光谱学设备和光谱学方法技术

本发明专利技术涉及光谱学设备和光谱学方法。光谱学设备包括用于样本的支撑件、用于在该样本上产生光轮廓的光源。该设备还包括用于接收样本与来自光源的光交互所产生的光的光学输入端、包括光电检测器元件的二维阵列的检测器、布置于光学输入端与检测器之间以光谱地色散由光学输入端接收的光以在光谱方向上跨越检测器的色散装置、位于光学输入端与检测器之间的光学路径中以基于波数来分光的分光器，该设备还包括控制器，其随着光轮廓与样本之间的相对移动来同步地控制在垂直于光谱方向的空间方向上的在光电检测器元件间的数据移位，从而在相对移动期间光谱的第一部分和第二部分中的每一个上的数据被跨越不同组的检测器的光电检测器元件而累积。

Spectroscopy equipment

The invention relates to a device comprising a sample for spectroscopy, (102) the support member (18), is arranged in the sample (102) on the yielding profile (110) light source. The support (102) and the light source are arranged so that the optical contour (110) can be moved relative to the sample (102). The spectroscopic apparatus further includes a received by the sample (102) optical input interaction with the light from the light source to produce light (16), including a photoelectric detector element (104) detector is a two-dimensional array (24), arranged on the optical detector and the input end (24 in the spectral dispersion) by the optical input (16) received light across the detector in the spectral direction (24) dispersion device (44), located in the optical input (16) and the detector (24) splitter between the optical path based on wave number to light (38), which, for the sample (102) point spectrum produced by the first, the portion of the spectrum (50A) and second (50B) in each by dispersion, with a photoelectric detector components across the array of different rows or column (104). The apparatus further includes a controller (25), which is arranged with the light profile (110) samples (102) and the relative movement between the synchronous control in the spatial direction perpendicular to the direction of the spectrum on the photoelectric detector element (104) between the number according to the shift thus, during the period in the relative movement, so that the first part of the spectrum and second parts (50A, 50B) of the detectors on each of the data across different groups (24) of the photoelectric detector element (104) and cumulative.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光谱学设备
