Ⅰ 高光譜儀Hyperion
一、內容概述
Hyperion高光譜感測器也是推掃式的,它裝載在2000年發射的NASA EO-1衛星上,並作為一項為期一年的技術校準和/或示範任務的一部分。Hyperion可提供高解析度的高光譜圖像,波長范圍0.4~2.5 μm,總共220個光譜波段,解析度為30m。這220個很窄的光譜波段要求每一個像元足夠大,以便保證合理的高信噪比。
二、應用范圍及應用實例
首先在澳大利亞Mt.Fittion地區開展了Hyperion數據評估,盡管發現其數據雜訊較高,也被認為是成功的。不過,國外文獻對其評價一般不高。例如,有人認為其50∶1 的信噪比一般除了對理想的、高度乾旱環境有用外,對其他任何環境而言都不足以識別某一種蝕變礦物(Agar,2007)。因為一個30 m的像元通常將會產生混合礦物光譜,因而需要極高的(如>200∶1)的信噪比,才能解決亞像元級礦物填圖問題。由於Hyperion數據成本相對較高,且缺少保留存檔的數據,加上對任務數據獲取的需求較少,這些都限制了其在礦產勘查中的應用。不過不管怎麼說,它至少從技術上表明星載高光譜遙感是完全可行的。
1.岩性識別
納米比亞Rehoboth地區是一個半乾旱區,基岩很少出露,主要被大量風化和侵蝕形成的不同時代的堆積物所覆蓋。鈣質結礫岩廣泛分布,局部被沙丘掩埋,植被少量發育。選擇了兩塊區域進行實驗,一塊面積約1.6km2,主要由鈣質結礫岩和植被組成,只有少量沖洪積物;另一塊面積約2.7km2,都是近代沖積物堆積,由各種不同岩性組成。
第一塊區域Hyperion圖像上至少有一個單一岩性的像素,第二塊區域則沒有(Gomez et al.,2007)。分別在這兩塊區域都採用獨立成分分析(ICA)與N-FindR方法,對Hyperion圖像進行處理,進行岩性識別。
第一塊區域不管採用哪一種方法都獲得了跟野外觀察一致的結果:①N-FindR方法可識別(並定量表示)分布在河岸上的鈣質結礫岩,以及分布在河床里的部分植被和鈣質結礫岩;②ICA方法可識別(並定量表示)表面地層中(河床除外)少量的砂岩,以及河床里的黑色灰岩和鈣質結礫岩(圖1)。
第二塊區域近代沖洪積物通過ICA和N-FindR兩種方法識別的結果都跟野外觀察吻合。這兩種方法都識別出了沖積物下游的沙以及河床內較多的鈣質結礫岩。通過沖積物東側綠色片岩上沙、石英和石英碎屑及植被的分布情況,可重新修正沖積物與頁岩和砂岩地層之間的界線。少量的砂岩可通過N-FindR方法來識別,而少量黑色灰岩可通過ICA方法來識別。
圖1 第一塊區域四種成分的含量圖
(a)N-FindR方法;(b)ICA方法
2.礦物識別
研究區位於印度中部恰蒂邦的Dongargarh鎮附近。花崗岩分布廣泛,它極易發生化學風化(即高嶺土化),而長石則發生不同程度的蝕變,並由於蝕變和交代形成細粒高嶺石礦物的集合體。花崗岩徹底的高嶺土化會使岩石被還原成跟土壤一樣易碎的物質,只有石英才能倖存下來。此外,研究區受季風氣候(如強烈降雨)的影響,在很大程度上促進了長石蝕變。通過遙感技術了解岩石和土壤的礦物成分與空間分布特徵,對於進一步開展礦產勘查具有重要意義(Bhattacharya et al.,2012)。
首先採用ASD公司的野外攜帶型光譜儀對有代表性的岩石和土壤進行了測量,然後與USGS光譜庫進行對比,確定了高嶺石、累托石和沙漠漆等主要蝕變或風化產物。然後採用ENVI軟體,對Hyperion數據進行處理,通過光譜角填圖(SAM)及光譜特徵擬合(SFF)演算法,對影像數據中包括奧長石在內的4種蝕變或風化產物進行了識別與填圖。
