Способ и система для оценки образцов

Способ и система для оценки образцов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и к системе оценки, по меньшей мере, одного химического и/или физического свойства образца или пробы, используя спектроскопические способы, основанные на интерферометрии.

Описание предшествующего уровня техники

Спектральные способы, основанные на модуляции, были известны много лет. Один из этих способов был разработан Майкельсоном в 1891 г. (A.A.Michelson, Phil. Mag. (5), 31, 256, 1891) и обычно упоминается как "интерферометр Майкельсона". Интерферометры Майкельсона в настоящее время широко используются в различных коммерческих спектроскопических приборах для измерений в инфракрасном диапазоне (ABB-Bomem Ink. США, PerkinElmer Ink. США, Thermo Nicolet USA, Foss Analitical Denmark). Интерферометр Майкельсона основан на разделении пучка света и последующем рекомбинировании этих двух пучков после возникновения разности хода, создающем, таким образом, интерференцию обнаруженного света. Другим спектроскопическим способом, основанным на интерференции света, является способ Фабри-Перо, который основан на прохождении света через два частично отражающих зеркала, и при котором интерференция происходит при изменении расстояния между зеркалами. Различные другие спектроскопические способы, такие как ядерный магнитный резонанс (ЯМР), используют подобные способы получения данных интерференции, обычно описываемые путем преобразования информации, наблюдаемой во временной области и/или в области расстояний, в информацию в области частот или длин волн, используя преобразование Фурье (например, преобразование данных "свободного наведенного послесвечения" в сдвиг в Фурье-ЯМР-кривой).

Чтобы восстановить спектральную информацию, интерференционная информация (интерферограмма) численно преобразуется с помощью преобразования Фурье. Спектроскопические способы, основанные на интерференционных способах, поэтому часто называют спектроскопией с Фурье-преобразованием (Фурье-спектроскопия).

Интерференционная спектроскопия, в целом, обладает несколькими преимуществами перед другими спектроскопическими способами, такими как монохроматор, призмы, фильтры или магнитные свиппирования. В современных измерительных приборах спектрофотометры на основе преобразования Фурье фактически заменили эти способы. Наиболее явными преимуществами способов с преобразованием Фурье являются стабильность длины волны, высокая скорость сканирования, высокое спектральное разрешение, один датчик, стабильная спектральная характеристика. Всестороннее описание инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье дается в работе P.R.Griffiths и J. A. de Haseth "Fourier Transform Infrared Spectrometry" John Wiley & Sons, 1986 (ISBN 0-471-09902-3).

Фурье-спектрофотометры используются, прежде всего, для регистрации спектральной информации, применяемой для качественного и/или количественного анализа образцов. Такие способы спектроскопического анализа применялись долгое время и поэтому основаны на обширном опыте, а после того, как Фурье-спектроскопия и персональные компьютеры получили широкое распространение, они стали применяться к традиционным способам. При внедрении новых способов были разработаны новые применения, а также были реализованы новые способы, например калибровка со многими переменными. Таким образом, увеличилось количество промышленных применений спектроскопических способов, пользующихся преимуществом гибкости и скорости этих способов.

Современные способы производства и компьютеры сыграли существенную роль в увеличении применения Фурье-спектроскопии, поскольку механическое и электронное проектирование и конструирование таких приборов является сложным и требует высокой точности и иногда экзотических материалов. Компьютеры также необходимы для выполнения требующего большого объема вычислений преобразования из "абстрактной" интерференционной информации в "материальную" спектральную информацию, на которой специалисты по спектроскопии основывают свой анализ. Чтобы воспользоваться всеми преимуществами спектральной информации, необходимо также в большой мере использовать компьютеры, чтобы применять необходимые, часто очень сложные модели калибровки со многими переменными.

