光谱数据显示系统和方法

光谱数据显示系统和方法
【专利摘要】本发明会将光谱数据和一样本上的实体位置产生关联。一激光射束会沿着相对于放置在一样本腔室之中的样本的一射束轨道被扫描。该激光射束会沿着该射束轨道从该样本处分解材料，以在该样本腔室里面产生已分解的材料的浮质。一流体会通过该样本腔室，以便将该已分解的材料运送至一光谱仪，用以决定沿着该射束轨道的一选定元素的光谱数据数值。该光谱数据数值会和沿着该射束轨道的该样本的个别位置产生关联，而且包含沿着该射束轨道的个别位置(该材料已在该位置处被该激光射束分解)的样本的至少一部分的一影像会被显示。该影像在该等光谱数据数值的相关联位置处包含该等光谱数据数值的表示符。
【专利说明】光谱数据显示系统和方法
【技术领域】
[0001]本
【发明内容】
和光谱仪(spectrometer)系统有关。明确地说，本
【发明内容】
是关于将光谱数据和一样本上的实体位置直接产生关联并且在该等对应位置处将该光谱数据中的表示符迭置在该样本的影像上。
【背景技术】
[0002]质谱术(mass spectroscopy)是一种测量带电粒子的质量和电荷比的分析技术，举例来说，以便决定一物质样品或样本的元素组成物(elemental composition)。激光辅助光谱术(Laser-Assisted Spectroscopy, LAS)涉及在一样本处引导激光能量，以便分解它的构成部分并且让一光谱仪可以运用该等构成部分。LAS系统会将激光能量施加至该样本，同时让一流体(通常为惰性气体) 在该样本上通过，用以捕捉该等已分解的样品并将它们携载至一分光镜(spectroscope)以便进行处理。范例LAS系统包含激光烧蚀诱发率禹合式电衆质谱术(Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy, LAICP-MS)、激光烧蚀诱发耦合式电浆放射光谱术(ICP-0ES/ICP-AES)、以及激光诱发穿击光谱术(Laser Inductively Breakdown Spectroscopy, LIBS) ?
[0003]于特定的LAS系统之中，一激光射束路径沿着一射束轨道移动(举例来说，可以相对于该样本偏折该激光射束及/或可以利用运动平台而相对于该激光射束来移动该样本)，以便从该样本的一或多个选定部分处烧蚀材料用以进行分析。举例来说，图1所示的是一样本100的简化略图，其包含一被一激光射束切割的切口 110。于此范例中，沿着该切口 110的射束轨道是在箭头112所示的方向之中。该样本100可能包含一种类型以上的材料，而且在该切口 Iio中的组成物或是元素的个别浓度可能会改变。然而，质谱仪(massspectrometer)通常是以和该样本100的实体位置不相符的表格文字或是表格格式来输出数据。该质谱数据可以数字和关系图的形式来显示。举例来说，图2所示的便是针对图1之中所示的样本100所测得的各种元素的质谱数据的范例关系图。于此范例中，针对选定的核素硫(S32)、钙(Ca44)、锰(Mn55)、锌(Zn66)、汞(Hg202)、铅(Pb208)、以及铋(Β?209)绘制出浓度相对于时间的关系图。图2中所示的关系图的问题是和相对于材料被取出用以产生被显示的数据的样本100表面上的实体位置没有任何关联性。

【发明内容】

[0004]光谱数据和一样本上的实体位置有关联性。于其中一实施例中，本发明提供一种用以显不一样本样品的激光辅助光谱数据的方法。该方法包含沿着相对于该样本的一射束轨道来扫描一激光射束。该样本会在扫描期间被放置在一样本腔室之中。该激光射束会沿着该射束轨道从该样本处分解材料，用以在该样本腔室里面产生一由该已分解材料组成的浮质。该方法还包含让一流体通过该样本腔室，以便将该已分解的材料运送至一光谱仪，用以决定该射束轨道中的一选定元素的光谱数据数值。该方法还进一步包含将该等光谱数据数值和该射束轨道中该样本的多个个别位置产生关联，并且显示该样本中包含沿着该射束轨道的该等个别位置(该材料已在该等位置处被该激光射束分解)的至少一部分的影像。该影像在该等光谱数据数值的相关联位置处包含该等光谱数据数值的表示符。
[0005]于另一实施例中，本发明提供一种激光辅助光谱系统，其包含:一样本腔室，用以保留一样本样品；一激光源，用以产生一激光射束；以及一扫描子系统，用于沿着相对于该样本的一射束轨道来扫描该激光射束。该激光射束会沿着该射束轨道从该样本处分解材料，用以在该样本腔室里面产生一由该已分解材料组成的浮质。一通过该样本腔室的流体会将该已分解的材料运送至一光谱仪，用以决定该射束轨道中的一选定元素的光谱数据数值。该系统还包含一处理器，用以控制该扫描子系统并且用以将该等光谱数据数值和该射束轨道中该样本的多个个别位置产生关联。该系统还进一步包含一显示设备，用以显示该样本中包含沿着该射束轨道的该等个别位置(该材料已在该等位置处被该激光射束分解)的至少一部分的影像。该影像在该等光谱数据数值的相关联位置处包含该等光谱数据数值的表示符。
[0006]从下面较佳实施例的详细说明中，参考随附图式，将会明白本发明的额外观点与优点。
【专利附图】

【附图说明】
[0007]图1所示的是一样本的简化略图，其包含一被一激光射束切割的切口。
