴定设备中的不足，提供一种光学综合测试装置。该装置，具有结构简单，检测速度快，操作方便和检测成本低等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于钻石鉴定的光学综合测试装置，特征在于其构成包括：拉曼激发光源，光纤光谱仪，宽带光源，紫外光源，集成光学探头，紫外滤光片，显微ccd相机，控制/数据采集与显示系统；其中被测样品产生的荧光信号和磷光信号经由紫外滤光片被显微ccd相机检测；所述光纤光谱仪用于检测被测样品的拉曼信号和吸收光谱；所述集成光学探头中包含拉曼激发光路、拉曼信号检测光路、宽带光源发射光路、紫外光源发射光路、吸收光谱检测光路，其中所述宽带光源发射光路和紫外光源发射光路共光路；所述拉曼激光光源经过导光光纤连接拉曼激发光路，光纤光谱仪通过导光光纤、导光光纤分别和拉曼信号检测光路、吸收光谱检测光路相连，所述的宽带光源通过导光光纤和宽带光源发射光路相连，所述的紫外光源通过导光光纤和紫外光源发射光路相连。

优选地，所述拉曼激发光路依次包括准直透镜、滤波片、双色片、拉曼与紫外双色片、聚焦透镜；拉曼信号检测光路依次包括聚焦透镜、拉曼与紫外双色片、双色片、拉曼信号高反镜、滤波片，准直透镜；宽带光源发射光路依次包括准直透镜、紫外高反镜、紫外半透半反镜、拉曼与紫外双色片、聚焦透镜；吸收光谱检测光路依次包括聚焦透镜、拉曼与紫外双色片、紫外半透半反镜、准直透镜。

优选地，所述拉曼激发光路依次包括准直透镜、滤波片、拉曼信号高反镜、双色片、拉曼与紫外双色片、聚焦透镜；拉曼信号检测光路依次包括准直透镜、滤波片、双色片、拉曼与紫外双色片、聚焦透镜；宽带光源发射光路依次包括准直透镜、紫外高反镜、紫外半透半反镜、拉曼与紫外双色片、聚焦透镜；吸收光谱检测光路依次包括聚焦透镜、拉曼与紫外双色片、紫外半透半反镜、准直透镜。

优选地，所述拉曼激发光路依次包括准直透镜、滤波片、拉曼信号高反镜、双色片、聚焦透镜；拉曼信号检测光路依次包括准直透镜、滤波片、双色片、聚焦透镜；宽带光源发射光路依次包括准直透镜、拉曼与紫外双色片、紫外高反镜、拉曼信号高反镜、双色片、聚焦透镜；吸收光谱检测光路依次包括聚焦透镜、双色片、拉曼信号高反镜、紫外高反镜、准直透镜。

优选地，上述吸收光谱检测光路还可以和宽带光源发射光路共光路，光路依次由准直透镜、拉曼与紫外双色片、拉曼信号高反镜、双色片、聚焦透镜组成。

优选地，所述的拉曼激光光源可以是785nm、1064nm、532nm。

优选地，所述的宽带光源的波长可以是415nm或（和）478nm，紫外光源的波长可以是225nm或（和）365nm。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明在测试过程中被测样品不需要移动，直接通过程序控制不同光源、光谱仪或显微ccd相机的开关，经过数据采集与显示系统，将测试结果进行显示，具有操作简单，方便，快速的特点。

2、本发明通过导光光纤将光源与集成光学探头连接，具有操作方便的特点，所有光源在集成光学探头中进行合束并经过同一个聚焦透镜进行聚焦，不但可以节省成本，还可以降低对紫外光源和宽带光源功率的要求。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图4为本发明实施例4的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例一。

先请参阅图1，图1为本发明实施例1的结构示意图；一种用于钻石鉴定的光学综合测试装置，其构成包括拉曼激发光源101、光纤光谱仪102、宽带光源103、紫外光源104、导光光纤105（附图中为导光光纤1051、1052、1053、1054、1055）、集成光学探头118、紫外滤光片115、显微ccd相机116、及控制/数据采集与显示系统117，其中集成光学探头118包括准直透镜106（附图中为准直透镜1061、1062、1063、1064）、滤波片107（附图中为滤波片1071、1072）、双色片108、拉曼信号高反镜109、拉曼与紫外双色片110、紫外高反镜111、紫外半透半反镜112、及聚焦透镜113等。

