漫反射分光鏡儀器的制造方法
【專利摘要】用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括：一個樣品接收位置(2)，接收用于分析的樣品(3)；一個照明布置(4)，將光引導朝向接收的樣品；一個檢測器(6)，檢測通過接收的樣品反射的光；以及收集光學器件(5)，將通過接收的樣品反射的光引導朝向檢測器。照明布置還包括一個干涉儀(42)和一個半束阻止件(45a，45b)，半束阻止件被安排成大體上在光學路徑中的一焦點處以阻止退出干涉儀、穿過焦點并且被反射的光再進入該干涉儀。半束阻止件(45a)可被安排在干涉儀和光源(41)之間的光學路徑中以阻止向后朝光源退出干涉儀且由光源反射的光再進入干涉儀和/或半束阻止件(45b)可被安排在干涉儀與光源相對側(cè)上的光學路徑中。
【專利說明】
漫反射分光鏡儀器
技術領域
[0001]本實用新型涉及漫反射分光鏡，且具體而言涉及FT-1R(傅里葉變換紅外)漫反射分光鏡儀器和用于制造FT-1R漫反射分光鏡儀器的方法?！颈尘凹夹g】
[0002]在漫反射領域中，光束照射到樣品上。從樣品反射的光的一部分被收集且經(jīng)過光譜分析以確定該樣品的化學成分。
[0003]預測樣品的化學成分涉及使用使在多個波長下檢測到的光學能量與感興趣的特定化學種類的濃度相關的統(tǒng)計技術(被稱為化學計量)。
[0004]為了做出這樣的預測，首先必須使用已知濃度的標準建立校準或模型。建立這樣的模型的過程涉及使用許多標準，每個標準都需要通過某些其他技術(常常濕法化學)分析。替代的分析方法通常是麻煩且耗時的且因此是昂貴的。此外，已經(jīng)符合要求的標準常常具有一定的有限期。
[0005]高度期望的是，使用一個器械建立的校準設置可以被傳遞到另一個器械且在第二個器械上是有效的。通常的情況是，當使用第二個器械分析相同的樣品時，理論上相同的器械之間作為響應的小且細微的差異導致第二個器械的讀數(shù)稍微不同于第一個器械。最好的測量準確度是通過校準每個器械實現(xiàn)的。然而，這樣的實踐常常過分昂貴。
[0006]器械可以實現(xiàn)的響應越相似，對樣品特性的預測越一致。[〇〇〇7]將期望提供旨在幫助減少這樣的可變性且更通常幫助提高性能的漫反射分光鏡儀器。
[0008]當開發(fā)當前描述的儀器時所考慮的一些特定考慮包括:
[0009]通過儀器測量的光譜依賴于樣品相對于照明源和/或檢測系統(tǒng)的定位的趨勢； [〇〇1〇]設備之間的和在不同的時間的照明中的差異影響所獲得的光譜的趨勢；[〇〇11]在FTIR分光鏡中可通過雙調(diào)制假像引入的誤差；
[0012]事實上，背景光譜中不時地存在差異和/或在儀器操作中總體上可能存在漂移或失靈。
[0013]當前開發(fā)并且描述的儀器的多個不同特征可以幫助解決這些問題中的一個或多個?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0014]根據(jù)本實用新型的第一方面，提供了用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括:
[0015]—個樣品接收位置，接收用于分析的樣品；
[0016]—個照明布置，用于將光引導朝向接收的樣品；
[0017]—個檢測器，用于檢測由接收的樣品反射的光；以及
[0018]收集光學器件，用于將由接收的樣品反射的光引導朝向該檢測器。
[0019]根據(jù)本實用新型的第二方面，提供了用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括:
[0020]—個樣品接收位置，接收用于分析的樣品；
[0021]—個照明布置，用于將光引導朝向接收的樣品；
[0022]—個檢測器，用于檢測通過接收的樣品反射的光且具有一個預定的光檢測有效區(qū)；以及
[0023]收集光學器件，用于將通過接收的樣品以一個在預定角度范圍之內(nèi)的角度反射的光引導朝向該檢測器，其中所述收集光學器件將該檢測器聚焦在無窮遠處。[〇〇24]當樣品高度(樣品和收集光學器件之間的間距)變化時，這有助于避免通過檢測器看到的光的強度和/或光譜中的變化。原則上相同的反射光線將通過收集光學器件收集且通過檢測器檢測而不管在系統(tǒng)的工作極限之內(nèi)的樣品高度。樣品高度的在操作范圍之內(nèi)的改變將改變收集的光線通過收集系統(tǒng)的路徑的橫向位置但是不會改變被選擇的且到達檢測器的光線也不會改變它們在檢測器處的到達位置。
[0025]人們將最自然地將檢測器聚焦在樣品接收位置處。然而，這導致的一個問題是系統(tǒng)變得對樣品高度(樣品和收集光學器件之間的間距)非常敏感，這是因為根據(jù)高度將不同量的光和不同的光線收集并且成像在檢測器的不同部分上。
[0026]該照明布置可被布置成用于引導在接收的樣品處的照明光束且在所述收集光學器件的入口處的收集光學器件的光學軸線可以向照明光束的光束軸線傾斜。[〇〇27]這可以幫助避免收集任何鏡面反射光束且提供照明光束和收集光學器件的輸入/ 收集光束之間的物理隔離。
[0028]收集光學器件可以包括一個軸線偏離拋物面鏡和一個橢球鏡，該軸線偏離拋物面鏡用于聚焦來自無窮遠處的光，該橢球鏡被設定尺度以校正該拋物面鏡的像差。[〇〇29]該拋物面鏡可以被布置在收集光學器件的光學路徑中，處在該橢球鏡之前。[〇〇3〇]該拋物面鏡可以是收集光學器件中的第一光學部件。[0031 ]在一個替代系統(tǒng)中，可以使用合適的透鏡代替所述鏡。
[0032]收集光學器件的一個入口光瞳的尺寸可以被選擇成足以將預定樣品范圍容納到收集光學器件間距。
[0033]該拋物面鏡的直徑可以限定收集光學器件的一個入口光瞳。
[0034]該拋物面鏡的直徑可以被選擇成足以將預定樣品范圍容納到收集光學器件間距。
[0035]收集光學器件可以包括一個中間焦點位置且一個孔徑可以被設置在該中間焦點位置處且被布置成使得其在檢測器處的圖像具有被選擇成防止在所選擇的角度范圍之外的光線到達該檢測器的預定尺度。該預定尺度可以是依賴于檢測器的光檢測有效區(qū)的尺度選擇的。該預定尺度可以被選擇成與該光檢測有效區(qū)的尺度大體上相同。
[0036]該中間焦點位置可以被安排在該拋物面鏡和該橢球鏡之間。
[0037]該照明布置可以包括一個光源。在其他情況下，該光源可以被設置在該照明布置夕卜。該照明布置可以被布置成用于將該光源聚焦在大體上無窮遠處。
[0038]根據(jù)本實用新型的第三方面，提供了用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括:
[0039]—個樣品接收位置，接收用于分析的樣品；
[0040]—個照明布置，用于將光引導朝向接收的樣品；
[0041]—個檢測器，用于檢測通過接收的樣品反射的光；以及[〇〇42]收集光學器件，用于將通過接收的樣品反射的光引導朝向該檢測器，其中該照明布置包括一個光源且被布置成接受來自光源的光且該照明布置被布置成用于將該光源聚焦在大體上無窮遠處。
[0043]這將導致來自該光源上的每個點的光遍布于該樣品接收位置處的場，這進而將提高照明的均勻性和測量中的一致性。人們可以更自然地將該光源聚焦到該樣品接收位置上，但是這將導致照明中的更大空間變化，因為光源的圖像形成在樣品處，且因此通常導致照明中的更大變化。
[0044]該光源可以包括一個白熾燈。該照明布置可以被布置成用于將該光源的燈絲聚焦在大體上無窮遠處。[〇〇45]該照明布置可以被布置成使得光源和樣品位置之間的光學路徑中的任何非均勻光學表面在該光學路徑中與攜帶的樣品的任何圖像隔開。
