[發(fā)明專(zhuān)利]分光鏡裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880014165.7
• 申請(qǐng)日: 2008-05-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101675326A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布賴(lài)恩·約翰·愛(ài)德華·史密斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 瑞尼斯豪公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01J3/28
• 分類(lèi)號(hào): G01J3/28;G01J3/44
• 代理公司: 廣州三環(huán)專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 溫 旭;郝傳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分光鏡和方法。其特別適用于喇曼分光鏡中，但是它可 同樣可用于其它形式的分光鏡中，例如，使用熒光、窄線光激發(fā)光機(jī)或 陰極發(fā)光機(jī)。

背景技術(shù)

美國(guó)專(zhuān)利No.5,689,333(Batchelder等人)示出了一個(gè)喇曼分光鏡的 例子。來(lái)自激光源的光聚焦在樣本的點(diǎn)上。光和樣本的分子之間的相互 作用導(dǎo)致進(jìn)入具有相對(duì)于活動(dòng)激光頻率漂移的頻率和波數(shù)的光譜的喇 曼散射。在過(guò)濾掉激光頻率之后，例如衍射光柵的擴(kuò)散裝置通過(guò)二維光 檢測(cè)陣列對(duì)這個(gè)散射的喇曼光譜進(jìn)行擴(kuò)散，例如其形式是電荷耦合器件 (CCD)。不同的分子類(lèi)別具有不同的特定喇曼光譜，從而該效應(yīng)可用 于對(duì)存在的分子類(lèi)別進(jìn)行分析。喇曼光譜還可以給出其它的信息，例如 當(dāng)樣本上的本地壓力和張力。

如果裝置被設(shè)定為通過(guò)CCD廣泛地?cái)U(kuò)散光譜以便提供高光譜分辯 率，則在同一個(gè)時(shí)刻只能接收到一部分光譜。為了從更寬的光譜獲得數(shù) 據(jù)，一種現(xiàn)有技術(shù)中的方法是將一部分光譜暴露在CCD足夠的時(shí)間， 然后從CCD將所有與該部分光譜相關(guān)的數(shù)據(jù)讀取到計(jì)算機(jī)中。接下來(lái)， 對(duì)衍射光柵進(jìn)行索引，從而使得下部分光譜被CCD接收，并且將所有 來(lái)自該部分光譜的數(shù)據(jù)讀到計(jì)算機(jī)中。根據(jù)需要可以經(jīng)常重復(fù)上述過(guò) 程。但是，這種分步重復(fù)(step-and-repeat)的方法在隨后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的 計(jì)算機(jī)處理中具有缺陷，因?yàn)楹茈y將從各個(gè)光譜部分獲得的獨(dú)立的數(shù)據(jù) 塊組合到一起。如果在各個(gè)暴露的光譜之間的背景光亮度中存在不同或 者如果其它條件發(fā)生變生，則這個(gè)缺陷特別突出。

因此，美國(guó)專(zhuān)利No.5,689,333描述了一種改進(jìn)的數(shù)據(jù)獲取方法。在 某個(gè)給定時(shí)間點(diǎn)，一部分喇曼光譜沿著具有所希望的高光譜分辯率的 CCD的行和列進(jìn)行擴(kuò)散。移動(dòng)衍射光柵從而在擴(kuò)散的方向上沿著像素的 行和列對(duì)光譜進(jìn)行掃描。與此相同步地，從暴露到光譜的CCD中累積 的電荷在行或列中從一個(gè)像素漂移到下一個(gè)像素。因此，在光譜中來(lái)自 于每個(gè)波長(zhǎng)的電荷在掃描進(jìn)行時(shí)繼續(xù)累積，并且被依次讀取到CCD的 輸出寄存器中，從而讀取到計(jì)算機(jī)中。

這個(gè)方法具有這樣的好處，即能夠均勻地收集數(shù)據(jù)，而不需要隨后 在計(jì)算機(jī)中將光譜的各個(gè)部分進(jìn)行組合。另外，由于光譜中的每個(gè)像素 僅從CCD讀出一次，所以?xún)H向每個(gè)像素加入讀取噪音一次。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種上述方法以及執(zhí)行方法的裝置的替代方案。該 替代方案有利的一種情況是CCD安裝在裝置中使得電荷在CCD中漂移 的方向垂直于光譜擴(kuò)散的方向。例如，這種情形適用于我們的國(guó)際專(zhuān)利 申請(qǐng)PCT/GB2008/000252中所描述的裝置中。

本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種分光鏡裝置，包括：

光源，用于照亮樣本從而從所述樣本產(chǎn)生散射光的光譜；

檢測(cè)器，用于檢測(cè)所述散射光，所述檢測(cè)器包括至少一列或一行檢 測(cè)元件和輸出寄存器，每個(gè)檢測(cè)元件根據(jù)入射在它上面的光強(qiáng)度累積數(shù) 據(jù)，所述輸出寄存器包括一行存儲(chǔ)元件，所述存儲(chǔ)元件用于從所述檢測(cè) 元件接收數(shù)據(jù)；以及

擴(kuò)散裝置，用于分析從所述樣本接收到的光譜并沿著所述檢測(cè)器對(duì) 其進(jìn)行擴(kuò)散；

其中：

所述輸出寄存器設(shè)置為與所述擴(kuò)散的方向相平行；以及

所述裝置設(shè)置為移動(dòng)所述擴(kuò)散裝置，使得所述光譜在所述擴(kuò)散的方 向上移動(dòng)；

其特征在于，所述裝置還設(shè)置為將所述數(shù)據(jù)從所述輸出寄存器的一 個(gè)存儲(chǔ)元件移動(dòng)到下一個(gè)存儲(chǔ)元件，使得在光譜中給定波數(shù)的數(shù)據(jù)在其 通過(guò)輸出寄存器移動(dòng)時(shí)與光譜的移動(dòng)同步地持續(xù)累積。

優(yōu)選地，所述裝置設(shè)置為將所述行或列的檢測(cè)元件暴露到至少一部 分的光譜，并且將數(shù)據(jù)從所述列或行的檢測(cè)元件讀取到所述輸出寄存器 的相應(yīng)的存儲(chǔ)元件中。可以重復(fù)執(zhí)行所述暴露過(guò)程，并且在光譜移動(dòng)時(shí) 將數(shù)據(jù)讀入所述輸出寄存器的相應(yīng)存儲(chǔ)元件中。

因此，與美國(guó)專(zhuān)利No.5,689,333相反，與光譜的移動(dòng)相同步地移動(dòng) 并累積數(shù)據(jù)，不是在檢測(cè)元件的行或列中而是在輸出寄存器中進(jìn)行。這 與數(shù)據(jù)從檢測(cè)元件到輸出寄存器的任何移動(dòng)的方向相垂直。

附圖說(shuō)明

下面將參照附圖以示例的方式對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，其 中：

圖1為分光鏡裝置的示意圖；

圖2為CCD探測(cè)器的一部分。

具體實(shí)施方式