Многие из присущих способам интерферометрии свойства делают их пригодными для стандартизации измерительных приборов. В интерферометрах Майкельсона, например, длина волны обычно определяется одним лазером (например, гелий-неоновым лазером), работающим на известной и стабильной длине волны. Поскольку свойства лазера могут быть определены с большой точностью, информация о длине волны интерферометра очень точна и стабильна. Другой элемент, единственный датчик, позволяет производить относительно простую и стабильную стандартизацию интенсивности, и, таким образом, выходной сигнал Фурье-спектрофотометра стандартизируется относительно просто. Стандартизация, в этом случае, означает, что возможно коррелировать информацию, полученную на одном измерительном приборе, с информацией, полученной на другом измерительном приборе. Спектры поэтому легко переносятся с одного места в другое и с прибора на прибор, но также интересно то, что это позволяет разрабатывать прогнозирующие модели на одном приборе, а затем применять их к результатам, полученным на другом приборе. Эта возможность обычно упоминается как перенос калибровки. Описание способов стандартизации спектроскопического прибора дается в работе Y.Wang, D.J.Veltkamp и B.R.Kowalski ("Multivariate Instrument Standardization" Anal. Chem., 63(23), стр.2750-2756, 1991) и T.B.Blank, S.T.Sum, S.D.Brown и S.L.Monfre ("Transfer of Near-Infrared Multivariate Calibrations without Standarts", Anal. Chem., 68(17), 2987-2995, 1996).

Перенос калибровки представляет очевидный интерес, так как часто эталонные образцы с точно известными эталонными значениями для интересующих компонентов получить бывает трудно и дорого. Таким образом, можно вложить большие усилия в проведение единственной калибровки путем получения точных эталонных значений и/или использования большого количества образцов, таким образом, включая в модель калибровки вариации воздействий нескольких помех. Эта калибровка может затем переноситься на другие измерительные приборы с малой или полностью отсутствующей потерей характеристик. Преимущество такого способа для производителей контрольно-измерительных приборов очевидно, так как новые приборы готовы к измерению любой характеристики сразу же после изготовления, и когда разработаны новые калибровки, они могут распространяться на существующие измерительные приборы посредством обмена информацией.

Одним общим недостатком нескольких спектрофотометрических способов, включая Фурье-спектрофотометры, является относительно высокий уровень механической сложности и физические размеры. Эти признаки свойственны существующему применению интерферометров в спектроскопии. Требование высокого спектрального разрешения приводит в результате к большим физическим размерам, тем самым, определяя размеры измерительных приборов. Это, в принципе, не проблема, поскольку большинство спектрофотометров являются приборами "настольного применения", обычно в лаборатории. Требования промышленности на более стойкие приборы, пригодные для установки в неблагоприятной промышленной окружающей среде, поэтому выполнить нелегко.

Одна из особенностей интерферометров Майкельсона и нескольких других интерференционных спектрофотометрических способов, являющаяся большим теоретическим преимуществом, состоит в том, что информация от всех спектральных элементов измеряется одновременно, и относительный вес каждого элемента в каждой точке интерферограммы различен. Поэтому каждая точка информации (точка данных) в интерферограмме содержит информацию обо всех спектральных элементах, но в комбинациях, уникальных для данной точки данных относительно других точек данных в интерферограмме (предполагая односторонние интерферограммы). Таким образом, измеряя несколько точек данных, становится возможным получить информацию о спектральных данных. Введение термина "точка данных" предполагает, что интерферограмма измеряется вовсе не как единая интерферограмма, а только лишь как набор дискретных элементов и, таким образом, в свою очередь, становится очевидным, что спектральная информация также связана скорее с дискретными спектральными точками данных или спектральных элементов, чем с непрерывной спектральной информацией (то есть всех спектральных элементов). Короче говоря, информация в данной точке спектральных данных, полученная с помощью интерферометрии, основана на взвешенной информации от всех точек данных интерферограммы.

Традиционно оценка химических или физических свойств образца основывалась на информации для одной, двух или лишь нескольких дискретных длин волн (например, поглощение/прохождение или излучение на длине волны). Частично это делается из-за свойственной одномерным корреляциям простоты интерпретации и частично - из-за трудности выполнения сложных ручных вычислений. При применении для оценки способов калибровки со многими переменными, которые получили более широкое распространение с появлением персональных компьютеров, появились более широкие возможности проводить оценку более сложных проблем, например интерференция спектров, наложение спектральных характеристик, нелинейность или сокорреляция.

Эти более усложненные оценки стали возможны с использованием калибровок со многими переменными, среди которых, если упомянуть лишь некоторые, например множественная линейная регрессия (MLR), модель с частичными наименьшими квадратами (PLS), модель с основным компонентом (PCA/PCR), многоходовая калибровочная модель искусственной нейронной сети (ANN). В принципе, эти способы основаны при использовании информации от множества спектральных элементов для определения и/или компенсации сложной ковариантности или эффектов в спектральной информации. В идеале, количество необходимых точек спектральных данных существенно больше или равно количеству источников вариаций или эффектов, присутствующих при измерениях. Часто выгодно использовать большее количество спектральных элементов, и в некоторых случаях 100 или даже 1000 или более спектральных элементов используются для оценки одного единственного химического или физического свойства в присутствии сложных помех. Выбранное количество точек спектральных данных в большей степени зависит от прибора, применения и способа, использованного для определения модели.