如前所述,研究區多數被具有花崗質親和性的土壤和花崗質圍岩所覆蓋,許多地方發生了徹底的高嶺土化蝕變,只留下一點腐爛易碎的物質。然而,通過SAM分類填圖結果(圖2)可以看到,高嶺石主要分布在出露的花崗岩露頭周圍,那裡的風化作用最強。奧長石呈補丁狀散落在整幅圖中,但在弱風化岩石出露的地方其含量相對較高。累托石是另一種黏土礦物,在圖幅南部與西南部的含量相對較高,那裡的岩石主要是流紋岩。最後一種也是研究區最重要的類型是岩石表面覆蓋的黑色的物質,稱為沙漠漆。分類結果詳見表1。
表1 類型分布情況
續表
圖2 研究區SAM礦物分類圖
三、資料來源
Bhattacharya S,Majumdar T J,Rajawat A S et al.2012.Utilization of Hyperion data over Dongargarh,India,for mapping altered/weathered and clay minerals along with field spectral measurements.International Journal of Remote Sensing,33(17),5438~5450
Gomez C,Le Borgne H,Allemand P et al.2007.N⁃FindR method versus independent component analysis for lithological identification in hyperspectral imagery.International Journal of Remote Sensing,28(23),5315~5338.
Ⅱ 材料的漫反射系數怎麼測量用什麼儀器測量
方案一:M2035光譜儀
M2035光譜儀是一台具有350mm焦距、f/4.8焦比、高解析度、高通量等特性的單色儀。該單色儀可用於常規掃描應用及配合多通道陣列探測器用於成像。
其解析度高達0.05nm,波長范圍在185nm
to
78um,誤差在±
0.2nm.
M2035光譜儀配合不同線密度光柵得到理想的解析度,用戶可根據實際需要選配。
Mycro光譜分析部門提供的標配光柵線密度為:1200g/mm全息光柵(峰值可達250nm)、600g/mm及300g/mm
光柵峰值分別可達1um、2um。
方案二:M272光譜儀+帶探測器的積分球和光源。
該經濟型系統僅能測量漫反射系數。
M272光譜儀是一台具有焦距200mm、f/2.0焦比、高通量等特性的單色儀,配合不同線密度光柵可以得到滿足不同波長范圍及解析度要求
M272光譜儀採用凹面光柵來聚焦光和分散光。該光柵具有像差校正功能,使球面像差及散光最小化。
Ⅲ 如何通過光譜儀測量反射率
讓光全部通過探測器就可以,用黑布遮住,消除雜光的影響,一般軟體設計都會有一點扣除暗背景,也是消除環境光的影響
Ⅳ 測光在玻璃中界面出的反射率用什麼儀器
可能參考一下紫外復透射反射儀,制或者折射儀之類的,這類儀器多用於光學的反射和折射。可參考 http://www.shhk.com.cn/proct_detail-3591.htm 這類資料 。希望能幫到你。
Ⅳ 用什麼儀器可以測玻璃的反射率