集成光学探头118中包含拉曼激发光路、拉曼信号检测光路、宽带光源发射光路、紫外光源发射光路、吸收光谱检测光路，其中所述宽带光源发射光路和紫外光源发射光路共光路。

拉曼激光光源101经过导光光纤1051连接拉曼激发光路，光纤光谱仪102通过导光光纤1052、导光光纤1053分别和拉曼信号检测光路、吸收光谱检测光路相连，所述的宽带光源103通过导光光纤1054和宽带光源发射光路相连，所述的紫外光源104通过导光光纤1055和紫外光源发射光路相连。

本实施例中拉曼激发光路依次包括准直透镜1061、滤波片1071、双色片108、拉曼与紫外双色片110、聚焦透镜113；拉曼信号检测光路依次包括聚焦透镜113、拉曼与紫外双色片110、双色片108、拉曼信号高反镜109、滤波片1072，准直透镜1062；宽带光源发射光路依次包括准直透镜1064、紫外高反镜111、紫外半透半反镜112、拉曼与紫外双色片110、聚焦透镜113；吸收光谱检测光路依次包括聚焦透镜113、拉曼与紫外双色片110、紫外半透半反镜112、准直透镜1063。

拉曼激光光源101经过导光光纤1051，入射到准直透镜1061，光束经过准直，通过滤波片1071、双色片108、拉曼与紫外双色片110传输和聚焦透镜113聚焦，照射被测样品钻石114，激发的拉曼信号光依此经过聚焦透镜113、拉曼与紫外双色片110和双色片108的反射，再经拉曼信号高反镜109反射，通过滤波片1072，准直透镜1062和导光光纤1052，进入光纤光谱仪102，经过控制/数据采集与显示系统117进行处理，得到被测样品的拉曼信息。

宽带光源103，通过导光光纤1054，入射到准直透镜1064，光束经过准直，紫外高反镜111的反射，通过紫外半透半反镜112，再经拉曼与紫外双色片110的反射，通过聚焦透镜113聚焦入射到样品，光束经过样品的多程反射，光经过聚焦透镜113，通过拉曼与紫外双色片110和紫外半透半反镜112的反射，最后经过准直透镜1063和导光光纤1053，进入光纤光谱仪102，经过控制/数据采集与显示系统117进行处理，得到被测样品吸收光谱。

紫外光源104，通过导光光纤1055，入射到准直透镜1064，光束经过准直，紫外高反镜111的反射，通过紫外半透半反镜112，再经拉曼与紫外双色片110的反射，通过聚焦透镜113聚焦入射到样品，在照射过程中，通过紫外滤光片115进入显微ccd相机116，经控制/数据采集与显示系统117观测荧光图像，关闭紫外光源104，经控制/数据采集与显示系统117观测磷光图像。

实施例2。

参阅图2，图2为本发明实施例2的结构示意图；一种用于钻石鉴定的光学综合测试装置，其构成主要包括拉曼激发光源201、光纤光谱仪202、宽带光源203、紫外光源204、导光光纤205（附图中为导光光纤2051、2052、2053、2054、2055）、集成光学探头218、紫外滤光片215、显微ccd相机216、及控制/数据采集与显示系统217，其中集成光学探头218包括准直透镜206（附图中为准直透镜2061、2062、2063、2064）、滤波片207（附图中为滤波片2071、2072）、双色片208、拉曼信号高反镜209、拉曼与紫外双色片210、紫外高反镜211、紫外半透半反镜212、及聚焦透镜213等。

