專利名稱：用于測(cè)量位移的光譜分布的光譜設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光鐠設(shè)備，它可應(yīng)用于分析光束的光譜分量，供諸如 吸收、漫射、喇曼、熒光、磷光研究的、和透射研究的光學(xué)光鐠儀器中。本發(fā)明特別涉及位移相減喇曼光譜術(shù)(SSRS方法)領(lǐng)域以及在 該領(lǐng)域中的應(yīng)用。
技術(shù)背景光譜術(shù)是一種用光獲得分子尺度信息的方法。該信息可以是被探 測(cè)分子的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)、電子態(tài)的信息，以及離解能和更多的信息。該 信息例如可以用于分析包括許多未知分子成分的樣品，從而獲得有關(guān) 樣品分子成分的知識(shí)。光譜術(shù)中的基本配置，是用于照射分子樣品的光源。從光源發(fā)出 的光將與樣品相互作用，相互作用的結(jié)果通常是通過/被樣品發(fā)射、反 射、散射的已改變的光。其后，測(cè)量被改變的光的光譜分布，分析因 光源的光與分子樣品之間的相互作用而在光中產(chǎn)生的變化。該光譜分布的測(cè)量，通常用光譜儀進(jìn)行。光譜儀是一種把入射光 束分開為不同波長片段的光學(xué)設(shè)備。其后，測(cè)量不同波長片段的強(qiáng)度， 以獲得光鐠分布。光鐠儀通常包括光進(jìn)入光鐠儀的入口狹縫，諸如反射鏡、透鏡、 衍射光柵、濾波器、及檢測(cè)器等光學(xué)部件。光譜儀的構(gòu)造，通常要使 入口狹縫成像在檢測(cè)器上。這是通過排列反射鏡和透鏡，使狹縫成像 在檢測(cè)器上而達(dá)到的。此外，把衍射光柵插入光路中，以便把光分解 為各波長片段。 一種可能的被廣泛使用的光譜儀配置，亦稱切茲尼-特納(Chezney-Turner)配置，它包括被反射到拋物面反射鏡上的入射 狹縫。然后，在該反射成像到由CCD陣列構(gòu)成的電子檢測(cè)器之前， 被投射到衍射光柵和另一個(gè)拋物面反射鏡上。光柵是使已經(jīng)進(jìn)入光鐠
儀的光色散為單色分段的衍射光學(xué)元件，這些單色的分段將成像在CCD陣列不同的像素上。喇曼光譜術(shù)尤其研究與分子相互作用時(shí)的散射光。這些分子可以 處于氣態(tài)、液態(tài)、或固態(tài)。散射可以是彈性的瑞利散射，對(duì)瑞利散射， 散射光與入射光相比，沒有頻率位移，也可以是非彈性的喇曼散射， 對(duì)喇曼散射，存在分子與光子之間的能量交換。非彈性散射能夠激發(fā) 分子的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)、或電子能態(tài)，從而改變散射光頻率。因?yàn)槊糠N分 子只允許某些躍遷，這導(dǎo)致每種分子光語分布中唯一的喇曼線。該唯 一的喇曼線可用于標(biāo)識(shí)被探測(cè)物質(zhì)的分子組成和/或物質(zhì)中指定分子 的濃度。喇曼散射與其他光譜方法，諸如瑞利散射、熒光、和磷光相比， 是弱的效應(yīng)。喇曼散射的弱效應(yīng)，使光鐠分布中喇曼線的標(biāo)識(shí)和區(qū)分 成為問題，特別是如果散射光信號(hào)還是例如在熒光占優(yōu)勢(shì)的情形。位移相減喇曼光譜術(shù)(SSRS)方法，是一種能夠從喇曼信號(hào)中 除去熒光的技術(shù)。原先的方法，是使用兩個(gè)波長有微小差別的激光器 作為光源。利用光鐠儀從樣品獲得兩種光語分布(其中之一用兩個(gè)激 光器)，而獲得的光譜包括喇曼信號(hào)和熒光。由于兩個(gè)激光器之間的 波長差，喇曼信號(hào)位移小的光譜距離，而熒光則沒有位移。然后把該 兩種光譜相減。