漫反射分光镜仪器的制造方法

漫反射分光镜仪器的制造方法
【专利摘要】用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括：一个样品接收位置(2)，接收用于分析的样品(3)；一个照明布置(4)，将光引导朝向接收的样品；一个检测器(6)，检测通过接收的样品反射的光；以及收集光学器件(5)，将通过接收的样品反射的光引导朝向检测器。照明布置还包括一个干涉仪(42)和一个半束阻止件(45a，45b)，半束阻止件被安排成大体上在光学路径中的一焦点处以阻止退出干涉仪、穿过焦点并且被反射的光再进入该干涉仪。半束阻止件(45a)可被安排在干涉仪和光源(41)之间的光学路径中以阻止向后朝光源退出干涉仪且由光源反射的光再进入干涉仪和/或半束阻止件(45b)可被安排在干涉仪与光源相对侧上的光学路径中。
【专利说明】
漫反射分光镜仪器
技术领域
[0001]本实用新型涉及漫反射分光镜，且具体而言涉及FT-1R(傅里叶变换红外)漫反射分光镜仪器和用于制造FT-1R漫反射分光镜仪器的方法。【背景技术】
[0002]在漫反射领域中，光束照射到样品上。从样品反射的光的一部分被收集且经过光谱分析以确定该样品的化学成分。
[0003]预测样品的化学成分涉及使用使在多个波长下检测到的光学能量与感兴趣的特定化学种类的浓度相关的统计技术(被称为化学计量)。
[0004]为了做出这样的预测，首先必须使用已知浓度的标准建立校准或模型。建立这样的模型的过程涉及使用许多标准，每个标准都需要通过某些其他技术(常常湿法化学)分析。替代的分析方法通常是麻烦且耗时的且因此是昂贵的。此外，已经符合要求的标准常常具有一定的有限期。
[0005]高度期望的是，使用一个器械建立的校准设置可以被传递到另一个器械且在第二个器械上是有效的。通常的情况是，当使用第二个器械分析相同的样品时，理论上相同的器械之间作为响应的小且细微的差异导致第二个器械的读数稍微不同于第一个器械。最好的测量准确度是通过校准每个器械实现的。然而，这样的实践常常过分昂贵。
[0006]器械可以实现的响应越相似，对样品特性的预测越一致。[〇〇〇7]将期望提供旨在帮助减少这样的可变性且更通常帮助提高性能的漫反射分光镜仪器。
[0008]当开发当前描述的仪器时所考虑的一些特定考虑包括:
[0009]通过仪器测量的光谱依赖于样品相对于照明源和/或检测系统的定位的趋势； [〇〇1〇]设备之间的和在不同的时间的照明中的差异影响所获得的光谱的趋势；[〇〇11]在FTIR分光镜中可通过双调制假像引入的误差；
[0012]事实上，背景光谱中不时地存在差异和/或在仪器操作中总体上可能存在漂移或失灵。
[0013]当前开发并且描述的仪器的多个不同特征可以帮助解决这些问题中的一个或多个。【实用新型内容】
[0014]根据本实用新型的第一方面，提供了用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括:
[0015]—个样品接收位置，接收用于分析的样品；
[0016]—个照明布置，用于将光引导朝向接收的样品；
[0017]—个检测器，用于检测由接收的样品反射的光；以及
[0018]收集光学器件，用于将由接收的样品反射的光引导朝向该检测器。
[0019]根据本实用新型的第二方面，提供了用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括:
[0020]—个样品接收位置，接收用于分析的样品；
[0021]—个照明布置，用于将光引导朝向接收的样品；
[0022]—个检测器，用于检测通过接收的样品反射的光且具有一个预定的光检测有效区；以及
[0023]收集光学器件，用于将通过接收的样品以一个在预定角度范围之内的角度反射的光引导朝向该检测器，其中所述收集光学器件将该检测器聚焦在无穷远处。[〇〇24]当样品高度(样品和收集光学器件之间的间距)变化时，这有助于避免通过检测器看到的光的强度和/或光谱中的变化。原则上相同的反射光线将通过收集光学器件收集且通过检测器检测而不管在系统的工作极限之内的样品高度。样品高度的在操作范围之内的改变将改变收集的光线通过收集系统的路径的横向位置但是不会改变被选择的且到达检测器的光线也不会改变它们在检测器处的到达位置。
[0025]人们将最自然地将检测器聚焦在样品接收位置处。然而，这导致的一个问题是系统变得对样品高度(样品和收集光学器件之间的间距)非常敏感，这是因为根据高度将不同量的光和不同的光线收集并且成像在检测器的不同部分上。
[0026]该照明布置可被布置成用于引导在接收的样品处的照明光束且在所述收集光学器件的入口处的收集光学器件的光学轴线可以向照明光束的光束轴线倾斜。[〇〇27]这可以帮助避免收集任何镜面反射光束且提供照明光束和收集光学器件的输入/ 收集光束之间的物理隔离。
[0028]收集光学器件可以包括一个轴线偏离抛物面镜和一个椭球镜，该轴线偏离抛物面镜用于聚焦来自无穷远处的光，该椭球镜被设定尺度以校正该抛物面镜的像差。[〇〇29]该抛物面镜可以被布置在收集光学器件的光学路径中，处在该椭球镜之前。[〇〇3〇]该抛物面镜可以是收集光学器件中的第一光学部件。[0031 ]在一个替代系统中，可以使用合适的透镜代替所述镜。
[0032]收集光学器件的一个入口光瞳的尺寸可以被选择成足以将预定样品范围容纳到收集光学器件间距。
[0033]该抛物面镜的直径可以限定收集光学器件的一个入口光瞳。
[0034]该抛物面镜的直径可以被选择成足以将预定样品范围容纳到收集光学器件间距。
[0035]收集光学器件可以包括一个中间焦点位置且一个孔径可以被设置在该中间焦点位置处且被布置成使得其在检测器处的图像具有被选择成防止在所选择的角度范围之外的光线到达该检测器的预定尺度。该预定尺度可以是依赖于检测器的光检测有效区的尺度选择的。该预定尺度可以被选择成与该光检测有效区的尺度大体上相同。
[0036]该中间焦点位置可以被安排在该抛物面镜和该椭球镜之间。
[0037]该照明布置可以包括一个光源。在其他情况下，该光源可以被设置在该照明布置夕卜。该照明布置可以被布置成用于将该光源聚焦在大体上无穷远处。
[0038]根据本实用新型的第三方面，提供了用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括:
[0039]—个样品接收位置，接收用于分析的样品；
[0040]—个照明布置，用于将光引导朝向接收的样品；
[0041]—个检测器，用于检测通过接收的样品反射的光；以及[〇〇42]收集光学器件，用于将通过接收的样品反射的光引导朝向该检测器，其中该照明布置包括一个光源且被布置成接受来自光源的光且该照明布置被布置成用于将该光源聚焦在大体上无穷远处。
[0043]这将导致来自该光源上的每个点的光遍布于该样品接收位置处的场，这进而将提高照明的均匀性和测量中的一致性。人们可以更自然地将该光源聚焦到该样品接收位置上，但是这将导致照明中的更大空间变化，因为光源的图像形成在样品处，且因此通常导致照明中的更大变化。