物體反射的輻射能量占總輻射能量的百分比,稱為反射率。不同物體的反射率也不同,這主要取決於物體本身的性質(表面狀況),以及入射電感波的波長和入射角度,反射率的范圍總是反射率小於等於1,利用反射率可以判斷物體的性質。[1
Ⅵ 反射率的測定方法
反射率是不透明礦物最重要的光學性質,是鑒定礦物的主要光學常數。其測定方法一般有光電學方法(光電光度法)和光學方法(視測光度法和簡易比較法)。
一、光電學方法
光電學方法(光電法或光電光度法)是利用光電效應的原理,即利用光電元件所產生的光電流與其受照光強成正比的原理來測定礦物反射率。其方法是在同一條件下,分別測取「標准」與欲測礦物的光電流強度,從而根據已知反射率的「標准」計算出欲測礦物的反射率。測反射率的光電裝置,按所採用光電元件種類可分為光電池、光電管和光電倍增管顯微光度計。前兩種由於其靈敏度及准確性差而被淘汰;光電倍增管顯微光度計其靈敏度高,能測直徑小至0.5 μm面積的光強。所以被國際礦相學委員會規定為測定反射率的標准儀器。
圖2-4 光電倍增管結構示意圖
光電倍增管顯微光度計(法)因光的接收元件為光電倍增管而得名。由於它被光照後,其光電流強度(發射的光電子數)與照度(入射光強)成正比的線性關系較好,能感受很弱的光,故對細小礦物能精確地測其反射率。光電倍增管由陽極、陰極和多個二次發射靶屏極組成(圖2-4)。當光照射到光電陰極便會發射光電子,由於第一靶屏D1 與陰極間的電壓差所產生的靜電場作用,使光電子被吸到D1 上,並在那裡打出更多的二次電子落到第二靶屏D2 上,又成倍地產生了新的第二次電子。這樣經過多個(10 個~15個)靶屏極多次的第二次電子發射,當達到陽極時,其光電子將比原來多出幾百萬倍,從而提高了靈敏度。陽極輸出的電流可用靈敏檢流計測定。光電倍增管外加電壓一般為700 V~3000 V。
圖2-5 MPV-1型光電倍增管光度計在反射光中測定原理示意圖
1—物台;2—光片;3—物鏡;4—孔徑光欄(像);5—目鏡光欄;6—目鏡;7—半透明反射器;8—反射棱鏡;9—透鏡;10—觀察目鏡光欄;11—目鏡的出射光瞳;12—測量光欄;13—半透明反射器;14—毛玻璃;15—光電倍增管;16—測量光欄照明燈泡;17—反光顯微鏡照明系統;18—觀察目鏡;19—反射玻片;20—補償棱鏡;21—人眼
光電倍增管及其光度計目前已有很多光學工廠生產。常見的有奧普同廠生產的MPM型和萊茨廠生產的MPV系列,後者分1、2和3型。MPV光度計基本組成部分包括:OR-THOPLAN型顯微鏡;帶有穩壓器和干涉濾光器的光源;光電倍增管及它所用的穩壓高壓電源;測定光電流的儀表、數字顯示器和微處理機等。MPV-1型光度計測定反射率時光線進行情況見圖2-5。光線由照明系統17入射,經反射器19向下經物鏡3至光片2,從光片反射向上再經物鏡、玻片反射器至目鏡6,透過目鏡至半透明反射玻片7上,部分透射向上至倍增管15;另一部分反射向右進入觀察目鏡中,在此觀察被測礦物的影像。在12處有一測量光欄,用它來限定被測面積,此光欄被小輔助燈16照明後,其影像經7和反射棱鏡8反射後,也進入觀察目鏡重疊在被測礦物影像上,以便選擇測定部位。此外,視野光欄5也重疊在被測礦物的影像上,它比光欄12大一些。這樣用雙重光欄遮擋可使射入被測范圍內的有害雜光減至最少。測定時從電流計上讀出電流讀數,然後計算出所測的光學常數(反射率)。
反射率「標准」
