能谱测量中用于谱处理的方法和设备技术

一种在能谱测量中用于谱处理的方法，它包括以下步骤： 测量来自一个待测物体的用于测量的光的能谱； 在用于测量的光的能谱上添加一个预定值；以及 通过对添加了预定值的用于测量的光的能谱进行吸收率转换获得具有减小了噪声的吸收谱。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种方法和一种设备，它们用于处理通过把光照射到准备用能谱测量进行测量的物体上所得到的透射光或反射光的能谱。
技术介绍
不论测量到的能量值有多大，能谱测量中所得到的能谱都有噪声存在。对于因光源的光学特性、探测器的灵敏度特性、待测物体的高吸收率等原因而使能量值比较接近于噪声的波长，当该能谱被转换成吸收谱时，噪声将被大为放大。其结果是，噪声变得大于原始的吸收率信息，导致出现不能给出正确定量分析的困难。对于吸收谱的处理来说，存在大于原始吸收率信息的噪声也是一种困难。其原因例如是大量的噪声使得不可能利用自动轴向对准功能，这就是一个困难。在多变量分析中，使用多个波长下的测量值进行计算。在这样的计算中，存在大量噪声也是一个困难。其原因是大量的噪声使得不可能进行正确的定量分析。在能谱测量中，通常用来减小谱中的噪声的已知方法有多次扫描平均法和运动平均光滑法。对于有过多噪声的波长通常不能进行定量分析。在能谱测量中，含在能谱中的噪声基本上与能量值无关，是恒定的。然而，当原始能量值变小时，含有吸收谱中的噪声将变大。在多次扫描平均方法中，获得吸收率信息所需的时间要长得多。而且，噪声减小的程度也是有限的。在运动平均光滑法中，不可能减小大于原始吸收率信息的噪声。而且，甚至有可能在小噪声的波长范围内丢失吸收率信息。本专利技术的目的是提供一种方法和一种设备，它们能在能谱测量中减小含有吸收谱内的噪声。本专利技术公开的内容本专利技术的方法是一种在能谱测量中用来处理能谱的方法，它包括以下步骤。测量来自待测物体的用于测量的光的能谱；在用于测量的光的能谱上加上一个预定值；通过对加上了预定值的用于测量的光的能谱进行吸收率转换，获得具有减小了噪声的吸收谱。这样便达到了上述目的。上述预定值对于用于测量的光的能谱的一个波长范围是可变的。该方法还可以包括这样的步骤根据具有减小了噪声的吸收谱，对含在待测物体中的一个成份进行定量分析。该定量分析可以基于多变量分析方法进行。本专利技术的设备是一种在能谱测量中用来处理能谱的设备，它包括一个测量部分，用来测量来自待测物体的用于测量的光的能谱；一个添加部分，用来把一个预定值添加到用于测量的光的能谱上；以及一个转换部分，用来通过对加上了预定值的用于测量的光的能谱进行吸收率转换，以获得具有减小了噪声的吸收谱，这样便达到了上述目的。上述预定值对于用于测量的光的能谱的一个波长范围是可变的。该设备还可以包括一个定量分析部分，用来根据具有减小了噪声的吸收谱，对含在待测物体中的一个成份进行定量分析。该定量分析可以基于多变量分析方法进行。下面将说明本专利技术的功能。根据本专利技术，可以通过给用于测量的光的能谱添加一个预定值或一个预定谱并把添加了预定值或预定谱的用于测量的光的能谱转换成吸收谱，获得具有减小了的噪声的吸收谱。通过利用具有减小了噪声的吸收谱进行定量分析可以改善定量分析的精度。附图简要说明图1是示出根据本专利技术的一个光学设备1的结构的图。图2是示出含水葡萄糖溶液的一些透射能谱的图。图3是示出谱处理之前的一些吸收谱与对应于葡萄糖浓度为0％的吸收谱之间的差别的图。图4是示出谱处理之后的一些吸收谱与对应于葡萄糖浓度为0％的吸收谱之间的差别的图。图5示出含水葡萄糖溶液在对应于4288cm-1至4000cm-1的波长范围内的吸收积分值与葡萄糖浓度的关系的一些分析曲线。图6示出基于PCR(主成分回归)多变量分析方法进行的定量分析的一些结果。实施本专利技术的最佳模式下面将参考附图说明本专利技术的一个实施例。图1示出根据本专利技术的一个光学设备1的结构。