相減的光譜然后用標(biāo)識(shí)喇曼信號(hào)線的基準(zhǔn)函數(shù)校正。 在標(biāo)識(shí)喇曼信號(hào)之后，重構(gòu)該光譜，而現(xiàn)在顯示的是沒有熒光的喇曼 信號(hào)。已經(jīng)證明，SSRS方法可以用一個(gè)光源激光器工作；但是，其后 必須改變光語儀內(nèi)衍射光柵的內(nèi)部色散角，以便獲得兩種位移的喇曼 信號(hào)。這是在目前的喇曼光譜儀裝備中，用機(jī)械裝置旋轉(zhuǎn)衍射光柵， 由此使成像在檢測(cè)器上各波長片段的位置產(chǎn)生位移而實(shí)現(xiàn)的。今天可用的喇曼光謙儀裝備，不適用于實(shí)施使用一個(gè)光源的 SSRS方法，當(dāng)結(jié)合樣品分析使用SSRS方法時(shí)，尤其如此。這是由 于用機(jī)械裝置使衍射光柵旋轉(zhuǎn)的事實(shí)。機(jī)械公差使構(gòu)造/選擇用于 SSRS方法的適當(dāng)基準(zhǔn)函數(shù)變得困難(或者甚至不可能)，結(jié)果是， SSRS方法不能成功實(shí)施?；鶞?zhǔn)函數(shù)必須與檢測(cè)器上的光譜位移匹配， 以便使位移喇曼線的相關(guān)和識(shí)別優(yōu)化。如果位移取決于可移動(dòng)零件 (諸如旋轉(zhuǎn)的光柵)，則位移是不均勻的且失去效能。此外，如果獲 得的用于SSRS方法的光讒，不是在同一像素陣列/CCD上完成的， 像素效能中的差別和讀出噪聲，使SSRS方法更缺乏實(shí)用性。另外，反射光柵按照狹縫的入射角使光色散。這意味著相對(duì)小的 角度修正，將在檢測(cè)器上引起大的光i普位移，而這是成問題的，因?yàn)?需要的只是小的光譜位移，而狹縫因?yàn)樗鼈兊某叨榷仨氂幸欢ǖ奈?理距離。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的，是要解決以上所述問題。本發(fā)明的目的，是借助測(cè)量光束至少兩種光譜學(xué)上位移的光譜分 布的光譜設(shè)備達(dá)到的，所述設(shè)備包括色散元件和檢測(cè)器，所述色散元 件當(dāng)被光束照射時(shí)，適用于產(chǎn)生所述光束中光i普分量的空間色散；該 檢測(cè)器適用于測(cè)量至少一部分所述色散光譜分量的強(qiáng)度；所述設(shè)備還 包括光學(xué)位移裝置，適用于以至少兩種不同方式照射所述色散元件， 使所述光束不同地投射在所述色散元件上，從而使所述色散元件產(chǎn)生 所述光束中光鐠分量的至少兩種空間上位移的空間色散。據(jù)此，能夠測(cè)量同一光束兩種光譜學(xué)上位移的光譜分布。光學(xué)位 移裝置適用于以兩種不同方式照射色散元件，使色散元件產(chǎn)生光束中 光譜分量的至少兩種空間上位移的空間色散。色散元件例如可以是任 何種類的衍射光柵，而光學(xué)位移裝置例如可以用諸如孔徑、狹縫、棱 鏡、反射鏡、透鏡、光纖等光學(xué)部件構(gòu)成。光學(xué)位移裝置適用于接收 光束，并以不同方式向色散元件引導(dǎo)該光束，使色散元件在某一時(shí)間 被所述光束以第一方式照射，而在另一時(shí)間以第二方式照射。這樣， 色散元件產(chǎn)生光束中光譜分量的第一和第二空間上位移的空間色散。 然后，用檢測(cè)器-例如包括測(cè)量不同光語分量的許多光電檢測(cè)器的 CCD檢測(cè)器，測(cè)量第一空間分布的光語分量強(qiáng)度。其后，用相同的 CCD檢測(cè)器，測(cè)量第二空間分布的光i普分量強(qiáng)度。因此，該CCD檢
