用于将力施加到样本上以使用机电构件检测的方法和设备技术

本发明专利技术的实施例涉及将紧密接触压力施加到样本，同时经受ATR红外线询问。作为一般操作模式，在将固体样本放置于ATR元件上之后，力致动器移动砧臂以相对于所述ATR将接触力施加到所述样本上。此后，当扫描结束时，用户可以查看所述一个或多个扫描的结果。所述力致动器可以是电动机或螺线管或其它类型的力致动器。所述所施加的接触力可以是固定力或者可以是用户可选的力或者可以基于所述样本材料的光谱特征通过来自光谱仪的反馈自动地受到控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于将力施加到样本上以使用机电构件检测的方法和设备专利技术背景本专利技术是根据爆炸物处理技术分部(NAVEODTECHDIV)授予的第N00178-04-D-4143号合同通过政府支持进行的。政府在本专利技术中享有一定权利。
本专利技术涉及光谱学，且更具体来说，本专利技术涉及一种还可以自动地提供不同接触压力，同时提供定时延迟能力作为有益特征的ATR/FTIR光谱系统和方法。
技术介绍
衰减全反射(ATR)是通常与红外线光谱学(例如，傅里叶变换红外线(FTIR))结合使用的光学询问技术，这使待检查的样本能够直接处于固态、液态或气态。具体而言，ATR利用配置的内反射元件(IRE)和耦合的样本平面的接口处产生的总内反射光。在操作中，光束(例如，红外线)穿过IRE晶体，其方式为使得光束至少在离开与样本接触的内表面后反射。此反射形成扩展到样本中的消散波，通常达到约2微米，其中准确值由光的波长、IRE晶体的入射角和折射率以及所询问的样本媒体来确定。此后经由(例如)单像素的线性阵列或2维阵列检测器来询问承载样本的频谱信息的反射光束来进行分析。如通常上文所提及，样本，即，主要是将使用ATR作为探查技术询问的固体样本可以呈多个不同形状和大小的形式出现。为了实现有效光学耦合，必须通过配置的分级机构将力施加到此类样本上，所述分级机构经设计以与光学组件紧密接触，例如，金刚石、硅或锗(Ge)ATR元件。常规的级包含压力机构，所述压力机构包含机械螺钉、杠杆、滑块以及经设计以将压缩力施加到给定样本上的致动器。然而，在需要压力机构来抵靠着所需ATR元件表面紧紧压缩样本以实现紧密接触时，应注意在一些情况下，对操作仪器的人而言可能难以通过常规构件迅速地且可重复地施加此力。因此，本专利技术涉及提供一种紧凑的ATR/FTIR光学仪器，所述光学仪器配置为用于将不同接触压力提供到优选的样本作为操作的一部分。具体而言，本专利技术包含控制施加到任何材料上的接触力且具有时间延迟(间隔)构件的额外新颖特征以允许用户在操作期间位于远程位置处。
技术实现思路
本申请案的一方面是提供一种手持式内反射设备，所述手持式内反射设备包含:手持式壳体；内反射元件，其安置在手持式壳体中并且还配置为用于提供在手持式壳体外部的样本接触面；光学组合件，其容纳在手持式壳体内，所述光学组合件进一步包括辐射源和辐射检测器，所述源配置为用于朝向样本接触面引导辐射并且所述检测器配置为用于检测与样本接触面光学相互作用的源辐射；样本接触臂；力致动器，其耦合到样本接触臂；以及处理器，其还配置在手持式壳体内并且电耦合到力致动器、辐射源和辐射检测器；其中所述处理器通过施加到样本上的受控接触力引导力致动器，所述样本安置在样本接触臂与样本接触面之间，其中在满足受控接触力之后，电子处理器分析通过辐射检测器接收到的样本信息。本申请案的另一方面是提供一种手持式内反射方法，所述手持式内反射方法包含:在样本上将配置有ATR手持式仪器的样本接触臂移动到理想位置；使用受处理器控制的力致动器轴向移动样本接触臂，其中样本接触臂移动提供将施加到样本和内反射元件的测量表面上的受控接触力；以及在与样本和内反射元件的测量表面的受控接触力符合配置在ATR手持式仪器内的预定力设置或提供样本材料的合理反馈光谱信号之后，停止样本接触臂的移动。因此，本文中揭示的实施例提供将以受控方式施加到各种固体样本上的紧密接触压力以实现ATR红外线(FTIR)询问。具体而言，在将样本放置于ATR元件上之后，在用户通过定时倒计时(扫描“延迟”功能)操作离开极近区域之后力致动器移动砧臂以相对于ATR将接触力施加到样本上。此后，当扫描结束后，用户可以接近仪器并且查看一个或多个扫描的结果。【附图说明】并入在本专利技术中并且形成本专利技术的一部分的附图图示了本专利技术的实施例，并且与所述描述一起用以说明本专利技术的原理。图1示出本文所揭示的ATR实例实施例的示意性表示。图2A示出试样台和ATR组合件的实例图。