本专利技术涉及光谱学设备和方法。其在拉曼光谱学中特别有用，但其可在其它形式的波谱学中使用。
技术介绍
拉曼效应是其中样本将给定频率的入射光散射成频谱的现象，该频谱具有由入射光与组成样本的分子的交互所引起的特性峰。不同分子物质具有不同特性拉曼峰，且因此可使用所述效应分析存在的分子物质。在欧洲专利申请第EP0543578号中描述了先前的拉曼分析设备。激光束照射样本，以及分析且接着检测所得经拉曼散射的光。检测器可为包括二维像素阵列的电荷耦合装置(CCD)。拉曼光谱的分析可由例如衍射光栅的色散装置进行，所述色散装置跨越CCD的宽度色散从样本上的点或线产生的光谱。所述设备可被布置成跨越CCD广幅地色散光谱，以提供高频谱分辨率。然而，对于给定宽度的CCD，在任何一次，仅光谱的一部分可接着被检测。为了从较宽光谱获取数据，一个可能方法是在足够时间内将光谱的一部分暴露到CCD上，且接着将涉及光谱的那个部分的所有数据从CCD读取到计算机内。接下来，将衍射光栅索引到新位置，以使得光谱的第二部分被CCD接收。再次，允许足够的曝光时间，且将来自光谱的第二部分的所有数据读取到计算机内。视需要来重复此过程。与跨越CCD的宽度较狭窄地色散所关注的整个光谱的较低分辨率系统相比，暴露光谱的分开部分相继地增大了分析完整光谱需要的时间。如US5638173中所揭示的再一方法是使用边缘滤波器和镜子将光谱分成单独的光学路径。这些组件成不同角度倾斜，以使得在光束已由衍射光栅色散后，部分光谱一个在一个上地形成于检测器上。这允许广幅地色散和同时查看光谱的若干连续部分。如果需要映射样本的区域，而非仅单一点或线，则已知将样本安装在可在正交方向X、Y上移动的平台上。替代地，可移动镜可以跨越样本的表面在X和Y方向上偏转光束。因此，可进行样本的光栅扫描，从而给出扫描中的每个点处的拉曼光谱。为了减少扫描花费的时间，已知不按点焦点而是按线焦点来照射样本。这实现了从线内的多个点同时采集光谱。在CCD检测器上，线的图像被设置成正交于光谱色散的方向而延伸。这实现检测器的二维本质的高效使用以同时获取多个光谱。可在“步进缝合(stepandstitch)”过程中组合针对点或线焦点的每一位置所获得的光谱数据以产生面的光谱图。国际专利申请第WO2008/090350号描述了其中在线焦点的纵向方向上扫描样本的连续收集过程。与此同步，在同一方向上将CCD中的电荷逐像素朝向CCD的输出寄存器移位，且随着扫描进行而继续累积。在经横向间隔的位置处重复此纵向线扫描。这实现在不执行“步进缝合”过程(在一个轴线上)的情况下获得样本的区域的光谱图，因此有助于避免不连续。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供光谱学设备，其包括：用于样本的支撑件；光源，其被布置成在所述样本上产生光轮廓；所述支撑件和光源被布置成使得所述光轮廓相对于所述样本是可移动；光学输入端，其用于接收由所述样本与来自所述光源的光的交互所产生的光；检测器，其包括光电检测器元件的二维阵列；色散装置，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间来光谱地色散由所述光学输入端接收的光，以在光谱方向上跨越所述检测器；分光器，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间的光学路径中以基于波数来分光，从而，对于由所述样本上的给定点产生的光谱来说，色散所述光谱的第一部分和第二部分中的每一个，以跨越所述阵列的不同行或列的光电检测器元件；以及控制器，其被布置为随着所述光轮廓与所述样本之间的相对移动来同步地控制在空间方向上的在所述光电检测器元件间的数据的移位，从而在所述相对移动期间，使得在所述光谱的第一部分和第二部分中的每一个上的数据被跨越不同组的所述检测器的光电检测器元件而累积，该空间方向垂直于所述光谱方向。