光谱分析设备和方法
【专利摘要】本发明涉及光谱分析设备，其包括：光源(101)，其被布置成在样本上产生光分布(110)；光电检测器(103)，其具有至少一个光电检测器元件(104)，以用于检测由样本与来自光源(101)的光的相互作用而产生的特性光；支座(109)，其用于支撑样本，支座(109)可相对于光分布(110)移动；及处理单元(121)。处理单元(121)被布置成基于经预期会在支座(109)与光分布(110)之间出现的相对运动而使在特定时间由光电检测器元件(104)记录的光谱值与经预测会在所述特定时间产生由光电检测器元件(104)记录的特性光的样本上的点相关联。
【专利说明】
光谱分析设备和方法
技术领域
[0001]本发明涉及光谱分析设备和方法。其在拉曼光谱分析中特别有用，但其可同等用于其它形式的光谱分析中，例如，使用荧光、窄线光致发光或阴极发光。
【背景技术】
[0002]在第5，442，438号美国专利(贝启德(Batchelder)等人)中展示了拉曼光谱设备的实例。来自激光源的光聚焦到样本上的一点。光与样本的分子之间的相互作用导致拉曼散射为具有相对于激发激光频率经移位的频率及波数的光谱。在滤出激光频率之后，例如衍射光栅等分散装置跨越二维光电检测器阵列(例如，呈电荷耦合装置(CCD)的形式)分散此散射的拉曼光谱。不同的分子物质具有不同的特性拉曼光谱，且因此所述效应可用于分析存在的分子物质。拉曼光谱还可给出其它信息，例如，样本中的局部应力或应变。
[0003]如果需要绘制样本的区域而非仅单个点，那么已知将样本安装在可在正交方向X、Y上移动的平台上。或者，可移动镜可在X及Y方向上跨越样本的表面偏转光束。因此，可进行对样本的光栅扫描，从而给出扫描中的每个点处的拉曼光谱。
[0004]在此类光栅扫描中的每个点处，激光束必须将样本照明足够长的时间以允许获取拉曼光谱。获得样本的较大区域上的映射(map)因此可为费时的。因此已知不以点焦点而是以线焦点照明样本。这使得能够同时从线内的多个点获取光谱。关于CCD光电检测器，其被布置成线的图像与光谱分散方向正交地延伸。这使得能够有效地使用光电检测器的二维性质以同时获取多个光谱。在CCD阵列的多个行或列中同时形成多个光谱。
[0005]US8179526描述一种方法，其中CXD阵列上的电荷与样本相对于线焦点的移动同步地在阵列的元件之间移位。电荷的移位可能在垂直于光谱分散方向的方向上。因此，通过来自沿着线焦点的长度的不同位置的光接连地照明多个点，从而确保即使光强度沿着线焦点的长度变化，每个点也被相同的总光强度照明。
[0006]在US8179526中描述的方法的实施方案中，驱动在上面安装样本的平台的移动的电动机受到平台控制器的控制，所述平台控制器与控制CCD阵列的元件之间的电荷的移位的控制器分开。在记录样本的特定目标位置的光谱之前，将目标位置发送到平台控制器，其激活电动机将所述平台驱动到目标位置。控制CCD阵列的控制器激活CCD阵列以在从将目标位置发送到平台控制器已过去给定时间周期之后记录光谱。
[0007]此布置的问题是，对于高数据收集速率，平台的位置可在记录光谱时落在目标位置后面某一距离，从而导致光谱的记录位置中的不准确性。
[0008]图1是展示位置中的不准确性及速度中的变化的图表。该图表是针对在108ms内CCD阵列的77行的数据收集速率。点线及虚线展示平台的预期位置，而点线(具有长点)展示平台的实际位置且其滞后预期位置多少。点I是由CCD记录的最终时间数据，且点2及点3分别是此时的台的实际及预期位置。从通过具有小点的点线指示的平均速度可以看出，平台的速度在通过CCD阵列记录数据的整个周期中变化。
【发明内容】
[0009]根据本发明的第一方面，提供光谱分析设备，包括:
[0010]光源，其用于在样本上产生光分布；
[0011 ] 光电检测器，其具有至少一个光电检测器元件以用于检测由样本与来自光源的光的相互作用而产生的特性光；
[0012]支座，其用于支撑样本，所述支座可相对于光分布移动;及
[0013]处理单元，其被布置成基于经预期会在支座与光分布之间出现的相对运动，而使在特定时间由光电检测器元件记录的光谱值与样本上的点相关联，该样本上的点经预测会在所述特定时间产生由光电检测器元件记录的特性光。