[0046] 該照明布置可以包括干涉儀，該干涉儀包括一個光束分裂器，且該照明布置可以被布置成使得樣品的圖像在該光學路徑中與該光束分裂器隔開。[〇〇47]該照明布置可以包括一個入口拋物面鏡以用于收集來自光源的光。該光源可以被放置在該入口拋物面鏡的焦點的區(qū)域內(nèi)。實踐中，該光源可以被放置成恰好超過該入口拋物面鏡的焦點。
[0048]該照明布置可以被布置成使得樣品的圖像將在該入口拋物面鏡和該光束分裂器之間的光學路徑中。[0〇49] 該照明布置可以包括一個J.光闌孔徑(J.Stop aperture)，該J.光闌孔徑被設置在該光學路徑中的一個焦點處以阻止具有超過閾值散度的光線。
[0050]該照明布置可以包括一個中繼拋物面鏡，該中繼拋物面鏡被安排在該干涉儀的與光源相對的一側(cè)上的光學路徑中。該J.光闌孔徑可以被設置在該中繼拋物面鏡的焦點處。
[0051]注意，在替代方案中，干涉儀、入口拋物面鏡、J.光闌孔徑和中繼拋物面鏡以及類似的部件中的一個或多個可以被設置在該儀器的照明布置的外部。[〇〇52]該照明布置可以包括一個干涉儀和一個半光束阻止件，該半光束阻止件被安排成大體上在光學路徑中的一個焦點處以用于阻止退出該干涉儀、穿過所述焦點并且被反射的光再進入該干涉儀。
[0053]根據(jù)本實用新型的第四方面，提供了用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括:
[0054]—個樣品接收位置，接收用于分析的樣品；
[0055]—個照明布置，用于將光引導朝向接收的樣品；
[0056]—個檢測器，用于檢測通過接收的樣品反射的光；以及[〇〇57]收集光學器件，用于將通過接收的樣品反射的光引導朝向該檢測器，其中該照明布置包括一個干涉儀和一個半光束阻止件，該半光束阻止件被安排成大體上在光學路徑中的一個焦點處以用于阻止退出該干涉儀、穿過所述焦點并且被反射的光再進入該干涉儀。
[0058] —個半光束阻止件起作用，是因為反射的光將在光學軸線的與光在向前的方向上經(jīng)過的一側(cè)相對的一側(cè)上通過該系統(tǒng)的焦點返回。因此，通過在焦點處在中途橫跨光束放置的一個遮擋件，在向前的方向上阻止了光的一半，且如果穿過的任何光被反射，則當反射的光在反方向上行進時，其將被阻止。這是有用的，因為它避免光穿過干涉儀兩次并到達檢測器，也就是說，它避免雙調(diào)制的光到達檢測器。
[0059]半光束阻止件可以被安排在干涉儀和光源之間的光學路徑中以用于阻止向后朝向該光源退出該干涉儀且通過該光源反射的光再進入該干涉儀。
[0060]替代地，半光束阻止件可以被安排在該干涉儀的與該光源相對的一側(cè)上的光學路徑中。
[0061]該照明布置可以包括兩個半光束阻止件，所述半光束阻止件中的第一半光束阻止件被可以安排在干涉儀和光源之間的光學路徑中，以用于阻止向后朝向該光源退出該干涉儀，且通過該光源反射的光再進入該干涉儀且所述半光束阻止件中的第二半光束阻止件可以被安排在該干涉儀的與該光源相對的一側(cè)上的光學路徑中。
[0062]在半光束阻止件被安排在干涉儀和光源之間的光學路徑中的情況下，可以使該光源從光學軸線朝向光束的與安排該半光束阻止件的一側(cè)相對的一側(cè)橫向移位。
[0063]該半光束阻止件將具有一個橫跨光束延伸的邊緣。該邊緣可以是彎曲的，使得該光束的未被阻止的部分是新月形形狀。在光束的中心處，該邊緣可以大體上在光學軸線處但是在遠離該中心的位置處，該邊緣可以從通過光學軸線的線縮回，這將通過一個直邊緣描述。
[0064]這可以允許更多光進入該系統(tǒng)同時仍然阻止反射光線。該系統(tǒng)中的像差將傾向于意味著來自通過一個半光束阻止件允許通過的一半的光束的反射光在返回時將占據(jù)不到初始光束場的一半。因此，全直邊緣光束阻止件相比需要的阻止了更多的光。通過考慮像差的影響，使用彎曲邊緣光束阻止件來創(chuàng)建新月形形狀的未被阻止的區(qū)域增加了效率。該彎曲邊緣阻止件可以被考慮以補償場失真。
[0065]半光束阻止件的邊緣的形狀可以被選擇成確保大體上所有在向前的方向上穿過阻止件的光線如果被反射的話則將在反方向上被阻止。可以通過建?；蚋鶕?jù)經(jīng)驗優(yōu)化該阻止件的形狀。
[0066]該儀器還可以包括一個參考光譜獲取布置，該參考光譜獲取布置包括:[0〇67]至少一個參考樣品接收位置；以及
[0068]—個光束開關布置，其具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，
[0069]該第一狀態(tài)允許來自該照明布置的光到達樣品接收位置且允許通過攜帶的樣品反射的光到達收集光學器件;且
[0070]該第二狀態(tài)用于將來自該照明布置的光重新引導朝向該參考樣品接收位置而不是朝向樣品接收位置，且用于將通過接收的參考樣品反射的光引導朝向收集光學器件，從而允許在檢測器處對通過攜帶的樣品反射的光和通過攜帶的參考樣品反射的光進行選擇性檢測。
[0071]根據(jù)本實用新型的第五方面，提供了用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括:
[0072]—個樣品接收位置，接收用于分析的樣品；
[0073]—個照明布置，用于將光引導朝向接收的樣品；
[0074]—個檢測器，用于檢測通過接收的樣品反射的光；以及
[0075]收集光學器件，用于將通過接收的樣品反射的光引導朝向該檢測器，
[0076]其中該儀器還包括一個參考光譜獲取布置，該參考光譜獲取布置包括:[0〇77]至少一個參考樣品接收位置；以及
[0078]—個光束開關布置，其具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，
[0079]該第一狀態(tài)允許來自該照明布置的光到達樣品接收位置且允許通過攜帶的樣品反射的光到達收集光學器件;且
[0080]該第二狀態(tài)用于將來自該照明布置的光重新引導朝向該參考樣品接收位置而不是朝向樣品接收位置，且用于將通過接收的參考樣品反射的光引導朝向收集光學器件，從而允許在檢測器處對通過攜帶的樣品反射的光和通過攜帶的參考樣品反射的光進行選擇性檢測。
[0081]這可以促進參考光譜的獲取而不需要使用者將參考樣品呈現(xiàn)在“正?！睒悠肺恢锰?。因此，例如，參考樣品可以被儲存在該儀器之內(nèi)、處在其操作位置中。進而，這可以鼓勵使用者進行適當?shù)膮⒖紲y量，或允許該儀器自動進行參考測量而不需任何使用者參與。
[0082]注意，在以上陳述中，在第一狀態(tài)中，該光束開關布置僅僅允許光到達樣品和允許反射光到達收集光學器件。然而，在第二狀態(tài)中它引導光。因此，該光束開關布置實際上可以在第一狀態(tài)中不起引導光的作用一一它可以在光學路徑外。這是一個優(yōu)選的實施方式， 但是不是必要的。在其他實施方式中，例如，該光束開關布置可以在所有狀態(tài)中引導光或在第一狀態(tài)而不是第二狀態(tài)中引導光。因此，更一般而言，該光束開關布置可以在每個狀態(tài)中導致或允許光在期望的方向上通過。
[0083]參考光譜獲取布置可以包括安排在參考樣品接收位置處的參考樣品。
[0084]參考光譜獲取布置可以包括兩個參考樣品接收位置。第一參考樣品接收位置可以被用于保持在獲取背景光譜中使用的第一參考材料。第二參考樣品接收位置可以被用于保持與該第一參考材料不同且用于在獲取操作核查光譜中使用的第二參考材料。
