[发明专利]红外光谱术

说明书

技术领域

本发明的示例性的且非限制性的实施例大体上涉及光谱术，更特别地，涉及气体样品的红外光谱术。

背景技术

本部分意在为权利要求中所叙述的发明提供背景或上下文。这里的描述可能会包括可能被寻求的、但并不一定被在先构想出、实施或描述的概念。因此，除在此另有说明的以外，本部分中所描述的内容并不是本申请中的说明书和权利要求的现有技术，也不因为被包含在本部分以内而被承认为现有技术。

污染和空气成分检测中的一个重要方面是测定被怀疑是所观测的空气样品中成分的化合物的特性的能力。

使用光谱测定法、分谱学技术和分谱学方法是一种确定气体(例如空气)样品中某些化合物存在的一种技术。这种技术通过与样品的能量相互作用来测定样品中给定元素或化合物的存在及其浓度。所使用的设备被称作光谱计或摄谱仪。光谱术是物理化学或分析化学中通过由组成样品的物质所发出或吸收的光谱来进行物质鉴定时的主要方法。

通过使用光谱术所获得的数据被称为光谱。光谱是相对于能量的波长(质量、动量或频率)的所检测到的能量强度的绘图。可以使用光谱来发现有关原子和分子能级、分子几何构型、化学键、分子的相互作用以及相关过程的信息。可以使用光谱来鉴定(定性分析)样品中的成分。也可以通过使用光谱来测定样品中材料的含量(定量分析)。

分光仪通常包括能量源(通常是激光)以及用于测量由能量源放射出的能量在与样品进行相互作用后的变化的设备。相反地，样品可以经诱发而发光，从而不再需要外部的光源。分光仪的检测部分通常被称为分光光度计。

移动设备已经被用来辅助进行有关空气中物质的数据采集，例如通常与污染源有关的物质的数据采集。这种类型的采集基本上包括三个主要步骤：(a)采集样品，(b)测定样品与能量源的相互作用，(c)将结果传送到服务器以进行数据分析。由于被研究的气体或粒子在空气中，因而采集并不很难。由于可以使用标准化的无线(例如蜂窝式)接口进行传送，因而移动设备把结果数据传送到服务器也很简单。然而，第二步骤(测定样品性质)中存在严重的问题。

最为直截了当的方法可能是利用分光仪的检验。然而，目前可用的分光仪笨重、易损坏且并不是为了在现场使用而设计。尽管有例如阿尔法粒子光谱仪或质子加速光谱仪的较小型号可以使用，但这些设备常常较贵且使用不期望的辐射进行操作。

发明内容

依照本发明中的示例性实施例，解决了前述的及其他的问题，并实现了其他的优点。

在示例性实施例的第一方面中，提供了一种装置，包括提供光束的光源；配置成把光束分为样品光束和参照光束的分光器；容纳要进行分析的样品材料的样品路径，对所述样品光束进行定向使其穿过所述样品路径以与所述样品材料进行相互作用；容纳参照材料的参照路径，对所述参照光束进行定向使其穿过所述参照路径以与所述参照材料进行相互作用；色散器，配置成在所述样品光束离开样品路径后对其进行接收以及在所述参照光束离开参照路径后对其进行接收，所述色散器输出经色散样品光束和经色散参照光束；以及光探测器，配置成接收经色散样品光束和经色散参照光束并输出电信号，所述电信号包括指示样品光束在离开样品路径后的光谱和参照光束在离开参照路径后的光谱的数据。

在示例性实施例的另一方面中，提供了一种方法，包括从光源输出光束；将光束分为样品光束和参照光束；对样品光束进行定向使其穿过容纳要进行分析的样品材料的样品路径以与所述样品材料进行相互作用；同时，对参照光束进行定向使其穿过容纳参照材料的参照路径以与所述参照材料进行相互作用；在所述样品光束离开样品路径后对其进行色散并在所述参照光束离开参照路径后对其进行色散，以及输出经色散样品光束和经色散参照光束；以及从所述经色散样品光束和所述经色散参照光束中生成电信号，所述电信号包括指示样品光束离开样品路径后的光谱以及参照光束离开参照路径后的光谱的数据。

附图说明

在随后的详细描述中，通过结合附图进行阅读的方式使本发明的示例性实施例中前述的及其他的方面更为显著，其中：

图1是依照本发明的示例性实施例的差分参照红外分光仪的实施例的示意性绘图；

图2是依照本发明的示例性实施例的差分参照红外分光仪的实施例的更详细的绘图；

图3示出了与中央节点通信的多个如图1和图2中所示的差分参照红外分光仪；

图4是示出依照本发明的示例性实施例的方法的操作的逻辑流程图。

具体实施方式

这里特别引人兴趣的是可以被称为差分红外(IR)光谱术的光谱方法，其中红外能量同时穿过样品材料和参照材料且被进行检测。