【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物质分析领域，具体为一种固体表面的数字化物质信息获取装置及方法。
技术介绍
1、在科学
中，光谱分析特别是对物质的吸收光谱特性，以及由吸收光谱特性推演开的其他相关联的性质进行分析测定，是获取物质信息的一种重要手段和方式。
2、物质的光谱信息对于表征物质的组成及其性质具有重要的作用。对光谱设备的改进和不断发展，要显著的推动此类检测技术的广泛应用，并且因此而建立起更加完善的数据库体系。专利申请文件（申请号：cn201810770093.4）通过利用组合光谱的方法，来形成快速和成本低廉的液相待测样品分析的光谱技术。它同样也可以通过进一步的发展，应用于固体样品。
3、固体物质表面对光线的反射，与该种物质的组成和性质有很大关系。这个反射光线中某一些波长的光线会被固体物质部分吸收；同时也会由于激发作用，而产生出一些其他波长组成的光线。在入射光线组成比较复杂的时候，反射光线所发生的变化也是很复杂的。但这些变化是受到物质组成性质的影响。所以反过来这些光线的变化，也能部分反映出特定物质的自身信息。所以对这些信息的搜集就可以很好的构建一类表征固体表面物质信息的方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种固体表面的数字化物质信息获取装置及方法，成本低廉，操作简单，可以实现对固体表面分析工作的大面积覆盖，高效的得到大量的数字化物质信息。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，包括依
4、所述的样品固定盘用于担载固定待测的平面固体样品；也可以同时承载标准校正样品，使得待测和标准样品同时检测和对比；
5、所述的组合面光源用于发射光线照射所述的样品固定盘上的平面固体样品；
6、所述的组合面光源包括至少2个子单元，每个子单元发射紫外光和/或可见光，每个子单元发射出光线的波长和/或强度不同；
7、所述的凸透镜设置在组合面光源和样品固定盘之间，用于将组合面光源发射的光线聚焦成像在样品固定盘上的平面固体样品表面；通过调节物距获得放大或缩小的实像；
8、所述的摄像装置的对焦面为平面固体样品表面；
9、所述的摄像装置用于采集组合面光源在平面固体样品表面所呈的像，并数字化记录，进而，将待测物质信息数字化。由于光源和整个系统都是稳定的，所以一般情况下对一个样品采集一张图像。但是出于降低统计误差的需求，也可以针对一个样品重复的采集多张图像进行平均。
10、进一步，所述的组合面光源由二维共面拼接的独立发光光源组成，每一个独立发光光源为一个子单元。
11、进一步，所述的组合面光源包括依次设置的初级光源、用于光线调制的光学器件和面组合滤光片；所述的光学器件包括表面磨砂处理的通光片材、对初级光源发射光线中的对应波段进行吸收截留的滤光片、减光片和滤镜中的至少一种。再进一步，面组合滤光片是指一种透明的片状部件，其包括透明基板，以及设置在透明基板上的多种薄膜通过不同薄膜类型以及不同厚度的设置形成与组合面光源子单元一一对应的光吸收区域。
12、进一步，面组合滤光片是指一种透明的片状部件，其包括透明基板，以及通过化学打印或印刷设置的与组合面光源子单元一一对应的光吸收区域。
13、优选的，还包括图像处理装置；所述的图像处理装置连接在摄像装置的输出端，用于对摄像装置采集的数字图像数据进行存储和处理，获取反应待测固体表面的光谱吸收特性的数字化图像信息，作为该固体表面的数字化物质信息。
14、进一步，所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，在外侧设置有一个遮光的外壳。目的是总体设备的光路不受环境光线的污染和影响。
15、优选的，所述的摄像装置对紫外光进行采集时，面组合光源发射紫外光；所述的凸透镜采用透紫外线的材质。
16、一种固体表面的数字化物质信息获取方法，基于上述任意一项所述的装置，利用组合面光源发射光线，通过凸透镜将此光线聚焦成像在样品固定盘上的平面固体样品表面；摄像装置采集组合面光源在平面固体样品表面所呈的像，并数字化记录，将其作为待测样品的数字化物质信息。
17、进一步，还包括待测固体样品获得平整表面的前处理步骤；对于颗粒粉末材料，所述的前处理步骤包括研磨、压制、抹平操作之一或其组合；对于单一块状材料，所述的前处理步骤包括选择合适表面区域、打磨操作之一或其组合。
18、进一步，还包括对待测固体样品进行化学前处理的步骤；所述的步骤是执行液相或者气相的化学物质对待测固体样品浸泡、喷施、气相反应处理操作之一或其组合。这个操作的优势是可以让固相样品的性质在受到化学物质的作用下发生变化，使得它们对光谱的作用得到加强。只要是实现相同的目的，这个操作可以放在最终获得摄像图像信息前的任何一个环节里进行操作。特别是对于制备好平整表面的固体样品，一种比较方便的操作是通过定量表面喷雾（例如超声喷雾）的方法进行这个步骤。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