[0008]图2所示的是针对图1之中所示的样本所测得的各种元素的质谱数据的范例关系图。
[0009]图3所示的是根据其中一实施例的一激光烧蚀取样系统的方块图。
[0010]图4A所示的是根据其中一实施例，举例来说，可被显示在图3中所示的显示设备上的合成影像的简化略图。
[0011]图4B所示的是根据另一实施例，举例来说，可被显示在图3中所示的显示设备上的影像的简化略图。
[0012]图5所示的是根据其中一实施例的具有相关联光谱数据表示符的一样本的四个合成影像。
[0013]图6所示的是根据其中一实施例的具有相关联光谱数据表示符的一样本的四个合成影像。
[0014]图7所示的是根据其中一实施例的具有使用者批注和相关联光谱数据表示符的一样本的两个合成影像。
[0015]图8所示的是根据其中一实施例用以显示一样本样品的光谱数据的方法的流程图。
[0016]图9所示的是根据其中一实施例用以将浓度数值和射束轨道中多个个别位置产生关联的方法的流程图。
[0017]图10以图形表示根据其中一实施例的图形用户接口。
【具体实施方式】
[0018]光谱数据和一样本上的实体位置相关联。举例来说，该关联可以使用该样本的一表面中(或是在该表面之下)的一激光射束轨道的位置数据(举例来说，\、\11姐数据)、扫描速度数据、以及系统延迟数据来精确地匹配光谱仪输出和该样本上或是里面的地理位置。该光谱数据可能包含元素浓度及/或和浓度有关的侦测器响应(例如，伏特、计数、每秒的计数、频率、以及波长)。该光谱数据可能还包含响应的比值，例如，元素比(elemental ratio)或是同位素比(isotropic ratio)。于特定的实施例中会利用一激光辅助光谱(LAS)系统来获取该光谱数据，例如，激光烧蚀诱发耦合式电浆质谱术(LAICP-MS)、激光烧蚀诱发耦合式电浆放射光谱术(ICP-OES/ICP-AES)、以及激光诱发穿击光谱术(LIBS)。
[0019]光谱数据的表示符会直接显示在该样本的影像上对应于从该样本处进行材料抽取以进行处理的位置处。举例来说，该等被显示的表示符可能包含颜色变化、色度变化、亮度变化、图案变化、符号、文字、前述的组合及/或和该样本上或是里面的地理位置有关的光谱数据的其它图形代表符。于特定的实施例中，光谱数据的该等表示符会在材料正在被激光射束烧蚀并且让光谱仪处理时以实时的方式迭置在该样本的影像上。此外，或者于其它实施例中，该等表示符亦可能会在已经产生该光谱数据之后的任何时间被迭置在该影像上。于特定的此等实施例中，一或多个基准标记可能会被加入至该样本中及/或该样本的影像中，以便稍后让该等光谱数据表示符对齐该样本的物理地形。
[0020]于特定的实施例中，一图形用户接口包含一分层环境，其会选择性地呈现由对应于一或多个样本的各种信息层组成的图形架构。举例来说，用户可被允许选择显示:一代表可以产生一激光诱发浮层的净空样本腔室的层；一代表在该样本腔室里面已装载一或多个样本的插入件的层；一代表来自一或多部系统相机的样本映图的层；一代表从其它系统或装置(举例来说，岩石显微镜系统(petrographic microscope system)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)系统、或是其它成像系统)处汇入的影像的层；一代表批注的层；及/或一代表光谱数据的表不符的层。熟练的技术人士从本文中的揭不内容便会理解，亦可以使用其它层。于特定的实施例中，整个分层环境会被保存，以便让使用者在稍后的时间处加载已保存的环境并且召回和一特殊实验有关的全部信息(举例来说，扫描位置、SEM数据、光谱仪原生数据、精简数据(例如，该特殊样本的年龄)以及该实验之中所使用的其它数据)。当用户扫描该环境时，可以取得个别的数据和数据档案来观看，其可达到追踪该实验的各项态样的目的并且减少或省略用户保留不同记录的需求。于特定的实施例中，行动装置应用程序(举例来说，用于膝上型计算机、平板计算机、智能电话、或是其它行动装置的应用程序)允许用户随时观看选定的环境。
[0021]现在将参考图式，图中相同的组件符号表示相同的组件。为清楚起见，一组件符号的第一个数字表示该对应组件第一次被用到的图式编号。于下面的说明之中虽然提供许多明确的细节以达澈底了解本文中所揭示的实施例的目的；然而，熟习本技术的人士便会理解，即使没有该等明确细节中的一或多项仍能实行该等实施例，或者，利用其它方法、器件或材料仍能实行该等实施例。进一步言之，于某些情况中并不会显示或详细说明众所熟知的结构、材料或是操作，以避免混淆本发明的态样。再者，本文中所述的特点、结构或是特征可以任何合宜的方式组合在一或多个实施例之中。
[0022]实施例可能包含各种步骤，它们可被具现成要由丨般用途计算机或是特殊用途计算机(或是其它电子装置)来执行的机器可执行指令。或者，该等步骤可以由包含用以实施该等步骤的特定逻辑的硬件器件来实施，或是由硬件、软件、及/或韧体的组合来实施。[0023]实施例可能还提供一种计算机程序产品，其包含一非短暂、机器可读取的媒体，其中储存着可被用来程序化一用以实施本文中所述处理的计算机的指令。该机器可读取的媒体可能包含，但是并不受限于:硬式磁盘驱动器、软式磁盘、光盘、CD-ROM、DVD-ROM、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光学卡、固态内存装置、或是适合储存电子指令的其它类型媒介/计算机可读取的媒体。
