光室制造技术

一种用于光学分析样品的方法，该方法包括引导电磁辐射（ＥＭＲ）的一个或多个频率穿过样品且到达部分反射的表面（９）上，所述部分反射的表面允许被引导到其上的ＥＭＲ（６）被反射和透射，其中反射ＥＭＲ（１２）被引导回来穿过样品，以使得透射ＥＭＲ（１０）和反射ＥＭＲ（１２）通过样品的路径长度不同，其中透射ＥＭＲ和反射ＥＭＲ均被一个或多个检测器（１１，１５）检测，其特征在于，根据透射ＥＭＲ（１０）和反射ＥＭＲ（１２）之间的差来计算样品在ＥＭＲ的一个或多个波长处的光学吸收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学分析领域，更具体地涉及用于提高光学分析中的背 景减除的装置和方法。
技术介绍
当对样品执行光学分析时，期望考虑背景影响，例如光学分析室和 /或空气或其成分的存在的影响，其可以影响用于分析中的电磁辐射的一 个或多个频率中的吸收特性。在光谱分析中，这可以通过首先获得没有任何样品时的背景光谱、 接着获得存在样品时的光谱并从后者中减去前者而实现。然而，获得背 景光谱和样品光谱之间的时间延迟通常可能^f艮大。该延迟允许背景的属 性发生变化(例如周围空气的湿气成分的变化)，这能够降低背景减除 的质量并且还将噪声引入到分析中，从而负面地影响测量的准确性。为了解决背景中的时间影响，可以使用双束配置，其中两束电磁辐 射被同时引导通过分离的路径， 一个路径含有样品、另一个路径不含有 样品。通过从含有样品的路径的吸收/反射中减去不含有样品的路径的吸 收/反射来计算样品的吸收特性。然而，此类型的实验也遭受缺点的困扰， 因为双束设备可能体积较大，并且容纳待分析样品的任何光学分析室的 背景影响没有被考虑进去，且不得不单独地被减除。在GB 2,431,014中，描述了光学采样室，其具有凹腔以容纳液体样 品，并且其中该室是由对光辐射透明的材料组成的。在一个实施例中， 反射表面被用来将辐射反射回来而通过样品。然而，此布置不可避免需 要执行单独的背景减除。US 6,147,351描述了一种用于分析气体混合物的方法，其中气体分 析室包括部分反射的表面，其可以将一些辐射朝着一检测器反射，同时 允许辐射透射到另 一检测器。这被记载以使得能够计算光谱中的峰值的 碰撞展宽的程度。DE 19 848 120描述了这样的布置在该布置中，样品室包括位于两端中各一端处的两个部分透射的反射镜，这使得一些入射EMR返回和 向前穿过样品直到一皮透射并祐^企测到。这^皮有效地记载以增加样品路径 长度(其提高灵敏度)，同时避免复杂的反射镜和光学窗口布置。另夕卜， US 5,414,508描述了在样品通道的两侧具有部分反射的表面的室，其改 善了对稀释的物质的检测。然而，仍然需要无样品时同一装置上的单独 的背景减除。
技术实现思路
因此，仍然需要用于获得样品的光谱而不需要执行单独的背景减除 的改进的装置和方法。根据本专利技术，提供一种用于光学分析样品的方法，该方法包括引 导电磁辐射(EMR)的一个或多个频率穿过样品到达部分反射的表面上， 所述部分反射的表面允许被引导到其上的EMR;故反射和透射，其中反 射EMR纟皮引导回来穿过样品，以使得透射EMR和反射EMR穿过样品 的路径长度不同，其中透射EMR和反射EMR都由 一个或多个检测器来 检测，其特征在于，根据透射EMR和反射EMR之间的差来计算样品在 EMR的一个或多个波长处的光学吸收。本专利技术使得能够在不需要使用两个分离的电磁辐射(EMR)束或执 行单独的无样品背景测量的情况下获得样品的光谱。因此，本专利技术的装 置和方法允许分析所耗费的时间的减少，并且与双束装置相比要求更简 单和较不复杂的装置。另一个优点在于，对于在高于或低于周围温度的 温度下实施的实验，通过获得透射EMR和反射EMR之间的差而将背景 影响自动考虑进去，从而导致例如通过降低温度漂移的影响而获得改善 质量的样品光谱。另外，通过使得分析进行的更快速，降低了由于背景 的时间改变所引起的噪声的影响。在本专利技术中，可以使用光室，其允许被引导到其中的电磁辐射 (EMR)在到达部分反射的表面之前穿过待分析样品。部分反射的表面 能够反射和透射被引导到其上的入射EMR,反射EMR返回穿过样品而 到达光室外部。有利地，可以与两个EMR检测器相结合地使用光室， 从而使得透射EMR和反射EMR可以被同时或紧接着地被分别检测。