分光光度计的制作方法

本发明涉及光谱仪、分光镜、辐射计、干涉仪、轮廓仪，并且特别地但不排他地涉及光学分光光度计(spectrofilometer)。

背景技术：

1、干涉仪和光谱仪在各种学科中用于测量电磁辐射(诸如光)的特性。它们用于测量辐射的各种特性，例如其强度、偏振、波长、频率或相位。

2、轮廓仪在各种学科中用于评估或测量轮廓特征，例如表面粗糙度、波纹度、特征高度、平滑度、空隙检测和缺陷检测。

3、干涉仪、光谱仪和轮廓仪可以被认为是电磁波处理系统，其收集电磁辐射，操纵所收集的电磁辐射以从电磁辐射生成图案，检测由所收集和操纵的电磁辐射形成的所生成的图案，并且响应于检测到所检测的图案而生成信号。干涉仪、光谱仪和轮廓仪的元件可以是静态的或动态的，并且它们的元件可以被安装以便允许它们被静态地或动态地扫描或平移。

4、在一些干涉仪系统中，电磁辐射穿过杨氏狭缝(young’s slit)布置以形成两个或更多次级辐射源，次级辐射源在源离开狭缝时衍射，然后在它们重叠时干涉。然后将干涉图案检测为干涉图，干涉图是干涉图案的空间表示。干涉图的形式由衍射光的光谱分量确定。

5、在一些光谱仪系统中，电磁辐射穿过衍射光栅和成像布置以形成多个次级辐射源，多个次级辐射源在它们离开狭缝时衍射，并且然后在它们重叠时干涉。然后，干涉图案被检测为光谱图，光谱图是干涉图案的空间表示。光谱图的形式由衍射光的光谱分量确定。

6、在一些轮廓仪系统中，电磁辐射的图案被投射到感兴趣的表面上，并且来自感兴趣的表面的电磁辐射的反射图案被检测为表面的图像图案轮廓图表示。轮廓图的形式由反射光的图案确定。

7、检测器阵列通常用于记录和捕获干涉图、光谱图和图像图案以用于信号处理和分析。一系列图像分析、频率分析、数学变换、条纹计数、机器视觉和加权算法通常用于分析图案以恢复幅度、强度、时间信息、光谱信息、轮廓信息和/或相位信息以及其他数据。

8、干涉仪、光谱仪和轮廓仪通常独立使用，并且不共享相同的壳体、光学器件或检测元件，并且在干涉仪、光谱仪和轮廓仪仪器中生成和检测的图案通常在分布频率和振幅方面很大程度上不同。例如，考虑到低相干源，使用波前干涉仪产生的干涉图案在窄范围内包含少量高频振荡，而光谱图案在宽范围内包含大量低频振荡。对于高相干源，情况分别相反。轮廓仪投影图案可以在幅度、频率、相位和偏振方面显著变化。

9、干涉仪通常最好以单模操作以获得最高可见性、保真度和分辨率，使得低相干光的收集由于这种光的宽矢量变化性质而受到限制，而光谱仪仪器的限制明显较少。当以高相干光操作时，光谱仪易于饱和，因为激光的窄矢量变化性质导致大部分光仅照射一个或几个像素，从而驱动它们进入饱和，而波前干涉仪将激光分散在阵列中的大多数像素上。轮廓仪成像图案也通常在一定范围的图案特征频率和强度上分散在阵列中的大多数像素上。

10、至少出于这些原因，需要避免这些限制的改进的分光光度计。

技术实现思路

1、根据本公开的一个方面，提供了一种分光光度计。分光光度计包括外壳、至少一个轮廓仪和一个或多个干涉仪分束元件和/或一个或多个光谱仪色散元件。至少一个轮廓仪和一个或多个干涉仪分束元件和/或一个或多个光谱仪色散元件(spectrometer beam-dispersing element)容纳在外壳中，共享一个或多个辐射敏感元件，一个或多个辐射敏感元件被布置成响应于入射电磁辐射而生成信号，并且每个辐射敏感元件生成一个或多个光学输出。一个或多个光学输出被布置成使得相应的光轴基本上在一个或多个辐射敏感元件的平面中相交。

2、根据各个方面，分光光度计还可以包括在光学输出之间的一个或多个反射表面。

3、根据各个方面，一个或多个反射表面包括在一个或多个表面上的一个或多个光学涂层。

4、根据各个方面，反射表面中的一个或多个是微机电系统(mems)元件。每个mems元件是可控的，并且被配置为反射入射电磁辐射的一部分。

5、根据各个方面，一个或多个辐射敏感元件被配置为检测源自一个或多个空间上不同的位置的一个或多个输入。

6、根据各个方面，一个或多个输入包括来自至少一个轮廓仪和一个或多个干涉仪分束元件和/或一个或多个光谱仪色散元件的一个或多个光学输出。

7、根据各个方面，一个或多个输入包括一个或多个成像束。

8、根据各个方面，一个或多个输入包括一个或多个光波导。

9、根据各个方面，一个或多个光波导包括一个或多个光纤。

10、根据各个方面，其中分光光度计还包括一个或多个光波导。

11、根据各个方面，一个或多个光波导包括一个或多个光纤。

12、根据各个方面，一个或多个光纤包括以下各项中的一项或多项：微结构光纤；以及多芯光纤。

13、根据各个方面，一个或多个干涉仪分束元件是动态可调节的。

14、根据各个方面，一个或多个光谱仪色散元件是动态可调节的。

15、根据各个方面，分光光度计还包括一个或多个处理器和存储器。存储器被配置为存储指令，该指令在由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器处理由一个或多个辐射敏感元件生成的一个或多个信号，并生成入射电磁辐射的空间强度分布。