不論用哪種方法測定礦物的反射率,都需與反射率已知的標准物質進行對比。這種簡稱「標准」的物質其選擇頗為重要,因為它對測定反射率的精確性起著決定作用。作為「標准」的物質,須具備的條件是:化學成分固定、化學性質穩定不易腐蝕,反射率色散曲線近於水平,均質性,無內反射,硬度高不易劃傷並能磨光成平整的鏡面。
所用標准按上述要求條件及實際工作需要可分兩個等級。一級「標准」的反射率是通過「光強直接測定法」標定,或根據對其所測定的N、K值計演算法而得出;二級標准可利用一級標准用「光電光度法」標定。國際礦相學委員會(COM)規定三種人造物質作為「標准」(一級標准):黑色中性玻璃,空氣中平均反射率為4.5% ±;碳化硅(SiC)單晶體切面的磨光片,空氣中平均反射率為20% ±;碳化鎢(W,Ti)C的底面磨光片,空氣中平均反射率為45% ±。各種「標准」對不同波長光的反射率精確測定值由所供工廠給出,並經責任工程師書寫在每個「標准」所附的卡片上。
二、光學方法
此法是藉助裝在顯微鏡上的視測光度儀來測定礦物的反射率,或在顯微鏡下同一視域中來比較兩種礦物(「標准」與欲測礦物)的反光強度(反射率)。前者稱視測光度法,後者為簡易比較法(視測比較法)。視測光度法主要有裂隙顯微光度儀法和視覺顯微光度儀法等。由於均以觀測者的視覺為准,故難免帶有主觀因素,所以精度較差,達不到精度要求,現已被淘汰。在日常的一般鑒定工作中,有時只需知道欲測礦物反射率的大致范圍,即可查表定出礦物時,可採用簡易比較法。由於它除顯微鏡外不需專門儀器及附件,操作簡便而易於掌握。
反射率簡易比較法
其具體方法是將欲測礦物和標准礦物光片用軟泥緊密鑲在載玻璃上,再用壓平器壓於同一水平面上,置於鏡下以目力比較其反射率。即在同一視域中比較兩礦物的明亮程度(代表反射率);若標准礦物與欲測礦物不能出現在同一視域中進行比較時,可反復迅速推移載片來比較它們的亮度。當待測礦物與幾種標准礦物比較後,即可定出欲測礦物反射率的范圍(高於或低於某些礦物,應屬於哪一反射率級)。本書鑒定表是以下列四種標准反射率礦物(表2-1)將反射率分為五級:
表2-1 四種二級標准礦物反射率值
R>黃鐵礦R Ⅰ級
黃鐵礦R>R>方鉛礦R Ⅱ級
方鉛礦R>R>黝銅礦R Ⅲ級
黝銅礦R>R>閃鋅礦R Ⅳ級
R<閃鋅礦R Ⅴ級
Ⅶ 光學性能檢測包含哪些檢測項目
現代光學元件的檢測內容與方法具體有下列幾個方面:
一、光學材料性能內的檢測容::
折射率,色散,非均勻性,應力雙折射,氣泡與雜質,條紋,光吸收等
二、光學元件的基本量測量:
平面(棱鏡):幾何尺寸 面形,角度,平行度
透鏡:幾何尺寸:外徑,厚度,倒邊 面形,中心偏
元件表面質量:劃痕, 麻點,粗糙度
元件薄膜: 厚度、均勻性、透過率、應力、形變、偏振等
三、光學系統特性參數的測量:
顯微鏡:放大率,數值孔徑
望遠鏡:焦距,放大率,相 對孔徑,視度
照相物鏡:相對孔徑,解析度,像面照度, 雜光系數
四、光學系統參數與像質檢測:
焦距與星點測量,解析度測量,幾何像差測量,波像差檢驗,透過率測量,像面照度測量,雜光系數測量,光學傳遞函數測量
五、光源和接收器、激光參量和波面質量的檢測等方面也都屬於光學檢測范圍。
另外,還有非光學量用光學測量的種種方法進行檢測:位移、形變、形貌等方面也都屬於光學檢測范圍。
Ⅷ 反射率儀的使用方法和注意事項是什麼呢
