[发明专利]不使用光学阻挡滤光器从样品光谱中去除照射能量的光谱分量的方法以及用于其的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在宽能量范围内获得样品组合光谱的方法，并且更特别地涉及一种在不使用滤光器的情况下通过消除照射分量而在宽能量范围内获得样品组合光谱的方法。

背景技术

光谱学是从样品中分离能量且表征所述样品的过程。在大多数情况下，除了具有天然发射能量(例如放射性和化学发光能量)的样品以外，需要以某些形式的能量的辐照样品，该能量与样品相互作用使其吸收或发射可以以光谱形式检测的能量。透射、反射和吸收光谱是辐照能量与从样品所得的能谱之间的这种相互作用的最简单实例。在透射的情况下，只有通过样品的那些能量可以以光谱检测到。在吸收光谱中，可以以光谱检测到的是吸收的能量。在反射光谱中，可检测的能量是从表面反射的那些，而其余的被吸收。

荧光和拉曼光谱是更复杂的技术，因为辐照的能量与分子结构相互作用，激发电子，使得样品发射与辐照源不同且不互补的能量。这种描述甚至可以适用于核磁共振谱，其中辐射能量是不同磁场强度的谱，而样品谱是样品的共振原子的谱结果。

在其中样品不能天然发射能量的所有光谱中，照射能量在某种程度上被携带进样品的所得光谱中。例如，在吸收光谱中，尤其是在红外光谱的情况下，所得光谱的基线是照射的红外能量，其中样品的分子结构吸收特定波长的照射以提供样品的特征吸收光谱。在反射光谱的情况下，来自样品表面的反射能量光谱叠加到照射能量上。

在发射能量相对照射能量偏移(如在荧光和拉曼光谱中)的情况下，使用由激光器、带通滤光器和/或陷波滤光器提供的窄波长能量来尝试消除照射能量。这样做是因为在许多情况下，能量偏移较小并且发射能量可被照射能量的重叠和强度完全掩盖。在这些情况下，需要样品的光谱特征的知识，以及非常具体的仪器设置以便从照射能量中分离并优化样品的发射能量。

可以理解，照射能量是获得大多数吸收和发射光谱的关键分量，这是因为照射被吸收或者照射将样品中的电子激发至不同的能态，并且当其返回到其基态时，发射能量。然而，照射的能量吸收和发射特征可表现在所得的样品光谱中。例如，当照射光谱由例如汞弧和氙弧光源产生时，在照射光谱中存在强峰。在大多数合成和天然的照射源中，存在作为产生照射(例如来自卤素灯和阳光或星光)的元素的特征吸收带。来自照射的这些额外的光谱贡献可以干扰来自样品的光谱分量的识别。通常，使用滤光器去除这些伪特征(artifacts)。然而，使用滤光器也可能限制样品及其光谱分量的响应。如果可以在不使用滤光器的情况下消除照射分量，则会得到纯样品的光谱。

大多数样品具有多个表征和识别该样品及其组成的光谱参数。然而，各种形式的光谱法需要以不同的特定方式处理照射和发射能量的不同仪器以针对该特定形式的光谱法优化样品的信噪比。如果存在一种方式从单个仪器中获得光谱数据，该光谱数据表现出组合分光镜(spectroscopes)表示的单谱，则其将是方便、高效的且具有更多信息。

发明内容

本发明涉及在不使用滤光器的情况下从宽波长激发源获得和分离各个发射光谱的方法。这个方法的关键是获得样品的宽的激发和发射组合光谱，并且从组合光谱中去除激发光谱。这通过在相同的环境和仪器条件下同时单独获得激发/发射组合光谱和激发光谱二者来实现。然后以波长对波长的方式从激发/发射组合光谱中减去激发光谱，留下纯的发射光谱，该发射光谱可为单个发射光谱或来自样品中的不同化合物的两个或更多个光谱的组合。在组合发射光谱的情况下，各个发射光谱通过使用已知的发射光谱的模型对发射光谱消卷积(deconvoluting)获得。

附图说明

结合示出本发明的示例性实施方案的附图，根据以下详细描述，本发明另外的特征和优点将变得显而易见，其中：

图1示出了根据本发明的运行中的组合光谱仪的主要组件。

图2示出了根据本发明的用于将像素转换和校准为埃的红色6600A LED以及待校准样品的光谱。

图3示出了根据本发明的在用于获得零级光谱的方法中使用的光谱。

图4示出了根据本发明的说明补色贡献的光谱。

图5示出了根据本发明的组合光谱中的荧光发射光谱。

图6示出了根据本发明的来自地质样品(方钠石)的荧光光谱。

在所有附图中，除非另有说明，否则相同的附图标记和字符用于表示所例示的实施方案的相同元件、组件、部分或特征。鉴于例示的实施方案，将结合附图详细描述本发明。

具体实施方式