[实用新型]一种宝石防结露浸入式光谱测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种宝石的特征吸收光谱的测量装置，尤其涉及的是一种宝石防结露浸入式光谱测量装置。

背景技术

紫外-可见吸收光谱是在电磁辐射作用下，由宝石中原子、离子、分子的价电子和分子轨道上的电子在电子能级间的跃迁而产生的一种分子吸收光谱。不同晶体结构的各种彩色宝石，其内所含的致色杂质离子对不同波长的入射光具有不同程度的选择性吸收，由此构成测试基础。在宝石晶体中，电子是处在不同的状态下，并且分布在不同的能级组中，若晶体中一个杂质离子的基态能级与激发态能级之间的能量差，恰好等于穿过晶体的单色光能量时，晶体便吸收该波长的单色光，使位于基态的一个电子跃迁到激发态能级上，结果在晶体的吸收光谱中产生一个吸收带，便形成紫外可见吸收光谱。

宝石测试中常见三种紫外可见吸收光谱类型：

1、d电子跃迁吸收光谱过渡金属离子为d电子在不同d轨道能级间的跃迁，吸收紫外和可见光能量而形成紫外可见吸收光谱。这些吸收谱峰受配位场影响较大。d—d跃迁光谱有一个重要特点，即配位体场的强度对d轨道能级分裂的大小影响很大，从而也就决定了光谱峰的位置。

2、f电子跃迁吸收光谱与过渡金属离子的吸收显著不同，镧系元素离子具有特征的吸收锐谱峰。这些锐谱峰的特征与线状光谱颇为相似。这是因为4f轨道属于较内层的轨道，由于外层轨道的屏蔽作用，使4f轨道的厂电子所产生的f-f跃迁吸收光谱受外界影响：相对较小所致。如蓝绿色磷灰石、人造钇铝榴石、稀土红玻璃等。

3、电荷转移(迁移)吸收光谱

在光能激发下，分子中原定域在金属M轨道上的电荷转移到配位体L的轨道，或朝相反方向转移。这种导致宝石中的电荷发生重新分布，使电荷从宝石中的一部分转移至另一部分而产生的吸收光谱称为电荷转移光谱。电荷转移所需的能量比d—d跃迁所需的能量多，因而吸收谱带多发生在紫外区或可见光区。

在宝石光谱测量中，实验所得光谱信息主要包括谱线波长谱线的相对强度及谱线的轮廓及宽度。一般由谱线的半宽度来表征谱线的轮廓，而决定谱线半宽度的因素主要有：由粒子固有的能级所决定的自然半宽度，由粒子无规则热运动引起的多普勒变宽，由粒子的相互碰撞引起的共振变宽和罗仑兹变宽。这些因素直接影响光谱线的相对强度和吸收峰值的准确定位。

在宝石光谱特性测量中，被测量宝石的吸收光谱的特征峰值，是判断其特性的重要分析依据。因此测量时希望光谱吸收峰值具有锐利的峰值形态。但在常温条件下，由于物质内部分子原子振动引起的干扰，使得宝石特征吸收光谱曲线变的平坦，不易被观察者识别。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种宝石防结露浸入式光谱测量装置，实现在低温下对宝石光谱进行测量。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：本实用新型包括液氮池、镜头、半透半反射镜、光源、石英窗口、面阵CCD、光谱仪和样品；所述镜头位于液氮池上方，所述光源设置于液氮池和镜头之间，所述半透半反射镜设置于镜头的光路上，所述石英窗口设置于所述液氮池内，所述样品放置于液氮池内的石英窗口上，所述面阵CCD设置于半透半反射镜的透射光路上，所述光谱仪设置于所述半透半反射镜的反射光路上。

所述镜头为变倍调焦镜头。可以根据需要进行焦距调节。

所述液氮池为V形槽，所述石英窗口设置于所述V形槽的V形上。V形槽能够确保被测样品的侧面与测量头保持垂直。

所述液氮池的底部设有二维调节平台。根据需要调节样品的位置。

所述测量装置还包括定位显示器，所述定位显示器连接面阵CCD。能够显示样品的位置。

所述测量装置还包括分析显示器，所述分析显示器连接光谱仪。能够显示样品的光谱信息。

所述半透半反射镜的反射光路上设有光纤传感器，所述光纤传感器通过光纤连接光谱仪。

所述石英窗口为透明石英窗口。光线入射样品后，采集到的信号由被测样品透射和反射的光线组成。

本实用新型运用低温技术进行宝石光谱的测量，解决由于温差引起的被测宝石表面结露的现象。被测宝石表面如果结露会引起光线透射反射强度，引起光线的散射等情况，无法正常的进行测量。本实用新型将被测量宝石直接放入液氮池中，保证其处于低温平衡条件，同时在低温样品池中采用透明石英窗口，进行光信号的传输，即光源透过透明石英窗口照射被测宝石样品后，反射光线经透明石英窗口反射光谱信号，经光纤传输至光谱仪进行光谱采集分析。