[0044]该光源可以包括一个白炽灯。该照明布置可以被布置成用于将该光源的灯丝聚焦在大体上无穷远处。[〇〇45]该照明布置可以被布置成使得光源和样品位置之间的光学路径中的任何非均匀光学表面在该光学路径中与携带的样品的任何图像隔开。
[0046] 该照明布置可以包括干涉仪，该干涉仪包括一个光束分裂器，且该照明布置可以被布置成使得样品的图像在该光学路径中与该光束分裂器隔开。[〇〇47]该照明布置可以包括一个入口抛物面镜以用于收集来自光源的光。该光源可以被放置在该入口抛物面镜的焦点的区域内。实践中，该光源可以被放置成恰好超过该入口抛物面镜的焦点。
[0048]该照明布置可以被布置成使得样品的图像将在该入口抛物面镜和该光束分裂器之间的光学路径中。[0〇49] 该照明布置可以包括一个J.光阑孔径(J.Stop aperture)，该J.光阑孔径被设置在该光学路径中的一个焦点处以阻止具有超过阈值散度的光线。
[0050]该照明布置可以包括一个中继抛物面镜，该中继抛物面镜被安排在该干涉仪的与光源相对的一侧上的光学路径中。该J.光阑孔径可以被设置在该中继抛物面镜的焦点处。
[0051]注意，在替代方案中，干涉仪、入口抛物面镜、J.光阑孔径和中继抛物面镜以及类似的部件中的一个或多个可以被设置在该仪器的照明布置的外部。[〇〇52]该照明布置可以包括一个干涉仪和一个半光束阻止件，该半光束阻止件被安排成大体上在光学路径中的一个焦点处以用于阻止退出该干涉仪、穿过所述焦点并且被反射的光再进入该干涉仪。
[0053]根据本实用新型的第四方面，提供了用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括:
[0054]—个样品接收位置，接收用于分析的样品；
[0055]—个照明布置，用于将光引导朝向接收的样品；
[0056]—个检测器，用于检测通过接收的样品反射的光；以及[〇〇57]收集光学器件，用于将通过接收的样品反射的光引导朝向该检测器，其中该照明布置包括一个干涉仪和一个半光束阻止件，该半光束阻止件被安排成大体上在光学路径中的一个焦点处以用于阻止退出该干涉仪、穿过所述焦点并且被反射的光再进入该干涉仪。
[0058] —个半光束阻止件起作用，是因为反射的光将在光学轴线的与光在向前的方向上经过的一侧相对的一侧上通过该系统的焦点返回。因此，通过在焦点处在中途横跨光束放置的一个遮挡件，在向前的方向上阻止了光的一半，且如果穿过的任何光被反射，则当反射的光在反方向上行进时，其将被阻止。这是有用的，因为它避免光穿过干涉仪两次并到达检测器，也就是说，它避免双调制的光到达检测器。
[0059]半光束阻止件可以被安排在干涉仪和光源之间的光学路径中以用于阻止向后朝向该光源退出该干涉仪且通过该光源反射的光再进入该干涉仪。
[0060]替代地，半光束阻止件可以被安排在该干涉仪的与该光源相对的一侧上的光学路径中。
[0061]该照明布置可以包括两个半光束阻止件，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仪和光源之间的光学路径中，以用于阻止向后朝向该光源退出该干涉仪，且通过该光源反射的光再进入该干涉仪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该干涉仪的与该光源相对的一侧上的光学路径中。
[0062]在半光束阻止件被安排在干涉仪和光源之间的光学路径中的情况下，可以使该光源从光学轴线朝向光束的与安排该半光束阻止件的一侧相对的一侧横向移位。
[0063]该半光束阻止件将具有一个横跨光束延伸的边缘。该边缘可以是弯曲的，使得该光束的未被阻止的部分是新月形形状。在光束的中心处，该边缘可以大体上在光学轴线处但是在远离该中心的位置处，该边缘可以从通过光学轴线的线缩回，这将通过一个直边缘描述。
[0064]这可以允许更多光进入该系统同时仍然阻止反射光线。该系统中的像差将倾向于意味着来自通过一个半光束阻止件允许通过的一半的光束的反射光在返回时将占据不到初始光束场的一半。因此，全直边缘光束阻止件相比需要的阻止了更多的光。通过考虑像差的影响，使用弯曲边缘光束阻止件来创建新月形形状的未被阻止的区域增加了效率。该弯曲边缘阻止件可以被考虑以补偿场失真。
[0065]半光束阻止件的边缘的形状可以被选择成确保大体上所有在向前的方向上穿过阻止件的光线如果被反射的话则将在反方向上被阻止。可以通过建模或根据经验优化该阻止件的形状。
[0066]该仪器还可以包括一个参考光谱获取布置，该参考光谱获取布置包括:[0〇67]至少一个参考样品接收位置；以及
[0068]—个光束开关布置，其具有第一状态和第二状态，
[0069]该第一状态允许来自该照明布置的光到达样品接收位置且允许通过携带的样品反射的光到达收集光学器件;且
[0070]该第二状态用于将来自该照明布置的光重新引导朝向该参考样品接收位置而不是朝向样品接收位置，且用于将通过接收的参考样品反射的光引导朝向收集光学器件，从而允许在检测器处对通过携带的样品反射的光和通过携带的参考样品反射的光进行选择性检测。
[0071]根据本实用新型的第五方面，提供了用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括:
[0072]—个样品接收位置，接收用于分析的样品；
[0073]—个照明布置，用于将光引导朝向接收的样品；
[0074]—个检测器，用于检测通过接收的样品反射的光；以及
[0075]收集光学器件，用于将通过接收的样品反射的光引导朝向该检测器，
[0076]其中该仪器还包括一个参考光谱获取布置，该参考光谱获取布置包括:[0〇77]至少一个参考样品接收位置；以及
[0078]—个光束开关布置，其具有第一状态和第二状态，
[0079]该第一状态允许来自该照明布置的光到达样品接收位置且允许通过携带的样品反射的光到达收集光学器件;且
[0080]该第二状态用于将来自该照明布置的光重新引导朝向该参考样品接收位置而不是朝向样品接收位置，且用于将通过接收的参考样品反射的光引导朝向收集光学器件，从而允许在检测器处对通过携带的样品反射的光和通过携带的参考样品反射的光进行选择性检测。
[0081]这可以促进参考光谱的获取而不需要使用者将参考样品呈现在“正常”样品位置处。因此，例如，参考样品可以被储存在该仪器之内、处在其操作位置中。进而，这可以鼓励使用者进行适当的参考测量，或允许该仪器自动进行参考测量而不需任何使用者参与。
[0082]注意，在以上陈述中，在第一状态中，该光束开关布置仅仅允许光到达样品和允许反射光到达收集光学器件。然而，在第二状态中它引导光。因此，该光束开关布置实际上可以在第一状态中不起引导光的作用一一它可以在光学路径外。这是一个优选的实施方式， 但是不是必要的。在其他实施方式中，例如，该光束开关布置可以在所有状态中引导光或在第一状态而不是第二状态中引导光。因此，更一般而言，该光束开关布置可以在每个状态中导致或允许光在期望的方向上通过。
[0083]参考光谱获取布置可以包括安排在参考样品接收位置处的参考样品。