[0085]第一參考材料通常將是高反射“標準”材料。該材料的光譜可能是相對無特征的但是幅度例如將隨著照明強度中的差異而改變，且照明強度中的差異常常將是依賴波長的。 因此，使用這樣的樣品獲取的背景光譜有助于使針對其他樣品獲取的光譜正?；钥紤]在不同時間、不同儀器等處的照明特性中的差異。[0〇86] 第二參考材料通常將是特征更多的(more featureful)但是穩(wěn)定的“標準”材料。 可以將使用該第二參考材料獲取的光譜與針對第二參考材料獲取的至少一個先前的光譜進行比較以核查該儀器看起來正確操作。使用第一參考材料獲取的相應的背景光譜可以使使用第二參考材料獲取的光譜正?；?。
[0087]在存在兩個參考材料接收位置的情況下，優(yōu)選地光束開關布置具有第三狀態(tài):
[0088]第一狀態(tài)允許來自照明布置的光到達樣品接收位置和允許通過攜帶的樣品反射的光到達收集光學器件；
[0089]第二狀態(tài)用于將來自照明布置的重新引導朝向第一參考樣品接收位置而不是朝向樣品接收位置和用于引導通過在第一參考樣品接收位置處的接收的參考樣品反射的光朝向收集光學器件；
[0090]第三狀態(tài)用于將來自照明布置的光重新引導朝向第二參考樣品接收位置而不是朝向樣品接收位置和用于將通過在第二參考樣品接收位置處的接收的參考樣品反射的光引導朝向收集光學器件，
[0091]從而允許在檢測器處對通過攜帶的樣品反射的光、通過在第一參考樣品接收位置處的攜帶的參考樣品反射的光以及通過在第二參考樣品接收位置處的攜帶的參考樣品反射的光進行選擇性檢測。
[0092]該光束開關布置可以包括一個頂部鏡對，該頂部鏡對被安裝用于在對應于第一狀態(tài)的第一位置和對應于第二狀態(tài)的第二位置以及可選地對應于第三狀態(tài)的第三位置之間移動。
[0093]該頂部鏡對可以被安裝用于線性移動。
[0094]該光束開關布置可以包括一個驅(qū)動，以用于驅(qū)動該頂部鏡對。因此，該光束開關布置可以包括一個驅(qū)動以用于在線性移動方向上驅(qū)動該頂部鏡對。
[0095]該頂部鏡對在該光束開關布置中的使用可以允許當該光束開關布置在第一狀態(tài)中、第二狀態(tài)中以及當?shù)谌隣顟B(tài)存在時在第三狀態(tài)中時，照明布置/光源和檢測器之間的光學路徑長度被保持恒定。
[0096]該光束開關布置可以被布置成用于掃描接收的參考樣品以允許在該參考樣品的一個擴展區(qū)域上進行測量。該掃描可以是線性掃描。
[0097]該光束開關布置可以被布置成使該頂部鏡對移動通過一個位置范圍，其中該頂部鏡對用于將來自照明布置的光重新引導朝向相應的參考樣品接收位置而不是朝向樣品接收位置，且將通過在該相應的參考樣品接收位置處的接收的參考樣品反射的光引導朝向收集光學器件。以此方式，可以使用該頂部鏡對實現(xiàn)掃描。
[0098]此外，可以使用既用于在樣品測量和參考樣品測量之間切換又用于掃描參考樣品的單個運輸機構(gòu)簡單且有效地實現(xiàn)掃描。此外，該頂部鏡對的使用確保當在不同狀態(tài)中時且在任何掃描期間，照明布置/光源和檢測器之間的光學路徑長度可以被保持恒定。[〇〇99]該漫反射分光鏡儀器可以包括一個容器，所述樣品接收位置或二者可以安排在該容器之內(nèi)。這可以是該儀器的殼體或一個單獨的封閉件。
[0100]該漫反射分光鏡儀器可以包括一個存儲器，該存儲器可以儲存內(nèi)部參考校正光譜，該內(nèi)部參考校正光譜代表使用該儀器從放置在樣品接收位置處的樣品獲取的光譜和從放置在參考樣品接收位置處的相同或同樣樣品獲取的光譜中間的差異。[〇1〇1]這然后可以在校正使用第一參考材料測量到的背景光譜中使用。
[0102]根據(jù)本實用新型的第六方面，提供了一種用于制造如上文所限定的漫反射分光鏡儀器的方法。
[0103]該方法可以包括如下步驟:
[0104]將樣品放置在樣品接收位置處；
[0105]當該樣品在樣品接收位置處時獲取該樣品的第一光譜；
[0106]將相同的樣品或同樣的樣品放置在參考樣品接收位置處；
[0107]當該樣品在參考樣品接收位置處時獲取該樣品的第二光譜；[〇1〇8]通過第一光譜和第二光譜之間的差異確定內(nèi)部參考校正光譜以用于調(diào)整從定位在參考樣品接收位置處的樣品確定的光譜；以及
[0109]將該內(nèi)部參考校正光譜儲存在該漫反射分光鏡儀器的存儲器中。[〇11〇]該漫反射分光鏡儀器可以包括一個光譜儀。
[0111]該漫反射分光鏡儀器可以包括一個用于與光譜儀一起使用的配件。
[0112]在任一種情況中，該光譜儀可以例如是FT-1R(傅里葉變換紅外)光譜儀。
[0113]該漫反射分光鏡儀器可以包括一個分析模塊以用于分析通過檢測器做出的測量以提供與樣品有關的成分信息。替代地，分析模塊可以與該漫反射分光鏡儀器分開設置。
[0114]—般而言，上文限定的實用新型的多個方面中的每個的特征可以彼此一起使用。 許多實際實施方案將包括這些特征的組合。此外，上文遵循本實用新型的多個方面中的任何一個描述的可選特征中的每個可以被用作本實用新型的其他方面中的每個的可選特征，且可以根據(jù)需要通過改變措辭而被改寫以與本實用新型的相應的方面對應。為了簡潔起見，在本實用新型的每個方面之后不再重復這樣的特征?！靖綀D說明】
[0115]現(xiàn)在將參考附圖僅通過實施例的方式描述本實用新型的實施方案，其中:
[0116]圖1示意性地示出一個體現(xiàn)本實用新型的FT-1R光譜儀；
[0117]圖2示意性地示出圖1中示出的光譜儀的光學布置的更多細節(jié)；
[0118]圖3示意性地示出改變圖1和2中示出的光譜儀的收集光學器件的操作的樣品高度的效果；
[0119]圖4A例示可以在圖1和圖2中示出的光譜儀中使用的直邊緣半光束阻止件以及其對穿過該系統(tǒng)的光的影響；
[0120]圖4B示出可以在圖1和圖2的光譜儀中使用的彎曲邊緣半光束阻止件以及其對穿過該系統(tǒng)的光的影響。
[0121]圖5A示意性地示出可以如何將光源的燈絲相對于圖1和圖2中示出的光譜儀的照明布置的可接受的場定位；
[0122]圖5B示出光源的相對于該可接受的場偏移的燈絲；[0123 ]圖6示意性地示出圖1和圖2中示出的光譜儀的一部分，包括該光譜儀的一個參考光譜獲取布置；
[0124]圖7A示意性地示出在便于獲取關于第一參考樣品的參考光譜的相對于第一參考樣品的第一位置中的圖6中示出的參考光譜獲取布置的一個頂部鏡；
[0125]圖7B示出在關于第一參考樣品的第二位置中的圖7A中示出的頂部鏡；以及
[0126]圖8示出在便于獲取關于第二參考材料的參考光譜的位置中的如圖6、圖7A和圖7B 中不出的頂部鏡?！揪唧w實施方式】
[0127]圖1示意性地示出了用于在漫反射分光鏡測量中使用的FT-1R(傅里葉變換紅外) 光譜儀設置。因此，圖1中示出的光譜儀構(gòu)成漫反射分光鏡儀器。
[0128]該光譜儀包括主殼體1，在該主殼體的頂部上安排樣品接收位置2。樣品接收位置2 可以例如包括一個樣品旋轉(zhuǎn)器，該樣本旋轉(zhuǎn)器用于使攜帶的樣品3相對于該光譜儀的主殼體1移動，以允許在樣品3的擴展區(qū)域之上進行測量。
[0129]在殼體1之內(nèi)設置照明布置4來用于將光引導朝向樣品3。此外，包括收集光學器件 5和檢測器6的收集系統(tǒng)被設置成用于接收從樣品3反射的光。該光退出殼體1且通過窗口 11返回到殼體1內(nèi)。