Применение этих способов калибровки в спектроскопии опирается на теоретическую спектроскопию. Для цели разрешения накладывающихся спектральных характеристик и использования преимущества более стабильных показаний, обычно регистрируемых при максимальном значении поглощения, наибольший интерес представляют характеристики спектрального разрешения используемого измерительного прибора, и обычно для различных конкретных применений назначают определенные нижние пределы спектрального разрешения. В области спектрального разрешения упор был сделан на "критерий выборки Найквиста", который требует, чтобы частота выборки была достаточно высокой, чтобы получать не менее 2 точек данных за период самой высокой интересующей частоты (в контексте спектрального разрешения, частота относится к форме спектральной характеристики, например ширина и/или крутизна роста кривой поглощения или излучения). В спектроскопии это может интерпретироваться как необходимость делать измерение таким образом, чтобы спектральное расстояние между ближайшими интересующими точками (например, ширина или половина ширины самого узкого пика или интересующего пика) охватывало, по меньшей мере, 2 точки данных.

В интерферометре Майкельсона расстояние между точками данных, выраженное в спектральных частотах, зависит от максимальной разницы в расстоянии для двух пучков согласно уравнению: Δν=Δ_max ^-1, где Δν означает наименьшую разность между двумя спектральными точками данных, и Δ_max означает максимальную разницу в пройденном расстоянии двух пучков. В Фурье-спектроскопии инфракрасного диапазона спектральная информация обычно представляется в зависимости от частоты, выраженной в единицах измерения 1/см или см^-1, которые называются волновыми числами (ν), но в других дисциплинах могут использоваться другие системы обозначений. В спектроскопии в средней и ближней областях инфракрасной части спектра, где небольшие спектральные характеристики обычно имеют порядок до приблизительно 20 см^-1 для твердых и/или жидких образцов и меньше 10 см^-1 для газовых образцов, наиболее распространенными являются интерферометры с максимальной разницей расстояния между 0,5 см и 5 см. В интерферометрах Майкельсона, в которых одно из зеркал перемещается, это расстояние является удвоенным ходом движущегося зеркала или запаздыванием.

Другой особенностью спектроскопических способов, таких как спектроскопия с преобразованием Фурье, помимо спектрального разрешения, является точность определения информации ординаты, такой как ослабление или излучение электромагнитной энергии. На основе приведенного выше обсуждения в отношении спектрального разрешения (или, в более общем плане, разрешения информации по абсциссе) определяется минимальный размер полученной интерферограммы (например, в связи с перемещением движущегося зеркала в интерферометре Майкельсона). Преобразование Фурье подразумевает, что для повышения или оптимизации точности информации по ординате для любого конкретного прибора необходимо улучшать точность информации по ординате в интерферограмме. Помимо механической и/или электронной оптимизации, очевидный способ для такой оптимизации предлагает элемент времени измерения. В целом, концепция времени измерения в текущем контексте связана с получением среднего значения некоторого числа отдельных точек данных, обычно получаемых путем неоднократного повторения свиппирования интерферометра. В патенте US 5771096 предлагается дальнейшая оптимизация времени измерения, например, путем измерения различных областей интерферограммы различное число раз, тем самым, получая относительно более точную информацию для области интерферограммы, находящейся в центре или вблизи центра интерферограммы (центральный лепесток), и объединяя ее с интерферограммой большего запаздывания, чтобы получить спектр с адекватным спектральным разрешением, используя преобразование Фурье.

Оценка химических или физических свойств, такая как качественный и/или количественный анализ химических компонентов, делается с использованием спектроскопических данных (оцененное ослабление или пропускание в одном или более диапазонов длин волн или на одной или более спектральных компонент). Таким образом, приведенное выше рассмотрение в отношении информации по абсциссе и ординате уместно в данном контексте, и такие оценки выполняются для спектральной информации, удовлетворяющей этим требованиям.