[0084]参考光谱获取布置可以包括两个参考样品接收位置。第一参考样品接收位置可以被用于保持在获取背景光谱中使用的第一参考材料。第二参考样品接收位置可以被用于保持与该第一参考材料不同且用于在获取操作核查光谱中使用的第二参考材料。
[0085]第一参考材料通常将是高反射“标准”材料。该材料的光谱可能是相对无特征的但是幅度例如将随着照明强度中的差异而改变，且照明强度中的差异常常将是依赖波长的。 因此，使用这样的样品获取的背景光谱有助于使针对其他样品获取的光谱正常化以考虑在不同时间、不同仪器等处的照明特性中的差异。[0〇86] 第二参考材料通常将是特征更多的(more featureful)但是稳定的“标准”材料。 可以将使用该第二参考材料获取的光谱与针对第二参考材料获取的至少一个先前的光谱进行比较以核查该仪器看起来正确操作。使用第一参考材料获取的相应的背景光谱可以使使用第二参考材料获取的光谱正常化。
[0087]在存在两个参考材料接收位置的情况下，优选地光束开关布置具有第三状态:
[0088]第一状态允许来自照明布置的光到达样品接收位置和允许通过携带的样品反射的光到达收集光学器件；
[0089]第二状态用于将来自照明布置的重新引导朝向第一参考样品接收位置而不是朝向样品接收位置和用于引导通过在第一参考样品接收位置处的接收的参考样品反射的光朝向收集光学器件；
[0090]第三状态用于将来自照明布置的光重新引导朝向第二参考样品接收位置而不是朝向样品接收位置和用于将通过在第二参考样品接收位置处的接收的参考样品反射的光引导朝向收集光学器件，
[0091]从而允许在检测器处对通过携带的样品反射的光、通过在第一参考样品接收位置处的携带的参考样品反射的光以及通过在第二参考样品接收位置处的携带的参考样品反射的光进行选择性检测。
[0092]该光束开关布置可以包括一个顶部镜对，该顶部镜对被安装用于在对应于第一状态的第一位置和对应于第二状态的第二位置以及可选地对应于第三状态的第三位置之间移动。
[0093]该顶部镜对可以被安装用于线性移动。
[0094]该光束开关布置可以包括一个驱动，以用于驱动该顶部镜对。因此，该光束开关布置可以包括一个驱动以用于在线性移动方向上驱动该顶部镜对。
[0095]该顶部镜对在该光束开关布置中的使用可以允许当该光束开关布置在第一状态中、第二状态中以及当第三状态存在时在第三状态中时，照明布置/光源和检测器之间的光学路径长度被保持恒定。
[0096]该光束开关布置可以被布置成用于扫描接收的参考样品以允许在该参考样品的一个扩展区域上进行测量。该扫描可以是线性扫描。
[0097]该光束开关布置可以被布置成使该顶部镜对移动通过一个位置范围，其中该顶部镜对用于将来自照明布置的光重新引导朝向相应的参考样品接收位置而不是朝向样品接收位置，且将通过在该相应的参考样品接收位置处的接收的参考样品反射的光引导朝向收集光学器件。以此方式，可以使用该顶部镜对实现扫描。
[0098]此外，可以使用既用于在样品测量和参考样品测量之间切换又用于扫描参考样品的单个运输机构简单且有效地实现扫描。此外，该顶部镜对的使用确保当在不同状态中时且在任何扫描期间，照明布置/光源和检测器之间的光学路径长度可以被保持恒定。[〇〇99]该漫反射分光镜仪器可以包括一个容器，所述样品接收位置或二者可以安排在该容器之内。这可以是该仪器的壳体或一个单独的封闭件。
[0100]该漫反射分光镜仪器可以包括一个存储器，该存储器可以储存内部参考校正光谱，该内部参考校正光谱代表使用该仪器从放置在样品接收位置处的样品获取的光谱和从放置在参考样品接收位置处的相同或同样样品获取的光谱中间的差异。[〇1〇1]这然后可以在校正使用第一参考材料测量到的背景光谱中使用。
[0102]根据本实用新型的第六方面，提供了一种用于制造如上文所限定的漫反射分光镜仪器的方法。
[0103]该方法可以包括如下步骤:
[0104]将样品放置在样品接收位置处；
[0105]当该样品在样品接收位置处时获取该样品的第一光谱；
[0106]将相同的样品或同样的样品放置在参考样品接收位置处；
[0107]当该样品在参考样品接收位置处时获取该样品的第二光谱；[〇1〇8]通过第一光谱和第二光谱之间的差异确定内部参考校正光谱以用于调整从定位在参考样品接收位置处的样品确定的光谱；以及
[0109]将该内部参考校正光谱储存在该漫反射分光镜仪器的存储器中。[〇11〇]该漫反射分光镜仪器可以包括一个光谱仪。
[0111]该漫反射分光镜仪器可以包括一个用于与光谱仪一起使用的配件。
[0112]在任一种情况中，该光谱仪可以例如是FT-1R(傅里叶变换红外)光谱仪。
[0113]该漫反射分光镜仪器可以包括一个分析模块以用于分析通过检测器做出的测量以提供与样品有关的成分信息。替代地，分析模块可以与该漫反射分光镜仪器分开设置。
[0114]—般而言，上文限定的实用新型的多个方面中的每个的特征可以彼此一起使用。 许多实际实施方案将包括这些特征的组合。此外，上文遵循本实用新型的多个方面中的任何一个描述的可选特征中的每个可以被用作本实用新型的其他方面中的每个的可选特征，且可以根据需要通过改变措辞而被改写以与本实用新型的相应的方面对应。为了简洁起见，在本实用新型的每个方面之后不再重复这样的特征。【附图说明】
[0115]现在将参考附图仅通过实施例的方式描述本实用新型的实施方案，其中:
[0116]图1示意性地示出一个体现本实用新型的FT-1R光谱仪；
[0117]图2示意性地示出图1中示出的光谱仪的光学布置的更多细节；
[0118]图3示意性地示出改变图1和2中示出的光谱仪的收集光学器件的操作的样品高度的效果；
[0119]图4A例示可以在图1和图2中示出的光谱仪中使用的直边缘半光束阻止件以及其对穿过该系统的光的影响；
[0120]图4B示出可以在图1和图2的光谱仪中使用的弯曲边缘半光束阻止件以及其对穿过该系统的光的影响。
[0121]图5A示意性地示出可以如何将光源的灯丝相对于图1和图2中示出的光谱仪的照明布置的可接受的场定位；
[0122]图5B示出光源的相对于该可接受的场偏移的灯丝；[0123 ]图6示意性地示出图1和图2中示出的光谱仪的一部分，包括该光谱仪的一个参考光谱获取布置；
[0124]图7A示意性地示出在便于获取关于第一参考样品的参考光谱的相对于第一参考样品的第一位置中的图6中示出的参考光谱获取布置的一个顶部镜；
[0125]图7B示出在关于第一参考样品的第二位置中的图7A中示出的顶部镜；以及
[0126]图8示出在便于获取关于第二参考材料的参考光谱的位置中的如图6、图7A和图7B 中不出的顶部镜。【具体实施方式】
[0127]图1示意性地示出了用于在漫反射分光镜测量中使用的FT-1R(傅里叶变换红外) 光谱仪设置。因此，图1中示出的光谱仪构成漫反射分光镜仪器。
[0128]该光谱仪包括主壳体1，在该主壳体的顶部上安排样品接收位置2。样品接收位置2 可以例如包括一个样品旋转器，该样本旋转器用于使携带的样品3相对于该光谱仪的主壳体1移动，以允许在样品3的扩展区域之上进行测量。