[0014]以此方式，光电检测器记录数据的速率不受光电检测器与如下的控制器之间的通信的速度限制:该控制器用于控制支座相对于光分布(例如，点、线焦点或光的其它合适的图案)的相对移动。具体来说，处理单元可基于关于支座相对于光分布的相对位置的信息而使光谱值与样本上的点相关联，该信息可已经在除记录光谱值所处的时间之外的时间获得。
[0015]特性光可为从样本散射的光，例如通过拉曼散射产生的光。
[0016]可基于从先前已知位置预测的支座相对于光分布的相对运动而激活光电检测器。例如，支座可在运动中设定，且光电检测器被布置成基于支座的预期运动而在此后以时间间隔记录光谱值。
[0017]所述设备可包括用于驱动支座相对于光分布的移动的电动机。可控制所述电动机以提供支座相对于光分布的预定运动。
[0018]在测量周期期间支座相对于光分布的移动可处于恒定速度，处理单元被布置成用于控制光电检测器以使得光电检测器元件在测量周期期间以等间隔时间间隔记录光谱值。支座和/或光分布可在加速周期期间加速到恒定速度，处理周期被布置成控制光电检测器以在加速周期结束时开始记录特性光的光谱值。可识别将被取样的初始点，且可从如下位置在运动中设定支座和/或光分布:该位置是从贯穿位置回拨的，其中初始点被光分布照明以在光电检测器元件上产生特性光，使得加速周期在初始点处于贯穿位置时已经结束。
[0019]处理单元可被布置成从在已知时间支座相对于光分布的已知相对位置来推算光分布照明所述点以产生落在光电检测器元件上的特性光所处的时间。此时记录的光谱值随后可与样本上的点相关。对于高数据收集速率，也许不可能以充分高的速度确定且传送支座相对于光分布的相对位置以提供光分布照明给定点的及时信息。本发明可允许光电检测器以比可检测及传送支座相对于光分布的相对位置的速率更高的数据速率记录光谱值。
[0020]可从支座从已知位置相对于光分布的已知运动推算支座相对于光分布的相对位置。例如，可假设支座从已知位置以恒定速度相对于光分布行进。
[0021]设备可包括用于检测支座的位置的传感器。处理单元可被布置成从所检测到的位置推算在给定时间产生由光电检测器元件记录的特性光的样本上的点。处理单元可被布置成从所检测到的位置确定支座的速度，且可选地确定支座的加速度。处理单元可被布置成基于所确定的速度以及可选地基于加速度而更新用于起始光电检测器的时间。例如，在当光源照明样本上的预定点以在光电检测器元件上产生特性光时起始光电检测器的情况下，处理单元可被布置成基于所检测到的位置而更新用于起始光电检测器的时间。然而，可以理解的是，可在支座的运动满足指定速度或加速度准则(例如，恒定速度)时起始光电检测器，而与此时在光电检测器元件上产生特性光的样本上的点无关。
[0022]光电检测器元件在其期间例如通过积聚电荷(在光谱值从光电检测器元件移位或读取之前)而记录光谱值的取样时间间隔可短于在其之间将支座的检测到的位置报告给处理单元的检测时间间隔。因此，光电检测器元件记录样本上的点(例如，点的连续区)的光谱值的数据速率可大于用于记录支座的检测到的位置的数据速率。
[0023]光电检测器可包括光电检测器定时器，光电检测器元件被布置成基于来自光电检测器定时器的信号而记录光谱值。可在基于来自传感器的检测到的位置而预测支座将处于相对于光分布的预定位置处的时间来起始光电检测器定时器。支座相对于光分布的运动可被布置成使得在支座处于预定位置时，支座相对于光分布以恒定速度移动。该预定位置可为贯穿位置。
[0024]驱动支座的电动机的电动机速度可基于支座定时器受到控制。该支座定时器可与光电检测器定时器相同或为不同的定时器。
[0025]处理单元可被布置成控制支座相对于光分布的相对移动，使得光分布从如下位置开始扫描样本:在该位置处将被取样的初始点与光分布间隔。以此方式，支座和/或光分布可在光分布贯穿初始点之前加速到所需的可能恒定的速度。支座和/或光分布可具有预设的加速度速率，且初始点与光分布间隔的距离可基于预设加速度及用户选择进行取样的目标速度来确定。所述目标速度可例如通过用户选择数据收集速率而直接或间接地选择。
[0026]根据本发明的第二方面，提供一种对样本执行光谱分析的方法，包括:
[0027]相对于光分布移动样本，所述光分布照明样本以连续地照明样本上的多个点；
[0028]使用光电检测器的光电检测器元件检测通过样本与形成光分布的光的相互作用而由所述点产生的特性光;及
[0029]基于经预期会在支座与光分布之间出现的相对运动而使在特定时间由光电检测器元件记录的光谱值与经预测会在所述特定时间产生由光电检测器元件记录的特性光的样本上的点相关联。
[0030]根据本发明的第三方面，提供一种数据载体，其具有存储在其上的指令，所述指令在由根据本发明的第一方面的光谱分析设备的处理单元执行时致使处理单元执行本发明的第二方面的方法。
[0031 ]根据本发明的第四方面，提供光谱分析设备，其包括:
[0032]光源，其被布置成用于在样本上产生光分布；
[0033]光电检测器，其具有至少一个光电检测器元件以用于检测由样本与来自光源的光的相互作用而产生的特性光；
[0034]支座，其用于支撑样本，所述支座可相对于光分布移动;及
[0035]处理单元，其用于控制支座的移动，其中所述处理单元被布置成接收对将使用光分布扫描的样本的区域的选择，且使支座从一位置加速到预定速度，使得在光分布贯穿将被扫描的区域时支座已达到该预定速度。
[0036]处理单元可被布置成控制支座相对于光分布的相对移动，使得光分布以恒定速度在区域上方扫描。
[0037]根据本发明的第五方面，提供一种对样本执行光谱分析的方法，包括:
[0038]接收对将被扫描的样本的区域的选择；
[0039]相对于由光源在样本上产生的光分布而移动样本以连续地照明样本的所述区域中的多个点；
[0040]使用光电检测器的光电检测器元件检测通过样本与形成光分布的光的相互作用而由所述点产生的特性光；
[0041]其中从一位置将样本加速到预定速度，使得在光分布贯穿将被扫描的区域时样本已达到所述预定速度。
[0042]根据本发明的第六方面，提供一种数据载体，其具有存储在其上的指令，所述指令在由根据本发明的第四方面的光谱分析设备的处理单元执行时致使处理单元执行本发明的第五方面的方法。
[0043]根据本发明的第七方面，提供光谱分析设备，其包括:
[0044]光源，其被布置成用于在样本上产生光分布；
[0045]光电检测器，其包括多个光电检测器元件以用于检测由样本与来自光源的光的相互作用而产生的特性光，所述光电检测器元件布置在至少一个行或列中；
[0046]支座，其用于支撑样本，所述支座可相对于光分布移动;及
[0047]处理单元，其被布置成用于在支座相对于光分布以预定恒定速度移动时起始光电检测器，使得光电检测器元件记录特性光的数据，其中数据在至少一个行或列的光电检测器元件之间重复地移位，每一连续移位发生在距前一移位相等时间间隔之后。
[0048]以此方式，在激活之后，光电检测器不需要与产生支座及光分布之间的相对移动的控制器/电动机之间同步通信，该同步强加对数据收集速率的限制。具体来说，可基于预设恒定速度预设相等的时间间隔。例如，可选择数据移位的恒定速度及间隔，使得关于来自样本的给定点或区的特性光所记录的数据在数据沿着行或列移位时累积在至少一个行或列的连续光电检测器元件中。
[0049]可基于所要的曝光时间及样本上的距离(该距离对应于一个光电检测器元件的高度的)而预先选择恒定速度。还可基于光分布的长度(例如，线焦点的长度)预先选择恒定速度。
[0050]根据本发明的第八方面，提供一种对样本执行光谱分析的方法，其包括:
[0051]相对于由光源在样本上产生的光分布而移动样本以连续地照明样本的区域中的多个点，使得通过样本与形成光分布的光的相互作用而由多个点产生的特性光落在光电检测器的多个光电检测器元件上，所述多个光电检测器元件布置在至少一个行或列中；及
[0052]在支座相对于光分布以预定恒定速度移动时激活光电检测器，使得光电检测器元件记录特性光的数据，其中数据在至少一个行或列的光电检测器元件之间重复地移位，每一连续移位发生在距前一移位相等时间间隔之后。
[0053]根据本发明的第九方面，提供一种数据载体，其具有存储在其上的指令，所述指令在由根据本发明的第七方面的光谱分析设备的处理单元执行时致使处理单元执行本发明的第八方面的方法。