Другой подход к использованию данных интерферометрии предложен Смоллом и Арнольдом (патенты US 549317 и US 6061582), когда участок интерферограммы, не включающий центральный лепесток, используется для извлечения спектрального компонента, малого по ширине полосы по сравнению с фоновым сигналом. Результат действия способа эквивалентен фильтрации верхних частот.

В некоторых передовых способах оценки, основанных на спектральной информации, учитываются, в сущности, все имеющиеся в наличии спектральные точки данных, тогда как в других используется лишь ограниченное число точек спектральных данных. Тот факт, что каждая точка данных в интерферограмме представляет информацию обо всех спектральных компонентах, и каждый спектральный компонент, созданный из интерферограммы, содержит взвешенную информацию от каждой точки данных интерферограммы (свойство преобразования Фурье), подразумевает, что, независимо от того, используются ли только относительно немногие или, в сущности, все имеющиеся спектральные компоненты, учитывается взвешенная информация от всех точек данных интерферограммы.

Теоретически, качество информации, такой как спектральная информация, полученная на основе интерферограммы, улучшается путем увеличения числа наблюдений (то есть числа точек данных), по аналогии с общим свойством дисперсии среднего значения. Полагая, что информация в точке данных интерферограммы является чистой информацией о спектральных компонентах и, до некоторой степени, случайной ошибкой, можно предположить, что качество информации точек спектральных данных, полученной на основе точек данных интерферограммы, улучшается за счет включения большего количества точек данных, создающих спектральную информацию (так называемое, разрешение). В этом контексте "качество информации" относится к свойствам, таким как точность и/или погрешность, обычно связанным с интенсивностями, имеющим отношение к характеристикам оценки. С другой стороны, на наблюдаемую интерферограмму могут оказывать влияние другие источники информации, не относящиеся к спектральной информации, такие как температура, зависимый от времени электрический шум, если упомянуть лишь некоторые, и в этих условиях включение всей информации может вносить деструктивную информацию в отношении качества оценки.

При применении существующей современной интерферометрии должное внимание уделялось факторам, потенциально ограничивающим характеристики измерительных приборов и моделей, используемых для оценки. Используемые механические и электронные компоненты в течение последних десятилетий существенно улучшились, и это положительно сказалось на характеристиках измерительных приборов.

Одной их областей технологии, которая использовалась во многих передовых спектрофотометрах, является область пьезоэлектрических возбудителей. Они нашли применение в приборах, предлагающих динамическую юстировку оптических компонент (Varian Inc, США) за счет быстрого и точного движения, которое может быть создано пьезоэлектрическими возбудителями на коротком расстоянии (обычно приблизительно 1 мкм). Кроме того, пьезоэлектрические возбудители использовались в спектроскопии видимых изображений (Yang Jiao и др., Optics Express, 11, 1961-1965, 2003) и в интерферометре со ступенчатым сканированием изображения для астрономии высокого разрешения (Frederic Grandmont, Laurent Drissen и Gilles Joncas, Proc. SPIE, 4842, 392-401, 2003).

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является альтернативная стратегия корреляции интерференционной информации с химическими и/или физическими свойствами образца. Эта стратегия может быть осуществлена способом и системой, которые предлагают существенные технические и коммерческие преимущества по сравнению с современными способами, основанными на интерференционной спектроскопии.

Обнаружено, что возможно выполнить оценку химических и/или физических свойств образца или материала образца с существенным упрощением способов и систем, используемых в настоящее время, в соответствии с достижениями техники в этой области, причем без существенного снижения статистического качества оценки по сравнению с оценками, проводимыми современными способами, использующими передовые современные системы. На деле, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предлагают существенное преимущество по сравнению с существующими способами, а несколько предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения делают возможным выполнять оценки, до настоящего времени бывшие невыполнимыми при использовании современных способов и систем, существующих в этой области техники.

Настоящее изобретение демонстрирует, что информация, содержащаяся только в нескольких точках данных интерферограммы, или другая интерференционная информация может быть адекватной для выполнения оценки с характеристиками, которые сопоставимы по характеристикам с оценкой, даваемой современными передовыми способами и системами. Спектральная информация, получаемая на основе пониженного числа точек данных интерферограммы, например, с помощью преобразования Фурье, приводит в результате к значительному искажению в некоторых вариантах осуществления, но, что удивительно, эта информация, как выяснилось, хорошо подходит для выполнения оценки с приемлемым статистическим качеством.