反射率測定儀使用方法:1、把探頭與電控箱連接,同時接上電源,開機預熱1520分鍾。此時應把探頭放在黑色標准板上為佳。2、校零:把探頭放在黑色標准板上,調整主機的校正旋鈕,使主機數字顯示為00.0,允許變動±0.1。3、校正標准值:把探頭放在白色標准板上,調整主機的校正旋鈕,使主機顯示的數值與白色標准板的標定值一致,允許變動±0.1。反復2-3條幾次,使主機顯示的數值滿足校零、校正的要求。(註:標准板值為小數點後兩位,校正時,請用戶自行四捨五入保留一位小數。)4、測量RB值:把探頭移至放有試樣的黑色工作陶瓷板上,顯示器所顯示的數值即為RB值(或參照有關國家標准要求進行)。5、測量Rw值:把探頭移至放有試樣的白色工作陶瓷板上,顯示器所顯示的數值即為Rw值(或參照有關國家標准要求進行)。6、計算求得對比率RB/Rw值。反射率測定儀注意事項:1、為保證測量精度,儀器應經常校準,允許偏差為±0.1。2、為克服光電池的光照疲勞現象,在測試的間隙時間內應將探頭放在黑色標准板上面。3、試樣的制備應嚴格依照相關的國家標准規定進行。
Ⅸ 反射式黑度儀黑度是如何計算的
反射式黑度計是一種高靈敏度的反射率測量儀器,用於測量黑色及深灰色物體表面的黑度程度,適用於油墨塗料,炭黑及橡膠工業中炭的著色強度和黑度的測定,儀器的測量精度與美國試驗、材料協會標准(astm)指定的densichon型反射式光度計有良好的相關性。
儀器的測量電路選用高精度,低漂移集成運算放大器和大規模集成電路a/d轉換器,因此儀器讀數穩定,工作可靠,使用方便。
1、超小型的設計可以放在口袋裡,更便於攜帶及現場測量,是目前國內體積最小,重量最輕的白度儀。
2、超省電的設計,使用一節5號電池(充電電池或者鹼性電池均可),便可 操 作。一節新電池可以連續使用50個小時以上, 大約可以測量一萬個數據。
3、特殊的防潮工藝可以讓您放心在各種惡劣的環境中使用。
4、即開即測,無需等待時間,數值穩定、無漂移,便於快速測量。
5、長壽命的光源,無需更換。
6、標准灰度傳遞標准值,准確可靠。
7、可以選配粉樣盒與壓樣器進行准確的粉體測量。
型號:MN-B
投射角度:45/0
測量范圍:0~199.9
漂移:<0.5%
光源:D65光源
重復性:0.2
電源:1.5vAA
窗口尺寸:12×26mm
體積:114×32×64mm
主機重量:300g
主要用途:炭黑,油墨。
Ⅹ 鑽石鑒定相關儀器
一、熱導儀
物質的熱能可通過三種方式進行傳遞:傳導、對流和輻射。在室溫條件下,主要是傳導。
熱有四種固有的特性,即熱導率、熱擴散率、傳熱系數和比熱容。其中熱導率對於物質而言是一常數,表示每秒鍾通過一定厚度的物質的熱量。熱導率的測量單位為瓦特每米每攝氏度(W/m·℃)。熱導儀是根據寶石的導熱性能設計並製造的,它是一種用途較為專一的鑒定儀器。由於在所有寶石中,鑽石具有極高的導熱性能,因此,熱導儀主要用於鑒別鑽石及其仿製品(見圖2-1-56)。
圖2-1-56 熱導儀外觀
(一)設計原理
對於非均質體晶體而言,因為晶體結構的異向性,不同方向熱導率不同。
通常認為熱量的傳遞是通過自由電子和光子進行的。因此,金屬的熱導率較非金屬大,而非晶質體中由於結構單元的無序性,光子產生更多的散射,因此晶體的熱導率(λ較非晶體大。然而鑽石是一例外,雖為非金屬,但其熱導率卻比金屬還要大(見表2-1-4)。其原因是,鑽石的熱導率與鑽石晶體中碳原子振動或共振頻率有關。在鑽石晶體中,C原子非常輕,而結合的鍵力卻很強。因此,原子的震動或共振頻率非常高,並且C原子振動時消耗的能量非常小,熱量可以非常迅速地傳過鑽石而不會被吸收。
表2-1-4 幾種材料的熱導率
(二)結構