[0024]图3所示的是根据其中一实施例的一激光烧蚀取样系统300的方块图。该系统300包含一激光310，用以产生一被引导至一样本腔室316里面的样本314的激光射束312。举例来说，但没有任何限制意义，样本314可能包括骨头、岩石或其它地质材料、颜料、亮光漆、染料、金属、陶瓷、玻璃、纸张、纺织品或是其它类型的材料。激光射束312可能包含多个激光脉冲，它们拥有一脉冲重复频率、波长、脉冲能量、以及经选定用以从该样本314处烧蚀或分解材料的其它激光参数。熟练的技术人士从本文中的揭示内容便会理解，于其它实施例中，可能会使用一连续波(Continuous Wave, CW)激光射束。如图中所示，一承载气体流会进入该样本腔室316并且拾取由该激光烧蚀处理所产生的细微样本粒子(举例来说，在一浮质之中)并且将它们运送至一光谱仪(图中并未显示)用以进行处理。举例来说，该承载气体可能包含氩气、氦气、或是另外的惰性气体。
[0025]该样本腔室316是被安置在运动平台318上，其允许该样本在三个方向(X、Y、以及Z)之中相对于该激光射束312被移动。一面镜320可被用来将该激光射束312引导至该样本314。图3之中虽然并未显示；不过，亦可以在该激光射束312的路径中使用其它光学组件，例如，聚焦光学组件(举例来说，透镜)以及射束操控光学组件(举例来说，快速操控面镜、镜式检流计偏折器、电光式偏折器、及/或声光式偏折器)。面镜320 (举例来说，半镀银镜(half-silvered mirror))可能会被配置成用以组合该激光射束312的光轴和一相机322的视场323的光轴。相机322可以提供样本314及/或样本腔室316的静态影像及/或视讯，用以显示在一显示设备324上。图中虽然并未显示；不过，可能还会使用到其它成像系统。举例来说，系统300可能包含一或多部额外的视讯相机(举例来说，用于高分辨率视图和广角视图两者)、岩石显微镜系统、及/或扫描电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope, SEM)系统。进一步言之，可以使用一个以上的显示设备324让用户控制该系统300并且观看样本314及/或样本腔室316的选定影像。
[0026]系统300还进一步包含一控制器326以及一内存装置328。该控制器326会被配置成用以控制该激光310、该等运动平台318、该相机322以及该显示设备324。该控制器326亦可能会在特定的实施例中被用来控制其它装置，例如，该光谱仪、该等岩石显微镜系统、该等扫描电子显微镜(SEM)系统、或是其它成像系统。熟练的技术人士从本文中的揭示内容便会理解，亦可以使用一个以上的控制器。该内存装置328会储存计算机可执行的指令，该等指令可让该控制器326读取且执行，以便让该系统300发挥如本文中所述般的功能。该内存装置328可能还储存:已产生的光谱数据；用以将该光谱数据和样本314上或里面的地理位置产生关联的数据；样本314及/或样本腔室316的影像及/或视讯；其它经汇入的影像及/或视讯；样本314及/或光谱数据的用户产生的批注；以及和本文中所述的处理有关的其它数据(举例来说，扫描位置、样本314的年龄及/或起源、报告档案、样本腔室参数、激光参数、以及其它实验参数或烧蚀参数)。
[0027]于特定的实施例中，一用户可能会选择该样本314中的一或多个特殊部分进行烧蚀，用以达到检查的目的。举例来说，该样本可能是由一种以上类型的材料所组成，而使用者却可能仅希望研究该等材料中的其中一种或是一群选定的材料。因此，用户可沿着相关于该样本314的一表面的一射束轨道定义一激光射束路径。因此，该射束轨道可能会被定义在一 X-Y平面之中。此外，或者于其它实施例中，该激光射束轨道亦可能是在Z方向(举例来说，当该激光射束钻凿至该样本之中时与其平行的方向)之中。使用者可能会定义一个以上的单一光点、一条由多个不同光点所组成的直线、一由多个不同光点所组成的格栅、一条连续烧蚀直线(举例来说，用以创造一连续切口(例如，图1之中所示的切口 110)的多个重叠激光光点)、及/或一覆盖该样本314中一二维(2D)区域的光栅图案。于特定的实施例中，可以沿着相同的光点、直线、或是光栅图案多次推移该激光射束312，用以更深入地削切至该样本314之中，以便产生三维(3D)光谱数据。
[0028]图4A所示的是根据其中一实施例，举例来说，可被显示在图3中所示的显示设备324上的合成影像400的简化略图。该合成影像400包含图3之中所示的样本314 (或是样本314的一部分)的影像410，其上迭置着光谱数据的表示符412。光谱数据的表示符412和该样本314的一表面中的一 2D区域里面利用激光烧蚀来产生该光谱数据的实际位置相关联。举例来说，该2D区域可能对应于该激光射束312用以在该水平方向之中产生一宽阔切口的多次相邻或是部分重叠的垂直推移(和用以产生图1之中所示的切口 110的激光射束光点尺寸的宽度的单次垂直推移相反)。
