[发明专利]具有测量优化操作员辅助的光谱仪

说明书

具有测量优化操作员辅助的光谱仪。本公开涉及帮助光谱仪的操作员进行样本的光谱测量的辅助机制和方法，该测量具有期望的质量。该方法使得能够快速简单地进行质量光谱测量，而无需事先了解样本的光谱或关于如何测量光谱的细节。数据质量得到改善，并且收集数据所需的时间减少。尽管详细公开了样本光学聚焦的具体示例，但是可以优化许多其他参数。

对于相关申请的交叉引用

本申请涉及并要求于2017年5月23日提交的美国临时专利申请No.62/509,940的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及光谱系统，具体涉及使用光谱系统改进测量的方法。

背景技术

光谱仪的操作员有时必须手动确定探头头部的采样光学器件相对于待分析样本的位置。确定采样光学器件(即探头)相对于样本的适当定位的已知方法由操作员对多个测试测量的光谱特性的主观评估构成，这可能需要大量的领域专业知识来培养熟练程度。特别是在存在弱信号的情况下，测试测量可能很长以获得足够的数据来生成光谱。在测试测量之后，操作员调整探头/样本的位置。在某些情况下，当操作员安排探头和样本的同时，自动并且重复收集测试测量。

探头相对于样本的次优布置会大大降低光谱测量的质量。对于操作人员来说，实现最佳布局可能是一个挑战，特别是在需要长时间测量以产生信息光谱的微弱信号的存在的情况下。

因此，仍需要在这个技术领域的进一步的改进。

发明内容

本公开提供帮助光谱仪的操作员进行样本的光谱测量的辅助机制和方法，所述测量具有期望的质量。该方法使得能够快速简单地进行质量光谱测量，而无需事先了解样本的光谱或如何测量光谱的细节。数据质量得到改善，并且收集数据所需的时间减少。尽管详细公开了样本光学聚焦的具体示例，但是可以优化许多其他参数。

一种帮助光谱仪的操作员改进样本的光谱测量的质量的方法包括提供光谱仪的步骤，该光谱仪包括具有样本光学部件的探头和具有动态范围的检测器，并且其中光谱仪由与显示设备通信的处理器控制。

定期更新间隔被定义，并在更新间隔期间执行样本的自动光谱测量的序列。在每个更新间隔结束时，基于在更新间隔期间采集的样本的组合光谱测量来计算和显示定量测量质量度量(以下称为“MQM”)。向操作员提供信息，使操作员能够调整MQM，并根据需要重复测量和反馈步骤，以达到光谱测量的所需的质量。提供给操作员的反馈可以是视觉的、听觉的和/或触觉的。

在某些实施例中，MQM是时间的函数，并且更新间隔可以是秒的量级。提供给操作员的信息可能包括建议操作员放置探头或样本以改善MQM的信息。在替代实施例中，MQM可以表示不同的特性，并且可以用于增强检测器增益或温度、摄谱仪扩展、色散或狭缝宽度；采样光学器件的数值孔径、激光波长或相对于检测器矩阵的带位置。

根据本公开的至少一个方面，一种辅助光谱仪的操作员提高样本的光谱测量的质量的方法包括：提供包括探头和具有动态范围的检测器的光谱仪，其中，所述光谱仪由与显示设备通信的处理器控制；定义定期更新间隔；在所述更新间隔期间执行样本的自动单次光谱测量的序列。在所述更新间隔结束时，基于在更新间隔期间利用处理器获取的所述样本的组合光谱测量，计算和经由显示设备显示测量质量度量(MQM)；向所述操作员提供信息，使所述操作员能够优化所述MQM；以及，重复所述单次光谱测量的序列，计算和显示所述MQM，并且向所述操作员提供信息，直到达到所述样本的组合光谱测量的期望质量。

在至少一个实施例中，提供给所述操作员的所述信息包括建议所述操作员定位所述探头和/或所述样本以优化所述MQM的信息。优化所述MQM包括最小化、最大化或趋近期望值。

在所公开的方法的某些实施例中，该方法还包括动态地调整在所述更新间隔中的单次测量的长度和数量以保持在所述检测器的动态范围内。在某些实施例中，该方法还包括把更新间隔期间的单次测量聚合为该更新间隔的组合光谱测量。