測(cè)器應(yīng)能對(duì)光束檢測(cè)兩種光譜學(xué)上位移的光i普分布。據(jù)此可以做到， 能夠在空間分布中產(chǎn)生非常精確的位移，無需旋轉(zhuǎn)該色散元件。此外， 可以用相同的CCD檢測(cè)器，檢測(cè)同一光束兩種光鐠學(xué)上位移的光語 分布，從而當(dāng)測(cè)量該兩種光鐠學(xué)上位移的光語分布時(shí)，能夠計(jì)及像素 效能與讀出噪聲中的差。結(jié)果是，因?yàn)槟軌蚍浅＞_地構(gòu)造光譜，所 以同一光束兩種光語學(xué)上位移的光語分布，能夠用于優(yōu)化SSRS方法， 以降低喇曼光語中的熒光。
在該光鐠設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)位移裝置包括光學(xué)開關(guān)、 第一光路、和第二光路，這里，所述光學(xué)開關(guān)適用于接收所述光束， 并適用于引導(dǎo)所述光束進(jìn)入所述第一光路或進(jìn)入所述第二光路，所述 第一光路適用于以第一方式照射所述色散元件，而所述第二光路適用 于以第二方式照射所述色散元件。光學(xué)開關(guān)例如可以是晶體，該晶體 適用于還原光束并當(dāng)晶體兩端施加電功率時(shí)，適用于引導(dǎo)光束進(jìn)入不 同方向。這樣，該晶體適用于引導(dǎo)光束進(jìn)入第一光路或進(jìn)入第二光路。 光路是定義光學(xué)系統(tǒng)中光束將沿該光路傳播的路徑。光路例如可以是 光纖，其中光束由于內(nèi)反射而在纖心內(nèi)傳播，或者，光路可以由許多 反射鏡建立，這些反射鏡引導(dǎo)光束從一點(diǎn)到達(dá)另一點(diǎn)，等等。因此實(shí) 現(xiàn)了能夠引導(dǎo)光束進(jìn)入第一光路并據(jù)此以第一方式照射色散元件，其 后，引導(dǎo)光束進(jìn)入第二光路并據(jù)此以第二方式照射色散元件。結(jié)果得 到的是，能夠設(shè)計(jì)如何以第一和第二方式照射色散元件，從而使本領(lǐng) 域熟練人員能夠非常精確地設(shè)計(jì)光謙位移。
在該光譜設(shè)備的再一個(gè)實(shí)施例中，第一光路包括被所述光束照 射的第一狹縫、從所述第一狹縫接收所述光束的第一準(zhǔn)直裝置，這里， 所述第一準(zhǔn)直裝置適用于使所述光束準(zhǔn)直，以便所述色散元件被第一 準(zhǔn)直光束以所述第一方式照射。據(jù)此，能夠設(shè)計(jì)第一光路，使色散元 件被準(zhǔn)直的光束照射，得到第 一空間分布的均勻空間分布。
在該光語設(shè)備的又一個(gè)實(shí)施例中，第二光路包括被所述光束照 射的第二狹縫、從所述第二狹縫接收所述光束的第二準(zhǔn)直裝置，這里， 所述第二準(zhǔn)直裝置適用于使所述光束準(zhǔn)直，以便所述色散元件被第二
準(zhǔn)直光束以所述第二方式照射。據(jù)此，能夠設(shè)計(jì)第二光路，使色散元 件被準(zhǔn)直的光束照射，得到第二空間分布的均勻空間分布。
在該光語設(shè)備的再一個(gè)實(shí)施例中，還包括聚焦裝置，它適用于把 所述至少兩種空間上位移的空間分布的至少 一部分，聚焦在所述檢測(cè) 器上。據(jù)此能夠設(shè)計(jì)該設(shè)備，使檢測(cè)器收集盡可能多的光。
在該光i普設(shè)備的再一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)器是包括許多光電檢測(cè)器 的一種檢測(cè)器。據(jù)此可以實(shí)現(xiàn)光束的光鐠分量強(qiáng)度非常快速和精確的測(cè)量。