[0029]在图4A之中所示的简化范例中，使用不同的填充图案(举例来说，菱形网纹、斜线、直线、方形网纹、或是无任何填充图案)来区分该2D区域里面的一选定组件的光谱数据(举例来说，以百万分率(parts per million,ppm)为单位的浓度、计数、每秒的计数、伏特、频率、波长、元素比、及/或同位素比)之中的变化。举例来说，第一浓度(或是计数等)范围会表示在区域414之中，第二浓度范围会表示在区域416之中，第三浓度范围会表示在区域418之中，第四浓度范围会表示在区域420之中，第五浓度范围会表示在区域422之中，以及第六浓度范围会表示在区域424之中。图4A之中虽然并未显示；不过，亦可以显示该等特殊浓度范围或是和每一个填充图案有关的其它光谱数据的图例或其它表示符。
[0030]于特定的实施例中，一或多个基准标记会被加入至该样本中及/或该样本的影像中，以便于正在产生该光谱数据实以实时的方式或是在稍后的时间处正确地对齐该等光谱数据表示符。举例来说，用于从该样本(举例来说，图3之中所示的样本314)处分解材料的激光射束亦可被用来将基准标记加入至该样本中，以供稍后参考。因此，该等光谱数据表示符可被迭置在该样本的稍后获取的影像上。就另一范例来说，图4A显示出被加入至该样本的影像410中的多个基准标记426 (图中显示两个)。该等基准标记426可在产生该光谱数据时及/或在由使用者选定的稍后时间处于该激光烧蚀制程期间被用来对齐影像410上的表示符412。
[0031]图4B所示的是根据另一实施例，举例来说，可被显示在图3中所示的显示设备324上的影像430的简化略图。该影像430包含图3之中所示的样本314(或是样本314的一部分)的影像410以及显示各种元素(图中标示为元素A、元素B、元素C、元素D、以及元素E)的光谱数据(举例来说，计数)相对于深度的关系图432。举例来说，样本影像410和关系图432可以分割画面(split screen)或子母画面(picture-1n-picture)的格式一起被显示。该被显示的样本影像410包含上面讨论的基准标记426。该等关系图432针对Z方向中不同的深度在一选定的X，Y位置处显示出光谱数据变化。在图4B之中所示的范例中，X，Y位置是在对应于该被显示的样本影像410的平面之中，而Z方向则垂直于该平面(举例来说，延伸至该样本之中)。该Z方向亦可能被视为平行于该样本处的激光射束。
[0032]于特定的实施例中，一用户可以将一光标434定位在该被显示的样本影像430的上方，用以选择针对Z方向中不同的深度显示着光谱数据的X，Y位置。于此等实施例中，该等被显示的关系图432会随着用户在该被显示的样本影像410上移动光标434 (移动搜寻(mouse over))而改变。举例来说,通过在相同的切口中多次推移该激光射束或是通过在一选定的位置处使用多个脉冲向下钻凿至该样本之中可以获取不同深度处的光谱数据。和被每一次激光推移或是每一个激光脉冲移除的材料的数量(深度)有关的信息会被用来将该光谱数据和该样本里面的一 Z位置产生关联。
[0033]于其它实施例中，举例来说，可以利用一由多种颜色、多种阴影、或是多种色度组成的连续频谱来表示光谱数据中的连续变化(举例来说，而不是多个分离的范围)。举例来说，图5所示的便是根据其中一实施例的具有相关联光谱数据表示符512、514、516、518的一样本510的四个合成影像。为达解释的目的，图5之中的光谱数据512、514、516、518虽然在一虚线包围的2D区域里面显示各种灰阶阴影；然而，于特定的实施例中则会使用一由多种颜色组成的连续频谱来代表光谱数据中的变化，并且可能不会使用虚线(或是实线)，因为该等颜色便足够区分样本影像和光谱数据。
[0034]于图5中所示的第一影像之中，迭置在上方的光谱数据512代表该样本510的一2D区域里面的镧(La)的浓度，而一被显示的图例520则表示该2D区域里面的镧的浓度范围介于Oppm和2，500ppm之间。套用颜色频谱,举例来说,Oppm可以黑色来表示,其具有由紫色表示的痕量。同样地，约1250ppm的镧浓度可以绿色来表示(举例来说，接近紫色和红色之间的可见光谱的中间)，而约2500ppm的镧浓度则可以红色来表示。熟练的技术人士便会理解亦可以使用浓度和颜色之间的任何关系(举例来说，线性或非线性)，而且多个浓度范围可以被指派至单一颜色(举例来说，介于2200ppm和2500ppm之间的浓度可以全部由红色来表示)。
[0035]于样本510的第二影像之中，迭置在上方的光谱数据514代表该样本的该2D区域里面的钐(Sm)的浓度，而一被显示的图例522则表示该2D区域里面的钐的浓度范围介于Oppm和700ppm之间。于特定的实施例中，不同元素的浓度虽然不会以相同的颜色来表示；不过，举例来说，因为在第一影像之中红色表示约2500ppm的最大值，所以，在第二影像之中红色表示约700ppm的最大值。于样本510的第三影像之中，迭置在上方的光谱数据516代表该样本的该2D区域里面的镱(Yb)的浓度，而一被显示的图例524则表示该2D区域里面的镱的浓度范围介于Oppm和400ppm之间。于样本510的第四影像之中，迭置在上方的光谱数据518代表该样本的该2D区域里面的铀(U)的浓度，而一被显示的图例526则表示该2D区域里面的铀的浓度范围介于Oppm和40ppm之间。
