颗粒表征仪器制造技术

一种颗粒表征仪器(200)，包括：光源(201)、样品池(202)、在光源(201)和样品池(202)之间的光学元件(204)以及检测器(203)。光学元件(204)配置为修改来自光源(201)的光以生成修改束(207)，所述修改束(207)：a)与自身干涉以沿照射轴(206)在样品池(202)中生成有效束(208)，和b)在远场中发散以沿照射轴(206)产生暗区域(209)，所述暗区域在距样品池(202)一定距离处基本上不被照射。检测器(203)，在距样品池(202)一定距离处，并配置为检测被样品池(202)中的样品从有效束(208)散射的光，检测器(203)定位成检测沿与照射轴(206)成0°至10°的角度的散射轴(306)的前向或后向散射的光。

Particle Characterization Instrument

A particle characterization instrument (200) includes a light source (201), a sample cell (202), an optical element (204) between the light source (201) and the sample cell (202), and a detector (203). The optical element (204) is configured to modify light from the light source (201) to generate a modified beam (207). The modified beam (207):a) interferes with itself to generate an effective beam (208) in the sample pool (202) along the irradiation axis (206), and B disperses in the far field to generate a dark area (209) along the irradiation axis (206), which is basically not irradiated at a certain distance from the sample pool (202). The detector (203) is located at a certain distance from the sample cell (202) and is configured to detect the light scattered by the sample in the sample cell (202) from the effective beam (208). The detector (203) locates the light scattered forward or backward along the scattering axis (306) at an angle of 0 to 10 degrees from the irradiation axis (206).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颗粒表征仪器
本专利技术涉及一种用于表征颗粒的仪器，特别是涉及一种通过检测从含有颗粒的样品散射的光来表征颗粒的仪器。
技术介绍
样品散射的光用于各种实验技术以确定样品中颗粒的性质。例如，电泳光散射、动态光散射、消偏振动态光散射和静态光散射都可用于获取颗粒的性质，诸如颗粒形状、颗粒大小分布或分子量。通常，这样的实验涉及用光源照射样品，并在明确的检测角度处检测从样品散射的光的强度。参考照射光束的方向来测量散射角，照射光束的方向定义了零轴，其也可以称为照射轴，根据照射轴可以测量散射的角度。对于某些应用，希望以低角度(例如相对于照射轴<10°)测量散射的光。在低角度处检测散射光可能是困难的。照射光束沿照射轴继续穿过样品。从入射光分离散射光可能是具有挑战性的，特别是如果入射光和散射光的波长和偏振相同的话。因此，诸如低角度光散射(LALS)之类的低角度技术检测以非零角度散射的光，并且假设在小的非零角度处的散射光的强度与零角度散射光的强度相同(即，在照射光束的传播方向上沿照射轴从样品散射的光)。这些假设限制了根据这些测量确定的颗粒特性的准确度。照射光还限制了后向散射光的检测。与照射轴成180°或近似180°散射的光(“π散射光”)与射入的入射光重合。入射光不仅使隔离散射变得困难，而且也使定位检测器以测量遮蔽入射光的散射风险困难。