在該光譜設(shè)備的再一個(gè)實(shí)施例中，聚焦裝置還適用于把所述兩種 空間上位移的空間色散所述至少一部分，聚焦在許多所述光電檢測(cè)器 上，使當(dāng)以不同方式照射所述色散元件時(shí)，每一光電檢測(cè)器被不同的 光謙分量照射。據(jù)此，第一和第二狹縫的像，能夠成像在每一光電檢 測(cè)器上，使每一光電檢測(cè)器將檢測(cè)所述光束預(yù)定光譜分量的強(qiáng)度。此 外，可以非常精確地i殳計(jì)光譜的位移。
本發(fā)明還涉及分析從樣品收集的光束的探測(cè)系統(tǒng)，這里的探測(cè)系 統(tǒng)包括上面說明的光i普設(shè)備。據(jù)此，通過測(cè)量光束中光語分量的兩種 光譜學(xué)上位移的光鐠分布，能夠分析光束的光譜分量。該光語分量例 如可以是從樣品接收的喇曼信號(hào)。
在再一個(gè)實(shí)施例中，探測(cè)系統(tǒng)還包括用于照射所述樣品的光源； 適用于從所述樣品收集光束，并適用于引導(dǎo)所述光束進(jìn)入所述光譜設(shè) 備和/或處理裝置和儲(chǔ)存裝置的光學(xué)探針，所述處理裝置，適用于把所 述光鐠設(shè)備測(cè)量的光語學(xué)上位移的光譜分布，儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)存裝置 中。據(jù)此獲得以上所述優(yōu)點(diǎn)，還可以設(shè)計(jì)該探測(cè)系統(tǒng)，使之照射樣品， 其后，在來自光源的光已經(jīng)與樣品相互作用之后，使之收集光束。
在探測(cè)系統(tǒng)的再一個(gè)實(shí)施例中，處理裝置還適用于用光譜學(xué)上位 移的光鐠分布，實(shí)施SSRS方法。據(jù)此，該探測(cè)系統(tǒng)可以適用于自動(dòng) 地用光語學(xué)上位移的光語分布，實(shí)施SSRS方法。據(jù)此，能夠從喇曼 光譜中除去熒光并同時(shí)增強(qiáng)喇曼線。結(jié)果是，能夠用喇曼光鐠術(shù)分析 樣品中的分子組成。
該方法還涉及一種測(cè)量光束中至少兩種光諳學(xué)上位移的光譜分布的方法；所述方法包括用所述光束以笫一方式照射色散元件，產(chǎn) 生所述光束中光謙分量的第一空間色散的步驟；用檢測(cè)器檢測(cè)至少一 部分所述第一空間色散強(qiáng)度的步驟；和用所述光束以第二方式照射所 述色散元件，產(chǎn)生所述光束中光鐠分量的第二空間色散的步驟；及用 所述檢測(cè)器檢測(cè)至少一部分所述第二空間色散強(qiáng)度的步驟。據(jù)此獲得 以上說明的優(yōu)點(diǎn)。


下面將參照各圖說明本發(fā)明的各實(shí)施例，其中圖1畫出切茲尼-特納光鐠儀。圖2畫出SSRS方法的流程圖。圖3畫出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖4畫出本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖5畫出本發(fā)明的第三實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖l畫出光鐠術(shù)的原理，并表明基于切茲尼-特納光譜儀構(gòu)成的 光譜儀(101)。該光i普儀包括入口狹縫(102)、第一 (103a)及 第二(103b)凹面反射鏡、反射光柵(104)、和CCD檢測(cè)器(105)。 光束(106)在入口狹縫進(jìn)入光譜儀，其后向第一凹面反射鏡(103a) 引導(dǎo)，該反射鏡使光束準(zhǔn)直，并再引導(dǎo)到反射光柵(104)上。反射 光柵使光色散為不同的波長，并把光再引導(dǎo)到第二凹面反射鏡 (103b),后者把光聚焦到CCD檢測(cè)器上。由于光柵的色散，不同 的波長將被聚焦在CCD上不同的地方。