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    • 专利摘要:
    Eswird ein Verfahren zum Messen eines Spektrums einer Messprobe (44)mittels eines Infrarot-Spektrometers (10) beschrieben, wobei dasSpektrometer (10) zumindest eine Komponente (12, 14, 16, 18, 20) aufweist,deren Betriebsverhalten von zumindest einem Betriebsparameter beeinflusstwird, der bei einer Änderung dasBetriebsverhalten der zumindest einen Komponente ändert unddadurch Einfluss auf das gemessene Spektrum hat. Während derMessung des Spektrums wird der zumindest eine Betriebsparameterzumindest einmal erfasst, und das Betriebsverhalten der zumindesteinen Komponente (12, 14, 16, 18, 20) wird in Abhängigkeitdes erfassten Betriebsparameters auf einen vorbestimmten Referenzwert desBetriebsparameters rückgerechnet,auf dessen Basis das Spektrum erfasst oder korrigiert wird (Figur).
    公开号:DE102004025448A1
    申请号:DE200410025448
    申请日:2004-05-19
    公开日:2005-12-15
    发明作者:Arno Dr. Simon
    申请人:Bruker Optik GmbH；
    IPC主号:B01D59-44
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Messen eines Spektrums einerMessprobe mittels eines Infrarot-Spektrometers, wobei das Spektrometerzumindest eine Komponente aufweist, deren Betriebsverhalten vonzumindest einem Betriebsparameter beeinflusst wird, der bei einer Änderungdas Betriebsverhalten der zumindest einen Komponente ändert unddadurch Einfluss auf das gemessene Spektrum hat.
    [0002] DieErfindung betrifft ferner ein Infrarot-Spektrometer zum Messen einesSpektrums einer Messprobe, wobei das Spektrometer zumindest eineKomponente aufweist, deren Betriebsverhalten gegenüber einer Änderungzumindest eines Betriebsparameters empfindlich ist.
    [0003] EinVerfahren und ein Infrarot-Spektrometer der eingangs genannten Artensind beispielsweise aus dem Dokument US 2003/0189709 A1 bekannt.
    [0004] Esist bekannt, dass die Gütedes Ergebnisses der Messung eines Spektrums einer Messprobe vomBetriebsverhalten des Spektrometers abhängt. Optimale Messergebnissewerden dann erhalten, wenn es gelingt, das Betriebsverhalten einzelner Spektrometerkomponentenoder des gesamten Spektrometers konstant zu halten. Das Betriebsverhalteneinzelner Spektrometerkomponenten kann sich jedoch in Bezug aufbestimmte Betriebsparameter ändern,die von den Betriebsbedingungen, und die intrinsischer Natur seinkönnenoder von der Umgebung des Spektrometers beeinflusst werden, abhängen.
    [0005] Sohat beispielsweise die Temperatur einzelner Spektrometerkomponentenoder des gesamten Spektrometers, insbesondere eine Änderungder Temperatur währendder Messung, Einfluss auf das Messergebnis. Als Referenzlichtquellezur Bestimmung der Wellenzahlachse des Spektrums werden in derartigenSpektrometern häufigLaserdioden verwendet. Solche Laserdioden sind jedoch nicht stabil hinsichtlichder Emissionswellenlänge.Diese hängt vonTemperatur und Strom ab. Sofern der Strom konstant gehalten werdenkann, ist die Temperatur maßgebend.Mit zunehmender Messdauer erwärmen sichsolche Laserdioden, mit der Folge, dass die emittierte Wellenlänge in Abhängigkeitvon der Temperatur driftet. Aber auch eine Änderung der Umgebungstemperaturbewirkt eine solche Drift der Emissionswellenlänge. Damit geht bei der Messungdes Spektrums die Wellenzahlgenauigkeit des Spektrums verloren,was die Gütedes Messergebnisses beeinträchtigt.