[0129]在壳体1之内设置照明布置4来用于将光引导朝向样品3。此外，包括收集光学器件 5和检测器6的收集系统被设置成用于接收从样品3反射的光。该光退出壳体1且通过窗口 11返回到壳体1内。
[0130]还设置在光谱仪1的壳体1之内的是:参考光谱获取布置7,下文将更详细地描述该参考光谱获取布置；以及控制单元8,其被连接到照明布置4、收集系统5、6以及参考光谱获取布置7且控制它们的操作。在本实施方案中，控制单元8包括分析模块81以用于接收通过检测器6收集的数据且分析此数据以提供与测量的样品3的成分有关的信息。存储器模块82 被设置在该控制单元之内用于存储数据。
[0131]图2更详细地示出图1的光谱仪的光学布置。在本实施方案中，照明布置4包括光源 41、干涉仪42以及用于将光从源41导引到干涉仪42且从干涉仪42导引朝向样品接收位置2 的多个光学元件43a-43g。照明布置4且尤其是光学元件43a-43g被布置成将光源41聚焦在大体上无穷远处。这导致来自光源41上的每个点的光遍布于样品接收位置2处的场地，这进而将提高照明的均匀性和测量中的一致性。人们可以更自然地将光源41聚焦到样品接收位置2上。然而，这将导致照明中的更大的空间变化，因为光源41的图像接着将形成在该样品处。
[0132]在本实施方案中，光源41包括一个具有灯丝41a的白炽灯。照明布置4被布置成用于将灯丝41a聚焦在大体上无穷远处。这是有帮助的，是因为根据普朗克黑体辐射定律 (Planck’s law of blackbody radiat1n)，由灯41发出的光的光谱含量将取决于灯丝的温度。一般而言，由于灯丝的形状和/或厚度中的变化，灯丝的温度沿着其长度将不是恒定的。
[0133]—般而言，人们可以预期灯的发射在所有方向上是近似相等的，且因此通过将灯聚焦在无穷远处，可以预期的是，来自该源的每个点的光将被均匀地遍布于样品接收位置2 处的场中。
[0134]在本实施方案中，照明布置4中的光学元件包括:
[0135]轴线偏离抛物面镜43a，其被设置成用于收集来自源41的光且将此光引导朝向干涉仪42。此外还设置了平面镜43b用于将从干涉仪42退出的光反射朝向第二轴线偏离抛物面镜43c，该第二轴线偏离抛物面镜将该光供给朝向轴线偏离椭球镜43d，轴线偏离椭球镜 43d进而将光反射朝向第一透镜43e且向前到第二平面镜43f，该第二平面镜将该光反射穿过第二透镜43g，在此之后，光穿过设置在该光谱仪的壳体1内的窗口 11传递到样品接收位置2。
[0136]在本实施方案中，源41被放置成超过第一抛物面镜43a的焦点一小距离且因此光线进入稍微会聚的干涉仪42。
[0137]干涉仪42被用在本仪器中以调制照明光束以便以用于执行FT-1R测量的常规方式编码光的光谱含量。因此，在此未给出对其操作的进一步描述。
[0138]干涉仪42中的任何发散光线具有不同于近轴光线的路径长度且因此将产生稍微频率偏移的调制。这将倾向于减损系统的光谱分辨率且需要被控制。因此，J.光阑孔径44被设置在第二抛物面镜43c的焦点处以阻止高度发散光线。第一椭球镜43d在椭球镜43d和第一透镜43e之间的焦点处形成J.光阑孔径44的图像。这提供了一个束腰。第一透镜43e和第二透镜43g以及第二平面镜43f被用来将该光束中继到方便的采样位置，同时控制其几何结构且确保源的图像大体上在无穷远处。[〇139] 第二抛物面镜43c和第一椭球镜43d可以被选择成是互补的(complimentary)以便使像差最小化。尤其，第一椭球镜43d可以被选择以校正第二抛物面镜43c中的像差。[〇14〇]该照明布置的透镜43e和透镜43g和路径长度被选定以赋予系统以下属性:
[0141]1.在样品接收位置2处的合适的光束直径。
[0142]2.对于在标称样品位置2上方和下方的一定距离大致恒定的光束直径。
[0143]3.光束在样品位置2上方和下方的最小化散度。这是有用的，因为它使得收集系统轴线能够相对于照明轴线不那么倾斜，这进而提高系统对样品3的错误定位的免疫力。
[0144]应注意，在参考图2示出和描述照明布置4的主要功能性重要元件的同时，在一个实际系统中，它们很可能是执行常规功能的路径中的另一些光学元件。
[0145]作为一个整体，可能在源41和样品位置2之间的路径中存在相对大量的光学元件。 为了促进样品处照明的均匀性，光学元件43a-43f以及干涉仪42之内的部件被布置成使得可能是非均匀的任何表面与样品的图像(共辄体)隔开。作为一个实施例，在干涉仪42中有光束分裂器42a，该光束分裂器可以具有在其表面上显著变化的响应。因此，本实施方案中的光学系统被布置成使得样品的共辄体与光束分裂器42a相距一个合理的距离。在本实施方案中，样品的共辄体位于光束分裂器42a和第一抛物面镜43a之间的光学路径中。
[0146]当使用FT-1R分光镜时的一个可能的问题是在测量到的光谱中存在双调制假像。 这样的假像创造光谱中的短波长/高频率能量的假指示。这样的假能量在光谱中的存在有影响化学计量预测的可能且因此器械之间的任何这样的假像的幅度中的差异可以不利地影响校准的效力和在不同的器械之间再使用校准的可能性。
[0147]双调制假像是由穿过干涉仪42两次的光导致的。如果光被允许穿过干涉仪42两次，则在每次穿过时它将被调制，且如果此光穿过整个系统则这将导致检测器6处的不希望的且错误的响应。因此，在本实施方案中，使用两个半光束阻止件，以抑制任何双调制假像。
[0148]如上文提及的，如果光被允许穿过干涉仪42两次，则双调制假像产生。一般而言， 这可以发生是因为当光进入干涉仪42时，光的一半将在输入方向上向后反射到干涉仪42 夕卜，同时光的一半向前行进。这意味着在干涉仪42之前或之后存在反射部件，存在光再进入干涉仪42且然后再一次浮现的机会。
[0149]试图减少双调制假像的强度的一个可能性是减少光学路径中的所有部件部分的向后反射或以其他方式试图重新引导或阻止双调制的光到达检测器。这可能是困难的。另一方面，半光束阻止件的使用提供一种特别方便的方式来避免光穿过干涉仪42两次，且因此停止(或至少显著减少)在检测器6处接收双调制的光。[〇15〇]半光束阻止件包括在焦点处横跨光束的一半放置的遮挡件。这样的半光束阻止件有效地停止(或至少显著减少)双调制光的产生，这是因为当光以光束的一半经过焦点且然后向后朝向光束阻止件反射时，它将在光学轴线的与当该光在向前的方向上经过该焦点时的一侧相对的一侧上返回。因此，该光束的可以在向前的方向上穿过光束阻止件的一半如果被反射则当在反方向上向后行进时将冲击在该光束阻止件上。当然，另一方面，该光束的在向前的方向上遇到光束阻止件的部分不再进一步行进。[〇151]在本实施方案中，第一半光束阻止件45a被设置在第一抛物面镜43a的恰好在光源 41前面的焦点处且第二半光束阻止件45b被设置在第一椭球镜43d的焦点处。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退出干涉仪42的任何光在光源41处被反射且向后朝向干涉仪42行进。
