本发明专利技术提供执行自动ATR光谱分析的方法及相应的成像ATR系统。一种执行自动ATR光谱分析的方法包括获得样品的空间图像并处理所述图像，其特征在于处理步骤和进一步的步骤,所述处理步骤包括在谱域中对所获得的图像进行微分，限制所述图像的光谱范围，从被限制的图像数据中减去平均吸收，并应用主要成分分析以提取最明显的光谱形貌，所述进一步的步骤为向用户显示显示了所述样品的最明显的光谱形貌的空间图像。一种成像ATR系统适于执行所述方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种使用衰减全内反射(ATR)的光谱仪。
技术介绍
ATR是ー种用于FT-IR光谱仪之类的光谱仪中的技木，以便从那些难以通过透射或反射等其他方式来分析的样品中获得光谱测量。典型地，用于执行ATR测量的装置包括提供波长辨别的光谱仪、用于将光直射到样品上的照明系统、提供样品平面的ATR镜片、和接收已经与样品交互作用的光的收集/探測系统。ATR镜片以一定的方式布置，以便通过全 内反射现象的方式反射来自指定样品平面的所有入射光。与样品相关的光谱信息从样品与紧接着反射表面外部而存在的消失电场的交互作用中获取。从该场的能量的吸收减弱了反射，并在光束上印上了光谱信息。可以基于这些原理，通过布置将样品区域照明并通过布置收集系统以获取成像属性，来构建成像ATR系统。从样品的空间差别区域返回的光被收集到探測器上或诸如ー维或ニ维探测器阵列的探测器阵列上，由此收集到光谱信息，其能够编译进样品的光谱图像中。成像ATR系统能够以诸如Perkin Elmer Spotlight显微镜的反射显微镜形式构建。在这种配置中，通过成像光学镜片就将光引导至反射样品上并从该反射样品来收集。用于该系统的ATR光学镜片能够方便地包括由诸如锗的高折射率材料制成的半球状平凸透镜。所述光学镜片被布置为使得凸球状表面被引导朝向显微镜光学镜片，而其曲率中心被布置为与成像系统的焦平面重合。所述样品被呈现到ATR的平坦表面。所述显微镜包括可移动载物台，该可移动载物台具有在处理器控制下用于将载物台沿x、y、z方向移动的相关马达。使用小线性阵列探測器并将载物台以及相随的晶体/样品组合物相对于显微镜的光轴横向地物理移动，来执行成像。随着载物台被移动，探測器可探測到来自样品不同部分的图像，采用此方式能够累积一空间图像。在这种类型的布置中存在许多要求和问题。样品的关注区域必须通常在视觉上是可识别的，并且被大约放置在显微镜视场中心。这通常意味着要取出ATR晶体，因为它通常由诸如锗等的对可见光不透明的材料制成。ATR晶体必须被放置为使它的样品接触面紧密接触样品。这在获取焦点中的红外图像时会导致ー些问题。当使晶体与样品接触时，样品会移动。另外，晶体可能由于其形状而导致散焦。例如，如果晶体的厚度并不与其曲面半径精确相同。因为晶体材料具有大约为4的高折射率，这种效应被放大。因此小制造误差可变得明显
技术实现思路
本专利技术涉及对ATR光谱系统布置的改进，意在克服上述和其他问题。根据本专利技术第一方面，提供ー种被布置来执行ATR测量的显微镜的附件，所述附件包括能够安装在所述显微镜的可移动载物台上的支撑件以及被承载在所述支撑件上的用于安装ATR晶体的安装构件，所述安装构件被安装和布置在所述支撑件上，使其能够在一个其中被安装在所述安装构件上的晶体与所述显微镜的光轴对准的位置与一个其中所述晶体从所述光轴偏离开的位置之间移动。所述安装构件可以包括细长臂，该细长臂可枢转地于一端处支撑于第一引导销上，所述臂围绕所述销枢转，以允许所述安装构件的所述移动。所述臂的另一端具有开ロ，当所述安装构件位于其中所述晶体处于所述光轴上的位置中时，所述开ロ接合ー个被所述支撑构件承载的第二销。所述臂可以沿着所述第一引导销的轴线被提升，以使得所述另一端移离所述第二引导销，以允许所述枢转运动。 一个制动机构可以被关联到所述臂的所述一端以及所述第一引导销，当所述臂返回到其中所述晶体对准所述光轴的位置中时，所述制动机构可操作地允许所述臂沿着所述第一引导销受控下降。所述制动机构包括环，该环被所述臂承载并且位于所述第一引导销周围，所述环的内直径略大于所述第一引导销的内直径；偏置装置，其可操作地偏置所述环，从而使所述环的圆周部分摩擦接合所述引导销的表面部分；和可手动操作的装置，其可操作地作用到所述偏置装置以减轻或释放所述摩擦接合并从而允许所述环相对于所述弓I导销轴线移动。