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种颗粒表征仪器，包括：光源；限定样品位置的样品承载件；光学元件，所述光学元件位于光源和样品承载件之间，所述光学元件配置为修改来自光源的光以生成修改束，所述修改束：a)与自身干涉以在样品位置处生成有效束；b)在远场中发散以沿照射轴产生暗区域，所述暗区域在距样品位置一定距离处基本上不被照射；以及检测器，在距样品位置一定距离处，所述检测器配置为检测被样品位置处的样品从有效束散射的光，所述检测器定位成检测沿与照射轴成0°到10°的角度的散射轴的前向或后向散射光。所述样品承载件可包括用于保持液滴或液体样品的液滴表面。样品承载件可包括池或比色皿或样品支架以用于安装样品。样品位置可以是固定点，或者可以是体积，例如比色皿的样品体积。根据本专利技术的第二方面，提供了一种颗粒表征仪器，包括：光源；样品池；光学元件，位于光源和样品池之间，所述光学元件配置为修改来自光源的光以生成修改束，所述修改束：a)与自身干涉以在样品池中生成沿照射轴传播的有效束，以及b)在远场中发散以沿照射轴产生暗区域，所述暗区域在距样品池一定距离处基本上不被照射；以及检测器，在距样品池一定距离处，所述检测器配置为检测被样品池中的样品从有效束散射的光，所述检测器定位成检测沿与照射轴成0°到10°的角度的散射轴的前向或后向散射光。样品池可包括用于保持液滴或液体样品的液滴表面。样品池可包括比色皿。样品池可以限定样品位置。样品位置可以是固定点，或者可以是体积，例如比色皿的样品体积。这种仪器可用于测量零角度和/或π角度散射光。因此，有效束用作惯常散射仪器的入射光，沿零轴照射样品，使得光被样品散射。与惯常仪器不同，所述修改束沿照射轴(即零轴)产生暗区域。被样品以零角度(与照射轴成0°)或低角度散射的光将沿照射轴行进到暗区域，散射光在那里可以在基本上没有修改束的情况下被检测到。类似地，后向散射光或以接近180°的角度散射的光，可以在修改束的样品池之前的暗区域中检测到。基本上不被照射意味着足够暗，使得暗区域中的光强度与所述距离处最亮区域中的光强度的比率小于10-6(或小于10-5、或10-5、或10-4)。修改光可以包括衍射、折射、遮蔽(例如，用不透明的盘或孔)、反射(例如，用弯曲表面，其也可以包括孔)，或这些效果的某种组合。光源可以是激光器。光源可以提供波长在280nm至2000nm范围内的光。所述仪器可以是成像系统——即其中在样品池内/在样品位置处形成图像，诸如光源或仪器的入瞳或出瞳或任何其他部分的图像；或者可以是非成像系统——即其中在样品池中/在样品位置处没有形成图像，例如使用聚焦或准直激光束作为光源，或者聚焦或准直光纤检测路径的系统。照射轴可以与来自光源的光的入射轴平行和/或重合。检测器可以是定位成检测前向散射光的第一检测器，并且仪器还可以包括定位成检测后向散射光的第二检测器。这种示例能够同时检测零角度和π角度散射光。可替代地，所述仪器的所述检测器或一个检测器可以定位成检测零角度(或零角度的10°内)或π角度(或π角度的10°内)的光。在第一方面或第二方面的一些实施方式中，检测器可包括有效检测器区域。检测器的位置可以参考有效检测器区域的质心。有效检测器区域可以完全位于暗区域内。例如，有效检测器区域不能接收任何修改束，或者有效检测器区域只能接收到可忽略量的修改束。如果暗区域中的修改束的强度与距样品池一定距离处的最亮区域中的修改束的强度的比率小于10-6，则认为修改束的量可以忽略不计。检测器可以通过直接检测散射光来检测散射光，或者可以使用外差检测或零差检测方案。仪器可以包括用于外差检测或零差检测的参考束，所述参考束可以在检测器之前(或在检测器处)与散射光混合。在第一方面或第二方面的一些实施方式中，仪器可包括多个检测器，每个检测器在距样品位置一定距离处，并配置为检测被样品位置处的样品从有效束散射的光，检测器定位成检测沿与照射轴成0°至10°的角度的散射轴的前向或后向散射光。特别地，多个检测器中的每个可以配置为检测前向散射光；或者，多个检测器中的每个可以配置为检测后向散射光。多个检测器中的一个或多个检测器可以定位成检测沿与多个检测器中的其他检测器不同的散射轴的光。例如，多个检测器中的第一检测器可以定位成检测沿与照射轴成第一角度的散射轴的光，并且多个检测器中的第二检测器可以定位成检测沿与照射轴成第二角度的散射轴的光，第一角度和第二角度中的每个在与照射轴成0°至10°的范围内。第一角度可以在与距照射轴所成的第一方向上(例如，顺时针方向)，和第二角度可以在与照射轴所成的第二方向上(例如，逆时针方向)。在这种情况下，第一角度的大小可以等于第二角度的大小。第一角度和第二角度都可以在与照射轴所成的相同方向上(例如，顺时针方向)，但是第一角度的大小可以与第二角度的大小不同。多个检测器可包括任何数量的检测器，例如两个、三个、四个或五个检测器。