[发明专利]一种光致发光钻石检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及钻石检测领域，具体涉及一种光致发光钻石检测方法 及装置。

背景技术

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。

发明内容

针对上述问题，本发明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，本发明的方案是：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；