CN107076664A - 用于校正红外吸收光谱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于校正红外吸收光谱的方法，所述方法包括步骤：‑自样品提供测量得到的红外吸收光谱，‑通过利用至少一个光谱间隔来确定基线校正曲线，在所述光谱间隔中对于至少两个波长量的吸收量预期为零，‑从测得的红外吸收光谱中扣除基线校正曲线，以得到第一校正吸收光谱，‑提取位于指纹区外的至少一个吸收谱带，‑将各个提取得到的吸收谱带与预期的吸收谱带进行比较，‑根据比较步骤的结果来校正基线校正曲线，以获得校正的基线校正曲线，以及‑从测得的红外吸收光谱中扣除校正的基线校正曲线，以得到第二校正吸收光谱。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于校正红外吸收光谱的方法。本发明还涉及相关的谱仪和计算机程序产品。
背景技术
生物样品是包括不同细胞群和化合物的生物组织。每个细胞群表现出特定的代谢和生物化学特性，其被组织和/或分布在三个维度。每个化合物影响所分析的组织的整体状态。因此，希望在三个维度上研究生物样品中这些化合物和不同细胞群的演变。
为跟踪组织化合物的演变，已知有组织病理学技术。组织病理学是指为了研究疾病的表现对组织进行的显微检查。具体来说，在临床医学中，组织病理学是指手术样品经处理并将组织切片置于玻璃片上之后，由病理学家所做的活检或手术样品检查。相反，细胞病理学检查自由细胞或组织片段。
免疫组织化学和免疫荧光法是两种广泛应用的组织病理学技术。
免疫组织化学或IHC指利用抗体结合的原理特别是生物组织中的抗原，检测在组织切片的细胞或间质化学物中的标志-主要是抗原-的过程。Albert Coons博士在1941年提出该过程的概念并首次实现。可视化抗体-抗原的相互作用可以通过多种方式实现。在最常见的例子中，抗体与酶结合，如过氧化物酶，其可以催化着色反应。
可替代地，抗体也可以标记有荧光基团，如荧光素或罗丹明。该技术被称为免疫荧光法或IF。因此，这项技术是一种广泛使用的免疫标记的例子以及免疫组织化学的特定例子，其利用荧光显示抗体的位置。免疫荧光法可用于组织切片、所培养的细胞系或单个细胞，并且可以用来分析蛋白质、多糖和小生物分子和非生物分子的分布。免疫荧光法可以和其他荧光染色的非抗体方法组合使用，例如利用DAPI标记DNA。多种显微镜的设计可用于分析免疫荧光样品；最简单的是荧光显微镜，共聚焦显微镜也被广泛使用。也可以使用具有高分辨率的多种超分辨率显微镜设计。
然而，免疫组织化学和免疫荧光是组织病理学成像技术，其不对所分析的组织中的空间有序的化学品和细胞化合物提供分析方法。此外，这些技术不能提供对样品含量的定量测量。由于标志之间的兼容性差，这些技术在单一样品上的所分析的化合物的数目上也受到限制。
通过光谱技术尤其可以提供对样品含量的这种定量且更全面的测量。根据定义，光谱学是在宽波长区域上对物质和辐射能量之间的相互作用的研究。因此，多个实验技术是光谱学技术。红外光谱、拉曼光谱、质谱、X射线荧光都是提供对样品含量的定量测量的光谱技术的例子。
最近的举措已经表明，可以通过堆叠组织切片的二维图像重建三维红外成像。在B.R.Wood等人的文章中特别描述了这种技术的一个例子，标题是“A three-dimensionalmultivariate image processing technique for the analysis of FTIRspectroscopic images of multiple tissue sections”，发表于BMC Med Imaging，6(12)，1(2006)。
也提出了为了层析重建，从相同样品体积共同添加几个视图角度。这种方法是尤其从M.C.Martin等人的文章中演变而来，标题是“3D spectral imaging withsynchrotron Fourier transform infrared spectro-microtomography”，发表于NatMethods，10(9)，861(2013)。
使用同步辐射被认为是用于获得高信号/噪声值的硅碳棒资源的有价值的替代选择，其在三维重建中限制了定量人为产物。这种想法是尤其从C.Petibois等人的文章中演变而来，标题是“A bright future for synchrotron imaging”，发表于Nat Photonics，3(4)，179(2009)。这种思想也可以从F.Jamme等人的文章中发现，标题是“Synchrotoninfrared confocal microscope：Application to infrared 3D spectral imaging”，发表于J Phys：Conf Series，425(142002)，1(2012)。
然而，使用这种技术意味着使用具有相对高功率的辐射源。用于X射线荧光光谱分析或质谱离子源的同步加速器是这种辐射源的例子。这种功率源的使用限制了在诊所中光谱技术的发展。值得注意的是，不易获得的同步加速器设施，其阻止了考虑使用隐合同步辐射源的技术。还必须提到的是，这样的红外源被认为不够稳定以允许持久的光谱数据采集，其因此限制了在高光谱和像素分辨率时分析大型组织样品的能力。
此外，在诊所中使用的探测装置通常是小尺寸的，从而限制了对小的样品区域或体积的成像方法的适用性。
此外，这种技术还不适用于那些不是这些技术的应用专家的终端用户，即除医生和生物学家以外的终端用户。
此外，上述技术都不能够实现大尺寸的三维样品成像，即，例如，1cm3体积的手术切除活检。
由Georg SCHULZE等人所作的文件号为US 2012/287418、标题为“Investigationof Selected Baseline Removal Techniques as Candidates for AutomatedImplementation”的文章、Juwhan LIU和J.L.KOENIG所作的标题为“A New BaselineCorrection Algorithm Using Objective Criteria”的文章、和T.LAN等人所作的标题为“Automatic baseline correction of infrared spectra”的文章已知有用于校正透射光谱的方法。
发明内容
因此需要一种用于校正红外吸收光谱的方法，该方法至少部分地消除了上述缺陷。
为此，本发明提出了一种用于校正红外吸收光谱的方法，光谱是在波长量的预设范围内吸收量关于波长量的演变，吸收量是表征吸收的量，波长量是表征波长的量，用于校正红外吸收光谱的所述方法至少包括步骤：
-自样品提供测量得到的红外吸收光谱，
-通过利用至少一个光谱间隔来确定第一基线校正曲线，在所述光谱间隔中对于至少两个波长量的吸收量预期为零，
-从所测得的红外吸收光谱中扣除第一基线校正曲线，以获得第一校正吸收光谱，
-从所述第一校正吸收光谱中提取位于指纹区外的至少一个吸收谱带，吸收谱带是与样品中存在的化学物种类的至少一个共价键相关的数学分布图，所述数学分布图以数学参数为特征，所述数学参数的一个参数是位置，所述位置是所考虑的吸收谱带的吸收量的最大绝对值的波长量，
-将各个提取得到的吸收谱带与预期吸收谱带进行比较，
-根据比较步骤的结果校正第一基线校正曲线，以得到校正的基线校正曲线，以及
-从测得的红外吸收光谱中扣除校正的基线校正曲线，以获得第二校正吸收光谱。
根据有利但非强制性的进一步的方面，用于校正红外吸收光谱的方法可以以任何允许的组合包含以下特征中的一个或多个：
-所述校正步骤至少还包括以下步骤：从第一校正吸收光谱中扣除各个提取得到的吸收谱带来计算剩余光谱、以及采用剩余光谱作为补充计算材料来改良第一基线校正曲线以得到校正的基线校正曲线
-在确定步骤中，第一基线校正曲线是从组中选取的插值曲线，所述组包括：多项式函数、优选为低于或等于4阶的多项式；样条函数、优选为基于低于或等于4阶的多项式函数；以及多项式函数和/或样条函数的线性组合
-分布图选自高斯线型、洛伦兹线型和Voigt线型，Voigt线型以高斯比例和洛伦兹比例为特征
-所述数学参数的一个参数是吸收谱带的宽度
-所述数学参数的一个参数是吸收谱带的半峰全宽
-提取步骤包括以下步骤，在第一校正吸收光谱中搜索吸收谱带(一个或多个)，以得到发现的吸收谱带(一个或多个)，以及推导各个所发现的吸收谱带的数学参数，以得到推导得出的参数
-提取步骤还包括使用所推导的吸收谱带参数和分布图来定义每个吸收谱带
-对于每个提取得到的吸收谱带，改良步骤包括确定剩余光谱在所考虑的吸收谱带位置和/或在所考虑的吸收谱带的宽度的端点处的代数符号，和/或分析剩余光谱关于每个所考虑的吸收谱带的位置的对称性
-在提取步骤中，提取位置位于指纹区外的所有吸收谱带。
本文还提出了一种谱仪，包括辐射源、向样品传输辐射源发出的辐射的光学组件、样品保持器、探测装置和适用于执行如上文所述方法的计算器。
本文还涉及一种计算机程序产品，包括计算机可读介质，其上具有包括程序指令的计算机程序，计算机程序可被加载到数据处理单元并适于执行在此所述的方法。
附图说明
在下述描述的基础上能更好地理解本发明，其中下述描述对应于附图并描述了示例性的例子，并不限制本发明的对象。在附图中：
图1是一个***和一个计算机程序产品的示意图，它们的交互使得能够执行用于校正红外吸收光谱的方法，
图2是执行用于校正红外吸收光谱的方法的一个例子的流程图，
图3-图7是吸收光谱的图示，其是吸光度关于波数的演变，
图8是一个谱仪的示意图。
具体实施方式
图1示意了***10和计算机程序产品11。计算机程序产品11和***10之间的交互使得能执行用于确定和样品中存在的化学物种类的共价键相关的至少一个吸收谱带的方法。这在图1中用两个框12和13表示。第一个框对应于输入，在此上下文中，即光谱。第二个框对应于输出，在此上下文中，即校正得到的吸收光谱。
***10是计算机。在这一例子中，***10是笔记本电脑。
更一般地，***10是计算机或计算机***或类似的电子计算装置，其适用于操纵和/或将在计算***寄存器和/或存储器中的表现为物理量，例如电子量，的数据转换为在计算***存储器、寄存器或其他信息存储、传输或显示装置中的同样表现为物理量的其他数据。
***10包括处理器、键盘14和显示单元16。
该处理器包括数据处理单元、存储器和适用于读取计算机可读介质的读取器。
计算机程序产品11包括计算机可读介质。
计算机可读介质是可由处理器的读取器读取的介质。该计算机可读介质是适用于存储电子指令的介质，并且能够耦合到计算机***总线上。
这样的计算机可读存储介质例如是磁盘、软盘、光盘、光盘只读存储器、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁性或光学卡或任何其他类型的媒质，适用于存储电子指令，并能够被耦合到计算机***总线。
计算机程序存储在计算机可读存储介质中。该计算机程序包括一个或多个存储的程序指令序列。
计算机程序被加载到数据处理单元，当数据处理单元运行该计算机程序时，计算机程序适用于执行用于确定吸收谱带的方法。
现参照图2的流程图描述***10的运转，图2示意了执行用于校正红外吸收光谱的方法的一个例子。用于校正的这种方法在下文中参考图3-图7所示的所得到的光谱和基线校正曲线进行详述。
用于校正的方法包括步骤150，自样品提供测量得到的红外吸收光谱。
测量得到的吸收光谱在本说明的其余部分中标为SMEASURED。
根据定义，光谱是一组光谱数据，其代表在波长量的预设范围中吸收量关于波长量的演变。
吸收量是代表吸收的量。例如，吸收强度或吸光度为吸收量。
波长量是代表波长的量。例如，频率、波数、波长为代表波长的量。
波长量的预设范围代表可用数据的波长域。
本说明的其余部分中，例如，吸收量被认为是吸光度，且波长量被认为是波数。然而，与吸光度相关的每个特征可以用于另一个吸收量。同样，与波长量相关的每个特征可以用于另一个波长量。因此，在本说明的其余部分，吸收光谱被认为是一组光谱数据，其表示在波数的预设范围内吸光度关于波数的演变。
吸收光谱指的是测量辐射的吸收的光谱技术，由于与样品的相互作用，吸收光谱是频率或波长的函数。样品从辐射场吸收能量，即光子。吸收量作为波长量的函数而变化，这种变化就是吸收光谱。因此，吸收光谱在整个电磁频谱上执行。
这意味着，波数的预设范围一般可以是电磁频谱的任意部分，如可见光、紫外和红外部分。
优选地，波数的预设范围使得吸收光谱是红外光谱。
更优选地，波数的预设范围在7000cm-1和10cm-1之间延伸(这对应于包括1.5微米和1000微米之间波长的范围)。
有很多实验方法来测量吸收光谱。最常见的布置是使产生的辐射束指向样品，并检测穿过它的辐射强度。所透射的能量可用于计算吸收。源、样品布置和检测技术根据频率范围和实验目的可以有显著不同。
因此，步骤150自样品提供测量得到的吸收光谱通过提供能从中获得吸收光谱的任意光谱来实现。
值得注意的是，吸收光谱可以来自于透射光谱。事实上，吸收和透射光谱表示出等效信息，且一个可以从另一个通过数学变换计算得出。透射光谱在吸收最弱的波长处具有最大强度，因为更多的光透射通过样品。吸收光谱在吸收最强的波长处具有最大强度。
替代地，吸收光谱来自于发射光谱的结果。发射是物质以电磁辐射形式释放能量的过程。发射可以发生在吸收可以发生的任何频率下，这使得吸收谱线能由发射光谱来确定。但发射光谱通常会有完全不同于吸收光谱的强度图形，所以这两个光谱不等价。采用适当的理论模型和关于物质的量子力学状态的额外信息，吸收光谱可以由发射光谱计算出。
根据另一个实施例，吸收光谱可以获自于散射或反射光谱。材料的散射和反射光谱受其折射率和吸收光谱的影响。在光学方面，吸收光谱通常是用消光系数量化，且消光系数和指数系数是通过Kramers-Kronig关系定量相关。因此，吸收光谱可以获自于散射或反射光谱。这通常需要简化假设或模型，因此由此得到的吸收光谱是近似。
在优选实施例中，步骤150自样品提供测量得到的吸收光谱通过在样品上进行吸收实验取得。
进行这样的吸收光谱实验的最简单的方法是用源产生辐射，用探测装置测量该辐射的参考光谱，然后在将感兴趣的材料放置于源和探测装置之间之后重新测量样品的光谱。然后可将两个测量得到的光谱结合以确定材料的吸收光谱。单独的样品光谱不足以确定吸收光谱，因为它受到实验条件源光谱、在光源和探测装置之间的其他材料的吸收光谱以及探测装置的取决于波长的特性的影响。参考光谱也因这些实验条件以同样方式受到影响，因此，组合产生单独的材料吸收光谱。
用于校正红外吸收光谱的方法还包括步骤152，利用至少一个光谱间隔来确定基线校正曲线，在所述光谱间隔中针对至少两个波长量的预期的吸收量为零。图8中明显地示出了这种确定步骤152。
在这样的光谱间隔中存在的吸收是环境的存在的一种表现形式。这种存在扰动吸收测量，应予以校正。
基线校正曲线是由插值确定，该插值考虑到光谱间隔在红外光谱中没有吸收。
优选地，插值设置为，与包括于4000cm-1到3700cm-1之间以及在2700cm-1和1850cm-1之间的光谱间隔相关联的吸光度应该为零。根据定义，如果值高于或等于A且如果值低于或等于B，则值被包括A和B之间。
根据优选的实施例，插值还设置为，基线校正曲线为多项式。
优选地，基线校正曲线是低于4阶的多项式。
可替代地，插值设置为，基线校正曲线为样条函数。
优选地，样条函数为基于低于或等于4阶的多项式
在另一个实施例中，基线校正曲线是多项式函数的线性组合。
在另一个实施例中，基线校正曲线是样条函数的线性组合。
在另一个实施例中，基线校正曲线是多项式函数和样条函数的线性组合。
用于校正红外吸收光谱的方法还包括步骤154，从测得的红外吸收光谱中扣除基线校正曲线，以得到第一校正吸收光谱。在图4中明显地示出了这个扣除步骤154。
用于校正红外吸收光谱的方法还包括步骤156，提取指纹区外的至少一个吸收谱带。每个吸收谱带是与样品中存在的化学物种类的共价键相关联的分布图。
本文中的术语“提取”应该理解为，每个提取到的吸收谱带是建模得到的吸收谱带。
根据定义，共价键是涉及原子间共享电子对的化学键。当原子共享电子时，原子之间的吸引力和排斥力的稳定平衡被称为共价键合。对于许多分子来说，电子的共享允许每个原子实现相当于完整的外壳，其与稳定的电子结构一致。
共价键包括许多种类的相互作用，包括σ键、ττ键、金属键、抓氢键和三中心两电子键。
共价键适用于两个或多个相同的原子、两个不同的原子或任何其他不同类型的原子的组合。在超过两个原子上共享电子的共价键被称为离域键。
吸收发生的频率以及它们的相对强度主要取决于样品的电子和分子结构。频率也将取决于样品中的化合物之间的相互作用、固体中的晶体结构、超分子组织(聚合物、分子间的键......)和一些环境因素(例如，温度、压力、电磁场)。吸收谱带也具有宽度和形状，主要取决于光谱密度或***状态的密度。
吸收谱带通常由分子或原子中的量子力学变化的性质分类。例如，当分子的旋转状态变化时，出现旋转谱带。旋转谱带通常在微波光谱区域中发现。振动谱带对应于分子的振动状态变化，通常发现于红外区域中。电子谱带对应于原子或分子的电子态变化，通常发现于可见光和紫外区域中。X射线吸收与原子的内层电子激发相关。这些变化也可结合起来(如旋转振动跃迁)，两个变化的结合能导致新的吸收谱带。
与量子力学变化相关的能量主要决定吸收谱线的频率，但频率可以通过几种类型的相互作用来移动。电场和磁场会引起移动。与邻近分子的相互作用可导致移动。例如，气相分子的吸收谱带可以显著移动，当该分子是液态或固态并与相邻分子更强烈地相互作用时。
所观察的吸收谱带总是具有宽度和形状，这是由用于观察的仪器、吸收辐射的材料和材料的物理环境所决定的。因此，吸收谱带的数学分布是特征为数学参数的分布图。分布的例子例如高斯或洛伦兹分布。数学参数的例子则是强度、宽度和位置。
根据定义，该位置是所考虑的吸收谱带的吸收量的最大绝对值的波长量。
在当前情况下，每个吸收谱带有延伸于两个端点间的宽度。宽度定义为在极大值一半时的全宽(也标为FHWM)。这样的宽度对应于函数的范围，由自变量的两个极值之差给出，其中应变量等于其最大值的一半。换句话说，宽度是由与它端点相关联的两个特定波长量定义。
样品优选为生物样品或任何其他含有机物的样品。其中尤其包括生物组织和细胞、合成材料、植物种类、含油母质样品(沥青砂、化石、沥青......)以及工业材料(胶、聚合物、塑料、橡胶、油漆、胶水......)。
指纹区是光谱区，其中波数限制由可分配给样品中存在的化学物种类的共价键的吸收谱带设定。
换句话说，指纹区包括样品的特定吸收线。
一般来说，指纹区是在1700cm-1和500cm-1之间延伸的光谱区域。
O-H共价键、H-H共价键或N-H共价键是吸收谱带位于指纹区外的共价键的例子。
提取步骤156可包括在第一校正吸收光谱中搜索吸收谱带(一个或多个)，以得到所发现的吸收谱带(一个或多个)，以及推导出各个所发现的吸收谱带的数学参数的值，以得到推导参数的步骤。
可选地，提取步骤156还可包括通过使用推导得到的吸收谱带的参数和分布图来确定各个吸收谱带的步骤。
较佳地，分布图选自高斯线型、洛伦兹线型和Voigt线型，Voigt线型以高斯比例和洛伦兹比例为特征。
可选地，提取步骤156可包括执行在组中选取的步骤，组包括得到第一校正吸收光谱的最大值、计算吸收量关于波长量的一阶导数以得到第一校正吸收光谱的一阶导数、计算吸收量关于波长量的二阶导数以得到第一校正吸收光谱的二阶导数、以及得到第一校正吸收光谱的二阶导数的最小值，该二阶导数是吸收量关于波长量的二阶导数。
用于校正红外吸收光谱的方法还包括步骤158，比较各个提取得到的吸收谱带和预期的吸收谱带。
预期吸收谱带是理论吸收谱带，可以得自样品中存在的化学物种类的共价键的知识，这些知识被考虑以获得提取得到的吸收谱带。
例如，如果是O-H共价键，预期吸收谱带是这种共价键的理论吸收谱带。
比较尤其包括比较预期吸收谱带和提取得到的吸收谱带的形状。
用于校正红外吸收光谱的方法还包括步骤160，根据比较步骤158的结果校正基线校正曲线，以得到校正的基线校正曲线。在图6中特别描述了校正步骤160。
根据优选实施例，校正步骤160包括通过从第一校正吸收光谱中扣除各个提取到的吸收谱带来计算剩余光谱，以及利用剩余光谱作为辅助计算材料来改良第一基线曲线，以获得校正的基线校正曲线的步骤。
事实上，这种校正步骤160的执行很容易实现。
在一个具体实施例中，改良步骤包括对各个提取得到的吸收谱带确定剩余光谱在所考虑的吸收谱带的位置处的代数符号。
根据一个实施例，改良步骤包括对各个提取得到的吸收谱带确定剩余光谱在所考虑的吸收谱带的宽度的端点处的代数符号。
替代地，所考虑的剩余光谱的值在任意远离吸收谱带的宽度的端点的位置获得。例如，位于在中心位置和离中心位置最近的端点之间的距离的一半的位置被认为是远离吸收谱带宽度的端点。
根据一个实施例，改良步骤包括对各个提取得到的吸收谱带分析剩余光谱关于所考虑的吸收谱带的位置的对称性。
在一个优选的实施例中，在比较步骤158分析所考虑的吸收谱带的对称性的情况下，在比较步骤160中，校正基线校正曲线以确保所考虑的吸收谱带的对称性。
因为任何不对称性对应于人工产物，对称性是比较步骤的有效参数。
这使得能获得被更好校正的基线曲线。
用于校正红外吸收光谱的方法还包括步骤162，从所测得的红外吸收光谱扣除校正的基线校正曲线，以获得第二校正吸收光谱。在图7中特别描述了这种扣除步骤162。
因此，用于校正红外吸收光谱的方法使得得以获得校正的红外吸收光谱，其中环境的光谱贡献已被移除，比本领域现有方法更精确。
优选地，基线校正曲线为多项式。事实上，多项式是实现插值的简单函数。
更优选地，基线校正曲线是低于4阶的多项式。这使得得以加快插值。
根据一个具体实施例，在确定步骤中，基线校正曲线由考虑到在红外光谱中没有吸收的光谱间隔的插值决定。
优选地，插值设定为，在包括在4000cm-1和3700cm-1之间和在2700cm-1和1850cm-1之间的光谱间隔中，所测得的红外吸收光谱的吸收量的值应为零。
本发明提出的方法和显示与任何特定的计算机或其他装置没有内在联系。各种通用***可以与根据本发明教导的程序一起使用，或者可以便利地构造更专业化的设备来执行期望的方法。多种***的期望结构在下文中进行描述。此外，本发明的实施例并非参照任何特定的编程语言来描述。应注意的是，多种编程语言均可用于实施如在此所述的本发明所给出的教导。
例如，如图7所示，提出一种谱仪200，其包括***10。
谱仪200包括辐射源202、向样品206传输辐射源发出的辐射的光学组件204、样品保持器208、探测装置210。
为了覆盖电磁频谱，采用多种辐射源。对于光谱学，为了测量吸收光谱的广阔区域，通常期望源覆盖大片波长的源。有些源本身就散发出宽广的光谱。这方面的例子包括，在红外区域的硅碳棒或其他黑体源、在可见光区域的水银灯、紫外线和X射线管以及在红外区域内发射的各种激光技术。最近开发的一种新的广谱辐射源是同步辐射，其覆盖所有这些光谱区域。其他辐射源产生窄谱，但发射波长可以被调谐到覆盖光谱范围。这方面的例子包括在微波段的调速管和跨越红外、可见光和紫外区域的激光器(虽然不是所有的激光器具有可调谐波长)。
在本申请中，辐射源202优选地是适用于发射包括在波数预设范围内的波长的红外源。如上文所述，该范围可以扩展到7000cm-1和10cm-1之间。
光学组件204的材料的选择与感兴趣的波长范围有关，光学组件向样品206传输辐射源202发射的辐射。事实上，应考虑在感兴趣的波长范围内的吸收相对较少的材料。例如，吸收应低于0.5％，最好是低于0.01％。其他材料的过高吸收会干扰或掩盖样品的吸收。例如，在几个波长范围内，对样品206的吸收的测量是在真空下或在稀有气体环境中进行，因为大气中的气体有干扰吸收的特性。
在生物环境中，光学组件通常是显微镜物镜和反射镜。
样品保持器208也由特定材料制成，换句话说，对在波长范围内吸收相对较少的材料感兴趣。例如，吸收应低于50％，较佳地低于0.01％。
用来测量辐射功率的探测装置210也取决于感兴趣的波长范围。大多数探测装置对相当宽的光谱范围敏感，且传感器的选择往往会更多地依赖于给定的测量的灵敏度和噪声要求。在光谱学中常见的探测装置的例子包括微波区域的外差接收机、在毫米波和红外区域中的辐射热计、在红外区域的碲镉汞探测装置和其他低温半导体探测装置、以及在可见光和紫外区域的光电二极管和光电倍增管。
可选地，谱仪200还包括摄谱仪。摄谱仪用于在空间上分离辐射波长，从而得以独立测量每个波长的功率。当源和探测装置覆盖宽光谱区域时，为了确定光谱，尤其会使用这种方法分解辐射的波长。事实上，由于光谱可以逐个波长重建，因而摄谱仪并不是必需的。
上述所考虑的实施例和替代实施例可以结合，以产生本发明的更多实施例。
Claims (11)
1.用于校正红外吸收光谱的方法，光谱是在波长量的预设范围内吸收量关于波长量的演变，吸收量是表征吸收的量，波长量是表征波长的量，用于校正红外吸收光谱的所述方法至少包括步骤：
-自样品提供测量得到的红外吸收光谱，
-通过利用至少一个光谱间隔来确定第一基线校正曲线，在所述光谱间隔中对于至少两个波长量的吸收量预期为零，
-从所测得的红外吸收光谱中扣除第一基线校正曲线，以获得第一校正吸收光谱，
-从所述第一校正吸收光谱中提取位于指纹区外的至少一个吸收谱带，吸收谱带是与样品中存在的化学物种类的至少一个共价键相关的分布图，所述分布图以数学参数为特征，所述数学参数的一个参数是位置，所述位置是所考虑的吸收谱带的吸收量的最大绝对值的波长量，
-将各个提取得到的吸收谱带与预期的吸收谱带进行比较，
-根据比较步骤的结果校正第一基线校正曲线，以得到校正的基线校正曲线，以及
-从测得的红外吸收光谱中扣除校正的基线校正曲线，以获得第二校正吸收光谱。
2.根据权利要求1所述的用于校正红外吸收光谱的方法，其中，所述校正步骤至少还包括：
-通过从第一校正吸收光谱中扣除各个提取得到的吸收谱带来计算剩余光谱，以及
-采用剩余光谱作为补充计算材料来改良第一基线校正曲线，以得到校正的基线校正曲线。
3.根据权利要求1或2所述的用于校正红外吸收光谱的方法，其中，在确定步骤中，第一基线校正曲线是从组中选取的插值曲线，所述组包括：
-多项式函数，优选为低于或等于4阶的多项式；
-样条函数，优选为基于低于或等于4阶的多项式函数；以及
-多项式函数和/或样条函数的线性组合。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的用于校正红外吸收光谱的方法，其中，所述分布图选自高斯线型、洛伦兹线型和Voigt线型，Voigt线型以高斯比例和洛伦兹比例为特征。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于校正红外吸收光谱的方法，其中，所述数学参数的一个参数是吸收谱带的宽度。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于校正红外吸收光谱的方法，其中，所述提取步骤包括步骤：
-在第一校正吸收光谱中搜索一个或多个吸收谱带，以得到发现的一个或多个吸收谱带，以及
-推导各个所发现的吸收谱带的数学参数，以得到推导得出的参数。
7.根据权利要求6所述的用于校正红外吸收光谱的方法，其中，所述提取步骤还包括：
-使用所推导的吸收谱带的参数和分布图来定义每个吸收谱带。
8.当从属于权利要求2时，根据权利要求1-7中任意一项所述的用于校正红外吸收光谱的方法，其中，对于每个提取得到的吸收谱带，所述改良步骤包括：
-确定剩余光谱在所考虑的吸收谱带的位置和/或在所考虑的吸收谱带的宽度的端点处的代数符号，和/或
-分析剩余光谱关于每个所考虑的吸收谱带的位置的对称性。
9.根据权利要求2-8中任意一项所述的用于校正红外吸收光谱的方法，其中，在所述提取步骤中，提取位置位于指纹区外的所有吸收谱带。
10.谱仪(200)，包括辐射源(202)、向样品传输辐射源(202)发出的辐射的光学组件(204)、样品保持器(208)、探测装置(210)和适于执行根据权利要求1-9中任意一项所述的方法的计算器。
11.计算机程序产品，包括计算机可读介质，其上具有包括程序指令的计算机程序，当数据处理单元运行所述计算机程序时，所述计算机程序可被加载到数据处理单元，并且适于执行根据权利要求1-9中任意一项所述的方法。
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