這一事實(shí)在該圖中通過以虛 線(107)和點(diǎn)線(108)畫出兩種不同波長。CCD檢測(cè)器包括按陣列 排成行的許多個(gè)別的光電檢測(cè)器，因此，每一光電檢測(cè)器將檢測(cè)聚焦 在該光電檢測(cè)器上該波長片段的強(qiáng)度。這種配置使它能夠非常快速地 測(cè)量光束(108)的光譜分布，因?yàn)镃CD將近似同時(shí)地記錄每一光電 檢測(cè)器測(cè)量的強(qiáng)度。大多數(shù)光鐠儀因此構(gòu)造成以需要測(cè)量光鐠分布的 波長光譜，照射CCD。光譜分布的分辨率，依賴于CCD必須覆蓋的
光譜有多寬，和陣列中各個(gè)光電檢測(cè)器的數(shù)量。上面"^兌明的光i普儀，可以用于測(cè)量同一測(cè)試光束(106)兩種位 移的光語分布，為的是用SSRS方法來降低焚光，和增強(qiáng)喇曼光鐠線 中的喇曼線。在目前的光鐠儀中，這可以例如通過旋轉(zhuǎn)衍射光柵完成， 但結(jié)果是，各波長片段將在CCD陣列上移動(dòng)，相同波長將因此被CCD 陣列中另一個(gè)光電二極管檢測(cè)。從而能夠獲得測(cè)試光束的兩種位移的 光譜。但是，如上所述，當(dāng)使用類似于這種傳統(tǒng)的光鐠儀獲得SSRS 方法中使用的喇曼光語時(shí)，有許多缺點(diǎn)。圖2畫出位移相減喇曼光謙術(shù)方法(SSRS)原理的流程圖。首 先，用例如光鐠儀測(cè)量?jī)煞N喇曼光譜(a、 b) (201)。該光鐠表明， 光的強(qiáng)度(1)作為波長(w)的函數(shù)(通常以cm一測(cè)量)，而第二 光譜(b)與第一光傳(a)相比，發(fā)生位移。其后，該兩種光譜(a、 b)相減(202 )，得到相減的光鐠(c)。然后，把相減的光鐠(c) 與相關(guān)函數(shù)(d)相關(guān)(203)。相關(guān)函數(shù)是根據(jù)光諳中喇曼線的知識(shí)， 和兩種測(cè)量光譜(a、 b)之間位移的知識(shí)而選擇的。相關(guān)函數(shù)例如可 以是洛倫茲(Lorenz)函數(shù)、高斯函數(shù)、或沃伊特(Voigt)函數(shù)，取決 于信號(hào)和信號(hào)自身的光謙儀巻積。然后，相關(guān)函數(shù)可以按照信號(hào)的光 學(xué)位移用數(shù)學(xué)方法位移。得到的相關(guān)(e),是最終(204)的已校正 基線。圖3畫出本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例，其中按照本發(fā)明的光譜儀(301 )， 被集成在使用SSRS方法的探測(cè)系統(tǒng)中，以便分析喇曼光i普。探測(cè)系 統(tǒng)包括光源(302)、探針(303)、光學(xué)開關(guān)(304)、光譜儀(301)、 和數(shù)據(jù)處理裝置(305)。光源(302)例如可以是適用于喇曼光譜術(shù) 使用的激光器，諸如氦氖激光器、氬離子激光器。把光引導(dǎo)到探針 (303 )，例如通過許多光纖(306)。在本實(shí)施例中，探針適用于照 射樣品(307)并從樣品收集向后散射的光。但是，探針可以用許多 不同方式構(gòu)造，這些方式取決樣品、光源、及其應(yīng)用等等。探針收集 的光被引導(dǎo)到光學(xué)開關(guān)(304)，該光學(xué)開關(guān)能夠引導(dǎo)光進(jìn)入第一(308) 和第二光路(309)。能夠調(diào)整光學(xué)開關(guān)，使被它引導(dǎo)的光進(jìn)入哪一