[0036]图6所不的是根据其中一实施例的具有相关联光谱数据表不符612、614、616、618的一样本610的四个合成影像。如图5之中所示，图6之中的光谱数据612、614、616、618虽然在一虚线包围的2D区域里面显示各种灰阶阴影；然而，于特定的实施例中则会使用一由多种颜色组成的连续频谱来代表光谱数据中的变化。和图5雷同，图6包含:一第一影像，其中，光谱数据612代表镧(La)的浓度；一第二影像，其中，光谱数据614代表钐(Sm)的浓度；一第三影像，其中，光谱数据616代表镱(Yb)的浓度；以及一第四影像，其中，光谱数据618代表铀(U)的浓度。该等合成影像中的每一者都包含一对应于该等个别浓度的图例 620、622、624、626。
[0037]除了光谱数据之外，其它数据亦可以连同该等样本影像一起显示或是被迭置在该等样本影像上。举例来说，图7所示的是根据其中一实施例的具有使用者批注和相关联光谱数据表示符的一样本700的两个合成影像710、712。该等两个合成影像710、712可以分开或是一起(举例来说，并排)被显示在图1之中所示的显示设备324上。
[0038]于此范例中，该样本700是鱼的耳骨，而且使用者已经在一第一影像710上加入批注记号714、716、718以及文字，用以强调各种解剖结构特征。举例来说，第一记号714代表该鱼耳骨的“球镊石(vatente) ”和“储存囊(reservoir) ”之间的边界；第二记号716代表该鱼耳骨的“储存囊”和“孵卵部(hatchery portion) ”之间的边界；而第三记号718则代表该鱼耳骨的“孵卵部”和“球霰石(vaterite) ”之间的边界。
[0039]第二影像712包含该鱼耳骨的一 2D区域里面的相关联光谱数据表示符720。于此范例中，该光谱数据表示符720对应于该2D区域里面的锶(Sr)的经测得的浓度，为达解释的目的，在图7之中其是被显示在一虚线之中。如图5和图6之中所示的范例，特定的实施例会使用一由多种颜色组成的频谱来代表该等浓度位准中的变化，而且一第一图例722可能会被显示用以表示颜色和浓度位准之间的对应关系。如图7之中所示，一第二图例724可能还会被显示用以表示该等被显示影像710、712的比例尺(举例来说，距离或长度)。于此范例中，距离或长度的表示符同样会被显示在相关联光谱数据表示符720的2D区域的水平或X方向中(举例来说，100与200)以及垂直或Y方向中(举例来说，200、400、600、800、1000、1200、1400 以及 1800)。
[0040]图8所示的是根据其中一实施例用以显示一样本样品的光谱数据的方法800的流程图。方法800包含沿着相对于一样本的一射束轨道来扫描810 —激光射束(举例来说，在X方向、Y方向、及/或Z方向中)，用以在一样本腔室里面产生一由已分解材料组成的浮质；以及让一流体通过812该样本腔室，以便将该已分解的材料运送至一光谱仪。如上面的讨论，该流体可能包含一惰性气体，例如，氩气或氦气。该方法800还包含利用一光谱仪来处理814该已分解的材料，用以决定该射束轨道中一选定元素的浓度数值，并且将该等浓度数值和该射束轨道中的多个个别位置产生关联816 (举例来说，参见图9)。如上面的讨论，该等被决定的浓度数值可能是以百万分率(parts-per-million)为单位或者可以侦测器响应(例如，伏特、计数、每秒的计数、频率、以及波长)来表示。该等浓度数值可能还包含比值，例如，元素比或是同位素比。该方法800还进一步包含对应于该选定的位置将已决定的浓度的表示符迭置818在该样本的一影像的上方。如下面的讨论，一使用者可以选择是否要在该样本的影像上方显示该等浓度数值的表示符及/或其它信息层。于其它实施例中，其并不会迭置该等表示符，而是可能会以对应于该等浓度数值的表示符的影像数据来取代该样本的影像的一已储存副本中的影像数据。该方法800还进一步包含在一显示设备上显示820 —由该样本和该等迭置表示符所组成的合成影像。
[0041]图9所示的是根据其中一实施例用以将浓度数值和射束轨道中多个个别位置产生关联的方法900的流程图。该方法900包含校正910该系统，以便预测介于激光烧蚀和决定一对应元素浓度之间的延迟时间。举例来说，该延迟时间可能包含和下面有关的一或多项延迟:沿着该射束轨道将该激光射束引导至一新位置(举例来说，利用X平台、Y平台、及/或Z平台)；命令一激光源在该新位置处击发一或多个激光脉冲；将该等一或多个激光脉冲从该激光源处传导至该样本，以便分解该材料；将该已分解的材料从该样本腔室处运送至该光谱仪；以及操作该光谱仪，俾便分析该已分解的材料并且记录一浓度数值。于特定的实施例中，一时间戳会与被计算和记录的每一个浓度数值产生关联。该时间戳可能对应于该被测量的浓度数值被记录的时间或是对应于该计算中所使用到的被分解材料在该光谱仪处第一次被接收的时间。如下面的讨论，该等时间戳可以和一起始时间作比较(在针对延迟进行调整之后)，以便将每一个浓度数值和该射束轨道中的一个别位置产生关联。