[0054]本发明的以上方面的数据载体可为用于向机器提供指令的合适的媒体，例如非瞬时数据载体，例如软盘、CD R0M、DVD ROM/RAM(包含-R/-RW和+R/+RW)、HD DVD、蓝光(TM)光盘、存储器(例如，记忆棒(TM)、SD卡、紧凑快闪卡或类似物)、光盘驱动器(例如，硬盘驱动器)、磁带、任何磁/光存储装置或瞬时数据载体，例如电线或光纤上的信号或无线信号，例如经由有线或无线网络(例如因特网下载、FTP传递或类似物)发送的信号。
【附图说明】
[0055]图1是展示在扫描样本时现有技术光谱分析设备的平台的位置及速度的图表；
[0056]图2是根据本发明的实施例的拉曼光谱分析设备的示意图；
[0057]图3展示通过拉曼光谱分析设备相对于样本移动而产生的线焦点及CCD光电检测器内的电荷的对应移位;及
[0058]图4是针对根据本发明的光谱分析设备展示在扫描样本时平台的位置及速度的图表。
【具体实施方式】
[0059]参看图2及图3，拉曼光谱分析设备100包括:光源101，其被布置成用于产生用于照明样本102的光分布110;及光电检测器103，其具有用于检测从样本102散射的光的多个光电检测器元件104。
[0060]光源101包括激光、光束扩展器及用于将激光束115塑形并将激光束引导到滤波器105上的合适的透镜和镜(未图示)，该透镜和镜以激光频率/波数反射光但以其它频率/波数透射光。滤波器105将激光束115引导到显微镜106上。在显微镜106中，经由一个或多个合适的镜108将激光束115引导穿过物镜107以将激光束115(在此实施例中作为线焦点110)聚焦到在可移动平台109上支撑的样本102上。该光学布置类似于以引用的方式并入本文中的US5442438及W02008/090350中描述的光学布置。
[0061]平台109可移动以在垂直方向X及Y上相对于线焦点110移动样本102。提供电动机111a、11 Ib以用于在每一方向上驱动平台109的运动。电动机111a、I Ilb的移动可在控制器133的控制下且由定时器113调节。传感器114检测平台109的位置。在此实施例中，传感器114包括安装在平台109的相对可移动元件上的编码器刻度尺及对应的读头。平台的控制器133被布置成用于与计算机112通信。
[0062]激光束115照明样本102产生散射光，该散射光的频率/波数与激光的频率/波数不同，例如，拉曼散射光。该散射光由显微镜物镜107收集且被导向光电检测器103。散射光穿过滤波器105和光学元件116，例如，衍射光栅，以用于跨越光电检测器103光谱地分散散射光。经光谱地分散的光通过聚焦透镜117聚焦到光电检测器103上。
[0063]在此实施例中，光电检测器103是包括光电检测器元件104的二维阵列的电荷耦合装置(CCD)。然而，其它检测器是可能的，例如二维CMOS光电检测器阵列。衍射光栅在方向S上跨越CCD 103的表面分散散射光的光谱。对于样本102上的线焦点110的每一位置，跨越光电检测器元件104的一个行118分散的散射光源自样本102上的区或位点(site)。
[0064]光电检测器103包括控制电荷耦合装置的处理器140。处理器140布置成例如通过USB总线与计算机112通信，且通过另一通信线(例如，串行通信总线)与平台控制器133通信。处理器140和光电检测器阵列103可被建构为单一单元。
[0065]相机119安装成使得可由相机119通过显微镜106的用于将激光束115聚焦到样本102上的相同物镜107俘获样本102的图像。由相机119俘获的图像被发送到计算机112且可在显示器120上显示。
[0066]计算机112包括执行存储在存储器122中的计算机程序中的指令的处理单元121。如现将描述的，计算机112、处理器140和平台控制器133控制平台的移动和对CCD 103中的电荷的移位及读取，以跨越样本102对线焦点110进行光栅扫描且记录从样本散射的光的光谱值。然而，将理解，在其它实施例中，可使用处理器与处理的分布的其它组合。