所述安装构件以一种如下的方式被承载以使得能够检查所述晶体的样品接合表面，例如检查晶体是否被损坏或被污染，所述方式为使安装构件能够远离其安装状态并能够通过围绕其纵向轴线旋转而返回。本专利技术的这方面通过使用可移动的安装构件而使得被安装在这样的显微镜载物台上的晶体能够被移开并接着精确且可再现地返回到其原始位置。根据本专利技术第二方面，提供ー种被布置来执行ATR测量的显微镜的附件，所述附件包括能够安装在所述显微镜的可移动载物台上的支撑件；有ATR晶体安装在其中的安装构件，所述晶体具有样品接触区域；以及被定位为使得其相对于样品接触区域固定的记录标记(registration indicium)。晶体可具有与所述接触区域相对的大致半球状的表面，并且所述记录标记可位于半球状表面的顶点区域处。标记可包括在半球状表面上的平台或者在半球状表面上的标志。根据本专利技术第三方面，提供ー种操作设置有根据所述第二方面的附件的显微镜的方法，所述显微镜包括用于控制可移动载物台的移动的处理装置，以及所述处理装置已经在其中记录了涉及ATR晶体高度的预定參数，所述方法包括最初移动显微镜的载物台以对记录标记聚焦，并将载物台移动一由所述參数限定的预定竖直距离，以便对与所述样品接触区域接触的样品聚焦。根据本专利技术的第四方面，提供一种用于根据所述第二方面的显微镜中或根据所述第三方面的方法中的校准ATR晶体的方法，所述方法包括选择在显微镜光谱范围内展现出强劲吸收并具有一个在与ATR晶体接触时产生分明(sharp)的空间边缘的几何形状的测试样品，所述方法包括使晶体的样品接触区域与测试样品接触，从而在晶体的初始竖直位置获得测试样品的红外图像，处理该图像以对所述边缘提取斜率信息，针对晶体的不同竖直位置重复该过程，将展现最大斜率的位置识别为最优竖直位置，并根据所述识别的最优位置推导针对所述晶体的校准參数。上述处理可包括，对于每个竖直位置，对所获得的图像进行光谱过滤，以提取在测试样品強烈吸收的波长处的吸收的空间图。所述方法可包括提取ー横贯了所述波长下的所述吸收图的空间上分明的形貌(feature)的横截面。所述方法可包括对上述横截面进行微分以提取斜率数据，并对图像中的一可识别形貌测量最大斜率。测试样品可为塑性材料，例如微凸印的聚合物，例如Vikuiti亮度增强薄膜。 本专利技术的第二、第三和第四方面提供一种设备，其允许确定晶体相对于显微镜的最优位置并且能够与晶体的制造公差相适应。它可以将晶体定位于最优竖直位置，以便以与样品厚度无关的、可复制的方式获得聚焦的红外图像。根据本专利技术的第五方面，提供ー种被布置来执行ATR测量的显微镜的附件，所述附件包括能够安装在所述显微镜的可移动载物台上的支撑件；被承载在所述支撑件上的用于安装ATR晶体的安装构件；在ATR晶体的位置下方设置的样品支撑构件，所述样品支撑构件具有其上可接收样品的表面；和压カ施加装置，其设置于所述样品支撑构件下方，用于沿所述晶体的方向将压カ施加到所述样品支撑构件。所述压カ施加装置可包括球状构件，压カ可通过该球状构件施加到所述样品支撑构件。这就允许所述支撑构件可以有一有限的傾斜，以便适应不规则样品。压カ施加装置可包括弹簧偏置装置。弹簧偏置装置可包括被弹簧朝向晶体推动的锁销(plunger)。球状构件可为滚球轴承，并且所述锁销接触所述滚球轴承。所述附件可包括齿条和耦接到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种执行自动ATR光谱分析的方法，包括获得样品的空间图像并处理所述图像，其特征在于处理步骤和进一步的步骤,所述处理步骤包括在谱域中对所获得的图像进行微分，限制所述图像的光谱范围，从被限制的图像数据中减去平均吸收，并应用主要成分分析以提取最明显的光谱形貌，所述进一步的步骤为向用户显示显示了所述样品的最明显的光谱形貌的空间图像。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·A·霍尔特，R·L·卡特，A·卡尼亚斯威尔金森，P·斯泰尔斯，
申请(专利权)人：珀金埃尔默新加坡有限公司，
类型：发明
国别省市：
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