[0130]還設置在光譜儀1的殼體1之內(nèi)的是:參考光譜獲取布置7,下文將更詳細地描述該參考光譜獲取布置；以及控制單元8,其被連接到照明布置4、收集系統(tǒng)5、6以及參考光譜獲取布置7且控制它們的操作。在本實施方案中，控制單元8包括分析模塊81以用于接收通過檢測器6收集的數(shù)據(jù)且分析此數(shù)據(jù)以提供與測量的樣品3的成分有關的信息。存儲器模塊82 被設置在該控制單元之內(nèi)用于存儲數(shù)據(jù)。
[0131]圖2更詳細地示出圖1的光譜儀的光學布置。在本實施方案中，照明布置4包括光源 41、干涉儀42以及用于將光從源41導引到干涉儀42且從干涉儀42導引朝向樣品接收位置2 的多個光學元件43a-43g。照明布置4且尤其是光學元件43a-43g被布置成將光源41聚焦在大體上無窮遠處。這導致來自光源41上的每個點的光遍布于樣品接收位置2處的場地，這進而將提高照明的均勻性和測量中的一致性。人們可以更自然地將光源41聚焦到樣品接收位置2上。然而，這將導致照明中的更大的空間變化，因為光源41的圖像接著將形成在該樣品處。
[0132]在本實施方案中，光源41包括一個具有燈絲41a的白熾燈。照明布置4被布置成用于將燈絲41a聚焦在大體上無窮遠處。這是有幫助的，是因為根據(jù)普朗克黑體輻射定律 (Planck’s law of blackbody radiat1n)，由燈41發(fā)出的光的光譜含量將取決于燈絲的溫度。一般而言，由于燈絲的形狀和/或厚度中的變化，燈絲的溫度沿著其長度將不是恒定的。
[0133]—般而言，人們可以預期燈的發(fā)射在所有方向上是近似相等的，且因此通過將燈聚焦在無窮遠處，可以預期的是，來自該源的每個點的光將被均勻地遍布于樣品接收位置2 處的場中。
[0134]在本實施方案中，照明布置4中的光學元件包括:
[0135]軸線偏離拋物面鏡43a，其被設置成用于收集來自源41的光且將此光引導朝向干涉儀42。此外還設置了平面鏡43b用于將從干涉儀42退出的光反射朝向第二軸線偏離拋物面鏡43c，該第二軸線偏離拋物面鏡將該光供給朝向軸線偏離橢球鏡43d，軸線偏離橢球鏡 43d進而將光反射朝向第一透鏡43e且向前到第二平面鏡43f，該第二平面鏡將該光反射穿過第二透鏡43g，在此之后，光穿過設置在該光譜儀的殼體1內(nèi)的窗口 11傳遞到樣品接收位置2。
[0136]在本實施方案中，源41被放置成超過第一拋物面鏡43a的焦點一小距離且因此光線進入稍微會聚的干涉儀42。
[0137]干涉儀42被用在本儀器中以調(diào)制照明光束以便以用于執(zhí)行FT-1R測量的常規(guī)方式編碼光的光譜含量。因此，在此未給出對其操作的進一步描述。
[0138]干涉儀42中的任何發(fā)散光線具有不同于近軸光線的路徑長度且因此將產(chǎn)生稍微頻率偏移的調(diào)制。這將傾向于減損系統(tǒng)的光譜分辨率且需要被控制。因此，J.光闌孔徑44被設置在第二拋物面鏡43c的焦點處以阻止高度發(fā)散光線。第一橢球鏡43d在橢球鏡43d和第一透鏡43e之間的焦點處形成J.光闌孔徑44的圖像。這提供了一個束腰。第一透鏡43e和第二透鏡43g以及第二平面鏡43f被用來將該光束中繼到方便的采樣位置，同時控制其幾何結(jié)構(gòu)且確保源的圖像大體上在無窮遠處。[〇139] 第二拋物面鏡43c和第一橢球鏡43d可以被選擇成是互補的(complimentary)以便使像差最小化。尤其，第一橢球鏡43d可以被選擇以校正第二拋物面鏡43c中的像差。[〇14〇]該照明布置的透鏡43e和透鏡43g和路徑長度被選定以賦予系統(tǒng)以下屬性:
[0141]1.在樣品接收位置2處的合適的光束直徑。
[0142]2.對于在標稱樣品位置2上方和下方的一定距離大致恒定的光束直徑。
[0143]3.光束在樣品位置2上方和下方的最小化散度。這是有用的，因為它使得收集系統(tǒng)軸線能夠相對于照明軸線不那么傾斜，這進而提高系統(tǒng)對樣品3的錯誤定位的免疫力。
[0144]應注意，在參考圖2示出和描述照明布置4的主要功能性重要元件的同時，在一個實際系統(tǒng)中，它們很可能是執(zhí)行常規(guī)功能的路徑中的另一些光學元件。
[0145]作為一個整體，可能在源41和樣品位置2之間的路徑中存在相對大量的光學元件。 為了促進樣品處照明的均勻性，光學元件43a-43f以及干涉儀42之內(nèi)的部件被布置成使得可能是非均勻的任何表面與樣品的圖像(共輒體)隔開。作為一個實施例，在干涉儀42中有光束分裂器42a，該光束分裂器可以具有在其表面上顯著變化的響應。因此，本實施方案中的光學系統(tǒng)被布置成使得樣品的共輒體與光束分裂器42a相距一個合理的距離。在本實施方案中，樣品的共輒體位于光束分裂器42a和第一拋物面鏡43a之間的光學路徑中。
[0146]當使用FT-1R分光鏡時的一個可能的問題是在測量到的光譜中存在雙調(diào)制假像。 這樣的假像創(chuàng)造光譜中的短波長/高頻率能量的假指示。這樣的假能量在光譜中的存在有影響化學計量預測的可能且因此器械之間的任何這樣的假像的幅度中的差異可以不利地影響校準的效力和在不同的器械之間再使用校準的可能性。
[0147]雙調(diào)制假像是由穿過干涉儀42兩次的光導致的。如果光被允許穿過干涉儀42兩次，則在每次穿過時它將被調(diào)制，且如果此光穿過整個系統(tǒng)則這將導致檢測器6處的不希望的且錯誤的響應。因此，在本實施方案中，使用兩個半光束阻止件，以抑制任何雙調(diào)制假像。
[0148]如上文提及的，如果光被允許穿過干涉儀42兩次，則雙調(diào)制假像產(chǎn)生。一般而言， 這可以發(fā)生是因為當光進入干涉儀42時，光的一半將在輸入方向上向后反射到干涉儀42 夕卜，同時光的一半向前行進。這意味著在干涉儀42之前或之后存在反射部件，存在光再進入干涉儀42且然后再一次浮現(xiàn)的機會。
[0149]試圖減少雙調(diào)制假像的強度的一個可能性是減少光學路徑中的所有部件部分的向后反射或以其他方式試圖重新引導或阻止雙調(diào)制的光到達檢測器。這可能是困難的。另一方面，半光束阻止件的使用提供一種特別方便的方式來避免光穿過干涉儀42兩次，且因此停止(或至少顯著減少)在檢測器6處接收雙調(diào)制的光。[〇15〇]半光束阻止件包括在焦點處橫跨光束的一半放置的遮擋件。這樣的半光束阻止件有效地停止(或至少顯著減少)雙調(diào)制光的產(chǎn)生，這是因為當光以光束的一半經(jīng)過焦點且然后向后朝向光束阻止件反射時，它將在光學軸線的與當該光在向前的方向上經(jīng)過該焦點時的一側(cè)相對的一側(cè)上返回。因此，該光束的可以在向前的方向上穿過光束阻止件的一半如果被反射則當在反方向上向后行進時將沖擊在該光束阻止件上。當然，另一方面，該光束的在向前的方向上遇到光束阻止件的部分不再進一步行進。[〇151]在本實施方案中，第一半光束阻止件45a被設置在第一拋物面鏡43a的恰好在光源 41前面的焦點處且第二半光束阻止件45b被設置在第一橢球鏡43d的焦點處。第一半光束阻止件45a用于阻止在反方向上向后朝向光源41退出干涉儀42的任何光在光源41處被反射且向后朝向干涉儀42行進。
[0152]另一方面，第二半光束阻止件45b阻止通過例如透鏡43e或透鏡43g、窗口 11或樣品3或樣品保持器反射的任何光返回到干涉儀42。
[0153]每個半光束阻止件45a、45b都被涂黑以確保其盡可能不反射光。