[0067]最初，用户将样本102放置在可移动平台109上且使用相机119俘获样本的图像。此图像在显示器120上显示且用户可使用输入装置123(例如，键盘或指向装置)选择将使用线焦点110扫描的样本102的区域124。系统已被校准以使得图像的每一像素对应于平台上的已知位置。因此，从于图像中识别的区域124，处理单元121可确定使用线焦点110来扫描样本102的该区域所需的平台109的移动。
[0068]在配置期间，用户请求关于将被取样的区的曝光时间。处理单元121通过以下操作来计算平台109在取样期间的所要的速度:CCD 103上的经曝光行118的数目乘上平台109处的对应于CCD 103上的单个行118的高度的距离d，再被所请求的曝光时间相除。此速度可四舍五入为平台控制器133接受的整数部分。例如，电动机每秒步进整数数目10s。
[0069]处理单元121随后根据所要的速度计算CXD103的行118之间的电荷的移位之间的所需的移位延迟(取样周期)，使得平台109的运动与电荷的移位是同步的。例如，可从平台109处的距离d(该距离d对应于CCD 103上的单个行118的高度)除以所要的速度来确定所需的移位延迟。
[0070]处理单元121通过处理器140配置平台控制器133以控制电动机111a，使得平台109以预设恒定速率加速。此配置可在以上计算所要的速度及移位延迟之前或之后发生。
[0071]对于平台109在Y方向上的移动，线焦点110的前边缘131最初从区域124的边缘130回拨一距离。确定线焦点110回拨的距离，使得平台109可在线焦点110贯穿区域124的边缘之前加速到所要的速度。为了确定回拨距离，处理器121确定平台109必须行进(从静止)以到达以预设恒定速率加速时所要的速度的加速距离。回拨距离通过将用以提供一经设定周期(在此实施例中是20ms)的额外距离加到加速距离来计算，在该经设定周期期间，平台109应该以恒定速度行进。此额外距离给予某一余地且提供一时间周期，在该时间周期中，处理单元121可测量平台109的位置且确定线焦点110的前边缘131将贯穿区域124的边缘130的时间，如下文更详细地描述。
[0072]从回拨距离及区域124的已知位置可以确定起始位置。停止位置是其中线焦点110在区域124外的位置，停止位置给平台109提供足够距离以在线焦点110离开区域124之后减慢。
[0073]处理单元121向控制器140发送命令，该命令指明用于平台109的开始及停止位置及平台109的所要的速度和用以执行如下文所描述的处理的指令。在从计算机112接收到起始命令时，处理器140将开始及停止位置及所要的速度发送到平台控制器133且执行用于控制光电检测器103的命令。
[0074]在接收到开始及停止位置时，平台控制器133激活电动机llla、lllb以将平台驱动到起始位置。
[0075]在到达起始位置之后，平台109在Y方向上加速到所要的速度。平台控制器133使用来自定时器113的时钟脉冲调节电动机Illa的速度，使得一旦已经达到所要的速度，电动机11 Ia便维持设定速度。
[0076]在此加速周期期间，来自传感器114的信号被发送到处理器140，且处理器140记录关于平台109的位置中的改变的位置数据与时间。处理器140从该位置数据预测线焦点110何时将贯穿区域的边缘130。在从传感器114接收到新数据时更新此预测。
[0077]可通过处理器140在加速周期期间反复地询问平台控制器133来收集位置数据。处理器140存储来自内部定时器(未图示)的第一时钟计数^且将请求平台109的位置的信号发送到平台控制器133。响应于接收到该请求，平台控制器133从传感器114获得读数，且将此读数返回到处理器140。在接收到该读数时，处理器140存储第二时钟计数t2。处理器140将该读数记录为在时间(ti+t2)/2时发生。这是基于发射及接收阶段花费相等时间的假设。
[0078]处理器140从位置数据在预先界定的周期(例如3次读取)内计算平均速度及加速度。基于所确定的速度及加速度而更新预测线焦点110的前边缘131贯穿区域124的时间。
[0079]在预测线焦点110的前边缘131会贯穿区域124的边缘130的时间，处理器140激活CXD 103以开始测量周期。此可包括激活定时器126，该定时器调节电荷在CCD 103上移位的速率。电荷在由箭头127指示的方向上以对应于所计算的移位延迟的等间隔时间间隔从每一行移位到邻近行。因此，电荷沿着CCD 103的移位与线焦点110跨越将被取样的区域124的移动同步。