熱導儀包括熱探針、電源、放大器和讀數表四部分。讀數表可由信號燈或鳴叫器代替,顯示測試結果。電源為熱探針供熱,並為整個儀器供電。整個熱導儀的關鍵元件是熱探針,儀器內部結構如圖2-1-57所示。
圖2-1-57 熱導儀結構示意圖
電熱元件為銅針,銅針兩端連接儀表形成電路,即組成了熱電偶。接通電源,經預熱,銅針升至一定溫度即可測試。當銅針外端與寶石表面接觸時,熱量傳遞給寶石,銅針外端降溫,溫度變化通過熱電偶測出,再經過放大器和讀數表或蜂鳴器顯示結果。
(三)測試
1)待測寶石必須乾燥和干凈,測試應在室溫下進行。
2)打開儀器開關,預熱。手握探測器,以直角對准測試寶石,若探頭接觸了金屬托,許多儀器會自動發出警報聲。
3)施加一定的壓力,儀器顯示出光和聲信號,得到測試結果。
(四)注意事項
1)熱導儀的探頭非常精細,因此在使用過程中,必須小心以免損壞。使用完畢應立即蓋上保護罩。
2)電池電力不足時應及時更換,以免測量結果不準確。
3)長時間不使用,應將電池取出,以免造成儀器的腐蝕與損壞。
4)定期清潔探頭,測試前將探頭在一張軟紙上輕擦即可。
5)測試裸石時,應使用金屬托盤作為底托,熱導儀通常有此附件。測試小粒寶石,如分鑽,光和聲信號可能不會很強。
6)在測試時,銅針應盡可能與測試寶石表面垂直接觸。
7)寶石表面應干凈、乾燥,排除寶石之外的干擾。
8)盡量控制室內空氣的流通,如不要急促呼吸,不要正對空調或窗戶測試。
二、鑽石確認儀(DiamondSureTM)
鑽石確認儀(Diamond SureTM)是一種快速的天然鑽石篩選儀器(見圖2-1-58),可以檢測重量在0.10~10ct范圍內的無色—淺黃色(Cape系列)拋光鑽石,它可以在各種環境下對已切磨鑽石進行鑒定、對有懷疑的樣品建議做進一步檢測分析。但是被「建議做進一步檢測」的樣品,樣品必須經附加檢驗才可確認其准確的產品類別,因為該儀器尚不能識別某些罕見天然鑽石(大約占所有普通鑽石的1%~2%)。鑽石確認儀主要用於檢測無色或基本無色的鑽石。通常來講,棕色天然鑽石或其他彩色天然鑽石鑒別後很容易顯示「請進一步檢測」,但天然黃鑽石例外。該儀器可以鑒別黃色合成鑽石與天然黃色鑽石。鑽石確認儀並不適用於其他寶石或鑽石仿製品的鑒別分類,也不能用於檢測天然鑽石進行了何種人工處理,如裂縫填充、輻照或熱處理等。
圖2-1-58 鑽石確認儀(Diamond SureTM)及其顯示內容
鑽石確認儀操作簡便,既可用來檢測未鑲嵌的鑽石,也可檢測簡單鑲嵌過的鑽石。檢測時,將拋光的待測樣品檯面朝下放在光纖點中心位置、按「檢測」鍵,這時儀器將自動檢測並分析樣品的可見光吸收光譜,幾秒鍾後顯示屏上將出現測試結果。如果樣品處於良好的檢測狀態、操作準確,會有以下幾種結果之一出現在液晶顯示屏上:
1)顯示「通過」說明樣品為天然鑽石,無需做進一步檢測。
2)顯示「通過,請作熱儀檢測」的樣品,如果在熱導儀檢測時顯示為「鑽石」,則該樣品為天然鑽石。合成立方氧化鋯在鑽石確認儀上也顯示這樣的結果,但熱導儀檢測不會顯示為鑽石。
3)顯示「建議作進一步檢測」,如合成鑽石將會顯示這一結果或者是以下兩種結果之一。許多鑽石仿製品也會顯示這一結果,偶爾在檢測天然鑽石時也會出現這種信息,尤其是彩色鑽石,但是通過常規寶石鑒定就可以確認。
4)顯示「請進一步檢測(Ⅰb型成分)」:Ⅰb型成分是黃色合成鑽石的特點。在極少數情況下,天然鑽石也可能顯示此特性(這種極少的天然鑽石則被稱為「金絲雀黃」)。大部分淺黃色合成鑽石經檢測都會顯示此結果。