其中，拉曼激光光源201经过导光光纤2051，入射到准直透镜2062，光束经过准直，通过滤波片2072、拉曼信号高反镜209、双色片208、拉曼与紫外双色片210的传输和聚焦透镜213聚焦，照射到被测样品钻石214，激发的拉曼信号光依此经过聚焦透镜213、拉曼与紫外双色片210和双色片208，再通过滤波片2071、准直透镜2061和导光光纤2052，进入光纤光谱仪202，经过控制/数据采集与显示系统217进行处理，得到被测样品的拉曼信息。

其中的宽带光源203，通过导光光纤2054，入射到准直透镜2064，光束经过准直，再经过紫外高反镜211的反射，通过紫外半透半反镜212，再经拉曼与紫外双色片210的反射，通过聚焦透镜213聚焦入射到样品214。光束经过样品的多程反射，然后反射光经过聚焦透镜213，通过拉曼与紫外双色片210和紫外半透半反镜212的反射，最后经过准直透镜2063和导光光纤2053，进入光纤光谱仪202，经过控制/数据采集与显示系统217进行处理，得到被测样品吸收光谱。

所述的紫外光源204，通过导光光纤2055，入射到准直透镜2064，光束经过准直，再经过紫外高反镜211的反射，通过紫外半透半反镜212，再经拉曼与紫外双色片210的反射，通过聚焦透镜213聚焦入射到样品214，在照射过程中产生的荧光通过紫外滤光片215进入显微ccd相机216，经控制/数据采集与显示系统217观测荧光图像，然后关闭紫外光源204，经控制/数据采集与显示系统217观测磷光图像。

本实施例与实施例1的主要结构相同，不同之处在于本实施例的拉曼激发光路相当于实施例1中的拉曼信号检测光路，本实施例中的拉曼信号检测光路相当于实施例1中的拉曼激发光路，实施例2中的双色片208和高反镜209的镀膜方式不同，双色片208对拉曼激光光高反、对拉曼信号高透，拉曼信号高反镜209对拉曼激发光进行高反；拉曼激光光源201经过导光光纤2051，入射到准直透镜2062光路，拉曼信号接收则是通过准直透镜2061，导光光纤2052，进入光谱仪202。

实施例3。

参阅图3，图3为本发明实施例3的结构示意图；一种用于钻石鉴定的光学综合测试装置，其构成主要包括拉曼激发光源301、光纤光谱仪302、宽带光源303、紫外光源304、导光光纤305（附图中为导光光纤3051、3052、3053、3054、3055）、集成光学探头318、紫外滤光片315、显微ccd相机316、及控制/数据采集与显示系统317，其中集成光学探头318包括准直透镜306（附图中为准直透镜3061、3062、3063、3064）、滤波片307（附图中为滤波片3071、3072）、双色片308、拉曼信号高反镜309、拉曼与紫外双色片310、紫外高反镜311、及聚焦透镜313等。

本实施例的集成光学探头318中各光路的组成为：拉曼激发光路依次包括准直透镜3062、滤波片3072、拉曼信号高反镜309、双色片308、聚焦透镜313；拉曼信号检测光路依次包括准直透镜3061、滤波片3071、双色片308、聚焦透镜313；宽带光源发射光路依次包括准直透镜3064、拉曼与紫外双色片310、紫外高反镜311、拉曼信号高反镜309、双色片308、聚焦透镜313；吸收光谱检测光路依次包括聚焦透镜313、双色片308、拉曼信号高反镜309、紫外高反镜311、准直透镜3063。

其中，拉曼激光光源301经过导光光纤3051，入射到准直透镜3062，光束经过准直后通过滤波片3072、拉曼信号高反镜309、双色片308、及聚焦透镜313，照射到被测样品钻石314；激发的拉曼信号光经过双色片308，再通过滤波片3071、准直透镜3061和导光光纤3052，进入光纤光谱仪302，最后经过控制/数据采集与显示系统317进行处理，得到被测样品的拉曼信息。

其中的宽带光源303发出的光线通过导光光纤3054入射到准直透镜3064，光束经过准直后经过拉曼与紫外双色片310的反射，通过紫外高反镜311和拉曼信号高反镜309，再经过双色片308的反射，通过聚焦透镜313聚焦入射到样品314。入射的光束经过样品的多程反射，然后反射光经过聚焦透镜313，再经过双色片308的反射，通过拉曼信号高反镜309，经过紫外高反镜311的反射，最后经过准直透镜3063和导光光纤3053，进入光纤光谱仪302，然后经过控制/数据采集与显示系统317进行处理，得到被测样品吸收光谱。