光路。來自第一光路的光，在第一入口狹縫(310)進(jìn)入光譜儀，而 來自第二光路的光，在第二入口狹縫(311)進(jìn)入光語儀。光諮儀包括第一 (310)和第二 (311)入口狹縫、兩個(gè)準(zhǔn)直透 鏡(312)、棱鏡(313)、光學(xué)濾波器(314)、凹面反射光柵(315)、 和CCD陣列(105)。第一光路中的光在光纖內(nèi)傳播并在第一入口狹縫(310)進(jìn)入光 譜儀。這一步例如可以用標(biāo)準(zhǔn)的光纖耦合器完成。然后，用光學(xué)透鏡， 例如梯度折射率透鏡(GRIN)，使來自光纖的光準(zhǔn)直。其后，把已 準(zhǔn)直的光束引導(dǎo)到棱鏡(313),棱鏡反射已準(zhǔn)直的光束通過光學(xué)濾 波器(314)并引向凹面反射光柵(315)。當(dāng)光語儀用作喇曼光譜儀 時(shí)，光學(xué)濾波器的設(shè)計(jì)，是要衰減/除去樣品的瑞利散射。凹面反射光 柵(315 )使光色散為各波長片段并把這些波長片段反射和聚焦到CCD 檢測(cè)器(105)上，以便CCD陣列(105)中每一光電檢測(cè)器檢測(cè)一 個(gè)波長片段。CCD檢測(cè)器因此能從第一光路(308)測(cè)量光的光譜分 布。凹面反射光柵在豎直平面中傾斜，以避免反射和色散的各波長片 段在它們向CCD檢測(cè)器傳播的路徑上，投射到濾波器上。因此，CCD 檢測(cè)器被放置在濾波器和棱鏡以上或以下的高度。來自第二光路的光，正如來自第一光路的光一樣進(jìn)入光語儀，即 被準(zhǔn)直、被棱鏡再引導(dǎo)、通過濾波器、被色散為各波長片段、反射并 聚焦在CCD檢測(cè)器上。但是，光是通過第二入口狹縫(311)并因此 投射在棱鏡的相對(duì)側(cè)。結(jié)果是，準(zhǔn)直的光束將在不同于第一光路的另 一個(gè)地方，投射到凹面反射光柵上。據(jù)此，光鐠在CCD (105)上位 移，該CCD將因此測(cè)量與第一光路的光相比是位移的光語。CCD檢 測(cè)器將因此能夠測(cè)量?jī)煞N相互間位移的光語。在本實(shí)施例中，CCD檢測(cè)器耦合到數(shù)據(jù)處理裝置(205)，諸如 計(jì)算機(jī)、微處理器之類。數(shù)據(jù)處理裝置能夠控制CCD檢測(cè)器和光學(xué) 開關(guān)。據(jù)此能夠引導(dǎo)光從探針進(jìn)入第一光路(308)，并用CCD檢測(cè) 器測(cè)量光譜；其后，數(shù)據(jù)處理裝置能夠儲(chǔ)存/保存測(cè)量的光i普。其后， 光學(xué)開關(guān)引導(dǎo)光從探針進(jìn)入第二光路(309)，然后，CCD檢測(cè)器將
測(cè)量位移的光譜，該位移的光謙同樣被數(shù)據(jù)處理裝置儲(chǔ)存/保存。數(shù)據(jù)處理裝置適用于用該兩種測(cè)量的位移光語，實(shí)現(xiàn)SSRS方法(已在上 面說明)。從SSRS方法得到的光鐠，可以在其后例如用于分析樣品 的分子組成。圖4畫出圖3中所示探測(cè)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。該探測(cè)系統(tǒng)類似 于圖3的探測(cè)系統(tǒng)，包括光源(302)、探針(303)、光學(xué)開關(guān)(304)、 光譜儀(301)、和數(shù)據(jù)處理裝置(305)。但是，光譜位移是用透射 光柵(401)代替凹面光柵實(shí)現(xiàn)的。在已經(jīng)被棱鏡(313)反射之后的 兩光束，通過透射光柵(401)。透射光柵使光色散為各波長片段， 其后，各波長片段例如被光學(xué)透鏡(402)聚焦在CCD檢測(cè)器上，使 每一波長片段聚焦在CCD檢測(cè)器的光電檢測(cè)器上。在本實(shí)施例中， 位移也是由棱鏡獲得的，本實(shí)施例使兩光束投射到棱鏡的相對(duì)側(cè)和/ 或以不同角度投射到棱鏡上。