[0152]另一方面，第二半光束阻止件45b阻止通过例如透镜43e或透镜43g、窗口 11或样品3或样品保持器反射的任何光返回到干涉仪42。
[0153]每个半光束阻止件45a、45b都被涂黑以确保其尽可能不反射光。
[0154]定位在横跨光束的中途或恰好横跨光束的中途之上的直边缘半光束阻止件45a、45b将起作用以通过有效地阻止穿过半光束阻止件的光的返回来显著减小或去除任何双调制假像。然而，由于系统中的像差，穿过半光束阻止件且被返回的光实际上可以占据比该光束的一半更小的场。图4A例示了此效应。图4A示出(在该图的右半部分中)一个例如可以被用作第一半光束阻止件45a的直边缘半光束阻止件。该半光束阻止件被涂黑且具有一个直边缘，在图4A中示出的图像的中间可以看到该直边缘。此半光束阻止件阻止该光束的一半，使得光束450的一半可以在向前的方向上穿过该光束阻止件。如果此光被反射且向后朝向该半光束阻止件返回，则由于系统中的像差，该光束的形状将会改变。可以在图4A的右半部分上看到在反射之后返回的半光束看起来的形状的一个实施例且其被标记为451。因此，将看到当在光束的中心附近时返回的光束仍然靠近半光束阻止件的边缘，在远离此中心的区域处该光束的边缘已经缩回。因此，半光束阻止件45a的在两个光束部分450和451之间示出的暗区实际上未执行有用的功能。不需要光束阻止件45a的此部分来阻止返回光束。因此，有可能使用半光束阻止件的经修改的形状以增加被允许穿过该半光束阻止件的光束的量。这意味着可以增加照明效率。
[0155]在图4B中，例示了弯曲边缘半光束阻止件45a ’。可以以与直边缘半光束阻止件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，通过考虑在系统中发生的像差，半光束阻止件45a’的形状被选择成使得被允许穿过该半光束阻止件的光束450’具有新月形形状。此外，当光束被反射且被返回时，其形状通过像差改变。这通过在图4B的图像中示出的较亮区域451’例示。在向前的光束450’和反射光束451’之间仍存在一个暗区域。因此，半光束阻止件45a’仍然起阻止反射光的作用且因此将防止或至少显著减小任何双调制假像，但是另一方面，由半光束阻止件45a’最初允许通过的光的量显著增加。
[0156]另一项技术可以被用来进一步增加系统的效率，其中第一半光束阻止件45a被用在源41的区域中。这是为了将源41布置成使得灯丝41a关于光学轴线偏移。图5A示出以将允许系统起作用的方式与光学轴线对齐的灯丝41a。然而，在图5B中，示出灯丝在光束的敞开的一半的方向上(即，远离由半光束阻止件45a阻止的一侧)偏移。这意味着更多来自灯丝的光被允许进入系统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，现在更多地考虑收集系统5、6。
[0158]漫反射样品在宽的角度范围内发射光的光线。漫反射分光镜中的一种常规方法是尽可能在此角度范围内收集光。这可能涉及使用积分球来收集光。这样的系统的一个特别的问题是样品与进入积分球的入口之间的距离的改变可以产生测量到的光谱的显著改变，这是由于将被收集的光线的角度和/或将被收集的光的强度造成的。此外，在实践中积分球本身倾向于是不均匀的且倾向于在一个球体和下一个球体之间存在差异。因此，在目标是为了提供耐受不同条件的系统的情况下以及在不同型式的器械将尽可能类似地运转的情况下，此传统类型的布置是不令人满意的。
[0159]如上文提及的，照明布置4被设计成具有对于在与样品接收位置2相关联的标称样品位置上方和下方的一距离大致恒定的光束直径以及使光束在样品位置上方和下方的散度最小化。这有助于仪器对样品3的相对于仪器的定位或高度不敏感。收集光学器件5被类似地布置以提供对样品3的相对于系统的高度的不敏感度。
[0160]这是重要的，因为如例如在图1和图2中例示的，样品3可能被设置在样品接收位置2处在某种类型的容器(诸如，皮氏培养皿或样品瓶)中。这样的容器的底壁(询问辐射必须穿过该底壁才能到达样品3)将倾向于因容器的不同而不同。因此，样品3的高度可能在某种程度上变化。
[0161]图3以较大比例尺度示出收集光学器件5且还例示了改变本系统中的样品高度的效果。注意到，在图3中仅示出了照明布置4的简化型式。收集光学器件5包括收集轴线偏离抛物面镜51和为了校正抛物面镜51中的像差而选择的第二椭球镜52。然而，注意在一个替代配置中，可以使用透镜代替镜51、52。
[0162]收集光学器件51、52被布置成在小的且良好限定的角度范围内收集从样品接收位置2处的样品3反射的光且收集光学器件51、52被选择成使得检测器6被有效地聚焦在无穷远处。此外，收集光学器件5和检测器6被定位成使得收集系统轴线从照明光束方向(在此情况下从竖直线)倾斜。这有助于避免收集来自壳体I的窗口 11和/或任何样品容器的任何镜面反射。这还意味着反射光束与照明光束分开。
[0163]因为检测器6被聚焦在无穷远处，所以该检测器的有效区将限制由将被检测的样品发射的光线的角度范围。此角度范围将是小的，典型地在几度的范围内。
[0164]收集抛物面镜51的直径限定系统的入口光瞳。它被选择成足够大以容纳来自样品3的照明区域的、在设计角度可接受范围之内发射的所有光线。
[0165]如果样品竖直移位，如由图3中的虚线例示的，这导致收集光束在收集光学器件5中的横向位移。然而，因为检测器6被聚焦在无穷远处，这样的位移不会导致所收集的光线的角度范围的任何改变。因为入口光瞳足够大以容纳此位移(假定竖直位移未超出系统的操作范围)，所以在设计角度范围之内的所有光线仍然被路由到检测器6。移动样品3已经改变了在收集光学器件5之内的光线的路由但是没有改变被选定且被引导到检测器6的光线。此外，因为所述镜是非常均匀的反射器，所以光线的路由的此改变应该对入射在检测器6上的光的强度或光谱具有很少影响或不具有影响。此外，因为检测器6被聚焦在无穷远上，所以不管样品的高度如何(在操作范围之内)到达检测器的来自样品的光线将到达检测器的相同区。
[0166]所有这些因素都有助于提供该系统的性能上的均匀性以及在一个器械与另一个器械之间的均匀性。
[0167]因此，在系统的工作范围之内，测量到的样品的光谱应该独立于于样品高度。
[0168]注意到，在典型的系统中将检测器聚焦在样品位置处将是正常的，但是本
【申请人】已经实现的是将检测器聚焦在无穷远处会引起上文提及的优点。
[0169]在两个镜51和52之间有可用的中间焦点位置且孔径53被设置在此焦点处以防止在所选择的角度范围区域之外的光线到达检测器6。孔径53可以被选择成使得孔径53在检测器6处的图像与检测器的有效区相同或稍微大于检测器6的有效区。
[0170]应注意，样品3将在非常宽的角度范围内发射光，尽管收集光学器件5被设计成仅在相对窄的且预定的角度范围内接受反射。在没有孔径53的情况下，来自样品3的高度发散的光可以照射检测器的壳体。这样的光线中的一些可以反射离开壳体且照射该有效区。