[0154]定位在橫跨光束的中途或恰好橫跨光束的中途之上的直邊緣半光束阻止件45a、45b將起作用以通過有效地阻止穿過半光束阻止件的光的返回來顯著減小或去除任何雙調(diào)制假像。然而，由于系統(tǒng)中的像差，穿過半光束阻止件且被返回的光實際上可以占據(jù)比該光束的一半更小的場。圖4A例示了此效應。圖4A示出(在該圖的右半部分中)一個例如可以被用作第一半光束阻止件45a的直邊緣半光束阻止件。該半光束阻止件被涂黑且具有一個直邊緣，在圖4A中示出的圖像的中間可以看到該直邊緣。此半光束阻止件阻止該光束的一半，使得光束450的一半可以在向前的方向上穿過該光束阻止件。如果此光被反射且向后朝向該半光束阻止件返回，則由于系統(tǒng)中的像差，該光束的形狀將會改變?？梢栽趫D4A的右半部分上看到在反射之后返回的半光束看起來的形狀的一個實施例且其被標記為451。因此，將看到當在光束的中心附近時返回的光束仍然靠近半光束阻止件的邊緣，在遠離此中心的區(qū)域處該光束的邊緣已經(jīng)縮回。因此，半光束阻止件45a的在兩個光束部分450和451之間示出的暗區(qū)實際上未執(zhí)行有用的功能。不需要光束阻止件45a的此部分來阻止返回光束。因此，有可能使用半光束阻止件的經(jīng)修改的形狀以增加被允許穿過該半光束阻止件的光束的量。這意味著可以增加照明效率。
[0155]在圖4B中，例示了彎曲邊緣半光束阻止件45a ’?？梢砸耘c直邊緣半光束阻止件45a或甚至第二半光束阻止件45b相同的方式使用此半光束阻止件。在此，通過考慮在系統(tǒng)中發(fā)生的像差，半光束阻止件45a’的形狀被選擇成使得被允許穿過該半光束阻止件的光束450’具有新月形形狀。此外，當光束被反射且被返回時，其形狀通過像差改變。這通過在圖4B的圖像中示出的較亮區(qū)域451’例示。在向前的光束450’和反射光束451’之間仍存在一個暗區(qū)域。因此，半光束阻止件45a’仍然起阻止反射光的作用且因此將防止或至少顯著減小任何雙調(diào)制假像，但是另一方面，由半光束阻止件45a’最初允許通過的光的量顯著增加。
[0156]另一項技術可以被用來進一步增加系統(tǒng)的效率，其中第一半光束阻止件45a被用在源41的區(qū)域中。這是為了將源41布置成使得燈絲41a關于光學軸線偏移。圖5A示出以將允許系統(tǒng)起作用的方式與光學軸線對齊的燈絲41a。然而，在圖5B中，示出燈絲在光束的敞開的一半的方向上(即，遠離由半光束阻止件45a阻止的一側(cè))偏移。這意味著更多來自燈絲的光被允許進入系統(tǒng)而不是直接由半光束阻止件45a直接阻止。
[0157]在照明布置4的以上描述之后，現(xiàn)在更多地考慮收集系統(tǒng)5、6。
[0158]漫反射樣品在寬的角度范圍內(nèi)發(fā)射光的光線。漫反射分光鏡中的一種常規(guī)方法是盡可能在此角度范圍內(nèi)收集光。這可能涉及使用積分球來收集光。這樣的系統(tǒng)的一個特別的問題是樣品與進入積分球的入口之間的距離的改變可以產(chǎn)生測量到的光譜的顯著改變，這是由于將被收集的光線的角度和/或?qū)⒈皇占墓獾膹姸仍斐傻摹４送猓趯嵺`中積分球本身傾向于是不均勻的且傾向于在一個球體和下一個球體之間存在差異。因此，在目標是為了提供耐受不同條件的系統(tǒng)的情況下以及在不同型式的器械將盡可能類似地運轉(zhuǎn)的情況下，此傳統(tǒng)類型的布置是不令人滿意的。
[0159]如上文提及的，照明布置4被設計成具有對于在與樣品接收位置2相關聯(lián)的標稱樣品位置上方和下方的一距離大致恒定的光束直徑以及使光束在樣品位置上方和下方的散度最小化。這有助于儀器對樣品3的相對于儀器的定位或高度不敏感。收集光學器件5被類似地布置以提供對樣品3的相對于系統(tǒng)的高度的不敏感度。
[0160]這是重要的，因為如例如在圖1和圖2中例示的，樣品3可能被設置在樣品接收位置2處在某種類型的容器(諸如，皮氏培養(yǎng)皿或樣品瓶)中。這樣的容器的底壁(詢問輻射必須穿過該底壁才能到達樣品3)將傾向于因容器的不同而不同。因此，樣品3的高度可能在某種程度上變化。
[0161]圖3以較大比例尺度示出收集光學器件5且還例示了改變本系統(tǒng)中的樣品高度的效果。注意到，在圖3中僅示出了照明布置4的簡化型式。收集光學器件5包括收集軸線偏離拋物面鏡51和為了校正拋物面鏡51中的像差而選擇的第二橢球鏡52。然而，注意在一個替代配置中，可以使用透鏡代替鏡51、52。
[0162]收集光學器件51、52被布置成在小的且良好限定的角度范圍內(nèi)收集從樣品接收位置2處的樣品3反射的光且收集光學器件51、52被選擇成使得檢測器6被有效地聚焦在無窮遠處。此外，收集光學器件5和檢測器6被定位成使得收集系統(tǒng)軸線從照明光束方向(在此情況下從豎直線)傾斜。這有助于避免收集來自殼體I的窗口 11和/或任何樣品容器的任何鏡面反射。這還意味著反射光束與照明光束分開。
[0163]因為檢測器6被聚焦在無窮遠處，所以該檢測器的有效區(qū)將限制由將被檢測的樣品發(fā)射的光線的角度范圍。此角度范圍將是小的，典型地在幾度的范圍內(nèi)。
[0164]收集拋物面鏡51的直徑限定系統(tǒng)的入口光瞳。它被選擇成足夠大以容納來自樣品3的照明區(qū)域的、在設計角度可接受范圍之內(nèi)發(fā)射的所有光線。
[0165]如果樣品豎直移位，如由圖3中的虛線例示的，這導致收集光束在收集光學器件5中的橫向位移。然而，因為檢測器6被聚焦在無窮遠處，這樣的位移不會導致所收集的光線的角度范圍的任何改變。因為入口光瞳足夠大以容納此位移(假定豎直位移未超出系統(tǒng)的操作范圍)，所以在設計角度范圍之內(nèi)的所有光線仍然被路由到檢測器6。移動樣品3已經(jīng)改變了在收集光學器件5之內(nèi)的光線的路由但是沒有改變被選定且被引導到檢測器6的光線。此外，因為所述鏡是非常均勻的反射器，所以光線的路由的此改變應該對入射在檢測器6上的光的強度或光譜具有很少影響或不具有影響。此外，因為檢測器6被聚焦在無窮遠上，所以不管樣品的高度如何(在操作范圍之內(nèi))到達檢測器的來自樣品的光線將到達檢測器的相同區(qū)。
[0166]所有這些因素都有助于提供該系統(tǒng)的性能上的均勻性以及在一個器械與另一個器械之間的均勻性。
[0167]因此，在系統(tǒng)的工作范圍之內(nèi)，測量到的樣品的光譜應該獨立于于樣品高度。
[0168]注意到，在典型的系統(tǒng)中將檢測器聚焦在樣品位置處將是正常的，但是本
【申請人】已經(jīng)實現(xiàn)的是將檢測器聚焦在無窮遠處會引起上文提及的優(yōu)點。
[0169]在兩個鏡51和52之間有可用的中間焦點位置且孔徑53被設置在此焦點處以防止在所選擇的角度范圍區(qū)域之外的光線到達檢測器6?？讖?3可以被選擇成使得孔徑53在檢測器6處的圖像與檢測器的有效區(qū)相同或稍微大于檢測器6的有效區(qū)。
[0170]應注意，樣品3將在非常寬的角度范圍內(nèi)發(fā)射光，盡管收集光學器件5被設計成僅在相對窄的且預定的角度范圍內(nèi)接受反射。在沒有孔徑53的情況下，來自樣品3的高度發(fā)散的光可以照射檢測器的殼體。這樣的光線中的一些可以反射離開殼體且照射該有效區(qū)。
[0171]圖6從與圖1中示出的方向成直角的方向示出圖1的光譜儀的部分。在圖6中示出的視圖中，可以看到照明布置4、樣品接收位置2、殼體I中的窗口 11以及參考光譜獲取布置7，然而不能夠看到收集系統(tǒng)5、6和控制單元8。在該設備被定向成如圖6中示出的情況下，照明和收集光束的平面垂直于紙的平面。
