[發(fā)明專利]用于紅外光譜測定的高級參考檢測器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880039198.0
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN110770551B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設計）人: J·M·考菲
• 申請（專利權(quán)）人: 熱電科學儀器有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02;G01J3/45
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳潔;周全

一種其中光學路徑遵循干涉儀的光譜測定系統(tǒng)和方法包含具有大體上安置在其焦點處的孔徑的Jacquinot光闌(70)。所述Jacquinot光闌包含與所述路徑的縱向軸大體上非正交且面向含有干涉圖的IR信號的源的反射性表面(74)。所述孔(72)徑傳遞入射IR信號的內(nèi)部部分，同時所述反射性表面反射外部部分。歸因于干涉儀光學件中的固有缺陷而含有錯誤光譜信息的所述入射IR信號的所述反射的外部部分由此從最終用于照射樣本的初始入射IR信號有效地去除，但仍可用于監(jiān)視取樣光學件的背景光譜。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2017年7月14日提交的且名稱為“用于紅外光譜測定的高級參考檢測器(ADVANCED REFERENCE DETECTOR FOR INFRARED SPECTROSCOPY)”的美國臨時申請第62/532,513號的優(yōu)先權(quán)，其以全文引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于紅外光譜測定中的檢測器，且在特定實施例中涉及用于傅里葉變換紅外(FTIR)光譜測定系統(tǒng)中以用于監(jiān)視背景光譜的參考檢測器。

背景技術(shù)

研發(fā)出傅里葉變換紅外(FTIR)光譜測定法以解決色散光譜測定技術(shù)(尤其是緩慢掃描過程)的限制。使用FTIR，可用稱為干涉儀的簡單光學裝置同時而不是分別測量所有紅外(IR)頻率。干涉儀產(chǎn)生唯一信號，所述信號含有在其內(nèi)“經(jīng)編碼”的所有IR頻率。可極快速地(例如在大約一秒內(nèi))測量這一信號，由此將每個樣本的時間元素減小到大約僅幾秒而不是幾分鐘。

大多數(shù)干涉計采用分束器，其接收進入的IR束且將其分成兩個光學束。一束由固定在適當位置的平面反射鏡反射。另一束由受控以在短距離(例如幾毫米)上來回移動的可移動平面反射鏡反射。所得的兩個反射束在其在分束器處匯合時重新組合。

在一束以固定路徑長度行進且另一束(歸因于反射鏡的移動)以不斷改變的路徑長度行進的情況下，離開干涉儀的重新組合的信號是這兩個束彼此“干涉”的結(jié)果。這一所得信號稱為干涉圖且具有獨特性質(zhì)，即形成信號的每一數(shù)據(jù)點(隨移動反射鏡位置而變化)具有關(guān)于從IR源接收到的每一IR頻率的信息。因此，在測量干涉圖時，同時測量所有頻率，由此能夠進行極快速的測量。

為了進行分析，用戶需要頻譜(作為在每一頻率下接收到的IR信號強度的曲線圖)來進行識別，這意味著無法直接解譯測量到的干涉圖信號。需要一種“解碼”單個頻率的形式，且通過用計算機進行傅里葉變換來完成，接著所述計算機向用戶呈現(xiàn)所需光譜信息以用于分析。

在現(xiàn)有技術(shù)的FTIR中，由樣本檢測器收集的IR光譜通過FTIR儀器取樣光學件成形，且如果將所述IR光譜放置在儀器的取樣光學件中則通過樣本光吸收來成形。由于用戶只對由樣本引起的光吸收感興趣，所以所需的是吸收強度的相對標度，這需要測量背景光譜，通常束中不具有樣本。(這一背景光譜表示儀器自身和儀器內(nèi)的IR信號路徑的特性，例如IR信號行進穿過的空氣中的水和/或二氧化碳(CO₂)。)接著將這一測量到的背景與用束中的樣本得到的測量相比較以確定相對透射率(例如，就通過配比出在將樣本放置在取樣光學件中之前收集的所存儲背景掃描的形狀的百分比而言)。這一技術(shù)得到去除儀器特性的測量到的光譜。因此，存在的所有光譜特征僅歸因于樣本。通常，完成單次背景測量且存儲以用于多個后續(xù)樣本測量中。

然而，進行這類背景光譜測量花費額外時間且如果無法去除樣本就無法進行。因此，在固定樣本的情況下，必須使用一定時效的所存儲背景光譜。可使用參考檢測器以在IR信號到達樣本之前收集其中的一些以使得能夠校驗系統(tǒng)正在正確地掃描。然而，由于大多數(shù)光發(fā)送到樣本，所以正常參考信號較弱且僅可用于系統(tǒng)正在收集數(shù)據(jù)的低級別校驗，但無法校驗樣本數(shù)據(jù)的質(zhì)量良好。