[发明专利]用于光谱学的改进的机动可变路径长度单元

说明书

本发明由此涉及一种改变来自分光光度计(9)的光必须行进通过的样本中的光程长度的自动化系统(200)。此类布置允许用户容易地改变所述光程长度，同时还提供给所述用户一种清洁且准备用于光询问的透射单元的容易的方式。此类路径长度控制可以通过可编程控制系统自动地控制以按需要快速地收集和存储来自不同路径长度的数据以用于不同的光谱分析。此外，所述系统利用经配置楔形窗口(5,5')来最佳地最小化导致在不同波长处的透射的周期性变化(通常描述为“通道光谱”)的光的反射。如在本文中呈现，与考虑参考光谱的所有可能组合相比，此系统能够以少得多的计算步骤和更大的速度返回最佳匹配光谱。

技术领域

本发明涉及频谱分析的领域，并且更确切地说，涉及通过将不同波长的光透射通过样本以便提供波长信息且提供所测量的由任何给定样本吸收的光的量来识别在固体(例如，软的)和液体样本中的不同化学物质的类型和量。

背景技术

分子光谱仪是其中通常以不可见光(例如在光谱的红外区域中的光)照明固体、液体或气态样本的仪器。透射通过样本的光随后被捕获和分析以揭示关于所述样本的特性的信息。作为实例，样本可以用具有跨越一定波长范围的已知强度的红外光照明，且通过所述样本透射的光可以随后被捕获以用于与光源比较。对所捕获的光谱的检查随后可以说明被样本吸收的照明光的波长。光谱，且具体来说其中的波峰的位置和幅度，可以与先前获得的参考光谱的库相比以获得关于样本的信息，例如其组成和特性。本质上，光谱充当样本和其中的物质的“指纹”，且通过将所述指纹与一个或多个已知指纹匹配，可以确定样本的身份和量。

然而，存在许多使用此类上述方法所收集的数据无用的场合，因为所发射的光基本上被太长的路径长度吸收掉，或所述光几乎完全被太短的路径长度透射。这些情况中的任一个都可能存在问题。关于较大的吸光度(例如，由于较长的路径长度)，因为由于光太弱以至于不能在较大信号内可靠地检测到而丢失样本的频谱信号，所以基于噪声的不确定性(即，信噪比)变得存在问题。然而，如果吸收信号太小(例如，由于较短的路径长度)，那么还由于即使在总光级较高的情况下也缺乏吸收信号强度，可靠的检测仍存在问题。通过改变通过样本的路径长度，可以最小化这两个问题。在两种情况下的其它不确定性还可以包含在由污垢、光束中的粉尘、温度、影响测量构件的振动变化和/或光源和检测系统的最终统计变异导致的光强度的自然变化。

关于提供测量液滴的经优化吸收特性的设备和方法的背景信息可以在施莱佛(Schleifer)的2008年4月29日授权的名称为“用于在吸光度测量中选择路径长度的方法和系统(Methods and Systems for Selecting Pathlength in AbsorbanceMeasurements)”的美国专利第7,365,852号中找到，所述专利包含下文：“提供用于基本上优化光学仪器中的吸光度测量的方法和子系统。一种方法包括：将液体样本形成在相对表面之间延伸的小液滴；将光束传递通过所述样本；且改变两个相对表面之间的距离直到获得基本上与最优吸光度相对应的距离。”

关于提供测量液体和固体的透射特性的设备和方法的背景信息可以在斯汀(Sting)等人的2009年9月1日授权的名称为“用于光学分析的系统和方法(System andMethod for Optical Analysis)”的美国专利第7,582,869号中找到，所述专利包含下文：“利用透射光谱学来分析液体和固体的光学分析系统包含：光学能量源、样本、可移动光学能量传输窗口、固定光学能量传输窗口以及检测系统。所述固定传输窗口相对于光学能量源保持固定。所述样本选择性地定位在可移动和固定光学能量传输窗口之间以用于分析样本。光学能量被传输通过窗口中的一个、样本以另一个窗口以获得经编码光学能量以作为将光学能量传输通过样本的结果。检测系统接收经编码光学能量以用于分析。可移动光学能量传输窗口可选择性地相对于固定光学能量传输窗口移动以反复地且精确地对准两个窗口和样本且使得可容易地接近两个窗口和样本。”