[0042]该方法900还进一步包含决定912 —用于从相关于该样本的表面的该射束轨道的一起始位置扫描至沿着该射束轨道的一特殊位置(举例来说，目前相关联的位置)的处理时间。该起始位置对应于一已知的起始时间。该方法900还进一步包含利用914该处理时间、起始时间、以及延迟时间来将该特殊位置和该等浓度数值中的其中一者产生关联。换言之，扫描速度或是其它位置数据可被用来在任何给定的时间点处决定沿着相关于该样本的表面的该射束轨道的该激光射束的位置。该等时间戳可以经校正的延迟为基础各自和该激光射束在该射束轨道中的一位置产生关联。
[0043]本文中所述的特定实施例虽然将已分解的材料运送至一分光镜用以进行处理；不过，本发明并不受限于此。确切地说，任何类型的激光辅助光谱术皆可以使用。举例来说，可以使用激光诱发穿击光谱术(LIBS)，而且该等光谱数据数值可能包含波长数值。于LIBS实施例中，沿着该射束轨道扫描该激光射束会刺激从该样本处发光。该被发出的光包括一或多个波长，该等波长是被该激光射束照射的个别元素的特征。该被发出的光会被引导(举例来说，被一或多个透镜收集至光纤之中)至一或多个光谱仪，用以决定该等一或多个波长数值。
[0044]图10以图形表示根据其中一实施例的图形用户接口 1000。举例来说，该图形用户接口 1000可以被显示在图3中所示的显示设备324上。该图形用户接口 1000包含一用户选择部1010以及一图形显示部1012。该图形用户接口 1000提供一分层环境，其允许该用户选择性显不对应于一或多个样本的各种信息层。
[0045]于此范例中，该用户选择部1010包含一选项列表1014和一层列表1016。该选项列表1014允许该用户选择(举例来说，经由超文本(hyper text)或是该等已显示的图形按钮)究竟是要:在该图形显示部1012中显示一网格，以便精确地表示被显示在该样本腔室里面的物体的比例尺；隐藏该层清单1016 ;显示目前十字线的位置；以及自动保存目前显示组态。
[0046](用户可以选择性显示的)层列表1016允许该用户选择哪些信息层要被显示在该图形显示部1012中。该等层可能会被配置成用以至少部分相互迭置，而且该使用者可能会被允许选择该等被显示层的顺序。于图10中所示的范例中，该用户选择一包含一样本插入件的汇入影像1018的层要被显示在一空样本腔室1020的影像上方。特定的实施例允许该使用者以目前或是所希的组态为基础在多个不同类型的样本腔室1020中作选择。该被显示的样本腔室1020可能包含:该样本腔室的实际影像、空白网格、或是该样本腔室的略图。
[0047]举例来说，该样本插入件的汇入影像1018可由一平台式扫描机或是一数字相机来提供。于此范例中，该样本插入件包含用以保留个别样本的九个分区1022a、1022b、1022c、1022d、1022e、1022f、1022g、1022h、1022i，而且该样本插入件的汇入影像 1018 在分区1022a、1022c之中包含样本1024、1026的影像。图中虽然显示上方迭置着其它数据；不过，样本同样会被加载分区1022d、1022e、1022h之中。熟练的技术人士从本文中的揭示内容便会理解，该样本插入件1018可能会被配置成用以保留单一样本或是九个以上的样本。进一步言之，于特定的实施例中，该等分区1022a、1022b、1022c、1022d、1022e、1022f、1022g、1022h、1022i中的二或多个分区可能会显示相同样本的相同影像，俾使得不同层(举例来说，样本映图层、SEM/岩石显微镜层、批注层及/或光谱数据层)可被套用至每一个样本影像，用以对相同样本的不同数据进行并排比较(side-by-side comparison)(举例来说，请参见图7)。
[0048]层清单1016还允许用户选择一或多个样本映图的显示方式，该等样本映图是对应于该样本的多个相邻部分的多个影像所组成的马赛克拼图(mosaic)。该等样本映图可以在该样本位于该样本腔室里面时利用一或多个相机系统(举例来说，例如，图3之中所示的相机322)来产生。如图10之中所示，用户能够选择显示广角样本映图及/或高放大倍数样本映图。于特定的实施例中，能够被并入并且显示在此层里面的样本映图的数量并没有任何限制(举例来说，为达解释的目的，图中针对每一种类型的样本映图显示“映图1 (Mapl) ”和“映图2(Map2) ”两者)。于此范例中，用户已经选择在被汇入的样本插入件1018的分区1022d之中显示一广角样本映图1028(对应于“映图2”)。
[0049]层清单1016还允许用户选择从外部(举例来说，第三方)装置被汇入的一或多个影像的显示方式。举例来说，此等影像可能是由岩石显微镜系统、SEM系统或是其它成像系统所产生。该等影像可以汇入各式各样的样本类型并且可以选择性地相互重叠。使用者可能还会选择在此层中相互重叠的该等被汇入影像的顺序。于特定的实施例中，该等被汇入影像可以利用该样本的影像上的两个基准点以及另一事先存在或已汇入影像上的对应点而选择性地对齐平台坐标。如同样本映图，能够被并入并且显示在此层里面的被汇入的样本影像的数量并没有任何限制(举例来说，为达解释的目的，图中针对可能的显示器显示出SEM影像和岩石显微镜影像)。此外，或者，于其它实施例中，任何影像尺寸或影像分辨率皆可被汇入。于此范例中，用户已经选择在被汇入的样本插入件1018的分区1022e之中显示一已汇入的岩石显微镜影像1030。