Было обнаружено, что способы и системы, основанные на текущем применении, предлагают существенное преимущество по сравнению с современными передовыми способами и системами, таким образом, обладая коммерческим потенциалом в применении таких способов и/или систем.

Особенность изобретения связана со способом и системой для оценки, по меньшей мере, одного химического или физического параметра образца, при которых оценка основана на интерферометрии или информации, получаемой с ее помощью. Способ и система, соответствующие изобретению, позволяют иметь упрощенное и надежное измерение. Соответственно, в одном из вариантов осуществления изобретение связано со способом оценки, по меньшей мере, одного химического или физического параметра образца, содержащим этапы, на которых

устанавливают средство модуляции, причем упомянутое средство модуляции содержит интерферометр, у которого разность оптических путей получается за счет перемещения с помощью твердотельного возбудителя, по меньшей мере, одного оптического компонента упомянутого интерферометра,

модулируют с помощью интерферометра свет, излучаемый из образца, имевший взаимодействие с образцом и/или излучаемый на образец,

обнаруживают модулированный свет в ближней области спектра инфракрасного (ИК) диапазона и/или в ИК-диапазоне или свойство, получаемое на основе упомянутого модулированного света, с помощью, по меньшей мере, одного датчика,

коррелируют полученную информацию с, по меньшей мере, одним химическим или физическим свойством.

Соответственно, изобретение связано с системой для оценки, по меньшей мере, одного химического или физического свойства образца, содержащей

средство модуляции, причем упомянутое средство модуляции содержит интерферометр, у которого разность оптических путей возникает за счет вызванного твердотельным возбудителем движения, по меньшей мере, одного оптического компонента упомянутого интерферометра, и упомянутый интерферометр способен модулировать свет, излучаемый из образца, имевший взаимодействие с образцом и/или излучаемый на образец,

по меньшей мере, один датчик, способный обнаруживать модулированный свет в ближней области спектра ИК-диапазона и/или в ИК-диапазоне или свойство на основе упомянутого модулированного света,

средство корреляции полученной информации с, по меньшей мере, одним химическим или физическим свойством.

В другом варианте осуществления изобретение связано со способом и системой оценки, по меньшей мере, одного химического или физического свойства образца, содержащими этапы, на которых

устанавливают средство модуляции, причем упомянутое средство модуляции содержит интерферометр, у которого разность оптических путей возникает за счет перемещения, по меньшей мере, одного оптического компонента упомянутого интерферометра, и у которого упомянутый оптический компонент имеет длину сканирования, пригодную для формирования максимальной разности оптических путей между 10 мкм и 10000 мкм, например, между 10 мкм и 2000 мкм,

модулируют с помощью интерферометра свет, излучаемый из образца, имевший взаимодействие с образцом и/или излучаемый на образец,

обнаруживают модулированный свет, имеющий длину волны, по меньшей мере, 1000 мкм, или свойство на основе упомянутого модулированного света с помощью, по меньшей мере, одного датчика,

коррелируют полученную информации с, по меньшей мере, одним химическим или физическим свойство.

Настоящее изобретение особенно полезно для разработки способа и системы, пригодных для получения интерферограммы или информации, получаемой из нее, без использования внешнего эталона или внешнего сигнала, когда получена информация о модулированных световых сигналах. Соответственно, в еще одном варианте осуществления изобретение связано со способом оценки, по меньшей мере, одного химического или физического свойства образца, содержащим этапы, на которых

устанавливают средство модуляции, причем упомянутое средство модуляции содержит интерферометр, у которого разность оптических путей возникает за счет движения, по меньшей мере, одного оптического компонента упомянутого интерферометра,

модулируют с помощью интерферометра свет, излучаемый из образца, имевший взаимодействие с образцом и/или излучаемый на образец,

обнаруживают модулированный свет или свойство, получаемое на основе упомянутого модулированного света, с помощью, по меньшей мере, одного датчика, причем получение информации о модулированном световом сигнале делается без обращения к внешней информации или внешнему сигналу,

коррелируют полученную информацию об обнаруженном свете с оптической длиной пути, получая интерферограмму,

коррелируют полученную интерферограмму и/или информацию об обнаруженном свете и оптической длине пути с, по меньшей мере, одним химическим или физическим свойством.