[0172]圖6比圖1更詳細地示出參考光譜獲取布置7。該參考光譜獲取布置包括通過線性軸承72安裝在線性導引件73上的頂部鏡對71且包括用于相對于線性導引件73且因此相對于照明布置4以及收集系統(tǒng)5、6驅(qū)動頂部鏡對71的驅(qū)動布置76。驅(qū)動布置76包括馬達77，該馬達具有相應的滑輪77a和安裝在馬達滑輪77a和空轉(zhuǎn)滑輪79上的有齒的帶78。有齒的帶78被附接到線性軸承72以傳遞驅(qū)動到頂部鏡對71。
[0173]參考光譜獲取布置7還包括第一參考樣品接收位置74和第二參考樣品接收位置75。參考樣品接收位置74、75被設置在照明和收集光束的平面的相對側(cè)上。在本實施方案中，第一參考樣品74a被設置在第一參考接收位置74處且第二參考材料75a被設置在第二參考材料位置75處。在本實施方案中，第一參考材料74a是高度反射的且通常無特征的標準材料，諸如，標準漫反射參考白板(spectralon)(燒結(jié)的PTFE材料)或沉積在散射表面上的金一一“擴散金”，然而，第二參考材料75a是穩(wěn)定的但在其紅外光譜中具有更多特征的另一種標準材料。這樣的材料可以例如是PVC或由稀土氧化物的混合物制成的片劑。
[0174]頂部鏡對71被安裝成用于在與照明和收集光束的平面垂直的方向上線性移動。頂部鏡對71中的鏡被設置成彼此成直角。所述鏡遇見或?qū)⒂鲆姷捻旤c被布置成與它們的線性移動方向成直角。所述鏡從此頂點朝向第一樣品接收位置74和第二樣品接收位置75向下突出。
[0175]頂部鏡對71和其運輸機構(gòu)72、73—起充當光束開關布置，該光束開關布置一方面可用于選擇性地允許測量樣品接收位置2處攜帶的樣品的光譜且另一方面可用于從第一參考材料74a和/或第二參考材料75a獲取光譜。
[0176]當頂部鏡對71在圖6中的實線上示出的位置中時，將它從光學軸線移位穿過該儀器使得它對通過照明布置4遞送光和通過收集系統(tǒng)5、6收集光無影響。因此，當頂部鏡對71在圖6中示出的位置中時，光譜儀能夠如上文所描述的那樣操作，其中照明光束離開照明布置4，前進到樣品接收位置2且沖擊在任何設置的樣品3上，之后通過樣品3被反射朝向收集系統(tǒng)5、6。
[0177]然而，如果使頂部鏡對71沿著其線性導引件73移動到圖6中的虛線示出的位置，頂部鏡對71中斷光通過該系統(tǒng)的此路徑。尤其，還是如圖6中以虛線示出的，來自照明布置4的照明光束將通過頂部鏡對71反射到第一參考樣品74a上。此外，盡管在圖6中未描繪，通過第一參考樣品74a(以適當?shù)目山邮艿慕嵌?反射的光將通過頂部鏡對71向后朝向收集光學器件5反射。光首先通過該鏡對中的一個鏡反射且然后通過該鏡對中的相應的另一個鏡反射，如它在每個方向上通過該頂部鏡對反射。
[0178]由頂部鏡對71和其運輸布置72、73組成的光束開關布置可以被認為具有不同狀
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[0179]在第一狀態(tài)中，如圖6中以實線示出的，該光束開關布置允許收集布置的檢測器6收集從位于“正常”樣品接收位置處的樣品3反射的光。然而，光束開關布置具有允許檢測器6檢測從第一參考樣品74a或第二參考樣品75a反射的光，如下文參考圖7Α、圖7Β和圖8更詳細地描述的。
[0180]此外，頂部鏡71和其運輸布置72、73可以被用于掃描參考樣品74a和/或75a以當從這些參考樣品取得光譜時提供空間平均。
[0181]如圖7A中例示的，在頂部鏡對71在一個特別的位置中的情況下，光可以被饋送到第一參考材料樣品74a上的第一位置并且可以被從第一參考材料樣品74a上的第一位置向后反射。當使頂部鏡對71在線性方向上(在圖7A和圖7B中示出的定向上，該線性方向是向右)移動時，光將被饋送到第一參考材料74a的不同部分并且被從第一參考材料74a的該不同部分反射。因此，通過使頂部鏡對71移動通過在圖7A和圖7B中示出的那些位置之間的一系列位置，可以橫跨第一參考材料74a線性地掃描照明光束使得此參考材料74a的一個區(qū)可以被輻照且從此處反射的光可以被收集以用于分析。
[0182]類似地，通過使頂部鏡對71還在相同的方向上(例如，在圖7A、圖7B和圖8中示出的定向上，朝向右)移動，頂部鏡對71可以被帶到另一個位置，如圖8中示出的，在此位置處，來自照明布置4的光被饋送到第二參考材料樣品75a且該儀器可以被用于從其收集光譜。此夕卜，將理解，可以以這樣的方式移動頂部鏡對71以橫跨第二參考材料樣品75a掃描照明光束和收集區(qū)。
[0183]因此，頂部鏡對71和單個線性運輸機構(gòu)72、73的設置允許三路光束開關使得相同的照明布置4和收集系統(tǒng)5、6可以與主樣品接收位置2以及兩個不同的參考樣品接收位置74和75—起使用。此外，這是僅使用單個運輸機構(gòu)實現(xiàn)的。
[0184]此外，該儀器可以被布置成使得當光正被饋送到主樣品接收位置2處的樣品且被從該樣品反射時通過該系統(tǒng)的路徑長度與當光正被饋送到第一參考樣品接收位置74和第二參考樣品接收位置75處的樣品且被從該樣品反射時的路徑長度相同。此外，此路徑長度可以被維持成與橫跨第一參考樣品材料74a和/或第二參考樣品材料75a掃描光束相同。通過使用頂部鏡對71促進在開關操作和掃描操作期間路徑長度的此相等性。這可以從考慮例如圖7A、圖7B以及圖8中理解。注意到，例如，當比較圖7A中的光學路徑和圖7B中的光學路徑時，可以注意到在圖7A中光學路徑中存在較大的水平分量然而在圖7B中光學路徑中存在較大的垂直分量(在圖7A和圖7B中示出的定向上)。
[0185]第一參考材料74a和第二參考材料75a可以被保留在光譜儀中的封閉體之內(nèi)。該封閉體可以例如是光譜儀的主殼體I。
[0186]這意味著參考樣品材料74a、75a可以被保留在它們的操作位置中，確保上述參考樣品材料被保護且去除使用者將參考樣品材料呈現(xiàn)在主樣品接收位置2處的需要。這意味著參考測量更可能進行和/或能夠通過該儀器自動進行而不需要使用者介入。
[0187]第一參考樣品材料74a可以被用來不時地進行背景光譜測量以允許補償照明中的可能不時地發(fā)生的改變，例如照明中的由于光源的輸出中的改變引起的改變。
[0188]這樣的背景光譜可以被用于使從呈現(xiàn)在主樣品接收位置2處的樣品3取得的其他光譜正?；?br>[0189]另一方面，第二參考樣品75a可以被用來使能對光譜儀進行操作核查。
[0190]在制造期間或在第一次使用中，第二參考材料75a的光譜可以被取得且被儲存在控制單元8中的存儲器模塊82中。在稍后的時間，相同的第二參考材料75a的另一個光譜可以被取得且與儲存在存儲器模塊82中的光譜比較。如果稍后取得的頻譜與儲存的頻譜相差多于閾值量，則這可以被認為是設備已經(jīng)停止正常起作用的指示。該設備可以被布置成如果確定此條件則發(fā)出警報。
[0191]存儲器模塊82還可以儲存內(nèi)部參考校正光譜。此校正光譜可以在制造期間被確定且代表當樣品在參考樣品位置74、75中的一個處而不是在主樣品接收位置2處時詢問該樣品時將在光譜中發(fā)生的差異。可以在制造期間通過將一個樣品呈現(xiàn)在主樣品接收位置2處且獲得一個光譜且然后獲得定位在所述參考樣品接收位置中的一個處的相同樣品(或同樣樣品)的光譜來獲得此校正光譜?？梢詮倪@兩個光譜確定該內(nèi)部參考校正光譜。此內(nèi)部參考校正光譜然后可以被用來進一步細磨(hone)從第一參考樣品材料74a獲取的背景光譜，該背景光譜用于校正從放置在主樣品接收位置2處的“目標”樣品獲得的光譜。如果第一參考樣品材料被放置在主樣品接收位置2處，則該內(nèi)部參考校正光譜允許將背景光譜調(diào)整為更靠近將被測量到的內(nèi)容。