結(jié)果是，該兩光束將按不同距離和/或角 度，投射到透射光柵上，導(dǎo)致各波長片段將在不同地方投射到CCD 檢測(cè)器上。據(jù)此，獲得兩種光譜之間的位移，而該CCD可以測(cè)量這 兩種光譜。圖5畫出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在本實(shí)施例中的光學(xué)開關(guān) (304 )，被集成在光譜儀中。該光學(xué)開關(guān)適用于引導(dǎo)光進(jìn)入兩條光 路，如實(shí)線(501)和虛線(502 )所示。兩光束通過入口狹縫(310、 311)，之后被聚焦裝置(312)準(zhǔn)直，投射到本實(shí)施例的凹面反射光 柵(315)上，該凹面反射光柵反射該兩光束，使該兩光束色散，和 把該兩光束聚焦在CCD檢測(cè)器上。據(jù)此，如在上面的說明，可以獲 得兩種光譜中的位移。此外，用于實(shí)施SSRS方法的數(shù)據(jù)處理裝置 (305)，是集成在光i瞽儀中的。上面說明的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，本領(lǐng)域熟練人員可以非常精確地設(shè)計(jì) 兩種光譜的位移。結(jié)果是，在圖2說明的SSRS方法中，用于與相減 位移光譜相關(guān)的基準(zhǔn)函數(shù)，可以按照光語儀的光學(xué)性質(zhì)選擇。得到的 是，可以構(gòu)成一種供SSRS方法使用的測(cè)量位移光譜的設(shè)備，并作為 喇曼光譜分析中使用的工具。 上述實(shí)施例僅僅作為例子，因此不應(yīng)視作本發(fā)明范圍的限制，因 為本領(lǐng)域熟練人員將能在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)類似的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量光束至少兩種光譜學(xué)上位移的光譜分布的光譜設(shè)備，所述設(shè)備包括·色散元件，所述色散元件當(dāng)被光束照射時(shí)，適用于產(chǎn)生所述光束中光譜分量的空間色散；·檢測(cè)器，適用于測(cè)量至少一部分所述色散光譜分量的強(qiáng)度；特征在于，所述設(shè)備還包括·光學(xué)位移裝置，適用于以至少兩種不同方式照射所述色散元件，使所述光束不同地投射在所述色散元件上，從而使所述色散元件產(chǎn)生所述光束中光譜分量的至少兩種空間上位移的空間色散。
2. 按照權(quán)利要求1的光謙設(shè)備，特征在于，所述光學(xué)位移裝置 包括光學(xué)開關(guān)、第一光路、和第二光路，這里，所述光學(xué)開關(guān)適用 于接收所述光束并適用于引導(dǎo)所述光束進(jìn)入所述第 一光路或進(jìn)入所 述第二光路，所述第一光路適用于按第一方式照射所述色散元件，而 所述第二光路適用于按第二方式照射所述色散元件。
3. 按照權(quán)利要求2的光譜設(shè)備，特征在于，所述第一光路包括 被所述光束照射的第一狹縫、從所述第一狹縫接收所述光束的第一準(zhǔn) 直裝置，這里，所述第一準(zhǔn)直裝置適用于把所述光束準(zhǔn)直，使所述第 一方式中的所述色散元件，被第一準(zhǔn)直光束照射。
4. 按照權(quán)利要求2或3的光譜設(shè)備，特征在于，所述第二光路 包括被所述光束照射的第二狹縫、從所述第二狹縫接收所述光束的 第二準(zhǔn)直裝置，這里，所述第二準(zhǔn)直裝置適用于把所述光束準(zhǔn)直，使 所述第二方式中的所述色散元件，被第二準(zhǔn)直光束照射。