根据本专利技术的第二方面，提供光谱学设备，其包括：用于样本的支撑件；光源，其被布置成在所述样本上产生光轮廓；所述支撑件和光源被布置成使得所述光轮廓相对于所述样本是可移动的；光学输入端，其用于接收由所述样本与来自所述光源的光的交互所产生的光；检测器，其包括光电检测器元件的二维阵列；色散装置，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间来光谱地色散由所述光学输入端接收的所述光，以在光谱方向上跨越所述检测器；分光器，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间的光学路径中以基于波数来分光，以使得由所述样本上的给定点产生的光谱的第一部分和第二部分被引导到所述检测器的光电检测器元件，所述第一部分和第二部分跨越光谱范围而存在，该光谱范围大于由所述检测器的宽度在所述光谱方向上提供的光谱范围；以及控制器，其被布置为随着所述光轮廓与所述样本之间的相对移动来同步地控制在空间方向上的在所述光电检测器元件间的数据的移位，从而在所述相对移动期间，使得在所述光谱的第一部分和第二部分中的每一个上的数据被跨越不同组的所述检测器的光电检测器元件而累积，该空间方向垂直于所述光谱方向。在本专利技术的第二方面中，第一部分和第二部分中的每一个均可被色散以跨越所述阵列的不同行或列的光电检测器元件，或均可被色散以跨越所述阵列的相同行或列的不同光电检测器元件。本专利技术可允许获得关于光谱的所关注的选定部分的光谱图。明确地说，可使用“连续收集”过程收集光谱的所关注的两个部分，其中随着光轮廓与样本之间的相对移动来同步地在空间方向上在光电检测器元件间移位数据，在第一部分和第二部分中的每一个上的数据被累积，即使这两个部分在空间方向上可被划分以跨越检测器和/或跨越大于由检测器的宽度在光谱方向上提供的光谱范围的光谱范围而存在(例如，在第一部分与第二部分之间存在光谱间隙)。所述分光器可包括布置于光学输入端与检测器之间的至少一个用于分光的滤波器(例如，边缘滤波器、短通滤波器等等)，该滤波器沿着第一光学路径将光谱的第一部分透射到检测器，且沿着不同的第二光学路径将光谱的第二部分反射到检测器。所述设备可进一步包括用于滤波由光学输入端接收的光的阻挡滤波器布置，所述阻挡滤波器布置滤波由分光器沿着第一光学路径引导的光波数和由分光器沿着第二光学路径引导的波数。阻挡滤波器布置可包括在分光器前的至少一个阻挡滤波器(例如，陷波滤波器)，该至少一个阻挡滤波器被布置为滤波将另外沿着第一光学路径被引导的波数和将另外沿着第二光学被引导的波数。阻挡滤波器布置可包括：在第一光学路径中的第一阻挡滤波器，例如，边缘或陷波滤波器，其用于基于波数来阻挡由分光器沿着第一光学路径引导的光；和在第二光学路径中的不同的第二阻挡滤波器，例如，边缘或陷波滤波器，其用于基于波数来阻挡由分光器沿着第二光学路径引导的光。第一阻挡滤波器与第二阻挡滤波器可互补，以使得第一阻挡滤波器和第二阻挡滤波器中的每一个阻挡将另外被色散跨越检测器的光电检测器元件的光，光谱的第二部分和第一部分上的数据被分别累积在该检测器中。该设备可包括第一阻挡滤波器与第二阻挡滤波器的多个互补对，其被布置成被移动进入第一光学路径和第二光学路径和被移动离开第一光学路径和第二光学路径，以使得可选择光谱的不同部分(用于在连续收集过程中收集)。替代地，第一阻挡滤波器和第二阻挡滤波器中的每一个可为可调谐的以阻挡所要范围的波数。因此，用户可选择在第一光学路径和第二光学路径(臂)中的每一个上的部分数据用于在连续收集过程中收集。一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱学设备，包括：用于样本的支撑件；光源，其被布置成在所述样本上产生光轮廓；所述支撑件和光源被布置成使得所述光轮廓相对于所述样本是可移动的；光学输入端，其用于接收由所述样本与来自所述光源的光的交互所产生的光；检测器，其包括光电检测器元件的二维阵列；色散装置，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间来光谱地色散由所述光学输入端接收的光，以在光谱方向上跨越所述检测器；分光器，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间的光学路径中以基于波数来分光，从而，对于由所述样本上的给定点产生的光谱来说，使得所述光谱的第一部分和第二部分中的每一个均被色散，以跨越所述阵列的不同行或列的光电检测器元件；以及控制器，其被布置为随着所述光轮廓与所述样本之间的相对移动来同步地控制在空间方向上的在所述光电检测器元件间的数据的移位，从而在所述相对移动期间，使得在所述光谱的所述第一部分和所述第二部分中的每一个上的数据被跨越不同组的所述检测器的光电检测器元件而累积，该空间方向垂直于所述光谱方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.28 GB 1415238.31.