[發(fā)明專利]便攜式分光計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380059342.4
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN104797911A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯蒂斯·R.·魯斯卡;查理斯·A.·赫爾斯;布雷特·J.·布萊亞斯;馬克·K.·馮岡坦恩;克里斯多夫·G.·佩德森;納達(dá)·A.·奧布賴恩;杰里·辛巴
• 申請（專利權(quán)）人: JDS尤尼弗思公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭小粵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種便攜式分光計，具體而言涉及一種所需功率和尺寸最小的牢固的、高性能的便攜式分光計。

發(fā)明背景

在過去的十年中，近紅外光譜技術(shù)(NIR)已經(jīng)日益發(fā)展成為一種在制藥工業(yè)中進(jìn)行生產(chǎn)和質(zhì)量控制的不可缺少的分析工具。定性NIR檢查經(jīng)常被應(yīng)用于對原材料進(jìn)料進(jìn)行識別控制，而最終產(chǎn)品的定量分析是制藥工藝鏈條中的一個重要步驟。然而，大部分藥學(xué)分析仍然通過從生產(chǎn)場所取樣、再將其運(yùn)送至遠(yuǎn)程質(zhì)量控制實(shí)驗室的方式進(jìn)行。取樣與得出結(jié)果之間的這種延遲會限制分析的頻度和生產(chǎn)線的優(yōu)化。由此，可以考慮采用能夠?qū)に囘M(jìn)行快速在線或線上分析的新的便攜式現(xiàn)場儀器，作為推動制藥工業(yè)效益提高的一個關(guān)鍵工具。

較早型式的緊湊型分光計，例如2012年7月26日公布的、Ocean?Optics,Inc公司的公開號為2012/0188541的美國專利申請和2005年1月13日公布的、Wilks?Enterprise,Inc.公司的公開號為2005/0007596的美國專利申請中所述的緊湊型分光計，它們試圖通過設(shè)置一系列光路折疊反射鏡的方式來最大限度減小其占用空間。然而，折疊反射鏡在生產(chǎn)中需要大量的校準(zhǔn)步驟，且無法提供一種用于現(xiàn)場應(yīng)用設(shè)備的非常牢固的結(jié)構(gòu)，由此造成性能較低或性能無法預(yù)期。

在歷史上，曾采用光導(dǎo)管、光管或光傳輸導(dǎo)管進(jìn)行光束整形或光重定向。實(shí)例包括用于顯示器或正面投影電視的顯示引擎技術(shù)，例如7,252,399和7,033,056號美國專利以及2006/0044833號美國專利申請中所披露的技術(shù)。2002年7月16日授予Wilks等人的6,420,708號美國專利披露了一種光譜分析儀，其包括用于向樣本傳輸光、但并不用于對送至濾光片的反射光進(jìn)行整形的矩形光管或晶體。

6,473,165、7,006,204和7,184,133號美國專利涉及自動化驗證系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，會對從一個光學(xué)干涉防偽特征上反射的在兩個不同入射角的兩個獨(dú)立光束的反射進(jìn)行測量和比較。披露了一種用于收集和會聚光的會聚式錐形光管。

本發(fā)明的一個目的是，通過提供一種包括有寬帶光源和檢測器陣列、用于現(xiàn)場取樣測試裝置的高性能的、牢固的、便攜的、低功率的分光計，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。

發(fā)明概述

相應(yīng)地，本發(fā)明涉及一種便攜式分光計設(shè)備，包括：

照射光源，用于將光引向樣本；

錐形光管(TLP)，用于采集以第一焦比與所述樣本相互作用的光，并用于以低于第一焦比的第二焦比傳送光；

線性可變?yōu)V光片(LVF)，用于將所采集的光分離成成分波長信號的光譜；以及

檢測器陣列，包括多個像素，所述多個像素中的每一個像素均被設(shè)置成接收多個成分波長信號之一的至少一部分，提供每一成分波長的功率讀數(shù)；

其中TLP包括用于設(shè)置在樣本附近的較小的第一端，與LVF相鄰的較寬和較高的第二端，以及從第一端向第二端發(fā)散的用于將光進(jìn)行混合并將其跨越LVF傳播的側(cè)壁。

附圖簡要說明

下文將參照代表本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖，對本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的介紹，其中：

圖1a為根據(jù)本發(fā)明的分光計系統(tǒng)的示意圖；

圖1b為位于用戶手中的圖1a中的分光計的透視圖；

圖1c為圖1a中的分光計系統(tǒng)的透視圖；

圖2a和2b為圖1a的便攜式分光計的兩種不同實(shí)施例的側(cè)視圖；

圖3為圖1a中的便攜式分光計的其中一個光源的頂視圖；

圖4為圖1a中的便攜式分光計的外殼的頂視圖；

圖5a、5b和5c分別為圖1a中的分光計的錐形光管的等距視圖、側(cè)視圖和頂視圖；

圖6為具有和不具有TLP的分光計的透射率與波長的關(guān)系圖；

圖7a和7b所示分別為標(biāo)準(zhǔn)型TLP的入射和出射射線束以及帶透鏡TLP的入射和出射射線束；

圖8為具有和不具有帶透鏡TLP的分光計的透射率與波長的關(guān)系圖；

圖9為圖1a中的便攜式分光計的TLP防護(hù)罩的等距視圖；

圖10a和10b分別為根據(jù)本發(fā)明的具有和不具有TLP防護(hù)罩的分光計的響應(yīng)與波長的關(guān)系圖；

圖11為圖1a中的便攜式分光計的LVF的側(cè)視圖；

圖12為圖1a中的便攜式分光計的LVF和檢測器陣列的示意圖；

圖13a和13b分別為在本發(fā)明的LVF與檢測器陣列之間有750μm間隙和200μm間隙的分光計的響應(yīng)與波長的關(guān)系圖；