Дополнительно, изобретение связано с системой оценки, по меньшей мере, одного химического или физического свойства, содержащей

средство модуляции, причем упомянутое средство модуляции включает интерферометр, в котором оптическая разность путей возникает за счет движения, по меньшей мере, одного оптического компонента в упомянутом интерферометре, и упомянутый интерферометр способен модулировать свет, излучаемый из образца, прошедший через образец и/или излучаемый на образец,

по меньшей мере, один датчик, способный обнаруживать модулированный свет или свойство на основе упомянутого модулированного света, у которого получение информации о модулированном световом сигнале делается независимо от внешней информации или внешнего сигнала,

средство корреляции полученной информации об обнаруженном свете с оптической длиной пути для получения интерферограммы,

средство корреляции полученной интерферограммы и/или информации об обнаруженном свете и оптической длине пути с, по меньшей мере, одним химическим или физическим свойством.

Настоящее изобретение дополнительно позволяет иметь упрощенный способ оценки химического или физического свойства образца путем определения или оценки интерференционных нагрузок для одиночного отдельного спектрального элемента. Соответственно, особенность изобретения связана со способом оценки, по меньшей мере, одного химического или физического свойства образца, содержащим этапы, на которых

a) получают интерферограмму, представляющую обнаруженную модуляцию света, имевшего взаимодействие с образцом, по которой информация, содержащаяся в интерферограмме, может быть коррелирована с оптической разностью путей,

b) определяют или оценивают интерференционные нагрузки для одиночного спектрального элемента или одиночным спектральным компонентом, соответствующим упомянутой корреляции с разностью оптических путей, и при условиях, существенно схожих с условиями, при которых формируется интерферограмма,

c) произвольно повторяют этап b) заранее определенное число раз,

d) определяют вклады интерференционных нагрузок в упомянутую интерферограмму, и

e) коррелируют упомянутые вклады с, по меньшей мере, одним химическим или физическим свойством.

Соответственно, изобретение связано с системой оценки, по меньшей мере, одного химического или физического свойства образца, содержащей

а) средство получения интерферограммы, представляющей обнаруженную модуляцию света, имевшего взаимодействие с образцом, причем информация интерферограммы может быть коррелирована с оптической разностью путей,

b) по меньшей мере, один датчик для определения или оценки интерференционной нагрузки для одиночного спектрального элемента или одиночным спектральным компонентом, соответствующим упомянутой корреляции с разностью оптических путей, и при условиях, в сущности, подобных условиям формирования интерферограммы,

c) средство произвольного повторения этапа b) заранее определенное число раз,

d) средство определения вкладов интерференционных нагрузок в упомянутую интерферограмму, и

e) средство корреляции упомянутого множества с, по меньшей мере, одним химическим или физическим свойством.

Настоящее изобретение также обеспечивает упрощенный способ стандартизации аппаратурных устройств для оценки химического или физического свойства образца. Соответственно, изобретение связано со способом стандартизации интерферометра, при котором упомянутый способ содержит этапы, на которых

a. создают, по меньшей мере, одну интерферограмму для, по меньшей мере, одного образца для стандартизации в упомянутом интерферометре,

b. обеспечивают стандартную интерферограмму для упомянутого стандартного образца или для, по меньшей мере, одной стандартной характеристики,

c. коррелируют упомянутую стандартную интерферограмму с, по меньшей мере, одной интерферограммой, полученной на этапе a), и

d. стандартизируют интерферометр на основе корреляционной информации, полученной на этапе c).

Дополнительно, изобретение связано со способом и системой, стандартизированной согласно изобретению. Таким образом, изобретение связано со способом оценки, по меньшей мере, одного химического или физического свойства образца, содержащим этапы на которых

устанавливают интерферометр, стандартизированный, как определено выше,

получают, по меньшей мере, одну интерферограмму для образца,

стандартизируют интерферограммы на основе параметров стандартизации, полученных в результате стандартизации интерферометра, и

коррелируют стандартизированную интерферограмму или информацию, полученную из упомянутой интерферограммы, с, по меньшей мере, одним химическим или физическим свойством образца.

Соответственно, изобретение связано с системой для оценки, по меньшей мере, одного химического или физического свойства образца, содержащей

интерферометр, стандартизированный, как определено выше,

средство получения, по меньшей мере, одной интерферограммы для образца,

средство стандартизации интерферограммы на основе параметров стандартизации, полученных в результате стандартизации интерферометра, и

средство корреляции стандартизированной интерферограммы или информации, полученной из упомянутой интерферограммы, с, по меньшей мере, одним химическим или физическим свойством образца.

