[发明专利]校正光谱仪的强度偏差的方法及设备

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于校准从样品确定电磁光谱的光谱仪的方法。更具体地，本发明涉及一种校正光谱仪的强度偏差的方法。

背景技术

在食品行业(例如，乳制品行业)内，具有关于各种食物产品的特征(例如其化学成分及其相关联浓度)的知识通常是至关重要的。一种测量这些特征的方法利用光谱仪。光谱仪通常根据包括于电磁光谱的特定区域(例如，光谱的红外部分)中的一个波数或波长集合或者一个波数谱带来测量透射穿过样品或由样品反射的电磁辐射的强度。谱带波数位置可用于借助于样品的化学结构标识样品中的含量。

待分析的食物产品可为液态、固态或气态形式且保存在样品比色皿中以用于分析。举例来说，液态食物产品可为奶、酒、奶油或酸奶。此外，固态食物产品可为乳酪、肉类、谷物等等。如果样品是液态或气态形式，那么样品在测量期间通常保持在流通型比色皿中。

光谱仪包括许多敏感光学元件，借此其在其可被使用之前需要经受仔细的校准程序。敏感光学元件暴露到(例如)由光谱仪的操作以及改变的操作条件(例如周围大气条件的改变)诱发的各种类型的损耗。更具体地，在可发起可靠测量之前需要校准强度及波长。在分析同一样品时，两个不同光谱仪的所测量强度通常由于其不同的背景光谱而不同。举例来说，每一背景光谱可包括关于电磁源、光谱仪中的光学零件以及本征检测器性质的信息。因此，需要将背景光谱从所测量的光谱减去以便获得独立于所使用的特定光谱仪的光谱。

这些光谱仪的问题是其中每一者需要校准，这可为冗长且耗时的任务。幸运地，已研发用于标准化光谱仪的方法以便解决这个问题。在US 5,933,792中，披露了一种用于标准化从样品产生光谱的光谱仪的方法。根据该方法，通过待标准化的光谱仪获得标准化样品(例如水与丙醇的混合物)的一个或若干个光谱，借此每一光谱在预定的频率范围中展示特征图案。接着将这些特征图案与构成来自标准化样品的所期望的标准响应的参考图案进行比较。此后，确定并存储描述将待标准化的光谱仪的所产生的特征图案转变成参考图案的一组标准化参数。因此，根据US 5,933,792中所披露的方法，校准可随意在不同的光谱仪之间转移。通常必须以规则的时间间隔重新校准经校准的光谱仪。

然而，在操作期间，比色皿通常因其中所包括的样品而降级，这导致校准随时间变得不稳定。

发明内容

因此，本发明概念的目标是提供一种用于校正比色皿路径长度偏差的经改进的方法。

本发明概念的另一目标是提供一种用于实施这种校正的设备。

根据本发明概念的一个第一方面，提供了一种用于确定一个样品的一个路径长度偏差的方法。该方法包括：将该样品暴露到多个波数下的电磁辐射，确定在该多个波数下该样品中的电磁吸收，确定与一个吸收谱带的一个第一吸收水平相关联的一个第一波数及与该吸收谱带的一个第二吸收水平相关联的一个第二波数，其中该第二波数不同于该第一波数，确定该第一波数与该第二波数之间的一个差，以及基于该差确定该路径长度偏差。

辐射装置可被安排为用于将样品暴露到电磁辐射，该电磁辐射在透射之后可由检测器检测到。检测器可被安排为用于检测不同波数下所接收的电磁辐射的强度。所谓路径长度或样品路径长度是指电磁辐射穿过样品的距离。路径长度可视为样品沿平行于经发送穿过样品的电磁辐射的方向的一个方向的厚度。如果样品保持在样品比色皿中，那么样品路径长度将与比色皿内长度延伸一致。比色皿内长度延伸通常视为比色皿的内壁之间的长度延伸。因此，术语比色皿路径长度与样品路径长度可互换地使用。当然，由于比色皿内长度延伸可沿着其内壁变化，因此样品路径长度也可相应地变化。在非限制性实例中，典型比色皿路径长度具有介于30微米到60微米之间的延伸。

所谓路径长度偏差是指与路径长度的标称值或参考值的偏差。举例来说，路径长度的参考值可为特定时刻的路径长度。在非限制性实例中，通过本发明方法所确定的典型路径长度偏差介于1微米与5微米之间。应理解，一旦确定路径长度偏差，即还可通过加上或减去与路径长度的参考值的路径长度偏差来确定路径长度。应注意，根据替代实施例，本发明方法可用于通过使样品的路径长度与差相关来确定该路径长度的绝对值。

第一及第二波数可对应于参考液体或参考液体的至少一种组分的电磁辐射吸收谱带。优选地，这种液体在明确界定的波数范围中呈现大量吸收。参考液体的实例包括水及矿物油。