    [0006] Umdie optimale Funktion des Spektrometers und damit die Güte der Messungzu gewährleisten,werden, wie in dem zuvor genannten Dokument US 2003/0189709 A1 beschriebengroßeAnstrengungen unternommen, um die Betriebsparameter des Spektrometerskonstant zu halten. So wird in diesem Dokument vorgeschlagen, dieReferenzlichtquelle, die eine Vertical Cavity Surface-Emitting Laser(VCSEL)-Diodeist, in einer klimatisierten Umgebung zu betreiben. Dies stelltjedoch einen erheblichen Aufwand dar, da eine Regelung für die Klimatisierungerforderlich ist, die einen erheblichen Kostenteil eines solchenSpektrometers darstellt.
    [0007] Eineweitere Spektrometerkomponente, deren Betriebsverhalten beispielsweisevon der Temperatur abhängt,ist der Detektor des Spektrometers, dessen Response ebenfalls einenTemperaturdrift zeigt.
    [0008] Abernicht nur die Temperatur kann das Betriebsverhalten einzelner Spektrometerkomponenten oderdes gesamten Spektrometers beeinflussen. So kann beispielsweisedie Strahlungsamplitude der Messlichtquelle während der Messung variieren,beispielsweise auf Grund von Schwankungen der Spannung oder desStroms im Falle von Halbleiterlaserlichtquellen. Auch hier wurdebis lang mit großemAufwand versucht, die Spektrometerkomponenten hinsichtlich ihrerBetriebsparameter zu stabilisieren.
    [0009] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Infrarot-Spektrometerder eingangs genannten Arten anzugeben, mit denen ohne erhöhten Aufwandein Spektrum einer Messprobe mit hoher Messgenauigkeit gemessenwerden kann.
    [0010] Hinsichtlichdes eingangs genannten Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dasswährendder Messung des Spektrums der zumindest eine Betriebsparameter zumindest einmalerfasst wird, und dass das Betriebsverhalten der zumindest einenKomponente in Abhängigkeit deserfassten Betriebsparameters auf einen vorbestimmten Referenzwertdes Betriebsparameters rückgerechnetwird, auf dessen Basis das Spektrum erfasst oder korrigiert wird.
    [0011] Beidem eingangs genannten Infrarot-Spektrometer sind erfindungsgemäß ersteMittel zum Erfassen des zumindest einen Betriebsparameters und zweiteMittel zum Rückrechnendes Betriebsverhaltens der zumindest einen Komponente in Abhängigkeitdes erfassten Betriebsparameters auf einen vorbestimmten Referenzwertdes Betriebsparameters bzw. zum Korrigieren des Spektrums auf derBasis des vorbestimmten Referenzwertes vorgesehen.
    [0012] Anstattwie im Stand der Technik zu versuchen, die Betriebsbedingungen konstantzu halten, um ein Driften des Betriebsverhaltens einzelner Spektrometerkomponentenoder des gesamten Spektrometers zu vermeiden, was einen hohen Aufwanddarstellt, schlägtdie vorliegende Erfindung vor, die Betriebsparameter der Spektrometerkomponentenzumindest einmal währendder Mes sung zu erfassen und das Betriebsverhalten der Komponenten anHand der erfassten Betriebsparameter auf einen konstanten Referenzwertder Betriebsparameter zurückzurechnenoder das Spektrum zu korrigieren. Auf diese Weise kann insbesonderedarauf verzichtet werden, soweit der Betriebsparameter die Temperaturist, das Spektrometer in einer speziell konditionierten, insbesondereklimatisierten Umgebung zu betreiben, sondern das Spektrometer kannin einer üblichenLaborumgebung betrieben werden. Aufwendige Steuerungen und Regelungenbeispielsweise fürdie Temperatur werden somit vorteilhafterweise nicht benötigt. DieErfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Betriebsverhaltenbestimmter Spektrometerkomponenten oder des gesamten Spektrometersin Bezug auf bestimmte Betriebsparameter deterministisch ist. Ausder Kenntnis des funktionalen Zusammenhangs zwischen dem Betriebsverhalten unddem Betriebsparameter lässtsich das korrekte Betriebsverhalten, das bei einem konstanten bestimmtenBetriebsparameter vorliegen würde,berechnen. Die Rückrechnungdes Betriebsverhaltens oder die Korrektur des Spektrums in Abhängigkeit deserfassten Betriebsparameters kann beispielsweise in einer Rechnereinheitmittels eines darin gespeicherten Programms durchgeführt werden.
    [0013] Diebei dem erfindungsgemäßen Infrarot-Spektrometervorgesehenen ersten Mittel können beispielsweiseSensoren sein, mit denen Betriebsparameter, wie beispielsweise dieTemperatur oder der Druck einzelner Spektrometerkomponenten odereinfach der Umgebung des Spektrometers erfasst werden, oder es können, sofernes sich bei den Betriebsparametern um Betriebsparameter wie dieStrahlungsamplitude der Messlichtquelle handelt, entsprechende Messelementeverwendet werden, die an die entsprechenden Komponenten unmittelbargekoppelt sind. Im Falle von Laserdioden kann als Betriebsparameterauch die Stromstärkeerfasst werden.
    [0014] Ineiner bevorzugten Ausgestaltung wird der zumindest eine Betriebsparameterwährendder Messung des Spektrums fortlaufend erfasst.
    [0015] DieseMaßnahmehat den Vorteil, dass die Änderungdes Betriebsverhaltens einzelner Spektrometerkomponenten besondersexakt bestimmt und eine genaue Rückrechnungauf den vorbestimmten Referenzwert erfolgen kann. Die Erfassungder Betriebsparameter kann kontinuierlich oder zu diskreten Zeitpunktenwährendder Messung erfolgen.
    [0016] Ineiner bevorzugten Ausgestaltung wird das Betriebsverhalten der zumindesteinen Komponente in Abhängigkeitvon dem zumindest einen Betriebsparameter vor der Messung des Spektrumsbestimmt.
    [0017] DieseMaßnahmehat den Vorteil, dass zunächstan Hand einer oder mehrerer Referenzmessungen festgestellt werdenkann, ob und von welchen Betriebsparametern das Betriebsverhalteneinzelner Spektrometerkomponenten oder des gesamten Spektrometersabhängt.Der bei dieser Referenzmessung gewonnene funktionale Zusammenhang zwischendem Betriebsverhalten und den Betriebsparametern kann dann in derzuvor genannten Rechnereinheit hinterlegt werden, um aus diesem funktionalenZusammenhang das Betriebsverhalten der Komponenten zurückzurechnenbzw. das Spektrum zu berechnen. Dabei ist es nicht erforderlich,vor jeder Messung eines Spektrums das Betriebsverhalten der einzelnenSpektrometerkomponenten in Abhängigkeitvon der Änderung derBetriebsparameter neu zu bestimmen, sondern dies kann von Zeit zu Zeitin größeren Zeitabständen erfolgen.Mit der Wiederholung solcher Referenzmessungen in größeren Zeitabständen kannauch ein Langzeitdriften des Betriebsverhaltens einzelner Komponenten,die auf einer Alterung der Komponenten beruhen, rechnerisch eliminiertwerden.
    [0018] Dievorab bestimmte Abhängigkeitvon einem oder mehreren Betriebsparametern kann auch einprogrammiertwerden. Der Arbeitspunkt des Spektrometers wird, um nur kleine Abweichungen berechnenzu müssen,durch Referenzmessungen gelegentlich oder in Abhängigkeit von den Istwerten derBetriebsparameter neu bestimmt.
    [0019] Indiesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das Betriebsverhaltender zumindest einen Komponente in Abhängigkeit von der Änderungdes zumindest einen Betriebsparameters an Hand einer Referenzprobemit einem bekannten Spektrum bestimmt wird.