[0171]图6从与图1中示出的方向成直角的方向示出图1的光谱仪的部分。在图6中示出的视图中，可以看到照明布置4、样品接收位置2、壳体I中的窗口 11以及参考光谱获取布置7，然而不能够看到收集系统5、6和控制单元8。在该设备被定向成如图6中示出的情况下，照明和收集光束的平面垂直于纸的平面。
[0172]图6比图1更详细地示出参考光谱获取布置7。该参考光谱获取布置包括通过线性轴承72安装在线性导引件73上的顶部镜对71且包括用于相对于线性导引件73且因此相对于照明布置4以及收集系统5、6驱动顶部镜对71的驱动布置76。驱动布置76包括马达77，该马达具有相应的滑轮77a和安装在马达滑轮77a和空转滑轮79上的有齿的带78。有齿的带78被附接到线性轴承72以传递驱动到顶部镜对71。
[0173]参考光谱获取布置7还包括第一参考样品接收位置74和第二参考样品接收位置75。参考样品接收位置74、75被设置在照明和收集光束的平面的相对侧上。在本实施方案中，第一参考样品74a被设置在第一参考接收位置74处且第二参考材料75a被设置在第二参考材料位置75处。在本实施方案中，第一参考材料74a是高度反射的且通常无特征的标准材料，诸如，标准漫反射参考白板(spectralon)(烧结的PTFE材料)或沉积在散射表面上的金一一“扩散金”，然而，第二参考材料75a是稳定的但在其红外光谱中具有更多特征的另一种标准材料。这样的材料可以例如是PVC或由稀土氧化物的混合物制成的片剂。
[0174]顶部镜对71被安装成用于在与照明和收集光束的平面垂直的方向上线性移动。顶部镜对71中的镜被设置成彼此成直角。所述镜遇见或将遇见的顶点被布置成与它们的线性移动方向成直角。所述镜从此顶点朝向第一样品接收位置74和第二样品接收位置75向下突出。
[0175]顶部镜对71和其运输机构72、73—起充当光束开关布置，该光束开关布置一方面可用于选择性地允许测量样品接收位置2处携带的样品的光谱且另一方面可用于从第一参考材料74a和/或第二参考材料75a获取光谱。
[0176]当顶部镜对71在图6中的实线上示出的位置中时，将它从光学轴线移位穿过该仪器使得它对通过照明布置4递送光和通过收集系统5、6收集光无影响。因此，当顶部镜对71在图6中示出的位置中时，光谱仪能够如上文所描述的那样操作，其中照明光束离开照明布置4，前进到样品接收位置2且冲击在任何设置的样品3上，之后通过样品3被反射朝向收集系统5、6。
[0177]然而，如果使顶部镜对71沿着其线性导引件73移动到图6中的虚线示出的位置，顶部镜对71中断光通过该系统的此路径。尤其，还是如图6中以虚线示出的，来自照明布置4的照明光束将通过顶部镜对71反射到第一参考样品74a上。此外，尽管在图6中未描绘，通过第一参考样品74a(以适当的可接受的角度)反射的光将通过顶部镜对71向后朝向收集光学器件5反射。光首先通过该镜对中的一个镜反射且然后通过该镜对中的相应的另一个镜反射，如它在每个方向上通过该顶部镜对反射。
[0178]由顶部镜对71和其运输布置72、73组成的光束开关布置可以被认为具有不同状
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[0179]在第一状态中，如图6中以实线示出的，该光束开关布置允许收集布置的检测器6收集从位于“正常”样品接收位置处的样品3反射的光。然而，光束开关布置具有允许检测器6检测从第一参考样品74a或第二参考样品75a反射的光，如下文参考图7Α、图7Β和图8更详细地描述的。
[0180]此外，顶部镜71和其运输布置72、73可以被用于扫描参考样品74a和/或75a以当从这些参考样品取得光谱时提供空间平均。
[0181]如图7A中例示的，在顶部镜对71在一个特别的位置中的情况下，光可以被馈送到第一参考材料样品74a上的第一位置并且可以被从第一参考材料样品74a上的第一位置向后反射。当使顶部镜对71在线性方向上(在图7A和图7B中示出的定向上，该线性方向是向右)移动时，光将被馈送到第一参考材料74a的不同部分并且被从第一参考材料74a的该不同部分反射。因此，通过使顶部镜对71移动通过在图7A和图7B中示出的那些位置之间的一系列位置，可以横跨第一参考材料74a线性地扫描照明光束使得此参考材料74a的一个区可以被辐照且从此处反射的光可以被收集以用于分析。
[0182]类似地，通过使顶部镜对71还在相同的方向上(例如，在图7A、图7B和图8中示出的定向上，朝向右)移动，顶部镜对71可以被带到另一个位置，如图8中示出的，在此位置处，来自照明布置4的光被馈送到第二参考材料样品75a且该仪器可以被用于从其收集光谱。此夕卜，将理解，可以以这样的方式移动顶部镜对71以横跨第二参考材料样品75a扫描照明光束和收集区。
[0183]因此，顶部镜对71和单个线性运输机构72、73的设置允许三路光束开关使得相同的照明布置4和收集系统5、6可以与主样品接收位置2以及两个不同的参考样品接收位置74和75—起使用。此外，这是仅使用单个运输机构实现的。
[0184]此外，该仪器可以被布置成使得当光正被馈送到主样品接收位置2处的样品且被从该样品反射时通过该系统的路径长度与当光正被馈送到第一参考样品接收位置74和第二参考样品接收位置75处的样品且被从该样品反射时的路径长度相同。此外，此路径长度可以被维持成与横跨第一参考样品材料74a和/或第二参考样品材料75a扫描光束相同。通过使用顶部镜对71促进在开关操作和扫描操作期间路径长度的此相等性。这可以从考虑例如图7A、图7B以及图8中理解。注意到，例如，当比较图7A中的光学路径和图7B中的光学路径时，可以注意到在图7A中光学路径中存在较大的水平分量然而在图7B中光学路径中存在较大的垂直分量(在图7A和图7B中示出的定向上)。
[0185]第一参考材料74a和第二参考材料75a可以被保留在光谱仪中的封闭体之内。该封闭体可以例如是光谱仪的主壳体I。
[0186]这意味着参考样品材料74a、75a可以被保留在它们的操作位置中，确保上述参考样品材料被保护且去除使用者将参考样品材料呈现在主样品接收位置2处的需要。这意味着参考测量更可能进行和/或能够通过该仪器自动进行而不需要使用者介入。
[0187]第一参考样品材料74a可以被用来不时地进行背景光谱测量以允许补偿照明中的可能不时地发生的改变，例如照明中的由于光源的输出中的改变引起的改变。
[0188]这样的背景光谱可以被用于使从呈现在主样品接收位置2处的样品3取得的其他光谱正常化。
[0189]另一方面，第二参考样品75a可以被用来使能对光谱仪进行操作核查。
[0190]在制造期间或在第一次使用中，第二参考材料75a的光谱可以被取得且被储存在控制单元8中的存储器模块82中。在稍后的时间，相同的第二参考材料75a的另一个光谱可以被取得且与储存在存储器模块82中的光谱比较。如果稍后取得的频谱与储存的频谱相差多于阈值量，则这可以被认为是设备已经停止正常起作用的指示。该设备可以被布置成如果确定此条件则发出警报。