光室由对用于分析的EMR至少部分透明的材料组成或包含此材 料。石英或熔融石英通常适合于UV/可见光和NIR应用，然而适合用于NIR测量中的另外的材料包括硼硅酸盐玻璃和蓝宝石。诸如NaCl或Csl 的材料可以用于MIR应用。在 一 个实施例中，光室的整个主体由对EMR 透明的材料组成。在一个替代的实施例中，光室包括允许入射的、反射 的和透射的EMR进入光室和出射到光室之外的通道的窗口 。透射测量和反射测量之间的差别在于，反射辐射通过样品两次，因 此与透射辐射相比具有更长的样品路径长度。由于样品的吸收通常比背 景的吸收大得多，因此通过比较反射EMR测量的增加的样品相关吸收 与相应的透射EMR的测量，可以将样品相关吸收与背景相区分。由于 与反射EMR和透射EMR相关联的背景是相同或近似的，因此获得透射 EMR和反射EMR测量之间的差提供了样品的光吸收特性。在本专利技术的一个实施例中，光室包括样品区域或腔。为使样品能被 放置在样品腔内，光室可以由两个可分离的部分組成，这两个可分离的 部分在安装在一起时形成将样品容纳于其中的空间或腔。光室的部分反 射的表面通常在样品的、入射EMR被引导到的地方的相对侧。为了确 保入射EMR穿过样品并到达部分反射的表面上，可以设计光室的形状 以确保入射EMR以合适的角度被折射。在一个实施例中，部分反射的 表面可以位于样品区域或腔的表面上，而在另一实施例中其可以位于光 室的外表面上。在一个实施例中，样品腔具有月牙形的横截面，从而导致具有较高 的和较低的样品厚度的区域并因此导致不同的光学路径长度。使用月牙 形的样品腔的优点是，当使用激光EMR源或多个EMR波长时其能够降 低干涉条紋的程度(extent)。这是合乎期望的，因为标准具(Etalon) 条紋对光语质量具有负面影响且降低背景减除的效率。光室可以形成较大光学装置的一部分，在一个实施例中所述较大的 光学装置包括EMR源和两个EMR检测器，其中 一个检测器被用来检测 透射EMR,另一个检测器被用来检测反射EMR。光室可被适配为适合 现有的光度计或光i普仪，虽然被用于制作光室的材料(例如主体的透明 性质和部分反射的表面的反射性质)将由分析中使用的EMR的一个或 多个波长的性质决定，所述波长通常处在光谱的中红外(MIR)、近红 外(NIR)或UV/可见光区域。在一个实施例中，EMR源是可调谐二极 管激光器。部分反射的表面可以是反射材料的涂层，例如金属膜。几乎任何金属都能够被用于NIR或MIR测量，金和铝仅是两个例子。无色金属更 适合用于UV/可见光应用。在本专利技术的一个实施例中，部分反射的涂层 的透射特性起因于其足够薄以致于入射EMR不能被全部反射。在替代 的实施例中，部分反射的涂层是不连续的，从而使得入射EMR的一部 分不接触任何反射材料。在一个实施例中，部分反射的表面位于样品腔 的一个面或表面上，在样品腔的、入射EMR:故引导到的地方的相对侧。反射EMR通过样品的样品路径长度不同于入射EMR通过样品的样 品路径长度。例如，当样品腔具有均匀宽度的横截面时，如正方形或长 方形一黄截面，那么反射EMR的样品路径长度将是透射EMR的样品路径 长度的两倍。在样品腔具有例如月牙形的横截面的情况下，入射EMR 通过样品的路径能够被修改或调整以使得其通过比反射EMR更薄或更 厚的样品区域。这可以根据样品的性质和被使用的EMR波长而被修改， 以便最大化光谱质量和降低噪声。透射和反射光谱之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学分析样品的方法，该方法包括引导电磁辐射（ＥＭＲ）的一个或多个频率穿过样品且到达部分反射的表面上，所述部分反射的表面允许被引导到其上的ＥＭＲ被反射和透射，其中反射ＥＭＲ被引导回来穿过样品，以使得透射ＥＭＲ和反射ＥＭＲ穿过样品的路径长度不同，其中透射ＥＭＲ和反射ＥＭＲ均被一个或多个检测器检测，其特征在于，根据透射ＥＭＲ和反射ＥＭＲ之间的差来计算样品在ＥＭＲ的一个或多个波长处的光学吸收。

【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：AI汤森，
申请(专利权)人：英国石油国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]