[0080]图3展示由线焦点110照明的样本102的区域124的部分。Y示出平台109的移动方向且箭头127示出电荷在CCD阵列103上移位的方向。对于线焦点110上的每一区132(下文称为点)，拉曼光谱(由加阴影区域指示)在垂直于方向Y的方向S上沿着CCD光电检测器103的对应行118分散。可以理解的是，在图3中已经放大点132的大小，且事实上存在很多倍的此数目的点并且在CXD 103上存在很多倍的此数目的行118。
[0081](XD 103暴露于光导致电荷在每一光电检测器元件104中的累积。此电荷表示拉曼光谱的光谱值(或频段)且与在曝光期间已接收的光的量成比例。样本102相对于线焦点110连续地移动，使得在电荷中的移位之间入射在任何一个光电检测器元件104上的光是源自样本中的比线焦点110上的点132长的区的散射光。因此，光电检测器103的邻近行将对样本102的重叠区进行取样。
[0082]电荷在方向127上在CXD103的行之间移位，其中在电荷移位的方向上在连续光电检测器元件104中稳定地积聚关于如下散射光的电荷:该散射光源自样本103上的给定区。电荷的移位一直进行到电荷移位到读出寄存器134中为止。读出寄存器134中的电荷被读出到处理器140。因此，在CCD 103上的电荷中的移位之间，移位寄存器134持有一个完整光谱的数据，该完整光谱是在给定区移动通过线焦点110时已从样本102的该给定区的照明所累积的。
[0083]处理器140将从CXD 103读出的光谱发送到处理单元121。处理器140在使用线焦点110扫描区域124的整个过程中继续接收基于来自传感器114的信号的位置数据，且这些位置数据还可以传递到计算机112。
[0084]计算机112的处理单元121可从位置数据确定给定时间处的平台109的位置。然而，CXD 103累积数据的速率比从传感器114接收位置数据的速率更快。例如，在检测器元件104中累积电荷的取样时间间隔短于在将位置测量值发送到处理器140之间的检测时间间隔。因此，处理单元121基于预期已经在平台109与线焦点110之间出现的相对运动而将在特定时间处从读出寄存器134读出的完整光谱与预测会产生散射光的样本上的区相关联。此可从平台109进行行进的已知恒定速度和所预测的线焦点110将会贯穿区域124的时间来确定。然而，优选地，处理单元121还从在扫描期间接收的位置数据推算预测将会产生拉曼光谱的样本102上的区。
[0085]可针对不同的X位置重复以上过程，使得线焦点110扫描样本102的整个区域124。
[0086]随后可基于预测会产生光谱的样本的区而形成使所记录的光谱与空间分布相关联的映射。可关于光谱的特定要素形成映射，例如，特定分子物质出现拉曼峰值所处的特定波数。
[0087]图4说明平台109的运动的不同周期，其包括加速周期201、恒定速度周期202、减慢周期203及其中平台109返回到起始位置以关于下一个X位置来扫描区域的返回周期204。在恒定速度周期202期间收集光谱数据，使得以等间隔时间间隔跨越CCD的电荷中的移位将确保⑶D 103的每一个元件104收集从样本102上的相等长度的区散射的光的数据。
[0088]将理解，在不脱离权利要求书中界定的本发明的情况下，可对上文所描述的实施例作出修改及更改。例如，照明样本的光分布可具有不同的形状，例如焦斑。
【主权项】
1.一种光谱分析设备，包括: 光源，其用于在样本上产生光分布； 光电检测器，其具有至少一个光电检测器元件以用于检测由所述样本与来自所述光源的光的相互作用而产生的特性光； 支座，其用于支撑所述样本，所述支座可相对于所述光分布移动;及 处理单元，其被布置成基于经预期会在所述支座与所述光分布之间出现的相对运动，而使在特定时间由所述光电检测器元件记录的光谱值与所述样本上的点相关联，该所述样本上的点经预测会在所述特定时间产生由所述光电检测器元件记录的所述特性光。2.根据权利要求1所述的光谱分析设备，其中，所述处理单元基于关于所述支座到所述光分布的相对位置的信息而使光谱值与所述样本上的点相关联，所述信息已经在除记录所述光谱值所处的时间之外的时间获得。