[0191]存储器模块82还可以储存内部参考校正光谱。此校正光谱可以在制造期间被确定且代表当样品在参考样品位置74、75中的一个处而不是在主样品接收位置2处时询问该样品时将在光谱中发生的差异。可以在制造期间通过将一个样品呈现在主样品接收位置2处且获得一个光谱且然后获得定位在所述参考样品接收位置中的一个处的相同样品(或同样样品)的光谱来获得此校正光谱。可以从这两个光谱确定该内部参考校正光谱。此内部参考校正光谱然后可以被用来进一步细磨(hone)从第一参考样品材料74a获取的背景光谱，该背景光谱用于校正从放置在主样品接收位置2处的“目标”样品获得的光谱。如果第一参考样品材料被放置在主样品接收位置2处，则该内部参考校正光谱允许将背景光谱调整为更靠近将被测量到的内容。
[0192]注意，在替代方案中而不是在是包括从光源到分析模块的一切事物的完整光谱仪的漫反射仪器中，该漫反射仪器可以包括所述部分的某个子集。因此，例如，该仪器可以是用于与现有光谱仪一起使用的配件或套件。典型地，配件可以仅包括图2中示出的光学器件的部分。图2中标记为A的虚线框示出配件可以包括的内容。因此，配件A可以仅包括上文所描述的光谱仪的照明布置4的部分。尽管该部分仍然可以被认为“一种照明布置”。配件A在此情况下还包括样品接收位置2、收集系统5、6以及参考光谱获取布置7(尽管这未示出在图2中)。值得注意地，光源41和干涉仪42未被包括在此示例配件A中且分析模块81也未被包括在此示例配件A中。这些部分将在现有的/单独的光谱仪中用于与配件A—起使用。配件A可以设置为包括光束阻止件45a的套件的部分，以安装在光源41附近和/或设置为软件以装载到光谱仪内或它的控制计算机内。
【主权项】
1.一种用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括:一个样品接收位置，接收用于分析的样品；一个照明布置，用于将光引导朝向接收的样品；一个检测器，用于检测通过接收的样品反射的光；以及收集光学器件，用于将通过接收的样品反射的光引导朝向该检测器，其特征在于，该照 明布置包括一个干涉仪和一个半光束阻止件，该半光束阻止件被安排成大体上在光学路径 中的一个焦点处，以用于阻止退出该干涉仪、穿过所述焦点并且被反射的光再进入该干涉 仪。2.根据权利要求1所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该半光束阻止件被安排在该 干涉仪和光源之间的光学路径中，以用于阻止向后朝向该光源退出该干涉仪且通过该光源 反射的光再进入该干涉仪。3.根据权利要求1所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该半光束阻止件被安排在该 干涉仪的与光源相对的一侧上的光学路径中。4.根据权利要求1所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该照明布置包括两个半光束 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该干涉仪和光源之间的光学路 径中以用于阻止向后朝向该光源退出该干涉仪且通过该光源反射的光再进入该干涉仪，且 所述半光束阻止件中的第二半光束阻止件被安排在该干涉仪的与该光源相对的一侧上的 光学路径中。5.根据权利要求2或权利要求4所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，在一个相应的 半光束阻止件被安排在该干涉仪和该光源之间的光学路径中的情况下，使该光源从光学轴 线朝向光束的与安排相应的半光束阻止件的一侧相对的一侧横向移位。6.根据权利要求1到4中的任一项所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，所述半光束 阻止件具有一个横跨光束的边缘，且该边缘是弯曲的使得该光束的未被阻止的部分是新月 形形状。7.根据权利要求6所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，所述半光束阻止件的边缘的 形状被选择成确保大体上所有在向前的方向上穿过该阻止件的光线如果被反射的话将在 反方向上被阻止。8.根据权利要求1到4中的任一项所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该照明布置 包括一个光源且被布置成接收来自光源的光且该照明布置被布置成用于将该光源聚焦在 大体上无穷远处。9.一种用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括:一个样品接收位置，接收用于分析的样品；一个照明布置，用于将光引导朝向接收的样品；一个检测器，用于检测通过接收的样品反射的光；以及收集光学器件，用于将通过接收的样品反射的光引导朝向该检测器，其特征在于，该照 明布置包括一个光源且被布置成接收来自光源的光且该照明布置被布置用于将该光源聚 焦在大体上无穷远处。10.根据权利要求9所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该光源包括一个白炽灯且 该照明布置被布置成用于将该光源的灯丝聚焦在大体上无穷远处。11.根据权利要求9或10所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该照明布置被布置成 使得光源和样品位置之间的光学路径中的任何非均匀光学表面在该光学路径中与携带的 样品的任何图像隔开。12.根据权利要求11所述的漫反射分光镜仪器，其中该照明布置包括干涉仪，该干涉仪 包括一个光束分裂器，且该照明布置被布置成使得样品的图像在该光学路径中与该光束分 裂器隔开。13.根据权利要求9或10所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该照明布置包括一个 入口抛物面镜，用于收集来自光源的光，且该光源被放置成超过该入口抛物面镜的焦点。14.根据权利要求9或10所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，所述收集光学器件被 布置成用于将通过接收的样品以一个在预定角度范围之内的角度反射的光引导朝向该检 测器，其中所述收集光学器件将该检测器聚焦在大体上无穷远处。15.—种用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括:一个样品接收位置，接收用于分析的样品；一个照明布置，用于将光引导朝向接收的样品；一个检测器，用于检测通过接收的样品反射的光且具有一个预定光检测有效区；以及收集光学器件，用于将通过接收的样品以一个在预定角度范围之内的角度反射的光引 导朝向该检测器，其特征在于，所述收集光学器件将该检测器聚焦在无穷远处。16.根据权利要求15所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该照明布置被布置成用于 引导在接收的样品处的照明光束且在所述收集光学器件的入口处的收集光学器件的光学 轴线向照明光束的光束轴线倾斜。17.