图2B示出提供孔径的平台和ATR表面的实例等距视图。图3A示出具有安置在凹进区域中的砧臂的ATR手持式仪器的实例等距剖面透视图。图3B示出具有有角度地且垂直地定位作为仪器的操作能力的一部分的砧臂的ATR手持式仪器的实例等距剖面透视图。图4A示出可以平移ATR砧臂的“力”机构的实例总体图示。图4B示出可以平移ATR砧臂的“力”机构的第二实例总体图示。图5示出本文提供的扫描延迟(例如，定时延迟间隔)功能的实例图形用户接口(⑶I)显示器。图6示出用于控制所施加接触力的单个设置的实例流程图方法。图7示出用于控制所施加接触力的可编程离散设置或预定义使用情况的实施方案的实例流程图方法。图8示出借助于在光束路径的检测终端处提供的传感器反馈控制所施加接触力的实例流程图方法。【具体实施方式】在本文的本专利技术的说明书中，应理解，除非另外隐含地或明确地理解或陈述，否则以单数形式呈现的词语包含其复数对应部分，并且以复数形式呈现的词语包含其单数对应部分。此外，应理解，除非另外隐含地或明确地理解或陈述，否则对于本文描述的任何给定组件或实施例，针对所述组件列出的任何可能候选或替代方案通常可以单独使用或彼此结合使用。此外，应了解，本文示出的图形未必按比例绘制，其中为了使本专利技术清晰起见可以仅绘制一些元件。而且，可以在各个图形中重复参考标号来示出对应或类似元件。另外，将理解，除非另外隐含地或明确地理解或陈述，否则此类候选或替代方案的任何列表仅是说明性的，而不是限制性的。另外，除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中所用的表示成分的量、组分、反应条件等等的标号应理解为均由术语“约”修饰。因此，除非相反地指示，否则本说明书和随附权利要求书中所阐述的数值参数是可以取决于试图通过本文提出的标的物获得的所需性质而变化的近似值。最低限度地，并且不试图限制等效物原则对权利要求书范围的应用，每一个数值参数都应至少根据所报告的有效数字的数目并且通过应用一般四舍五入技术来解释。尽管阐述本文提出的标的物的广泛范围的数值范围和参数为近似值，但具体实例中所阐述的数值是尽可能精确报导的。然而，任何数值固有地含有某些由其相应测试测量值中所发现的标准差必然造成的误差。一般说明在傅里叶变换红外线(FTIR)光谱学中，通过可以由所关注的样本吸收的广谱红外光照明未知物质。经由本领域的技术人员已知的源的照明通常在从约0.7微米多至25微米的波长范围中。在与样本相互作用前后测量随波长变化的光强度，并且计算由样本产生的吸光率。在与样本中的分子键的振动频率相对应的特定频率处，通过样本以不同的量吸收光。由于每一分子的键是不同的，因此每一分子的FTIR吸收频谱也是不同的。因此，频谱“指纹”可以通过记录随波长而变的光的吸光率来产生。大多数物质可非常容易地吸收此红外光，并且如果吸收所有光，那么将不存在到达待分析的检测器的光。因此，必须注意如何将光传送到样本以及如何从样本收集光。现场使用的大部分用户友好的方法被称为衰减全反射(ATR)，并且使用具有高折射率的内反射元件(例如，金刚石或锗)以在光返回之前将光发送到样本的仅前几微米中，以提供样本的光学信息。通过典型的ATR/FTIR仪器，常规的压力布置使用传动螺钉、杠杆和楔形物以在材料上形成压力并且需要用户手动地移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持式内反射设备，其包括：手持式壳体；内反射元件，其安置于所述手持式壳体中并且还配置为用于提供在所述手持式壳体外部的样本接触面；容纳在所述手持式壳体内的光学组合件，所述光学组合件进一步包括辐射源和辐射检测器，所述源配置为用于朝向所述样本接触面引导辐射并且所述检测器配置为用于检测与所述样本接触面光学相互作用的所述源辐射；样本接触臂；力致动器，其耦合到所述样本接触臂；以及处理器，其还配置在所述手持式壳体内并且电耦合到所述力致动器、所述辐射源和所述辐射检测器；其中所述处理器通过施加到样本上的受控接触力指示所述力致动器，所述样本安置在所述样本接触臂与所述样本接触面之间，其中在满足所述受控接触力之后，所述电子处理器分析通过所述辐射检测器接收到的样本信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·M·帕斯托，小肯尼思·J·瓦雄，B·D·托尔，G·H·范德罗兹，A·S·博伊敦，
申请(专利权)人：赛默科技便携式分析仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US