3.根据权利要求1或2所述的光谱分析设备，其中，基于根据之前一已知位置预测的所述支座到所述光分布的相对运动而激活所述光电检测器。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的光谱分析设备，其中，所述支座在测量周期期间相对于所述光分布的移动处于恒定速度，所述处理单元被布置成用于控制所述光电检测器，以使得所述光电检测器元件在所述测量周期期间以等间隔的时间间隔记录光谱值。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的光谱分析设备，其中，所述支座和/或光分布在加速周期期间加速到所述恒定速度，所述处理周期被布置成在所述加速周期结束之后控制所述光电检测器开始记录所述特性光的光谱值。6.根据权利要求5所述的光谱分析设备，其中，将被取样的初始点被识别，且从如下位置在运动中设定所述支座和/或光分布:所述位置是从贯穿位置回拨的，其中所述初始点被所述光分布照明以在所述光电检测器元件上产生特性光，使得所述加速周期在所述初始点处于所述拦截位置时已经结束。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的光谱分析设备，其中，所述处理单元被布置成从在已知时间所述支座相对于所述光分布的已知相对位置推算所述特定时间，在所述特定时间处所述光分布照明所述点以产生落在所述光电检测器元件上的特性光。8.根据权利要求7所述的光谱分析设备，其中，从所述支座从所述已知位置相对于所述光分布的已知相对运动推算所述光分布照明所述点以产生落在所述光电检测器元件上的特性光所处的所述时间。9.根据权利要求8所述的光谱分析设备，其中，所述已知相对运动是所述支座和/或光分布的预设加速分布，和/或所述支座和/或光分布的预设速度分布。10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的光谱分析设备，其中，所述设备包括用于检测所述支座的位置的传感器。11.根据权利要求10所述的光谱分析设备，其中，所述处理单元被布置成从检测到的所述位置推算这样的时间:在该时间处所述光分布照明所述样本上的给定点以在所述光电检测器元件上产生特性光。12.根据权利要求10或11所述的光谱分析设备，其中，所述处理单元被布置成从检测到的所述位置确定所述支座的速度，且使用所确定的所述速度来确定这样的所述时间:在该时间处所述光分布照明所述样本上的给定点以在所述光电检测器元件上产生特性光。13.根据权利要求12所述的光谱分析设备，其中，所述处理单元被布置成从所确定的所述速度确定所述支座的加速度，且使用所确定的所述加速度来确定这样的所述时间:在该时间处所述光分布照明所述样本上的给定点以在所述光电检测器元件上产生特性光。14.根据权利要求12或13所述的光谱分析设备，其中，所述处理单元被布置成基于所确定的所述速度和/或所述加速度来更新用于起始所述光电检测器的时间。15.根据权利要求10到14中任一权利要求所述的光谱分析设备，其中，取样时间间隔短于检测时间间隔，在该取样时间间隔期间，所述光电检测器元件记录所述光谱值，在该检测时间间隔之间，所述支座的检测到的位置被报告给所述处理单元。16.根据权利要求10到15中任一权利要求所述的光谱分析设备，其中，所述光电检测器元件记录所述样本上的点的光谱值所处的数据速率大于用于检测所述支座的位置的所述数据速率。17.根据前述权利要求中任一权利要求所述的光谱分析设备，其中，所述光电检测器包括光电检测器定时器，所述光电检测器元件被布置成在基于来自所述光电检测器定时器的信号的时间处记录光谱值。18.根据权利要求17所述的光谱分析设备，其中，所述处理单元被布置成，在预测所述支座要处于相对于所述光分布的预定位置处的时间处激活所述光电检测器定时器。19.根据权利要求18所述光谱分析设备，其中，所述设备包括用于驱动所述支座的电动机，基于来自所述光电检测器定时器的信号而控制电动机速度。20.