根据权利要求15或16所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，所述收集光学器件的 一个入口光瞳的尺寸被选择成足以将预定样品范围容纳到收集光学器件间距。18.根据权利要求15或16所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，所述收集光学器件包 括一个中间焦点位置且一个孔径被设置在该中间焦点位置处且被布置成使得其在该检测 器处的图像具有被选择成防止在所选择的角度范围之外的光线到达该检测器的预定尺度， 该预定尺度可以是依赖于该检测器的光检测有效区的尺度选择的。19.根据权利要求15或16所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，所述收集光学器件包 括一个轴线偏离抛物面镜和一个椭球镜，该轴线偏离抛物面镜用于聚焦来自无穷远处的 光，该椭球镜被设定尺度以校正该抛物面镜的像差。20.根据权利要求15或16所述的漫反射分光镜仪器，其还包括一个参考光谱获取布置， 该参考光谱获取布置包括:至少一个参考样品接收位置；以及一个光束开关布置，其具有第一状态和第二状态，该第一状态用于导致或允许来自该照明布置的光到达该样品接收位置且导致或允许 由携带的样品反射的光到达所述收集光学器件;且该第二状态用于导致或允许来自该照明布置的光到达该参考样品接收位置而不是到 达该样品接收位置且导致或允许通过接收的参考样品反射的光到达所述收集光学器件，从 而允许在该检测器处对通过携带的样品反射的光以及通过携带的参考样品反射的光进行 选择性检测。21.—种用于在分析样品中使用的漫反射分光镜仪器，包括:一个样品接收位置，接收用于分析的样品；一个照明布置，用于将光引导朝向接收的样品；一个检测器，用于检测通过接收的样品反射的光；以及收集光学器件，用于将通过接收的样品反射的光引导朝向该检测器，其特征在于，该仪器还包括一个参考光谱获取布置，该参考光谱获取布置包括:至少一个参考样品接收位置；以及一个光束开关布置，其具有第一状态和第二状态，该第一状态用于导致或允许来自该照明布置的光到达该样品接收位置且导致或允许 通过携带的样品反射的光到达所述收集光学器件;且该第二状态用于导致或允许来自该照明布置的光到达该参考样品接收位置而不是到 达该样品接收位置且导致或允许通过接收的参考样品反射的光到达所述收集光学器件，从 而允许在该检测器处对通过携带的样品反射的光和通过携带的参考样品反射的光进行选 择性检测。22.根据权利要求21所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该参考光谱获取布置包括 一个被安排在该参考样品接收位置处的参考样品。23.根据权利要求21或22所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该参考光谱获取布置 包括两个参考样品接收位置。24.根据权利要求23中所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，所述参考样品接收位置 中的第一参考样品接收位置保持用于在获取背景光谱中使用的第一参考材料且所述参考 样品接收位置中的第二参考样品接收位置保持与该第一参考材料不同且用于在获取操作 核查光谱中使用的第二参考材料。25.根据权利要求24所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该漫反射分光镜仪器被布 置成以从保持在该第一参考样品接收位置处的参考样品获取背景光谱和从保持在该第二 参考样品接收位置处的参考样品获取操作核查光谱。26.根据权利要求24或25所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该光束开关布置具有 第三状态:该第一状态用于导致或允许来自该照明布置的光到达该样品接收位置和导致或允许 通过携带的样品反射的光到达所述收集光学器件；该第二状态用于导致或允许来自该照明布置的光到达该第一参考样品接收位置而不 是到达该样品接收位置且用于导致或允许通过在该第一参考样品接收位置处的接收的参 考样品反射的光到达所述收集光学器件；该第三状态用于导致或允许来自该照明布置的光到达该第二参考样品接收位置而不 是到达该样品接收位置且导致或允许通过在该第二参考样品接收位置处的接收的参考样 品反射的光到达所述收集光学器件，从而允许在该检测器处对通过携带的样品反射的光、通过在该第一参考样品接收位置 处的携带的参考样品反射的光以及通过在该第二参考样品接收位置处的携带的参考样品 反射的光进行选择性检测。27.根据权利要求21所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该光束开关布置包括一个顶部镜对，该顶部镜对被安装用于在对应于该第一状态的第一位置和对应于该第二状态的 第二位置之间移动。28.根据权利要求27所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该顶部镜对被安装用于线 性移动。29.根据权利要求27或权利要求28所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该光束开关 布置包括一个驱动以用于驱动该顶部镜对。30.根据权利要求27或28所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该顶部镜对在该光束 开关布置中的使用允许当该光束开关布置在该第一状态中、该第二状态中时该照明布置/ 光源和该检测器之间的光学路径长度被保持恒定。31.根据权利要求21或22所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该光束开关布置被布 置成用于扫描接收的参考样品以允许在该参考样品的一个扩展区域上进行测量。32.根据权利要求27所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该顶部镜对在该光束开关 布置中的使用允许当该光束开关布置被用在扫描中时该照明布置/光源和该检测器之间的 光学路径长度被保持恒定。33.根据权利要求21或22所述的漫反射分光镜仪器，其特征在于，该漫反射分光镜仪器 包括一个储存内部参考校正光谱的存储器，该内部参考校正光谱表示使用该仪器从放置在 该样品接收位置处的样品获取的光谱和从放置在该参考样品接收位置处的相同的或同样 样品获取的光谱之间的差异。
【文档编号】G01B9/02GK205655922SQ201490000904
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2014年7月14日 公开号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
【发明人】R·L·卡特, R·A·霍尔特
【申请人】珀金埃尔默新加坡有限公司