[0192]注意，在替代方案中而不是在是包括從光源到分析模塊的一切事物的完整光譜儀的漫反射儀器中，該漫反射儀器可以包括所述部分的某個子集。因此，例如，該儀器可以是用于與現(xiàn)有光譜儀一起使用的配件或套件。典型地，配件可以僅包括圖2中示出的光學器件的部分。圖2中標記為A的虛線框示出配件可以包括的內(nèi)容。因此，配件A可以僅包括上文所描述的光譜儀的照明布置4的部分。盡管該部分仍然可以被認為“一種照明布置”。配件A在此情況下還包括樣品接收位置2、收集系統(tǒng)5、6以及參考光譜獲取布置7(盡管這未示出在圖2中)。值得注意地，光源41和干涉儀42未被包括在此示例配件A中且分析模塊81也未被包括在此示例配件A中。這些部分將在現(xiàn)有的/單獨的光譜儀中用于與配件A—起使用。配件A可以設置為包括光束阻止件45a的套件的部分，以安裝在光源41附近和/或設置為軟件以裝載到光譜儀內(nèi)或它的控制計算機內(nèi)。
【主權項】
1.一種用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括:一個樣品接收位置，接收用于分析的樣品；一個照明布置，用于將光引導朝向接收的樣品；一個檢測器，用于檢測通過接收的樣品反射的光；以及收集光學器件，用于將通過接收的樣品反射的光引導朝向該檢測器，其特征在于，該照 明布置包括一個干涉儀和一個半光束阻止件，該半光束阻止件被安排成大體上在光學路徑 中的一個焦點處，以用于阻止退出該干涉儀、穿過所述焦點并且被反射的光再進入該干涉 儀。2.根據(jù)權利要求1所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該半光束阻止件被安排在該 干涉儀和光源之間的光學路徑中，以用于阻止向后朝向該光源退出該干涉儀且通過該光源 反射的光再進入該干涉儀。3.根據(jù)權利要求1所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該半光束阻止件被安排在該 干涉儀的與光源相對的一側(cè)上的光學路徑中。4.根據(jù)權利要求1所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該照明布置包括兩個半光束 阻止件，所述半光束阻止件中的第一半光束阻止件被安排在該干涉儀和光源之間的光學路 徑中以用于阻止向后朝向該光源退出該干涉儀且通過該光源反射的光再進入該干涉儀，且 所述半光束阻止件中的第二半光束阻止件被安排在該干涉儀的與該光源相對的一側(cè)上的 光學路徑中。5.根據(jù)權利要求2或權利要求4所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，在一個相應的 半光束阻止件被安排在該干涉儀和該光源之間的光學路徑中的情況下，使該光源從光學軸 線朝向光束的與安排相應的半光束阻止件的一側(cè)相對的一側(cè)橫向移位。6.根據(jù)權利要求1到4中的任一項所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，所述半光束 阻止件具有一個橫跨光束的邊緣，且該邊緣是彎曲的使得該光束的未被阻止的部分是新月 形形狀。7.根據(jù)權利要求6所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，所述半光束阻止件的邊緣的 形狀被選擇成確保大體上所有在向前的方向上穿過該阻止件的光線如果被反射的話將在 反方向上被阻止。8.根據(jù)權利要求1到4中的任一項所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該照明布置 包括一個光源且被布置成接收來自光源的光且該照明布置被布置成用于將該光源聚焦在 大體上無窮遠處。9.一種用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括:一個樣品接收位置，接收用于分析的樣品；一個照明布置，用于將光引導朝向接收的樣品；一個檢測器，用于檢測通過接收的樣品反射的光；以及收集光學器件，用于將通過接收的樣品反射的光引導朝向該檢測器，其特征在于，該照 明布置包括一個光源且被布置成接收來自光源的光且該照明布置被布置用于將該光源聚 焦在大體上無窮遠處。10.根據(jù)權利要求9所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該光源包括一個白熾燈且 該照明布置被布置成用于將該光源的燈絲聚焦在大體上無窮遠處。11.根據(jù)權利要求9或10所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該照明布置被布置成 使得光源和樣品位置之間的光學路徑中的任何非均勻光學表面在該光學路徑中與攜帶的 樣品的任何圖像隔開。12.根據(jù)權利要求11所述的漫反射分光鏡儀器，其中該照明布置包括干涉儀，該干涉儀 包括一個光束分裂器，且該照明布置被布置成使得樣品的圖像在該光學路徑中與該光束分 裂器隔開。13.根據(jù)權利要求9或10所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該照明布置包括一個 入口拋物面鏡，用于收集來自光源的光，且該光源被放置成超過該入口拋物面鏡的焦點。14.根據(jù)權利要求9或10所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，所述收集光學器件被 布置成用于將通過接收的樣品以一個在預定角度范圍之內(nèi)的角度反射的光引導朝向該檢 測器，其中所述收集光學器件將該檢測器聚焦在大體上無窮遠處。15.—種用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括:一個樣品接收位置，接收用于分析的樣品；一個照明布置，用于將光引導朝向接收的樣品；一個檢測器，用于檢測通過接收的樣品反射的光且具有一個預定光檢測有效區(qū)；以及收集光學器件，用于將通過接收的樣品以一個在預定角度范圍之內(nèi)的角度反射的光引 導朝向該檢測器，其特征在于，所述收集光學器件將該檢測器聚焦在無窮遠處。16.根據(jù)權利要求15所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該照明布置被布置成用于 引導在接收的樣品處的照明光束且在所述收集光學器件的入口處的收集光學器件的光學 軸線向照明光束的光束軸線傾斜。17.根據(jù)權利要求15或16所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，所述收集光學器件的 一個入口光瞳的尺寸被選擇成足以將預定樣品范圍容納到收集光學器件間距。18.根據(jù)權利要求15或16所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，所述收集光學器件包 括一個中間焦點位置且一個孔徑被設置在該中間焦點位置處且被布置成使得其在該檢測 器處的圖像具有被選擇成防止在所選擇的角度范圍之外的光線到達該檢測器的預定尺度， 該預定尺度可以是依賴于該檢測器的光檢測有效區(qū)的尺度選擇的。19.