一种对样本执行光谱分析的方法，包括: 相对于光分布移动所述样本，所述光分布照明所述样本以连续地照明所述样本上的多个占.1 V ， 使用光电检测器的光电检测器元件检测通过所述样本与形成所述光分布的光的相互作用而由所述点产生的特性光;及 基于经预期会在所述支座与所述光分布之间出现的相对运动，使在特定时间由所述光电检测器元件记录的光谱值与经预测会在所述特定时间产生由所述光电检测器元件记录的所述特性光的所述样本上的点相关联。21.—种数据载体，其具有存储在其上的指令，所述指令在由根据权利要求1到19中任一权利要求所述的光谱分析设备的处理单元执行时致使所述处理单元执行根据权利要求20所述的方法。22.一种光谱分析设备，包括: 光源，其被布置成用于在样本上产生光分布； 光电检测器，其具有至少一个光电检测器元件以用于检测由所述样本与来自所述光源的光的相互作用而产生的特性光； 支座，其用于支撑所述样本，所述支座可相对于所述光分布移动;及 处理单元，其用于控制所述支座的移动，其中所述处理单元被布置成接收对将被扫描的所述样本的区域的选择，且使所述支座从一位置加速到预定速度，使得在所述光分布贯穿将被扫描的所述区域时所述支座已达到所述预定速度。23.根据权利要求22所述的光谱分析设备，其中，所述处理单元被布置成控制所述支座相对于所述光分布的相对移动，使得所述光分布以恒定速度在所述区域上方扫描。24.一种对样本执行光谱分析的方法，包括: 接收对将被扫描的样本的区域的选择； 相对于由光源在样本上产生的光分布而移动所述样本以连续地照明所述样本的所述区域中的多个点； 使用光电检测器的光电检测器元件检测通过所述样本与形成所述光分布的光的相互作用而由所述点产生的特性光； 其中从一位置将所述样本加速到预定速度，使得在所述光分布贯穿将被扫描的所述区域时所述样本已达到所述预定速度。25.—种数据载体，具有存储在其上的指令，所述指令在由根据权利要求22或23所述的光谱分析设备的处理单元执行时致使所述处理单元执行根据权利要求24所述的方法。26.一种光谱分析设备，包括: 光源，其被布置成用于在样本上产生光分布； 光电检测器，其包括多个光电检测器元件以用于检测由所述样本与来自所述光源的光的相互作用而产生的特性光，所述多个光电检测器元件布置在至少一个行或列中； 支座，其用于支撑所述样本，所述支座可相对于所述光分布移动;及 处理单元，其被布置成用于在所述支座相对于所述光分布以预定恒定速度移动时起始所述光电检测器，使得所述光电检测器元件记录所述特性光的数据，其中数据在所述至少一个行或列的所述光电检测器元件之间重复地移位，每一连续移位发生在距前一移位相等时间间隔之后。27.根据权利要求26所述的光谱分析设备，其中，基于预设的恒定速度而预设所述相等时间间隔。28.根据权利要求26或27所述的光谱分析设备，其中，所述支座相对于所述光分布的所述预定的恒定速度及所述数据移位所处的间隔经过选择，使得针对来自所述样本的给定点或区的所述特性光而记录的数据在所述数据沿着所述行或列移位时在所述至少一个行或列的连续光电检测器元件中累积。29.根据权利要求27或28所述的光谱分析设备，其中，基于想要的曝光时间和对应于一个光电检测器元件的高度的关于所述样本的距离而预先选择所述恒定速度。30.一种对样本执行光谱分析的方法，包括: 相对于由光源在所述样本上产生的光分布而移动所述样本以连续地照明所述样本的所述区域中的多个点，使得通过所述样本与形成所述光分布的光的相互作用而由所述点产生的特性光落在光电检测器的多个光电检测器元件上，所述多个光电检测器元件布置在至少一个行或列中；及 在所述支座相对于所述光分布以预定恒定速度移动时激活所述光电检测器，使得所述光电检测器元件记录所述特性光的数据，其中数据在所述至少一个行或列的所述光电检测器元件之间重复地移位，每一连续移位发生在距前一移位相等时间间隔之后。31.—种数据载体，具有存储在其上的指令，所述指令在由根据权利要求26到29中任一权利要求所述的光谱分析设备的处理单元执行时致使所述处理单元执行根据权利要求30所述的方法。
【文档编号】G01N21/65GK105849530SQ201480065719
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年9月30日
【发明人】托马斯·安东尼·梅森
【申请人】瑞尼斯豪公司