通过这样的布置，两个或更多个检测器可以定位成接收以近似零角度散射的光。所述仪器可以配置为比较由至少两个检测器接收的信号以估计零角度信号。任何实施方式的所述检测器或所述多个检测器可以配置为检测角度范围内的散射光。例如，所述检测器或所述多个检测器可以配置为检测1°或2°或3°或4°或5°范围内的光。例如，所述检测器或所述多个检测器可以配置为检测在从期望角度的角度范围内散射的光，例如从期望角度延伸±0.5°或±1°或±1.5°或±2°或±2.5°的范围。期望角度可以是与照射轴成0°或0°到10°之间的任何角度。检测到的角度范围可以对应于检测器的有效检测器区域所对的散射光的角度。在散射光通过光纤耦合到检测器的情况下，检测到的角度范围可以对应于光纤入口所对的散射光的角度。在一些实施方式中，有效束可以近似于沿照射轴行进的平面波，或者具有爱里斑强度分布的沿照射轴行进的平面波。例如，有效束的强度分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒表征仪器，包括：光源；样品承载件，所述样品承载件限定样品位置；光学元件，所述光学元件位于所述光源和样品承载件之间，所述光学元件配置为修改来自所述光源的光以生成修改束，所述修改束：a)与自身干涉以沿照射轴在所述样品位置处生成有效束，和b)在远场中发散以沿所述照射轴产生暗区域，所述暗区域在距样品池一定距离处基本上不被照射；以及检测器，所述检测器距所述样品池一定距离处，配置为检测被所述样品池中的样品从所述有效束散射的光，所述检测器定位成检测沿与所述照射轴成0°至10°的角度的散射轴的前向或后向散射的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.11 EP 16193377.51.一种颗粒表征仪器，包括：光源；样品承载件，所述样品承载件限定样品位置；光学元件，所述光学元件位于所述光源和样品承载件之间，所述光学元件配置为修改来自所述光源的光以生成修改束，所述修改束：a)与自身干涉以沿照射轴在所述样品位置处生成有效束，和b)在远场中发散以沿所述照射轴产生暗区域，所述暗区域在距样品池一定距离处基本上不被照射；以及检测器，所述检测器距所述样品池一定距离处，配置为检测被所述样品池中的样品从所述有效束散射的光，所述检测器定位成检测沿与所述照射轴成0°至10°的角度的散射轴的前向或后向散射的光。2.根据权利要求1所述的颗粒表征仪器，其中，所述样品承载件是样品池，并且所述修改束与自身干涉以沿所述照射轴在所述样品池中生成有效束。3.根据权利要求1或2所述的仪器，其中，所述检测器是第一检测器，所述第一检测器定位成检测前向散射光，并且所述仪器还包括第二检测器，所述第二检测器定位成检测后向散射光。4.根据权利要求1或2或3所述的仪器，其中，所述检测器包括有效检测器区域，并且其中所述有效检测器区域完全位于所述暗区域内。5.根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其中，所述有效束近似于贝塞尔束。6.根据权利要求1至5中任一项所述的仪器，其中，所述光学元件是轴锥透镜。7.根据权利要求1至5中任一项所述的仪器，其中，所述光学元件是遮蔽透镜，所述遮蔽透镜在中心处包括光阻挡遮蔽物。8.根据权利要求6所述的仪器，其中，定位以检测后向散射光的所述检测器或第二检测器形成所述光阻挡遮蔽物。9.根据权利要求7或8所述的仪器，其中，所述遮蔽透镜包括穿过其中心的孔；定位成检测后向散射光的所述检测器或第二检测器位于所述孔内。10.根据权利要求1至5中任一项所述的仪器，其中，所述光学元件包括：分束器，所述分束器配置为将来自所述光源的光分成第一部分和第二部分；以及至少一个透镜，所述至少一个透镜定位成接收所述第一部分和所述第二部分，并且其中所述至少一个透镜配置为将所述第一部分和所述第二部分引导到所述样品池上。11.根据权利要求10所述的仪器，其中，透镜定位成接收来自所述光源的所述光的所述第一部分和所述第二部分，并且所述透镜配置为将光的所述第一部分和所述第二部分都引导到所述样品池上，其中所述透镜可选地定位成使得所述第一部分和所述第二部分相对于所述透镜的中心入射在所述透镜上的相对位置处。12.根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其中，所述样品承载件包括用于保持液体样品液滴的液滴表面，或者其中所述样品承载件包括比色皿。13.根据前述权利要求中任一项所述的仪器，还包括光偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·斯卡利恩，贾森·科比特，
申请(专利权)人：马尔文帕纳科公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB