[发明专利]用于分析多组分样品的具有宽带失真校正的光谱法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及光谱法，并且特别涉及在测量多组分样品的吸收光谱时对失真效应的校正。

背景技术

光谱法指的是根据辐射的波长或频率，对基于辐射和物质之间的相互作用的量的测量。光学光谱仪是照射样品并且通过频率(或波长)分量和通过它们的功率或强度来分析反射/散射的或者透射的辐射的设备。总的来说，存在两种类型的光谱仪，色散型和非色散型(例如，离散滤波器或者干涉仪)。

如光谱学领域所已知的，存在多种可以促使吸收光谱的宽带失真的效应。这样的效应可以包括但并不限于光学散射、宽带吸收、由于表面形态和/或拓扑而引起的散射。

发明内容

提供了此概要以遵照37 C.F.R.§1.73，其呈现了本发明的概要以便简要地指示本发明的本质和实质。在该概要将不被用来解释或者限制权利要求的范围或含义的理解的情况下提交此概要。

本发明的实施例描述了用于分析多组分样品的至少第一化学组分的光谱方法及其光谱系统。与传统的光谱仪器和方法所使用的传统的单个波长或者偶尔最大两(2)个波长(或频率)相比，本发明的实施例通常利用在通常大于二(2)的更大数目的波长(或频率)处的光谱测量结果。这样的在大于两(2)个的测量波长处的测量结果被输入到多参数多项式校准关系式，以便从多组分样品自动生成参数数据(例如wt.％)。

本发明人发现使用来自远离第一化学组分的吸收峰的一个或更多参考波段的光谱信息，连同接近于第一化学组分的吸收峰的传统测量波段信息一起，提供了用来校正促使吸收光谱的宽带失真的不期望测量效应的能力。这样的效应包括但并不限于，光学散射、宽带吸收、由于表面形态和/或拓扑而引起的散射。多组分样品可以是液体、气体或者固体，或者是混合相样品(例如粉末中的水分)。

在本发明的实施例中，多组分样品包括具有至少第一特征吸收峰的第一化学组分，在接近于第一吸收峰的测量波段下照射该多组分样品，并且还在第一化学组分没有任何特征吸收特性的第一和第二参考波段下照射该多组分样品。探测反射或者透射的探测数据，其包括接近于第一吸收峰的测量功率，以及在参考波段的第一和第二参考功率。使用探测数据对求出多个不同波段比(WR)的值，以便生成多个测量WR值。然后通过在校准关系式中用测量WR值替代多个不同WR而求出把第一化学组分的含量关联到多个不同WR的多元多项式校准方程的值，来确定第一化学组分的含量。

本发明的实施例通常被描述成用于测量多组分样品的化学组分之一的参数。然而，本发明的实施例可以通常被应用于与样品中存在的一样多的不同化学组分，假设每个期望的组分具有可由所提供的仪器测量的特征吸收特性和两(2)个参考波段。

测量波段和参考波段典型地都为10-200nm宽。如本文所使用的，对于“测量波段”而言术语“接近于”第一吸收峰指的是在第一吸收峰的半高全宽(full width at half maximum，FWHM)的五(5)倍之内的光谱位置。如本文所使用的术语没有特征吸收特性的“参考波段”指的是如果存在的话，通常在远离第一化学组分的第一吸收峰或者(一个或多个)其他吸收峰中的最大吸收峰的FWHM的至少一(1)倍的光谱位置。典型地，参考波长距第一吸收峰至少30nm。

相应波长范围典型地在红外区中，其通常在750nm和1mm之间，诸如近红外(near infrared，NIR)，其在本文中通常被定义为波长在0.75-2.0μm。然而，假定感兴趣组分在UV或可见范围下提供光谱特征，那么波长范围可以从UV跨距到整个IR范围。

按照本发明实施例的方法通常可以被应用于在反射或者透射模式下操作的任何类型的光谱传感器使用光谱仪或者离散滤波器技术所生成的数据。通常还可以使用诸如FTIR光谱仪之类的台式设备。

附图说明

图1是根据本发明的实施例示出了用于测量多组分样品中第一化学组分的参数的第一示例性方法中的步骤的流程图。

图2是根据本发明的实施例的具有处理器的基于非色散型反射的红外光谱系统的框图，该处理器运行存储在相关联存储器中的多参数拟合方程，所述多参数拟合方程由该处理器运行以便自动生成多组分样品的参数数据。

具体实施方式