    [0020] DasDurchführeneiner Referenzmessung an Hand einer Referenzprobe mit einem bekannten Spektrumhat den Vorteil, dass das Betriebsverhalten in Abhängigkeitdes zumindest einen Betriebsparameters besonders genau festgestelltwerden kann, was der Güteder Messung des zu messenden Spektrums einer Messprobe zugute kommt.Als Referenzproben könnenvorteilhafterweise Wellenlängenstandardswie beispielsweise Wasserdampf, Gase oder auch Polystyrol verwendetwerden.
    [0021] Ineiner weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird das Betriebsverhaltender zumindest einen Komponente währendder Messung des Spektrums rückgerechnetbzw. wird das Spektrum in Abhängig keitdes erfassten Betriebsparameters während der Messung des Spektrumskorrigiert.
    [0022] Hierbeiist von Vorteil, dass die Aufnahme eines Spektrums durch die Korrekturzeitlich nicht verzögertwird, weil die Korrektur simultan während der Aufnahme des Spektrumserfolgt.
    [0023] Nichtsdestowenigerkann jedoch vorgesehen sein, das gemessene Spektrum in Abhängigkeit deserfassten Betriebsparameters nach der Messung des Spektrums zu korrigieren,wenn die damit verbundene Zeitverzögerung keine Rolle spielt.
    [0024] Ineiner weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die Abhängigkeitdes Betriebsverhaltens der zumindest einen Komponente von dem zumindesteinen Betriebsparameter in der Nähedes vorbestimmten Referenzwertes des Betriebsparameters bestimmt.
    [0025] Üblicherweise ändern sichdie Betriebsparameter währendder Messung eines Spektrums nur übereinen kleinen Parameterbereich, so dass diese Maßnahme den Vorteil hat, dassder Aufwand der Bestimmung der Abhängigkeit des Betriebsverhaltensvon den Betriebsparametern gering gehalten wird.
    [0026] Indiesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt, wenn das Spektrometerauf den vorbestimmten Referenzwert geeicht wird.
    [0027] Hierbeiist von Vorteil, dass die Abhängigkeit desBetriebsverhaltens der Spektrometerkomponenten von den Betriebsparameternnur in der Nähedes lokalen Referenzwertes bekannt sein muss, was wie zuvor erwähnt denVorteil eines geringeren Aufwandes bei der Feststellung dieser Abhängigkeithat.
    [0028] Wiebereits eingangs erwähnt,kann der zumindest eine Betriebsparameter durch zumindest einenUmgebungsparameter beeinflusst sein, wobei in diesem Fall während derMessung des Spektrums der zumindest eine Umgebungsparameter erfasst wird.Ein solcher Umgebungsparameter ist insbesondere die Umgebungstemperatureinzelner Spektrometerkomponenten oder des gesamten Spektrometers,oder beispielsweise der Umgebungsdruck einer Komponente des Spektrometersoder des gesamten Spektrometers oder beispielsweise auch die Umgebungsfeuchteeiner Spektrometerkomponente oder des gesamten Spektrometers.
    [0029] Ebensokann der zumindest eine Betriebsparameter ein intrinsischer Betriebsparameterder zumindest einen Komponente sein, wie beispielsweise die innereTemperatur oder der innere Druck einer Komponente oder beispielsweisedie Strahlungsamplitude der Messlichtquelle.
    [0030] Sofernvon einer Korrektur des Spektrums in der vorliegenden Beschreibunggesprochen wird, so ist darunter auch zu verstehen, dass beispielsweise lediglichdie x-Achse des Spektrums, d.h. die Wellenzahlachse des Spektrumskorrigiert wird. Im Fall, dass es sich bei dem zumindest einen erfasstenBetriebsparameter um die Amplitude der Messlichtquelle handelt,kann die Korrektur des Spektrums zusätzlich oder alternativ dieKorrektur der y-Achse (Amplitude) umfassen.
    [0031] Diezumindest eine Komponente des Spektrometers, dessen Betriebsverhaltengegenüberdem zumindest einen Betriebsparameter empfindlich ist, kann beispielsweiseein Detektor, eine Messlichtquelle und/oder eine Referenzlichtquelledes Spektrometers sein, um hier bevorzugte Beispiele zu nennen.
    [0032] WeitereVorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibungund der beigefügtenZeichnung.
    [0033] Esversteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend nochzu erläuternden Merkmalenicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch inanderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohneden Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
    [0034] EinausgewähltesAusführungsbeispielder Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird mit Bezugauf diese hiernach näherbeschrieben.
    [0035] Dieeinzige Figur zeigt ein äußerst schematischesBlockschaltbild eines Infrarot-Spektrometers, insbesondere Fourier-Transform-Infrarot-Spektrometers.
    [0036] Inder Figur ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenesFourier-Transform-Infrarot-Spektrometer dargestellt.
    [0037] DasSpektrometer 10 weist als Komponenten eine Messlichtquelle 12,die Messlicht 13 erzeugt und emittiert, ein Interferometer 14,eine Referenzlichtquelle 16, die Referenzlicht 17 emittiert,einen ersten Detektor 18 für das Messlicht und einen zweitenDetektor 20 fürdas Referenzlicht sowie eine Steuereinheit 22 auf, diedie Funktionen der Komponenten des Spektrometers 10 steuert.
    [0038] Eineerste Steuerleitung 24 verläuft von der Steuereinheit 22 zuder Messlichtquelle 12. Das von der Messlichtquelle 12 erzeugteund emittierte Messlicht 13 fällt zunächst auf einen ersten halbdurchlässigen Parabol-Spiegel 26 undwird an diesen in das Interferometer 14, das ein Michaelson-Interferometer ist,reflektiert.
    [0039] DasInterferometer 14 weist einen raumfesten Planspiegel 28,einen zu diesem rechtwinklig angeordneten beweglichen Planspiegel 30 sowieeinen unter 45° zuden Spiegeln 28 und 30 angeordneten Strahlenteiler 32 auf.
    [0040] Derbewegliche Planspiegel 30 ist über einen Aktuator 34 lageverstellbar,und zwar in Richtungen eines Doppelpfeils 36. Der Aktuator 34 wirdvon einer Stelleinheit 38 gesteuert, die wiederum über eine zweiteSteuerleitung 40 mit der Steuereinheit 22 verbundenist.
    [0041] Dasaus dem Interferometer 14 wieder austretende Messlicht 13 wirdvon einem zweiten halbdurchlässigenParabol-Spiegel 42 auf eine Messprobe 44 fokussiert,deren Infrarot-Spektrum gemessen werden soll. Wie aus der Figurhervorgeht, wird die Messprobe 44 in Transmission vermessen,d.h. das Messlicht 13 tritt durch die Messprobe 44 hindurch, undim weiteren Verlauf wird das Messlicht 13 nach Durchgangdurch die Messprobe 44 von einem weiteren Parabol-Hohlspiegel 46 undeinem noch weiteren Parabol-Hohlspiegel 48 auf den erstenDetektor 18 zur Messung des Spektrums der Messprobe 44 gerichtet.Der erste Detektor 18 ist ebenfalls über eine dritte Steuerleitung 50 mitder Steuereinheit 22 verbunden.
    [0042] Während derMessung des Spektrums der Messprobe 44 wird der Gangunterschiedzwischen den Spiegeln 28 und 30 des Interferometers 14 variiert.Zur Festlegung der x-Achse des zu messenden Spektrums wird der Referenzlichtzweigdes Spektrometers 10 genutzt, der die Referenzlichtquelle 16 umfasst.Die Referenzlichtquelle 16 ist im vorliegenden Fall eineVCSEL-Diode. Das von der Referenzlichtquelle 16 emittierteReferenzlicht 17 wird von einem Spiegel 52 indas Interferometer 14 eingekoppelt und nach Durchtrittdurch das Interferometer 14 fällt das Referenzlicht 17 aufden zweiten Detektor 20, der mit einer vierten Steuerleitung 54 mitder Steuereinheit 22 verbunden ist. Die Steuereinheit 22 benutztdas überdie vierte Steuerleitung 54 zugespeiste Signal des zweitenDetektors 20 dazu, über diezweite Steuerleitung 40 der Stelleinheit 38 ein Stellsignalzuzuführen,um den Aktuator 34 zu betätigen. Die Steuereinheit 22 istferner mit der Referenzlichtquelle 16 über eine fünfte Steuerleitung 56 verbunden.
    [0043] Diezuvor beschriebenen Komponenten des Spektrometers 10 sindgegenüber Änderungenbestimmter Betriebsparameter empfindlich, derart, dass eine Änderungdieser Betriebsparameter das Betriebsverhalten der Komponenten desSpektrometers 10 beeinflusst bzw. ändert, und damit das von der Messprobe 44 zumessende Spektrum verfälschen kann.Für einmöglichstexaktes Messergebnis, d.h. ein möglichstexaktes Spektrum der Messprobe 44, ist es wesentlich, dassdie Betriebsparameter, gegenüberderen Änderungdie einzelnen Komponenten empfindlich sind, während der Messung möglichstkonstant sind. Anstatt nun aber die Betriebsparameter mit großem Aufwandkonstant zu halten, wird bei der vorliegenden Erfindung wie folgtvorgegangen.
    [0044] Während derMessung des Spektrums der Messprobe 44 werden die Betriebsparameternicht konstant gehalten, sondern werden während der Messung zumindesteinmal, vorzugsweise fortlaufend erfasst, und das Betriebsverhalteneinzelner Komponenten des Spektrometers wird in Abhängigkeitder erfassten Betriebsparameter auf einen vorbestimmten Referenzwertder entsprechenden Betriebsparameter rückgerechnet, auf deren Basisdes Spektrums berechnet oder korrigiert wird. Dies wird an Handeiniger Beispiele nachfolgend näherbeschrieben.
    [0045] DieReferenzlichtquelle 16, die im vorliegenden Fall eine VCSEL-Diodeist, muss eine möglichst stabileWellenlängeemittieren. Nun ist es aber bekannt, dass Laserdioden mit zunehmenderStrahlungsdauer sich erwärmen,und dass die Emissionswellenlängemit zunehmender Temperatur der Laserdiode driftet. Die Veränderungder Emissionswellenlängeder Referenzlichtquelle 16 beeinflusst jedoch das geradeaufgenommene Spektrum der Messprobe 44 in negativer Weise,und zwar bezüglichder Wellenzahlgenauigkeit des Spektrums (x-Achse des Spektrums).
    [0046] Anstattnun die Temperatur der Referenzlichtquelle 16 zur Vermeidungdieses Driftens konstant zu halten, wird das Driften zugelassen,statt dessen aber die Temperatur T der Referenzlichtquelle 16 während derMessung des Spektrums der Messprobe 44 fortlaufend erfasst,und aus der genau gemessenen Temperatur T der Referenzlichtquelle 16 wirddie Wellenlängeder Referenzlichtquelle 16 auf einen Wellenlängenwertbei einer bestimmten Referenztemperatur, beispielsweise auf dendie Referenzlichtquelle 16 kalibriert bzw. geeicht ist,rückgerechnet.
    [0047] DasSpektrometer 10 weist fürdie Erfassung der Temperatur T der Referenzlichtquelle 16 entsprechenderste Mittel zum Erfassen dieses Betriebsparameters, d.h. der TemperaturT auf, bei spielsweise ein Temperaturmessfühler, der an geeigneter Stelle ander Referenzlichtquelle 16 vorgesehen ist.
    [0048] Diewährendder Messung des Spektrums der Messprobe 44 erfasste TemperaturT der Referenzlichtquelle wird übereine nicht dargestellte weitere Steuerleitung in die Steuereinheit 22 eingespeist,wo die Rückrechnungder Wellenlänge,d.h. der x-Achse des Spektrums auf den Referenzwert, vorgenommenwird, vorzugsweise währendder Messung des Spektrums der Messprobe 44.
    [0049] DieAbhängigkeitder Emissionswellenlänge derReferenzlichtquelle 16 von der Temperatur T wird vorabin einer Referenzmessung mittels einer Referenzprobe bestimmt, wobeidas Spektrum der Referenzprobe bekannt ist. Die so bestimmte Abhängigkeitder Emissionswellenlängeder Referenzlichtquelle 16 von der Temperatur T ist inder Steuereinheit 22 abgespeichert und wird dann zur Rückrechnungder Wellenlängeauf die Referenzwellenlängeverwendet.
    [0050] Einweiteres Beispiel wird mit Bezug auf die Messlichtquelle 12 beschrieben.Die Messlichtquelle 12 emittiert das Messlicht 13 miteiner Amplitude A, die fürein exaktes Messergebnis der Messung des Spektrums der Messprobe 44 konstantsein muss. Die Amplitude A der Strahlung, die von der Messlichtquelle 12 abgestrahltwird, kann jedoch ebenfalls währendder Messung variieren bzw. schwanken. Um den durch die Schwankungder Amplitude A verursachten Messfehler zu eliminieren, wird während derMessung des Spektrums der Messprobe 44 die Amplitude Afortlaufend erfasst, und das Spektrum wird mit Bezug auf seine AmplitudeA (y-Achse des Spektrums) in Abhängigkeitder aktuell erfassten Amplitude A auf einen vorbestimmten Referenzwertder Amplitude A rückgerechnetbzw. korrigiert.
    [0051] ImFall, dass die Messlichtquelle 12 ein Gaslaser ist, insbesondereim Falle der Raman-Spektroskopie, hängt das Betriebsverhalten derMesslichtquelle 12 z.B. auch vom Druck des Lasers ab, d.h. dieEmissionswellenlängeder Messlichtquelle 12 ändertsich durch eine Änderungdes Druckes.
    [0052] Daherwird vorliegend der Druck p in der Messlichtquelle 12 während derMessung des Spektrums der Messprobe 44 fortlaufend erfasst,und das Spektrum wird hinsichtlich der Wellenzahl (x-Achse) in Abhängigkeitdes erfassten Druckes p auf einen vorbestimmten Referenzwert desDruckes p korrigiert bzw. rückgerechnet.
    [0053] Einweiteres Beispiel wird in Bezug auf den ersten Detektor 18 beschrieben.
    [0054] DasBetriebsverhalten des ersten Detektors 18 (das Gleichegilt auch fürden zweiten Detektor 20) wird von der Temperatur T desDetektors 18 beeinflusst. Eine Änderung der Temperatur T, beispielsweiseder Umgebungstemperatur des Detektors 18, ändert dieResponse des Detektors und kann somit das Messergebnis der Messungdes Spektrums der Messprobe 44 verfälschen.
    [0055] Umdiese Verfälschungdes Spektrums der Messprobe 44 zu eliminieren, wird während derMessung des Spektrums der Messprobe 44 die Temperatur Tdes Detektors 18 oder die Umgebungstemperatur im Bereichdes Detektors 18 fortlaufend erfasst, und das Spektrumwird wiederum in Abhängigkeit dieseserfassten Betriebspa rameters auf einen vorbestimmten Referenzwertdieses Betriebsparameters korrigiert, oder das Spektrum wird nachRückrechnungdes Betriebsverhaltens des Detektors 18 auf eine vorbestimmteReferenztemperatur auf der Basis dieser Referenztemperatur berechnet.
    [0056] Ingleicher oder ähnlicherWeise könnenalle Komponenten des Spektrometers 10, deren Betriebsverhaltenvon zumindest einem Betriebsparameter abhängt, mit entsprechenden erstenMitteln zum Erfassen des zumindest einen Betriebsparameters derjeweiligen Komponente versehen sein, um das Spektrum der Messprobe 44 inAbhängigkeitdes jeweils erfassten Betriebsparameters zu messen.
