[发明专利]用于红外光谱测定的高级参考检测器

说明书

一种其中光学路径遵循干涉仪的光谱测定系统和方法包含具有大体上安置在其焦点处的孔径的Jacquinot光阑(70)。所述Jacquinot光阑包含与所述路径的纵向轴大体上非正交且面向含有干涉图的IR信号的源的反射性表面(74)。所述孔(72)径传递入射IR信号的内部部分，同时所述反射性表面反射外部部分。归因于干涉仪光学件中的固有缺陷而含有错误光谱信息的所述入射IR信号的所述反射的外部部分由此从最终用于照射样本的初始入射IR信号有效地去除，但仍可用于监视取样光学件的背景光谱。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月14日提交的且名称为“用于红外光谱测定的高级参考检测器(ADVANCED REFERENCE DETECTOR FOR INFRARED SPECTROSCOPY)”的美国临时申请第62/532,513号的优先权，其以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于红外光谱测定中的检测器，且在特定实施例中涉及用于傅里叶变换红外(FTIR)光谱测定系统中以用于监视背景光谱的参考检测器。

背景技术

研发出傅里叶变换红外(FTIR)光谱测定法以解决色散光谱测定技术(尤其是缓慢扫描过程)的限制。使用FTIR，可用称为干涉仪的简单光学装置同时而不是分别测量所有红外(IR)频率。干涉仪产生唯一信号，所述信号含有在其内“经编码”的所有IR频率。可极快速地(例如在大约一秒内)测量这一信号，由此将每个样本的时间元素减小到大约仅几秒而不是几分钟。

大多数干涉计采用分束器，其接收进入的IR束且将其分成两个光学束。一束由固定在适当位置的平面反射镜反射。另一束由受控以在短距离(例如几毫米)上来回移动的可移动平面反射镜反射。所得的两个反射束在其在分束器处汇合时重新组合。

在一束以固定路径长度行进且另一束(归因于反射镜的移动)以不断改变的路径长度行进的情况下，离开干涉仪的重新组合的信号是这两个束彼此“干涉”的结果。这一所得信号称为干涉图且具有独特性质，即形成信号的每一数据点(随移动反射镜位置而变化)具有关于从IR源接收到的每一IR频率的信息。因此，在测量干涉图时，同时测量所有频率，由此能够进行极快速的测量。

为了进行分析，用户需要频谱(作为在每一频率下接收到的IR信号强度的曲线图)来进行识别，这意味着无法直接解译测量到的干涉图信号。需要一种“解码”单个频率的形式，且通过用计算机进行傅里叶变换来完成，接着所述计算机向用户呈现所需光谱信息以用于分析。

在现有技术的FTIR中，由样本检测器收集的IR光谱通过FTIR仪器取样光学件成形，且如果将所述IR光谱放置在仪器的取样光学件中则通过样本光吸收来成形。由于用户只对由样本引起的光吸收感兴趣，所以所需的是吸收强度的相对标度，这需要测量背景光谱，通常束中不具有样本。(这一背景光谱表示仪器自身和仪器内的IR信号路径的特性，例如IR信号行进穿过的空气中的水和/或二氧化碳(CO₂)。)接着将这一测量到的背景与用束中的样本得到的测量相比较以确定相对透射率(例如，就通过配比出在将样本放置在取样光学件中之前收集的所存储背景扫描的形状的百分比而言)。这一技术得到去除仪器特性的测量到的光谱。因此，存在的所有光谱特征仅归因于样本。通常，完成单次背景测量且存储以用于多个后续样本测量中。

然而，进行这类背景光谱测量花费额外时间且如果无法去除样本就无法进行。因此，在固定样本的情况下，必须使用一定时效的所存储背景光谱。可使用参考检测器以在IR信号到达样本之前收集其中的一些以使得能够校验系统正在正确地扫描。然而，由于大多数光发送到样本，所以正常参考信号较弱且仅可用于系统正在收集数据的低级别校验，但无法校验样本数据的质量良好。