[发明专利]用于通过可变角度拉曼光谱术评价样品的方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及通过使用适于引导电磁辐射以多个角度横穿样品的拉曼光谱术来评价样品，并且更具体地涉及其中来自多个入射角度的拉曼散射电磁辐射被用于评价所研究的样品的一个或多个特性的这种方法。

优先权声明

本专利申请要求于2011年4月29日提交的美国专利申请No.13/098140的优先权权益，其整个内容通过引用结合到本文中。

背景技术

在传统的拉曼光谱术中，诸如激光器的电磁辐射源将用于以激发能量激发所研究的样品。在接触样品后，激发能量将被散射。由样品散射的光的绝大部分将被弹性地散射；该光处于非偏移波长并且可在离开样本（specimen）之后被检测。然而，相对小部分的激光由于与样品接触而被非弹性地散射。该非弹性散射光以偏移波长离开样本，该偏移波长处于比原始激光波长更高和更低的能量状态。偏移到较长波长的光称为斯托克斯（Stokes）偏移拉曼信号而偏移到较短波长的光称为反斯托克斯（anti-Stokes）拉曼信号。偏移的量反映出所检查的样品的振动光谱。诸如通过使用摄谱仪可以检测并分析该拉曼偏移光谱，以评价所检查的样品的一个或多个特性或特征。

目前的拉曼光谱术系统的限制在于在深入样品的不同深度处与该样品相互作用的能力相对有限。诸如共焦拉曼探针的系统已经用于提供研究深度的一些可变性。然而，这些系统相对低效；并且鉴于典型可用的拉曼散射信号的量相对较小，这些系统将无法良好地适用于某些应用。

发明内容

在此描述的方法和装置提供了用于可变角度拉曼光谱术的创新方法，其中使电磁辐射的激发束以多个入射角度横穿所研究的样品，从而提供每个角度下的拉曼散射光谱。在大多数示例中，激发束是单一波长的。在一些示例中，单一波长下的多个激发束均可用于激发样品以引起拉曼散射。以多个入射角度测量这样的光谱的一个示例使用是能够实现样品内多个深度处的评价。在许多示例中，所利用的多个入射角度的范围非常接近临界入射角度；并且因此，这样的方法可称为“近临界（peri-critical）拉曼光谱术”。在在此描述的许多示例中，入射角度的范围将包括并且延伸到临界角度的任一侧。

附图说明

图1示出说明用于如在此进一步描述的可变角度拉曼光谱术的示例方法的流程图。

图2示出如可用于执行图1的方法的可变角度拉曼光谱术系统的方框图示。

图3示出如可在图2的系统中使用的拉曼检测器的方框图示。

图4示出图2的系统中的控制器组件的示例功能的流程图。

图5示出电磁束引导组件的替代配置。

图6示出适合在图2的系统中使用的控制器架构的示例的方框图示。

具体实施方式

以下详细描述涉及说明被选择来表明如何实施本发明的示例的各种细节的附图。以下论述针对至少部分参照这些附图的发明主题的各种示例，并且足够详细地描述所说明的实施例以使本领域技术人员能够实施本发明。除了在此论述的说明性示例以外，许多其他实施例也可用于实施发明主题，并且在不偏离发明主题的范围的情况下，除了在此具体论述的替代方案以外，还可以给出许多结构和操作变化。

在本说明书中，提及的“一个实施例”或“实施例”或提及的“一个示例”或“示例”意味着所提及的特征被包括或可以包括在本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中分开提及的“实施例”或“一个实施例”或“一个示例”或“示例”并非意图必然涉及同一实施例或示例；然而，这样的实施例也并非相互排斥，除非如此声明或者如对于得益于该公开内容的本领域技术人员来说显见的。因此，本发明可以包括在此描述的实施例和示例的组合和/或集合的变型，以及如基于该公开内容限定于所有权利要求以及这样的权利要求的所有合法等同物的范围内的进一步的实施例和示例。

出于说明目的，在此使用的“基于处理器的系统”或“处理系统”包括使用一个或多个微处理器、微控制器和/或数字信号处理器，或者具有运行“程序”的能力的其他设备（所有这样的设备在此称为“处理器”）。“程序”是任一组可执行的机器代码指令，并且如在此使用的，包括用户级应用以及指向系统的应用或守护进程（daemon）。

为了提供新方法的概述，现在参照图1，其示出用于近临界拉曼光谱术的示例方法100的流程图。在所说明的示例方法100中，如方框102指示的，将引导单一波长下的电磁辐射透射通过棱镜以到达样品。出于说明目的，样品将被作为组织样品进行论述，因为这是可以有利地使用所描述的方法的许多应用之一。