5. 按照前面權(quán)利要求l-4任一項(xiàng)的光譜設(shè)備，特征在于，所述 設(shè)備還包括聚焦裝置，適用于把所述至少兩種空間上位移的空間分布 的至少一部分，聚焦在所述檢測(cè)器上。
6. 按照前面權(quán)利要求l-5任一項(xiàng)的光鐠設(shè)備，特征在于，所述 檢測(cè)器是包括許多光電檢測(cè)器的檢測(cè)器。
7. 按照權(quán)利要求5和6的光譜設(shè)備，特征在于，所述聚焦裝置 還適用于把所述兩種空間上位移的空間分布的至少一部分，聚焦在許 多所述光電檢測(cè)器上，使當(dāng)以不同方式照射所述色散元件時(shí)，每一光 電檢測(cè)器被不同的光鐠分量照射。
8. —種分析從樣品收集的光束的探測(cè)系統(tǒng)，特征在于，所述探 測(cè)系統(tǒng)包括權(quán)利要求1-7說明的光鐠設(shè)備。
9. 按照權(quán)利要求8的探測(cè)系統(tǒng)，特征在于，所述探測(cè)系統(tǒng)還包 括用于照射所述樣品的光源。
10. 按照權(quán)利要求9或10的探測(cè)系統(tǒng)，特征在于，所述探測(cè)系 統(tǒng)還包括光學(xué)探針，適用于從樣品收集光，并適用于優(yōu)點(diǎn)所述光束進(jìn) 入權(quán)利要求l-7說明的所述光譜設(shè)備。
11. 按照前面權(quán)利要求8-10任一項(xiàng)的探測(cè)系統(tǒng)，特征在于，所 述探測(cè)系統(tǒng)還包括處理裝置和儲(chǔ)存裝置，所述處理裝置適用于把所述 光譜設(shè)備測(cè)量的光i普學(xué)上位移的光譜分布，儲(chǔ)存在所述儲(chǔ)存裝置中。
12. 按照前面權(quán)利要求8-11任一項(xiàng)的探測(cè)系統(tǒng)，特征在于，所 述處理裝置還適用于用所述光譜學(xué)上位移的光譜分布，實(shí)施SSRS方 法。
13. —種測(cè)量光束中至少兩種光i普位移的光語分布的方法；所述 方法包括如下步驟 用所述光束按第一方式照射色散元件，產(chǎn)生所述光束中 光i普分量的第一空間色散； 用檢測(cè)器檢測(cè)至少一部分所述第一空間色散的強(qiáng)度；特征在于，所述方法還包括如下步驟 用所述光束按第二方式照射色散元件，產(chǎn)生所述光束中 光譜分量的第二空間色散； 用檢測(cè)器檢測(cè)至少一部分所述第二空間色散的強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量光束至少兩種光譜學(xué)上位移的光譜分布的光譜設(shè)備，所述設(shè)備包括色散元件和檢測(cè)器，所述色散元件當(dāng)被光束照射時(shí)，適用于產(chǎn)生所述光束中光譜分量的空間色散；該檢測(cè)器適用于測(cè)量至少一部分所述色散光譜分量的強(qiáng)度；所述設(shè)備還包括光學(xué)位移裝置，適用于以至少兩種不同方式照射所述色散元件，使所述光束不同地投射到所述色散元件上，從而使所述色散元件產(chǎn)生所述光束中光譜分量的至少兩種空間上位移的空間色散。本發(fā)明還涉及一種探測(cè)系統(tǒng)，該探測(cè)系統(tǒng)包括測(cè)量光束至少兩種光譜學(xué)上位移的光譜分布的所述光譜設(shè)備，和測(cè)量光束至少兩種光譜學(xué)上位移的光譜分布的方法。
文檔編號(hào)G01J3/44GK101213428SQ200680020430
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者斯蒂芬·O·班克, 莫藤·亨內(nèi)貝格 申請(qǐng)人:Rsp系統(tǒng)有限責(zé)任公司