[发明专利]一种减小宽光谱透过率测量误差的方法

说明书

本发明涉及光谱测量技术领域，公开了一种减小宽光谱透过率测量误差的方法，具体是进行样品检测时，通过增强入射光全波长的光谱强度，提高测量信号，减小样品的透过率测量误差。本发明从光透过率定义出发，综合光谱仪的检测原理、发光元器件的工作原理等，无需调节光程，样品不受状态限制，固体、液体均可。通过增强入射光全波长的光谱强度，能够获取更高的样品透射信号，使得光谱仪的信噪比显著提高，从而减小了样品透过率的测量误差。本发明方法不受样品形态、光谱检测范围的限制，且操作简单，可广泛应用于多种样品类型的宽光谱检测。

技术领域

本发明涉及光谱测量技术领域，更具体地，涉及一种减小宽光谱透过率测量误差的方法。

背景技术

光谱分析法中，典型的光谱仪主要由光学平台和检测系统组成，包括以下几个主要部分：

1、入射狭缝：在入射光的照射下形成光谱仪成像系统的物点；

2、准直元件：使狭缝发出的光纤变为平行光，该准直元件可以是一独立的透射、反射镜、或者直接集成在色散元件上，如凹面光栅光谱仪中的凹面光栅；

3、色散元件：通常采用光栅，使光信号在空间上按波长分散称为多条光束；

4、聚焦元件：聚焦色散后的光束，使其在焦平面上形成一系列入射狭缝的像，其中每一像点对应于一特定波长；

5、探测器阵列：放置于焦平面，用于测量各波长像点的光强度，该探测器阵列可以是CCD阵列或者其它种类的光探测器阵列。

基于此，我们结合传统光谱仪的结构组成简述一下其应用原理，光谱仪采用一个可以产生多个波长的光源，该光信号由光纤接口经过入射狭缝进入到光谱仪的光学平台，先经一个准直元件(如曲面镜)准直，再照射进待测样品中，然后由一块色散元件(如平面光栅)把透射出来的准直光色散，经由聚焦元件(如光栅)聚焦，最后光谱的像被投射到线性探测器阵列上，每一像点对应于一特定波长，探测器测量出各波长像点的光强度，并经后续的数据处理系统调制放大后，分别测量出参比样品的光谱能量R和待测样品的光谱能量，再通过计算得到透过率T。

参比光路与包含样品的检测光路相比，一般是不含任何溶质成分的溶剂或者空气。检测的情况通常为先测量参比光路以得到光源通过参比样品后的透射信号R，再测量包含待测样品的测试光路以得到样品透射信号S。也就是说，光谱仪的数据处理系统是将样品透射信号S与参比透射信号R进行对比，以T＝S/R×100％的公式计算出透过率T。

此外，光谱分析法当中，光谱仪自身存在难以克服的随机噪音误差RMS，RMS始终夹杂在光谱仪测量到的光能量信号当中。光谱仪中的RMS包括信号噪声、读出噪声和热噪声等等。例如，信号噪声是指信号的随机噪声；读出噪声是指电荷转移时产生的噪声，它发生在每次电荷转移过程中，因此与读取的速度有关，读取速度越快，读出噪声也越高；热噪声是指温度引起的噪声，温度越低，热噪声越小。由此可见，随着光谱仪的读取速度发展越来越快，以及随着高速工作所产生的热量相应渐多，RMS不仅更加难以克服，还会呈现增长趋势。

因此，由于实际检测过程中，光谱仪本身始终存在随机噪音误差，因此光谱仪并不能准确测量到入射光通过待测样品后对应的实际光能量信号，只能获得带有随机噪音误差的信号数据，当中的噪音信号很大程度上影响了光谱仪的测量准确度，限制了光谱仪高精密仪器的检测效果。

发明内容

为了克服随机噪音误差对测量准确度的不利影响，本发明提供了一种减小宽光谱透过率测量误差的方法，通过该方法，可以大大减小样品透过率的误差，极大地克服随机噪音误差带来的不利影响，获取更高的样品透射信号，使得光谱仪的信噪比显著提高，从而提高了样品的检测准确度。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种减小宽光谱透过率测量误差的方法，所述方法包括在进行样品检测时，通过增强入射光全波长的光谱强度，提高测量信号，减小样品的测量误差。