20、本专利技术能够将很多复杂的固体表面样品的物质信息进行数字化呈现，这种呈现的外在形式是一种以图象体现的大数据数组。这个数组包含了原来待测物质的大数量的信息，通过现有的数据挖掘或者是深度学习等人工智能算法能够对这些信息的进行进一步的解释和说明。
21、本专利技术所述装置是一种极其简单的获取物质大数据的手段。通过组合面光源和摄像装置的配合，使得整个设备的成本可能降低到类似的设备的几分之一。这些类似的设备，例如我们通常用于研究复杂物质的一些光谱仪器。
22、同时采用现有的算法获取数据的速度也比常规的扫描光谱技术要快。
23、而且在整个的使用成本方面，检测过程中的消耗几乎为零成本，能够实现随时检测，操作简单方便。
24、
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1.一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，包括依次设置的组合面光源、凸透镜、样品固定盘和摄像装置；
2.根据权利要求1所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，所述的组合面光源由二维共面拼接的独立发光光源组成，每一个独立发光光源为一个子单元。
3.根据权利要求1所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，所述的组合面光源包括依次设置的初级光源、用于光线调制的光学器件和面组合滤光片；所述的光学器件包括表面磨砂处理的通光片材、对初级光源发射光线中的对应波段进行吸收截留的滤光片、减光片和滤镜中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，面组合滤光片是指一种透明的片状部件，其包括透明基板，以及设置在透明基板上的多种薄膜通过不同薄膜类型以及不同厚度的设置形成与组合面光源子单元一一对应的光吸收区域。
5.根据权利要求3所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，面组合滤光片是指一种透明的片状部件，其包括透明基板，以及通过化学打印或印刷设置的与组合面光源
6.根据权利要求1所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，在外侧设置有一个遮光的外壳。
7.根据权利要求1所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，所述的摄像装置对紫外光进行采集时，面组合光源发射紫外光；所述的凸透镜采用透紫外线的材质。
8.一种固体表面的数字化物质信息获取方法，其特征在于，基于权利要求1-7中任意一项所述的装置，利用组合面光源发射光线，通过凸透镜将此光线聚焦成像在样品固定盘上的平面固体样品表面；摄像装置采集组合面光源在平面固体样品表面所呈的像，并数字化记录，将其作为待测样品的数字化物质信息。
9.根据权利要求8所述的一种固体表面的数字化物质信息获取方法，其特征在于，还包括待测固体样品获得平整表面的前处理步骤；对于颗粒粉末材料，所述的前处理步骤包括研磨、压制、抹平操作之一或其组合；对于单一块状材料，所述的前处理步骤包括选择合适表面区域、打磨操作之一或其组合。
10.根据权利要求8所述的一种固体表面的数字化物质信息获取方法，其特征在于，还包括对待测固体样品进行化学前处理的步骤；所述的步骤是执行液相或者气相的化学物质对待测固体样品浸泡、喷施、气相反应处理操作之一或其组合。
...【技术特征摘要】
1.一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，包括依次设置的组合面光源、凸透镜、样品固定盘和摄像装置；
2.根据权利要求1所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，所述的组合面光源由二维共面拼接的独立发光光源组成，每一个独立发光光源为一个子单元。
3.根据权利要求1所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，所述的组合面光源包括依次设置的初级光源、用于光线调制的光学器件和面组合滤光片；所述的光学器件包括表面磨砂处理的通光片材、对初级光源发射光线中的对应波段进行吸收截留的滤光片、减光片和滤镜中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，面组合滤光片是指一种透明的片状部件，其包括透明基板，以及设置在透明基板上的多种薄膜通过不同薄膜类型以及不同厚度的设置形成与组合面光源子单元一一对应的光吸收区域。
5.根据权利要求3所述的一种固体表面的数字化物质信息获取装置，其特征在于，面组合滤光片是指一种透明的片状部件，其包括透明基板，以及通过化学打印或印刷设置的与组合面光源子单元一一对应的光吸收区域。
6.根据权利要求1所...
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