设备1利用减小了噪声的吸收谱进行定量分析。设备1含有一个测量部分10、一个添加部分11、一个转换部分12、以及一个定量分析部分13。测量部分10接收通过把光照射到待测物体2上而得到的透射光或反射光(即用于测量的光3)。测量部分10测量用于测量的光3的能谱。由测量部分10测得的能谱被输出给添加部分11。添加部分11把一个预定值或一个预定谱添加到由测量部分10测得的能谱上。添加了预定值或预定谱的能谱被输出给转换部分12。转换部分12把添加了预定值或预定谱的能谱转换成吸收谱，结果得到一个减小了噪声的吸收谱。由转换部分12得到的减小了噪声的吸收谱被输出给定量分析部分13。定量分析部分13利用减小了噪声的吸收谱对含在待测物体中的各种成份进行定量分析。例如，定量分析部分13通过对减小了噪声的吸收谱执行多变量分析而对含在待测物体中的各种成份进行定量分析。下面将说明通过对添加了预定值或预定谱的能谱进行吸收率转换来得到减小了噪声的吸收谱的原理。根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律，吸收率由(式1)表示(式1)A＝-log(I/Io)其中A吸收率I用于测量的光的强度Io入射光的强度。不过在实际测量中，用于测量的光的强度I和入射光的强度Io都将含有噪声。假定用于测量的光的理想强度I(λ)和入射光的理想强度Io(λ)都含有噪声±K。这时，对波长λ的吸收率A(λ)由(式2)表示(式2)A(λ)＝-log((I(λ)±K)/(Io(λ)±K))如果入射光强度Io(λ)比噪声±K足够地大，则(式3)成立(式3)Io(λ)≈Io(λ)±K当用一个任意系数k作为噪声±K与用于测量的光的理想强度I(λ)的倍数关系来表示噪声±K时，则(式4)成立(式4)±K＝±k·I(λ) 根据(式3)和(式4)，(式2)可改写成(式5)(式5)A(λ)≈-log((I(λ)±k.I(λ))/Io(λ))＝-log((I(λ)·(1±k))/Io(λ))＝-log(I(λ)/Io(λ))-log(1±k)根据(式1)和(式5)，可以发现在吸收率A(λ)中含有噪声-log(1±k)。当噪声比用于测量的光的理想强度I(λ)足够地小时，(式6)成立。在此情形下，含在吸收率A(λ)中的噪声幅度几乎为零(见(式7))。因此，当噪声比用于测量的光的理想强度I(λ)足够地小时，噪声几乎不影响吸收率A(λ)。(式6)k＜＜1(k≥0)(式7)lim{-log(1-k)-(-log(1+k))}≈log1-log1＝0反之，当噪声接近等于用于测量的光的理想强度I(λ)时，(式8)成立。在该情形下，含在吸收率A(λ)中的噪声幅度为无限大(见(式9))。因此，当噪声接近等于用于测量的光的理想强度I(λ)时，它将大大地影响吸收率A(λ)。(式8)k≈1(式9)lim{-log(1-k)-(-log(1+k)}≈log0-log2→-∞当在用于测量的光的强度I(λ)上添加一个固定值N时，(式2)改变为(式10)。(式10)A(λ)＝-log((I(λ)±K+N)/(Io(λ)±K+N))如果入射光的强度Io(λ)比噪声±K和固定值N都足够地大，则(式11)成立。(式11)Io(λ)≈Io(λ)±K+N当用一个任意系数n作为固定值N与用于测量的光的理想强度I(λ)的倍数关系来表示固定值N时，(式12)成立。(式12)N＝n.I(λ)根据(式4)、(式11)和(式12)，(式10)可改写成(式13)。(式13)A(λ)≈-log((I(λ)±k·I(λ)+n·I(λ))/Io(λ))≈-log((I(λ)·(1±k+n))/Io(λ))≈-log(I(λ)/Io(λ)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：芦边惠美，
申请(专利权)人：株式会社京都第一科学，
类型：发明
国别省市：