[发明专利]发射光谱中的背景校正

说明书

发明领域

本发明涉及光学发射光谱学领域，并且具体涉及光谱数据处理以提供光谱发射数据的背景校正部分。它可以被应用于，例如，电感耦合等离子体或微波光学发射光谱法。

发明背景

电感耦合等离子体和微波诱导等离子体光学发射光谱法(分别地ICP-OES和MIP-OES)是用于确定一个样品中的元素浓度的分析技术。将样品溶液注入到一个等离子体源中，该等离子体源的温度使该样品蒸发，破坏任何化学键，使原子电离并且导致原子和离子的电子激发。一个等离子体光谱由一个连续背景和在包含在该样品中的任何元素的特征波长处的离散光谱线组成。任何给定的光谱线的强度与该样品中的元素的浓度成比例，并且然后元素浓度的定量评估是基于在为该元素的特征的波长处的光强度的测量。

存在于涉及发射光谱的这种和其他分析技术中的问题是一个连续背景可能使这些光谱线的形状扭曲，使得元素浓度的精确评估变得困难。在“分析原子光谱法中的ICP(ICP in Analytical Atomic Spectrometry)”，Montaser & Golightly,VCH，1987，第6.6节中，以及在“用于去除低频率背景偏移的中值滤波(Median Filtering for Removal of Low-Frequency Background Drift)”，Alvin W.Moore,James W.Jorgenson，分析化学(Analytical Chemistry)，1993,65,188-191中讨论了用于提供某一形式的背景校正的典型的常规技术。最简单的和一种相对不可靠的技术是让用户猜测一个或两个背景点的波长值并且使用这些波长值以将一个背景校正应用于确定浓度估算中。这种波长的初始选择典型地用于所有随后的样品分析。背景校正是通过在背景点之间的线性内插在感兴趣的任何具体波长处实现的。然而，这种技术是费时的并且要求相对熟练的技术人员来选择合适的背景点。

类似的问题存在于红外、气相色谱、液相色谱和紫外分析仪器中，其中条件上的变化影响由该仪器进行的测量。

针对此背景，做出了本发明。

发明概述

在一个第一方面中，本发明提供一种用于获得测量的发射光谱的一个背景校正部分的方法，该方法包括以下步骤：从该测量的发射光谱的部分中鉴别出两个或多个背景校正点，获得与这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数，并且将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上以便产生该发射光谱的一个背景校正部分；其中该测量的发射光谱的部分包括测量的数据点，这些数据点由在离散的波长或对应于波长λ_n的值处的一系列n个强度值I_n组成，该系列从第一个测量数据点延伸至最后一个测量数据点，并且这些背景校正点通过以下步骤从这些测量的数据点中被鉴别：

(1)鉴别出作为该第一个测量数据点的第一个背景校正点；

(2)计算在该刚刚鉴别的背景校正点与该系列中的每个随后的测量数据点之间的直线的阶梯G_m；

(3)鉴别出作为位于具有所有这些计算的梯度G_m中的最小梯度的直线上的测量数据点的下一个背景校正点；

(4)如果该刚刚鉴别的背景校正点不位于最后一个测量的数据点上，重复从步骤(2)的程序直到位于其上为止。

将本发明的方法应用于在该测量的发射光谱的一部分内的数据点上并且以下描述考虑仅仅这些数据点。该测量的发射光谱的每一部分包括测量的数据点，这些数据点由一系列n个强度值I_n组成，在离散的波长或对应于波长λ_n的值处，该系列从第一个测量数据点延伸至最后一个测量数据点。在每个部分内的点的数量n可以从一部分到另一部分不同。该测量的发射光谱可以处于如下形式，其中对应于波长的这些值作为波长，或作为频率、距离、像素数、内存块数，或某一其他数值被存储并且操控。

该测量的发射光谱的部分可以由用户手动地、或自动地找到。如果仅一条单一光谱线需要进行背景校正，手动地选择该第一和最后一个数据点可以给出对于该光谱线的改进的结果。在这种情况下，该发射光谱的部分的第一和最后一个数据点由用户进行选择并且本发明的方法从该发射光谱的选定部分中确定一个背景校正函数。然而通常，优选地该测量的发射光谱的部分使用以下自动化程序来找到。