5)顯示「請進一步檢測(Ⅱ型)」:所有無色天然Ⅱ型鑽石、合成Ⅱ型鑽石以及鑽石仿製品都會顯示如此結果。偶爾也會有Ⅰ型鑽石檢測後顯示此信息。如果需要鑒定類別,該儀器的檢測結果還需要通過紅外吸收光譜分析確認。
6)顯示「請進一步測試(碳硅石檢測)」:碳硅石一般都能被鑽石確認儀辨識,大部分都會顯示本條信息。進行一些簡單的寶石鑒定測試就可區別碳硅石和鑽石。
實驗性檢測表明天然鑽石中大約只有1%的天然鑽石在鑽石確認儀檢測會被要求「建議作進一步檢測」,這其中包括了稀少的Ⅱ型鑽石和極少部分Ⅰb型鑽石,這並不能肯定它們就是合成鑽石或鑽石仿製品,這種情況下常規的寶石學方法鑒定是不可缺少的。
總之,鑽石確認儀是一種天然鑽石快速分辨儀器,易於操作,能將所有的合成品及仿製品篩選出去,能識別Ⅱ型鑽石和合成碳硅石。DTC對60萬粒天然鑽石樣品進行過測試,98%的天然鑽石樣品「通過」鑽石確認儀檢測,不需要其他檢測;僅不到2%的樣品需要做其他的檢測,以判斷其是否為天然鑽石。
三、鑽石觀測儀(Diamond ViewTM)
Diamond ViewTM是Diamond SureTM的絕好補充,運用鑽石觀測儀對樣品的熒光圖譜進行分析,可對被鑽石確認儀「建議作進一步檢測」的樣品做准確鑒定。 當然,Diamond ViewTM也可以作為檢測或研究儀器單獨使用。Diamond ViewTM的原理是依據天然鑽石與合成鑽石的熒光圖譜顯示不同的生長結構,合成鑽石在短波紫外光下呈現特徵的生長區結構熒光圖譜,從而可與天然鑽石相區分。Diamond ViewTM的組成部分包括:電腦及顯示屏,照相裝置,真空夾持鑷子及其他輔助元件(見圖2-1-59)。
圖2-1-59 鑽石觀測儀(Diamond ViewTM)
使用時將已拋光的鑽石樣品置於真空樣品倉的短波紫外光下,電腦顯示屏上會出現樣品的紫外熒光圖譜,操作者可方便地對焦於樣品表明並選擇適當的放大率。按「UV」(即紫外光)鍵,可見光關閉,紫外光打開,當顯示屏上出現合適的圖譜時,按「Capture」(即抓圖)鍵,圖像會保留在顯示屏上。紫外燈熄滅後,顯示屏會自動出現磷光圖譜,以作檢查。通常情況下近無色的天然鑽石磷光很弱,而HTHP合成鑽石磷光都很強、持續時間也長。磷光圖譜會顯示在屏幕的右下角。
與Diamond ViewTM連接的電腦中存有各種天然和合成鑽石的紫外熒光圖樣,可直接將待測樣品的熒光圖樣與之對比,從而得出結論。
總之,對鑽石確認儀「建議作進一步檢測」的樣品,可藉助鑽石觀測儀作熒光圖譜分析。鑽石觀測儀可利用強短波紫外燈照射樣品,激發樣品獲取熒光圖譜,如HPHT合成鑽石的熒光圖譜顯示特別的幾何型生長區結構,從而達到進一步檢測的目的。
四、590型無色合成碳硅石/鑽石測試儀
用熱導儀測試鑽石和合成碳硅石時,兩種材料均顯示為鑽石,二者無法區分。為此美國C3公司設計了590型測試儀,用於熱導儀測試之後進一步區分鑽石和合成碳硅石。590型測試儀體積小,攜帶方便,用途專一,操作簡便(見圖2-1-60)。
圖2-1-60 590型無色合成碳硅石/鑽石測試儀
590測試儀的設計原理是在導熱性測試後,檢測寶石對紫外光的吸收。鑽石不吸收紫外光,紫外光可以穿透鑽石,而合成碳硅石對紫外光有強烈的吸收。
測試時使寶石檯面與儀器光導纖維探頭端部保持垂直並接觸(鑲嵌鑽石的金屬托不能與探頭接觸)。如果是鑽石,就能激活蜂鳴器和綠色指示燈;如果是合成碳硅石,只要寶石的檯面與探頭保持接觸且未翻轉,則綠色指示燈和蜂鳴器就應處於關閉狀態。