[0050]层清单1016还允许用户选择一批注层的显示方式。如上面的讨论，参考图7，该批注层可以让用户在一样本的影像或是该图形显示部1012的另一部分上方加入文字及/或图形(举例来说，直线、符号、或是其它表示符)。于此范例中，用户并未选择要并入一批注层。
[0051]层清单1016还允许用户选择如本文中详细说明的光谱数据的显示方式。该光谱数据的表示符可以实时地被显示(举例来说，当该样本正在被一激光射束扫描时)。此外，或者，于其它实施例中，使用者可能会选择性地汇入光谱数据或是先前相关联的光谱数据表示符，用以于该图形显示部1012里面进行显示。于此范例中，用户已经选择用以于被显示在被汇入的样本插入件1018的分区1022h之中的一样本(“锆石I (Zirconl) ”)的影像的上方显示光谱数据的表示符1032。
[0052]熟练的技术人士从本文中的揭示内容便会理解，亦可以使用其它层。于特定的实施例中，整个分层环境皆能够被保存以便让使用者在稍后的时间处加载已保存的环境并且召回和一特殊实验有关的全部信息(举例来说，扫描位置、SEM数据、光谱仪原生数据、精简数据(例如，该特殊样本的年龄)、以及该实验之中所使用的其它数据)。当用户扫描该环境时，可以取得个别的数据和数据档案来观看，其可达到追踪该实验的各项态样的目的并且减少或省略用户保留不同记录的需求。于特定的实施例中，行动装置应用程序(举例来说，用于膝上型计算机、平板计算机、智能电话、或是其它行动装置的应用程序)允许用户随时观看选定的环境。
[0053]熟练的技术人士便会理解，可以对上面所述实施例的细节进行众多变更，其并不会脱离本发明的基础原理。所以，本发明的范畴应该仅由下面的申请专利范围来决定。
【权利要求】
1.一种用以显示一样本样品的激光辅助光谱数据的方法，该方法包括: 利用一激光处理系统，沿着相对于该样本的一射束轨道来扫描一激光射束，其中，该样本会在扫描期间被放置在一样本腔室之中，且其中，该激光射束会沿着该射束轨道从该样本分解材料，以在该样本腔室里面产生已分解的材料的浮质； 让一流体通过该样本腔室，以便将该已分解的材料运送至一光谱仪，用以决定沿着该射束轨道的一选定元素的光谱数据数值； 利用一处理器，将该光谱数据数值和沿着该射束轨道的该样本的个别位置产生关联；以及 在一显示设备上，显示包含沿着该射束轨道的个别位置(该材料已在该位置处被该激光射束分解)的该样本的至少一部分的影像，该影像在该光谱数据数值的相关联位置处包括该光谱数据数值的表示符。
2.根据权利要求1的方法，其中，将该光谱数据数值和沿着该射束轨道的该样本的个别位置产生关联包括: 估算介于初始引导该激光射束至该样本以及该光谱仪计算该选定元素的一对应光谱数据数值时之间的延迟时间； 决定一用于沿着该射束轨道将该激光射束从一第一位置扫描至该样本的一第二位置的处理时间，该第一位置对应于一已知的起始时间；以及 利用该处理时间、该起始时间以及该延迟时间来将由该光谱仪所决定的该光谱数据数值中的其中一个和沿着该射束轨道的该样本的该第二位置产生关联。
3.根据权利要求1的方法，其中，该表示符包括多种颜色，其中，每一种颜色和光谱数据数值的一个别的范围有关。
4.根据权利要求1的方法，其中，该表示符包括从包括下面的群组之中选出的一或多种图形元素的变化，该群组包括:填充图案、颜色、阴影、色度、亮度、文字以及符号。
5.根据权利要求1的方法，其进一步包括: 利用该激光射束将一或多个基准标记加至该样本，以便让该光谱数据数值的表示符对齐它们相关联的位置。
6.根据权利要求1的方法，其进一步包括: 将一或多个基准标记加至该影像，以便让该光谱数据数值的表示符对齐该样本的影像。
7.根据权利要求1的方法，其进一步包括: 显示该样本的影像作为一合成影像的第一层；以及 于该相关联的位置处显示该光谱数据数值的表示符作为被迭置在该合成影像的第一层上的第二层。
8.根据权利要求7的方法，其进一步包括: 允许一用户经由一图形用户接口选择性地显示该第一层与该第二层。
9.根据权利要求8的方法，其进一步包括: 允许该用户经由该图形用户接口选择性地显示从包括下面的群组中选出的一或多个第三层，该群组包括:该样本腔室的影像、包含对应于该样本的相邻影像的影像的马赛克的样本地图、该样本的显微镜影像以及用户批注。
10.根据权利要求9的方法，其进一步包括: 利用一从包括下面的群组中选出的显微镜来产生该显微镜影像，该群组包括:岩石显微镜以及扫描式电子显微镜。
11.根据权利要求1的方法，其中，该光谱数据数值是从包括下面的群组的中所选出，该群组包括:元素浓度、元素比、同位素比、计数数值、每秒的计数数值、电压数值、频率数值以及波长数值。
12.一种激光辅助光谱系统，其包括: 一样本腔室，用以保持一样本样品； 一激光源，用以产生一激光射束； 一扫描子系统，用于沿着相对于该样本的一射束轨道来扫描该激光射束，其中，该激光射束沿着该射束轨道从该样本分解材料，以在该样本腔室里面产生已分解的材料的浮质，且其中，一通过该样本腔室的流体将该已分解的材料运送至一光谱仪，用以决定沿着该射束轨道的一选定元素的光谱数据数值； 一处理器，其用以控制该扫描子系统并且用以将该光谱数据数值和沿着该射束轨道的该样本的个别位置产生关联；以及 一显示设备，其用以显示包含沿着该射束轨道的该个别位置(该材料已在该位置处被该激光射束分解)的该样本的至少一部分的影像，该影像在该光谱数据数值的相关联位置处包括该光谱数据数值的表示符。