根據(jù)權利要求15或16所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，所述收集光學器件包 括一個軸線偏離拋物面鏡和一個橢球鏡，該軸線偏離拋物面鏡用于聚焦來自無窮遠處的 光，該橢球鏡被設定尺度以校正該拋物面鏡的像差。20.根據(jù)權利要求15或16所述的漫反射分光鏡儀器，其還包括一個參考光譜獲取布置， 該參考光譜獲取布置包括:至少一個參考樣品接收位置；以及一個光束開關布置，其具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，該第一狀態(tài)用于導致或允許來自該照明布置的光到達該樣品接收位置且導致或允許 由攜帶的樣品反射的光到達所述收集光學器件;且該第二狀態(tài)用于導致或允許來自該照明布置的光到達該參考樣品接收位置而不是到 達該樣品接收位置且導致或允許通過接收的參考樣品反射的光到達所述收集光學器件，從 而允許在該檢測器處對通過攜帶的樣品反射的光以及通過攜帶的參考樣品反射的光進行 選擇性檢測。21.—種用于在分析樣品中使用的漫反射分光鏡儀器，包括:一個樣品接收位置，接收用于分析的樣品；一個照明布置，用于將光引導朝向接收的樣品；一個檢測器，用于檢測通過接收的樣品反射的光；以及收集光學器件，用于將通過接收的樣品反射的光引導朝向該檢測器，其特征在于，該儀器還包括一個參考光譜獲取布置，該參考光譜獲取布置包括:至少一個參考樣品接收位置；以及一個光束開關布置，其具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，該第一狀態(tài)用于導致或允許來自該照明布置的光到達該樣品接收位置且導致或允許 通過攜帶的樣品反射的光到達所述收集光學器件;且該第二狀態(tài)用于導致或允許來自該照明布置的光到達該參考樣品接收位置而不是到 達該樣品接收位置且導致或允許通過接收的參考樣品反射的光到達所述收集光學器件，從 而允許在該檢測器處對通過攜帶的樣品反射的光和通過攜帶的參考樣品反射的光進行選 擇性檢測。22.根據(jù)權利要求21所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該參考光譜獲取布置包括 一個被安排在該參考樣品接收位置處的參考樣品。23.根據(jù)權利要求21或22所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該參考光譜獲取布置 包括兩個參考樣品接收位置。24.根據(jù)權利要求23中所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，所述參考樣品接收位置 中的第一參考樣品接收位置保持用于在獲取背景光譜中使用的第一參考材料且所述參考 樣品接收位置中的第二參考樣品接收位置保持與該第一參考材料不同且用于在獲取操作 核查光譜中使用的第二參考材料。25.根據(jù)權利要求24所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該漫反射分光鏡儀器被布 置成以從保持在該第一參考樣品接收位置處的參考樣品獲取背景光譜和從保持在該第二 參考樣品接收位置處的參考樣品獲取操作核查光譜。26.根據(jù)權利要求24或25所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該光束開關布置具有 第三狀態(tài):該第一狀態(tài)用于導致或允許來自該照明布置的光到達該樣品接收位置和導致或允許 通過攜帶的樣品反射的光到達所述收集光學器件；該第二狀態(tài)用于導致或允許來自該照明布置的光到達該第一參考樣品接收位置而不 是到達該樣品接收位置且用于導致或允許通過在該第一參考樣品接收位置處的接收的參 考樣品反射的光到達所述收集光學器件；該第三狀態(tài)用于導致或允許來自該照明布置的光到達該第二參考樣品接收位置而不 是到達該樣品接收位置且導致或允許通過在該第二參考樣品接收位置處的接收的參考樣 品反射的光到達所述收集光學器件，從而允許在該檢測器處對通過攜帶的樣品反射的光、通過在該第一參考樣品接收位置 處的攜帶的參考樣品反射的光以及通過在該第二參考樣品接收位置處的攜帶的參考樣品 反射的光進行選擇性檢測。27.根據(jù)權利要求21所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該光束開關布置包括一個頂部鏡對，該頂部鏡對被安裝用于在對應于該第一狀態(tài)的第一位置和對應于該第二狀態(tài)的 第二位置之間移動。28.根據(jù)權利要求27所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該頂部鏡對被安裝用于線 性移動。29.根據(jù)權利要求27或權利要求28所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該光束開關 布置包括一個驅(qū)動以用于驅(qū)動該頂部鏡對。30.根據(jù)權利要求27或28所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該頂部鏡對在該光束 開關布置中的使用允許當該光束開關布置在該第一狀態(tài)中、該第二狀態(tài)中時該照明布置/ 光源和該檢測器之間的光學路徑長度被保持恒定。31.根據(jù)權利要求21或22所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該光束開關布置被布 置成用于掃描接收的參考樣品以允許在該參考樣品的一個擴展區(qū)域上進行測量。32.根據(jù)權利要求27所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該頂部鏡對在該光束開關 布置中的使用允許當該光束開關布置被用在掃描中時該照明布置/光源和該檢測器之間的 光學路徑長度被保持恒定。33.根據(jù)權利要求21或22所述的漫反射分光鏡儀器，其特征在于，該漫反射分光鏡儀器 包括一個儲存內(nèi)部參考校正光譜的存儲器，該內(nèi)部參考校正光譜表示使用該儀器從放置在 該樣品接收位置處的樣品獲取的光譜和從放置在該參考樣品接收位置處的相同的或同樣 樣品獲取的光譜之間的差異。
【文檔編號】G01B9/02GK205655922SQ201490000904
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2014年7月14日 公開號201490000904.8, CN 201490000904, CN 205655922 U, CN 205655922U, CN-U-205655922, CN201490000904, CN201490000904.8, CN205655922 U, CN205655922U, PCT/2014/286, PCT/GB/14/000286, PCT/GB/14/00286, PCT/GB/2014/000286, PCT/GB/2014/00286, PCT/GB14/000286, PCT/GB14/00286, PCT/GB14000286, PCT/GB1400286, PCT/GB2014/000286, PCT/GB2014/00286, PCT/GB2014000286, PCT/GB201400286
【發(fā)明人】R·L·卡特, R·A·霍爾特
【申請人】珀金埃爾默新加坡有限公司