紫外光源304发出的光线通过导光光纤3055入射到准直透镜3064，光束经过准直后再经过拉曼与紫外双色片310的反射，通过紫外高反镜311和拉曼信号高反镜309，再经双色片308的反射，通过聚焦透镜313聚焦入射到样品314；然后在照射过程中产生的荧光通过紫外滤光片315进入显微ccd相机316，经控制/数据采集与显示系统317观测荧光图像，然后关闭紫外光源304经控制/数据采集与显示系统317可以观测到磷光图像。

本实施例中的双色片308除了需要对拉曼激发光高反外，还需要对紫外光进行高反，高反镜309除了需要对拉曼激发光高反外，还需要对紫外光进行高透。

实施例4。

参阅图4，图4为本发明实施例4的结构示意图；一种用于钻石鉴定的光学综合测试装置，其构成主要包括拉曼激发光源401、光纤光谱仪402、宽带光源403、紫外光源404、导光光纤405（附图中为导光光纤4051、4052、4053、4054、4055）、集成光学探头418、紫外滤光片415、显微ccd相机416、及控制/数据采集与显示系统417，其中集成光学探头418包括准直透镜406（附图中为准直透镜4061、4062、4063）、滤波片407（附图中为滤波片4071、4072）、双色片408、拉曼信号高反镜409、拉曼与紫外双色片410、及聚焦透镜413等。

本实施例的集成光学探头418中拉曼激发光路和拉曼信号检测光路与实施例3中相同，吸收光谱检测光路、紫外发射光路和宽带光源发射光路共光路，光路依次由准直透镜4063、拉曼与紫外双色片410、拉曼信号高反镜409、双色片408、聚焦透镜413组成。

其中，拉曼激光光源401发出的拉曼激发光经过导光光纤4051入射到准直透镜4062，光束经过准直后通过滤波片4072，然后经过拉曼信号高反镜409的反射，然后经过双色片408的反射，然后经过聚焦透镜413聚焦后照射到被测样品钻石414；激发的拉曼信号光经过聚焦透镜413、双色片408，再通过滤波片4071、准直透镜4061和导光光纤4052进入光纤光谱仪402，最后经过控制/数据采集与显示系统417进行处理，得到被测样品的拉曼信息。

宽带光源403发出的光线通过导光光纤4054入射到准直透镜4063，光束经过准直后经过拉曼与紫外双色片410的反射，然后通过拉曼信号高反镜409，再经过双色片408的反射，然后通过聚焦透镜413聚焦入射到样品414。入射的光束经过样品的多程反射，然后反射光经过聚焦透镜413，再经过双色片408的反射，通过拉曼信号高反镜409，经过拉曼与紫外双色片410的反射，最后经过准直透镜4063和导光光纤4053进入光纤光谱仪402，然后经过控制/数据采集与显示系统417进行处理，得到被测样品吸收光谱。

紫外光源404发出的光线通过导光光纤4055入射到准直透镜4063，光束经过准直后再经过拉曼与紫外双色片410的反射，然后通过拉曼信号高反镜409，再经双色片408的反射，然后通过聚焦透镜413聚焦入射到样品414；然后在照射过程中产生的荧光通过紫外滤光片415进入显微ccd相机416，经控制/数据采集与显示系统417收集荧光信号，然后关闭紫外光源404后经控制/数据采集与显示系统417可以检测到到磷光信号。

图4为本发明实施例4的结构示意图；本实施例与实施例1结构的不同之处在于实施例4中，宽带光源403和紫外光源404与被测物414反馈光在同一个光路，在同一个光路中，光信号经过导光光纤4053进入光纤光谱仪402。

以上为本发明的较佳实施例，并不以此限制本发明，在不脱离本发明构思和本质特征的情况下，对本发明所做的修改、等同替换等都应视作落入本发明的保护范围。