590型測試儀為精密光導纖維電子儀器,必須在正常溫度、濕度下使用,不得儲存在有化學品的地方。光導纖維探頭的端部應保持清潔。清潔探頭時,應使用蘸過酒精的棉簽輕輕擦拭其端部,然後用柔軟的棉布擦乾。由於光導纖維探頭從測試儀中伸出,所以必須小心操作,以免對其造成損傷。590型測試儀在不用時,必須把防護滑板蓋住測試口以保護探頭。不得用手指直接觸摸從590型測試儀的窗口可以看見的鹵燈,因為鹵燈在點亮後溫度很高,皮膚上的鹽分和油分對其有損壞。應用清潔的塑料或布擦拭鹵燈,如果鹵燈被手指觸摸到,必須在使用前用酒精棉簽擦拭乾凈。
五、反射儀
在寶石鑒定中,反射儀主要用於測試折射率超過標准折射儀極限的高折射率寶石的近似折射率,如人造釔鋁榴石、釓鎵榴石、鈦酸鍶、合成立方氧化鋯、鑽石等。
(一)原理
反射率是指單位時間內從界面單位面積上反射光的強度與入射光的強度之比。寶石對光線的反射程度取決於該寶石的分子結構和成分,還取決於寶石表面的拋光程度。
反射儀是根據寶石的反射率性質設計的一種儀器,它可以測量從寶石表面返回的光量。寶石的反射率與折射率之間存在准線性關系,即:
反射率=反射光線的強度/入射光線的強度=(n1-n2)2/(n1+n2)2
式中:n1——寶石的折射率;
n2——周圍介質的折射率,空氣的折射率為1。
根據各種寶石的折射率,可以依上式計算出各種寶石的反射率。由於寶石的折射率有一定的變化范圍,因此寶石的反射率也存在一定變化范圍(見表2-1-5)。
表2-1-5 常見寶石的折射率與反射率(R)
(二)反射儀的結構和使用
LC特朗姆帕(Trumper)於1959年設計出了世界上第一台測定寶石反射率的儀器。目前採用電子反射儀,利用遠紅外線發光二極體作為入射光源,用袖珍的光電管檢測從寶石表面反射的光量,從而達到鑒定寶石品種的作用。
反射儀的右上角(或下半部)有一個圓形測光孔,孔內構造如圖2-1-61所示。內部有一個發光二極體和一個光電接收器。測試時,將寶石拋光良好的檯面對准測光孔,蓋好遮光罩,打開開關。儀器通電後二極體發出一束波長930nm的紅外光,以大致7°~10°的入射角射到寶石檯面上,經檯面反射後,射入光電管的接收器。接收器的光電管產生光電流,所產生的電流大小與從寶石檯面反射回的光的強度成正比。光電流傳到反射儀的儀表顯示器中,通過指針偏轉所指的刻度,即可知道所測寶石的品種。
圖2-1-61 反射儀原理圖
反射儀顯示器上的刻度,分為高、低兩檔。低檔反射率范圍是2.78%~8%;高檔反射率范圍是8%以上。兩檔在測定時可由按鈕變換。只有寶石的折射率大於1.80,即反射率高於8%時,才適用於反射儀。
(三)使用反射儀的注意事項
目前,大多型號的反射儀已把反射率轉換成了折射率,但其測量精度不如常規折射儀,只能達到±0.05。使用反射儀應注意以下事項:
1)對於折射率低於1.80的寶石,不宜使用反射儀,盡量用折射儀來測定。
2)所測樣品必須具有拋光良好的平面且大於測試孔,否則接收不到儀器信號或導致讀數過低。
3)樣品內部的包體的反光可導致讀數出現偏差。
4)每個樣品從多個方向測量,以保證結論的准確性。
5)樣品表面要求潔凈無污物,否則影響光的反射,導致結論錯誤。
6)可以將熱導儀和反射儀結合使用。
另外,應特別注意合成碳硅石在空氣或氧氣中經高溫處理後,表面可形成一層的二氧化硅薄膜,降低了合成碳硅石的反射率,使其在反射儀上的讀數與鑽石相似。