16、根据各个方面，指令在由一个或多个处理器执行时还使得一个或多个处理器使用以下中的一个或多个从空间强度分布中恢复数据：变换处理技术；曲线拟合技术；频率滤波技术；条纹计数技术；内插技术；加权技术；一阶或多阶微分；一阶或多阶积分；预测分析技术；机器学习技术；和人工智能技术。数据包括以下中的一个或多个：时间数据；光谱数据；相位数据；振幅数据；以及偏振数据。

17、根据本公开的另一方面，提供了一种分析电磁辐射的方法。该方法包括提供分光光度计。分光光度计包括外壳、处理器、存储器、至少一个轮廓仪和一个或多个干涉仪分束元件和/或一个或多个光谱仪色散元件。至少一个轮廓仪和一个或多个干涉仪分束元件和/或一个或多个光谱仪色散元件容纳在外壳中，共享一个或多个辐射敏感元件，一个或多个辐射敏感元件被布置成响应于入射电磁辐射而生成信号，并且每个辐射敏感元件生成一个或多个光学输出。一个或多个光学输出被布置成使得相应的光轴基本上在一个或多个辐射敏感元件的平面中相交。该方法还包括使用处理器处理由一个或多个辐射敏感元件生成的一个或多个信号，以及生成入射电磁辐射的空间强度分布。

18、根据各种实施例，该方法还包括使用处理器使用变换处理技术、曲线拟合技术、频率滤波技术、条纹计数技术、内插技术、加权技术、一阶或多阶微分、一阶或多阶积分、预测分析技术、相位分析技术、机器学习技术和/或人工智能技术从空间强度分布恢复数据。数据包括以下中的一个或多个：时间数据；光谱数据；相位数据；频率数据；振幅数据；以及偏振数据。

19、本发明的其他特征和优点将从以下参考附图仅以示例的方式给出的本发明的优选实施例的描述中变得显而易见。

技术特征：

1.一种分光光度计，包括：

2.根据权利要求1所述的分光光度计，还包括在所述光学输出之间的一个或多个反射表面。

3.根据权利要求2所述的分光光度计，其中所述一个或多个反射表面包括在所述一个或多个反射表面中的一个或多个上的一个或多个光学涂层。

4.根据权利要求2所述的分光光度计，其中所述一个或多个反射表面是微机电系统(mems)元件。

5.根据权利要求4所述的分光光度计，其中每个mems元件是可控的并且被配置为反射入射电磁辐射的一部分。

6.根据权利要求1所述的分光光度计，其中所述一个或多个辐射敏感元件被配置为检测源自一个或多个空间上不同的位置的一个或多个输入。

7.根据权利要求6所述的分光光度计，其中所述一个或多个输入包括所述一个或多个光学输出。

8.根据权利要求6所述的分光光度计，其中所述一个或多个输入包括一个或多个成像束。

9.根据权利要求6所述的分光光度计，其中所述一个或多个输入包括一个或多个光波导。

10.根据权利要求9所述的分光光度计，其中所述一个或多个光波导包括一个或多个光纤。

11.根据权利要求1所述的分光光度计，还包括一个或多个光波导。

12.根据权利要求11所述的分光光度计，其中所述一个或多个光波导包括一个或多个光纤。

13.根据权利要求12所述的分光光度计，其中所述一个或多个光纤包括以下中的一项或多项：微结构光纤；以及多芯光纤。

14.根据权利要求1所述的分光光度计，其中所述一个或多个干涉仪分束元件和/或所述一个或多个光谱仪色散元件是动态可调节的。

15.根据权利要求1所述的分光光度计，还包括：

16.根据权利要求15所述的分光光度计，其中所述指令在由所述一个或多个处理器执行时还使得所述一个或多个处理器：

17.一种分析电磁辐射的方法，包括：

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

技术总结提供了分光光度计。分光光度计包括轮廓仪、外壳、一个或多个干涉仪分束元件和/或一个或多个光谱仪色散元件。一个或多个干涉仪分束元件和一个或多个光谱仪色散元件容纳在外壳中，与轮廓仪共享一个或多个辐射敏感元件，一个或多个辐射敏感元件被布置成响应于入射电磁辐射而生成信号，并且每个辐射敏感元件生成一个或多个光学输出。一个或多个光学输出被布置成使得相应的光轴基本上在一个或多个辐射敏感元件的平面中相交。技术研发人员：D·墨菲受保护的技术使用者：雷尔衡量指标股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1