一种光谱学设备，包括：用于样本的支撑件；光源，其被布置成在所述样本上产生光轮廓；所述支撑件和光源被布置成使得所述光轮廓相对于所述样本是可移动的；光学输入端，其用于接收由所述样本与来自所述光源的光的交互所产生的光；检测器，其包括光电检测器元件的二维阵列；色散装置，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间来光谱地色散由所述光学输入端接收的光，以在光谱方向上跨越所述检测器；分光器，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间的光学路径中以基于波数来分光，从而，对于由所述样本上的给定点产生的光谱来说，使得所述光谱的第一部分和第二部分中的每一个均被色散，以跨越所述阵列的不同行或列的光电检测器元件；以及控制器，其被布置为随着所述光轮廓与所述样本之间的相对移动来同步地控制在空间方向上的在所述光电检测器元件间的数据的移位，从而在所述相对移动期间，使得在所述光谱的所述第一部分和所述第二部分中的每一个上的数据被跨越不同组的所述检测器的光电检测器元件而累积，该空间方向垂直于所述光谱方向。2.一种光谱学设备，包括：用于样本的支撑件；光源，其被布置成在所述样本上产生光轮廓；所述支撑件和光源被布置成使得所述光轮廓相对于所述样本是可移动的；光学输入端，其用于接收由所述样本与来自所述光源的光的交互所产生的光；检测器，其包括光电检测器元件的二维阵列；色散装置，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间来光谱地色散由所述光学输入端接收的光，以在光谱方向上跨越所述检测器；分光器，其布置于所述光学输入端与所述检测器之间的光学路径中以基于波数来分光，以使得由所述样本上的给定点产生的光谱的第一部分和第二部分被引导到所述检测器的光电检测器元件，所述第一部分和第二部分跨越光谱范围而存在，该光谱范围大于由所述检测器的宽度在所述光谱方向上提供的光谱范围；以及控制器，其被布置为随着所述光轮廓与所述样本之间的相对移动来同步地控制在空间方向上的在所述光电检测器元件间的数据的移位，从而在所述相对移动期间，使得在所述光谱的所述第一部分和所述第二部分中的每一个上的数据被跨越不同组的所述检测器的光电检测器元件而累积，该空间方向垂直于所述光谱方向。3.根据权利要求2所述的光谱学设备，其中，所述第一部分和所述第二部分中的每一个均被色散，以跨越所述阵列的不同行或列的光电检测器元件。4.根据权利要求2所述的光谱学设备，其中，所述第一部分和所述第二部分均被色散，以跨越所述阵列的相同行或列的不同光电检测器元件。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的光谱学设备，其中，所述分光器包括布置在所述光学输入端与所述检测器之间的至少一个用于分光的滤波器，所述滤波器沿着第一光学路径将光谱的所述第一部分透射到所述检测器，且沿着不同的第二光学路径将所述光谱的所述第二部分反射到所述检测器。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的光谱学设备，进一步包括用于滤波由所述光学输入端接收的光的阻挡滤波器布置，所述阻挡滤波器布置滤波由所述分光器沿着所述第一光学路径引导的波数和由所述分光器沿着所述第二光学路径引导的波数。7.根据权利要求6所述的光谱学设备，其中，所述阻挡滤波器布置包括在所述分光器前的至少一个阻挡滤波器，所述至少一个阻挡滤波器阻挡将另外沿着所述第一光学路径被引导的波数和阻挡将另外沿着所述第二光学被引导的波数。8.根据权利要求6所述的光谱学设备，其中，所述阻挡滤波器布置包括：在所述第一光学路径中的第一阻挡滤波器，其用于基于波数来滤波由所述分光器沿着所述第一光学路径引导的光；和在所述第二光学路径中的不同的第二阻挡滤波器，其用于基于波数来滤波由所述分光器沿着所述第二光学路径引导的光。9.根据权利要求8所述的光谱学设备，其中，所述第一阻挡滤波器与所述第二阻挡滤波器互补，以使得所述第一阻挡滤波器和所述第二阻挡滤波器中的每一个都阻挡将另外被色散跨越所述检测器的光电检测器元件的光，所述光谱的所述第二部分和所述第一部分上的数据被分别地累积在该检测器中。10.根据权利要求9所述的光谱学设备，其中，所述设备包括第一阻挡滤波器与第二阻挡滤波器的多个互补对，其被布置成被移动进入所述第一光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·约翰·爱德华·史密斯，伊恩·麦克·贝尔，伊恩·保罗·海沃德，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB