[發(fā)明專利]一種“光子計數(shù)全譜直讀”光譜分析方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110255580.5
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102353450A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 繆震華;賴勝波;劉敏敏;尹延靜;楊萍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市世紀天源環(huán)保技術(shù)有限公司;繆震華
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳慧珍

1.一種“光子計數(shù)全譜直讀”光譜分析方法，其特征在于：包括但不限于以下步驟，

S100.樣品經(jīng)前期預(yù)處理后在激發(fā)源(1)的作用下產(chǎn)生待觀測的特征光譜；

S200.夾雜特征光譜的復(fù)合光經(jīng)入射光學(xué)裝置入射到分光系統(tǒng)(2)；

S300.分光系統(tǒng)(2)將入射的復(fù)合光色散成單色的光譜圖像；

S400.光譜圖像經(jīng)出射光學(xué)裝置成像于光子計數(shù)成像探測器(3)的敏感面上；

S500.光子計數(shù)成像探測器(3)通過“位敏探測”和“光子計數(shù)”，以數(shù)字化的方式重構(gòu)光譜圖像；

S600.信息處理與顯示單元(4)根據(jù)數(shù)字光譜圖像中每一像元的位置和信號強度對樣品進行定性定量分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析方法，其特征在于：上述步驟S500，即所述光子計數(shù)成像探測器(3)的工作原理和流程，更具體為，

S510.光譜圖像在時空范疇內(nèi)可看成是由一個接一個不同平面位置處的單個光子組成的光子流，光子流中的每個光子通過光學(xué)輸入窗依次順序轟擊不同位置處的光陰極；

S520.在一定的量子效率下，光陰極通過外光電效應(yīng)將單個的光子轉(zhuǎn)換為單個的光電子；

S530.單個的光電子在加速偏置電場的作用下徑直轟擊微通道板(MCP/Microchannel?Plate)，經(jīng)MCP倍增后形成一電子云團；

S540.電子云團在加速偏置電場的作用下渡越到位敏陽極并被位敏陽極所收集；

S550.電子讀出電路根據(jù)位敏陽極上各個金屬導(dǎo)體收集到的電荷量或電子云團到達各個金屬導(dǎo)體計時點的時刻，對電子云團的質(zhì)心位置進行解碼，該質(zhì)心位置便可反演為單個光子的入射位置；

S560.完成單個光子的位置解碼后便在相應(yīng)的位置上進行一次計數(shù)；

S570.在一定的圖像積分時間內(nèi)，通過對大量光子的“位置解碼”和在不同位置上的“光子計數(shù)”，即反復(fù)循環(huán)步驟S510-S560，便可重構(gòu)光譜圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光譜分析方法，其特征在于：上述步驟S540，即位敏陽極收集電子云團的物理過程，更具體為，電子云團在加速偏置電場的作用下可直接渡越到位敏陽極，或先渡越到半導(dǎo)體層，然后通過電荷感應(yīng)被感應(yīng)到位敏陽極。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析方法，其特征在于：樣品與分光系統(tǒng)(2)之間、分光系統(tǒng)(2)與光子計數(shù)成像探測器(3)之間以及分光系統(tǒng)(2)內(nèi)，根據(jù)實際應(yīng)用需求設(shè)置相應(yīng)的入射或出射光學(xué)裝置，以實現(xiàn)光學(xué)準直、聚焦、變向、分光、減光、濾波、消除雜散光以及光闌限光。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析方法，其特征在于：根據(jù)實際應(yīng)用需求能設(shè)置相應(yīng)的波長掃描機構(gòu)以移動分光系統(tǒng)(2)或是光子計數(shù)成像探測器(3)再或者是其它的光學(xué)元件，從而按照預(yù)設(shè)的波長跨度以分段或分區(qū)域的方式讀取分光系統(tǒng)(2)輸出的光譜圖像。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析方法，其特征在于：所述的激發(fā)源(1)是提供能量作用于樣品以產(chǎn)生待觀測的特征光譜，激發(fā)方式包括光激發(fā)、電激發(fā)、熱激發(fā)以及其它輻射激發(fā)方式；所述的特征光譜包括吸收光譜、發(fā)射光譜、散射(或拉曼)光譜以及熒光光譜。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析方法，其特征在于：所述的分光系統(tǒng)(2)是將夾雜特征光譜的入射復(fù)合光色散成單色的光譜圖像，包括一維譜圖和二維譜圖；相應(yīng)的色散分光方法能采用單一的折射率法、衍射法以及干涉法，或是上述三種方法任意組合而成的交叉色散法。

8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的光譜分析方法，其特征在于：所述的光子計數(shù)成像探測器(3)主要由光學(xué)輸入窗、光陰極、MCP、位敏陽極、電子讀出電路以及直流高壓電源構(gòu)成。