Цель одновариантного или многовариантного способа оценки свойства (например, химического и/или физического свойства), основанного на спектральных данных, состоит в построении модели, которая может извлекать интересующую информацию из спектральной информации (например, модели калибровки). В случае одновариантной системы (например, системы и/или образца, в которых может быть получен сигнал, характеризующий интересующее свойство, свободный от какой-либо помехи) обычно достаточно использовать информацию одиночного спектрального элемента, в то время как более общие многовариантные способы требуют информацию от многочисленных спектральных элементов и/или спектральных компонент.

При создании моделей оценки химических и/или физических свойств очень желательно и обычно необходимо иметь доступ к информации, отражающей некоторое количество независимых источников вариаций, которые предпочтительно коррелируются к интересующим свойством и/или любым другим свойством, влияющим на рассматриваемое свойство. В целом, при рассмотрении системы с n независимыми свойствами необходимо иметь доступ к, по меньшей мере, n источникам информации и обычно к большему, чем n, числу источников, в зависимости от степени, в которой источники информации отражают независимые вариации и/или случайные вариации (например, шум). При использовании спектроскопии, таким образом, обычно стремятся найти некоторое число подходящих спектральных элементов или диапазонов волн, которые отражают такие независимые вариации.

Предпочтительный способ настоящего изобретения для оптимизации использования интерференционной информации для оценки химического или физического свойства, предпочтительно на основе множества результатов измерений множества образцов с известными свойствами, во-первых, предпочтительно выполняется с возможностью получения спектральной информации из интерференционной информации (например, излучение или затухание/поглощение) и последующего применения способов калибровки со многими переменными к спектральной информации, когда результат этих способов используется для присвоения важности или действительности различным спектральным элементам. Во-вторых, с возможностью использования информации о важности или действительности для идентификации спектральных элементов или спектральных компонентов, которые представляют информацию, коррелированную с оцениваемым свойством. В-третьих, с возможностью определения предпочтительной корреляции между идентифицированными спектральными элементами или спектральными компонентами и интерференционными данными, предпочтительно, с учетом одного или более факторов, таких как повторное измерение, повторная стандартизация интерференционной системы, различные интерференционные системы, различные состояния образца или, в целом, любого фактора, способного влиять на определение интерференционной информации. В-четвертых, с возможностью использования предпочтительной корреляции для оценки спектральных свойств образца, предпочтительно, повторяя перечисленные выше этапы, используя тот же самый или другой образец или результат измерения образцов, чтобы окончательно прийти к модели, пригодной для оценки химического или физического свойства. В целом, модель, созданная в соответствии с такой процедурой, характеризуется внутренне свойственной ей стабильностью в отношении состояния образца или используемого измерительного прибора. Предпочтительное свойство такой модели состоит в том, что для оценки используется не вся интерференционная информация, а только части или области, которые демонстрируют благоприятные свойства. Другие равно предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения основаны на прямом включении интерференционной информации в модель, без какого-либо преобразования в спектральную информацию, а также возможны предпочтительные варианты осуществления, включающие как спектральную информацию, так и интерференционную информацию.

Любой электромагнитный спектр состоит из бесконечного множества спектральных элементов. Количество компонент в спектре поэтому не ограничено, но в том случае, когда спектральная характеристика, например ослабление и/или излучение электромагнитного поля, может рассматриваться как конечная по разрешающей способности, такая информация может быть представлена набором соответствующего числа спектральных элементов, для которого соответствующее число спектральных элементов предпочтительно позволяет правильно, в сущности, воспроизвести спектральную характеристику через интерполяцию.

В соответствии с современными способами оценки, основанными на спектроскопии, обычно принимаются требования к разрешающей способности, связанные с представлением встречающихся спектральных характеристик. Вопреки этому, удивительно, но было обнаружено, что использование для основанной на интерферометрии спектроскопии условий, которые снижают разрешающую способность представления спектральных характеристик (когда подвергаются способам современных спектральных способов типа преобразования Фурье), приводит в результате к получению удовлетворительного статистического качества нескольких оценок химических и/или физических свойств. Несколько из наиболее предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения позволяют сделать оценки, которые должны быть сделаны в условиях, которые при применении традиционной интерференционной/основанной на преобразовании Фурье спектроскопии дают сильно искаженную