13.根据权利要求12的系统，其中，该扫描子系统包括受到该处理器控制的一或多个射束操控光学组件。
14.根据权利要求12的系统，其中，该扫描子系统包括受到该处理器控制的一或多个运动平台。
15.根据权利要求12的系统，其中，该处理器会通过下面方式将该光谱数据数值和沿着该射束轨道的该样本的个别位置产生关联: 估算介于初始引导该激光射束至该样本以及该光谱仪计算该选定元素的一对应光谱数据数值时之间的延迟时间； 决定一用于沿着该射束轨道将该激光射束从一第一位置扫描至该样本的一第二位置的处理时间，该第一位置对应于一已知的起始时间；以及 利用该处理时间、该起始时间以及该延迟时间来将由该光谱仪所决定的该光谱数据数值中的其中一个和沿着该射束轨道的该样本的该第二位置产生关联。
16.根据权利要求12的系统，其中，该表示符包括多种颜色，其中，每一种颜色和光谱数据数值的一个别的范围有关。
17.根据权利要求12的系统，其中，该表示符包括从包括下面的群组之中选出的一或多种图形元素的变化，该群组包括:填充图案、颜色、阴影、色度、亮度、文字以及符号。
18.根据权利要求12的系统，其中，该处理器进一步被配置成用以控制该激光射束和扫描子系统，将一或多个基准标记加至该样本，以便让该光谱数据数值的表示符对齐它们相关联的位置。
19.根据权利要求12的系统，其中，该处理器进一步被配置成用以将一或多个基准标记加至该影像，以便让该光谱数据数值的表示符对齐该样本的影像。
20.根据权利要求12的系统，其中，该处理器进一步被配置成用以: 在该显示设备上，显示该样本的影像作为一合成影像的第一层；以及 在该显示设备上，于该相关联的位置处显示该光谱数据数值的表示符作为被迭置在该合成影像的第一层上的第二层。
21.根据权利要求20的系统，其中，该处理器进一步被配置成用以: 允许一用户经由一图形用户接口选择性地显示该第一层与该第二层。
22.根据申请专利范围第21项的系统，其中，该处理器进一步被配置成用以: 允许该用户经由该图形用户接口选择性地显示从包括下面的群组中选出的一或多个第三层，该群组包括:该样本腔室的影像、包含对应于该样本的相邻影像的影像的马赛克的样本地图、该样本的显微镜影像以及用户批注。
23.根据权利要求22的系统，其进一步包括: 一用以产生该显微镜影像的显微镜，该显微镜是从包括下面的群组之中所选出:岩石显微镜以及扫描式电子显微镜。
24.根据权利要求12的系统，其中，该光谱数据数值是从包括下面的群组之中所选出:元素浓度、元素比、同 位素比、计数数值、每秒的计数数值、电压数值、频率数值以及波长数值。
25.一种激光辅助光谱系统，其包括: 用于沿着相对于该样本的一射束轨道来扫描一激光射束的构件，其中，该样本在该扫描期间被放置在一样本腔室之中，且其中，该激光射束沿着该射束轨道从该样本分解材料，以在该样本腔室里面产生已分解的材料的浮质； 用以让一流体通过该样本腔室的构件，以便将该已分解的材料运送至一光谱仪，用以决定沿着该射束轨道的一选定元素的光谱数据数值； 用以将该光谱数据数值和沿着该射束轨道的该样本的个别位置产生关联的构件；以及用以显示包含沿着该射束轨道的该个别位置(该材料已在该位置处被该激光射束分解)的该样本的至少一部分的影像的构件，该影像在该光谱数据数值的相关联位置处包括该光谱数据数值的表示符。
26.—种用以显不一样本样品的激光辅助光谱数据的方法,该方法包括: 利用一激光处理系统，沿着相对于该样本的一射束轨道来扫描一激光射束； 利用一或多个光谱仪，沿着该射束轨道产生光谱数据数值； 利用一处理器，将该光谱数据数值和沿着该射束轨道的该样本的个别位置产生关联；以及 在一显示设备上，显示包含沿着该射束轨道的该个别位置(该材料已在该位置处被该激光射束分解)的该样本的至少一部分的影像，该影像在该光谱数据数值的相关联位置处包括该光谱数据数值的表示符。
27.根据权利要求26的方法，其中，该方法包括激光诱发穿击光谱(LaserInductively Breakdown Spectroscopy, LIBS),而该光谱数据数值包含波长数值。
28.根据权利要求27的方法，其中，沿着该射束轨道来扫描该激光射束刺激从该样本的发光，该被发出的光包括一或多个波长，该波长是被该激光射束照射的个别元素的特征，且其中，产生该光谱数据数值包括将该被发出的光引导至一或多个光谱仪，用以决定该一或多个波长数值。
29.根据权利要求26的方法,其中，该样本在扫描期间被放置在一样本腔室之中，且其中，该激光射束沿着该射束轨道从该样本分解材料，以在该样本腔室里面产生已分解的材料的浮质，且其中，产生该光谱数据数值包括让一流体通过该样本腔室，以便将该已分解的材料运送至一或多个 光谱仪，用以决定沿着该射束轨道的一选定元素的光谱数据数值。
【文档编号】G01N21/25GK103959042SQ201280057991
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2011年12月29日
【发明者】威廉·E·克兰, 杰·N·威尔金斯, 蕾芙·萨墨菲尔德 申请人:伊雷克托科学工业股份有限公司