    [0057] Imeinfachsten Fall kann beispielsweise auch nur ein Temperaturmessfühler inunmittelbarer Umgebung des Spektrometers 10 vorgesehensein, der die Umgebungstemperatur des Spektrometers 10 erfasst,wobei dann das Betriebsverhalten jeder Komponente des Spektrometers 10,das eine Temperaturabhängigkeitzeigt, auf einen bestimmten Referenzwert der Temperatur rückgerechnetwird, und zwar jede Komponente mit der speziellen Temperaturabhängigkeitihres Betriebsverhaltens. Dies stellt zwar eine nur grobe Eliminierungdes Einflusses der Temperatur T auf das Messergebnis der Messung desSpektrums der Messprobe 44 dar, jedoch ist diese Ausgestaltungauch sehr einfach und kostengünstig.
    [0058] DasBetriebsverhalten der jeweiligen Spektrometerkomponente wird inAbhängigkeitvon der Änderungdes zumindest einen Betriebsparameters vor der Messung des Spektrumsbestimmt, wobei dies nicht vor jeder Messung erfolgen muss, sondern auchin größeren Zeitabständen stattfindenkann. Dabei wird das Betriebsverhalten der Spektrometerkomponentenin Abhängigkeitvon der Änderungder entsprechenden Betriebsparameter an Hand einer Referenzprobemit einem bekannten Spektrum bestimmt, wobei als solche Referenzprobenbeispielsweise Wasserdampf, Gase oder auch Polystyrol verwendetwerden können.
    [0059] Während dasgemessene Spektrum in Abhängigkeitdes erfassten Betriebsparameters während der Messung des Spektrumskorrigiert werden kann, kann es auch vorgesehen sein, das gemesseneSpektrum in Abhängigkeitdes erfassten Betriebsparameters nach der Messung des Spektrumszu korrigieren, wobei dann eine Aufzeichnung der Erfassung des Betriebsparameterswährendder Messung des Spektrums in der Steuereinheit 22 abgespeichert wird.
    [0060] DesWeiteren ist vorgesehen, die Abhängigkeitdes Betriebsverhaltens der einzelnen Spektrometerkomponenten vonden jeweiligen Betriebsparametern in der Nähe des lokalen Referenzwertesdes Betriebsparameters zu bestimmen, auf den das Spektrum zur Eliminierungdes Driftens des Betriebsverhaltens der einzelnen Komponenten rückgerechnetwird.
    [0061] VonZeit zu Zeit wird das Spektrometer 10 dann auf den jeweiligenlokalen Referenzwert des Betriebsparameters geeicht.
    [0062] DasSpektrometer 10 weist neben den ersten Mitteln zum Erfassendes zumindest einen Betriebsparameters, die wie vorstehend beispielsweisein Form von Messfühlernausgestaltet sein können, zweiteMittel zum Rückrechnendes Betriebsverhaltens der Komponenten auf den jeweiligen Referenzwertdes jeweiligen Betriebsparameters bzw. zum Korrigieren des Spektrums,die als Steuerprogramm in der Steuereinheit 22 abgespeichertsein können.
    权利要求:
    Claims (14)
    [1] Verfahren zum Messen eines Spektrums einer Messprobe(44) mittels eines Infrarot-Spektrometers (10),wobei das Spektrometer (10) zumindest eine Komponente (12, 14, 16, 18, 20)aufweist, deren Betriebsverhalten von zumindest einem Betriebsparameterbeeinflusst wird, der bei einer Änderungdas Betriebsverhalten der zumindest einen Komponente (12, 14, 16, 18, 20) ändert unddadurch Einfluss auf das gemessene Spektrum hat, dadurch gekennzeichnet,dass währendder Messung des Spektrums der zumindest eine Betriebsparameter zumindesteinmal erfasst wird, und dass das Betriebsverhalten der zumindesteinen Komponente (12, 14, 16, 18, 20)in Abhängigkeitdes erfassten Betriebsparameters auf einen vorbestimmten Referenzwertdes Betriebsparameters rückgerechnetwird, auf dessen Basis das Spektrum erfasst oder korrigiert wird.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der zumindest eine Betriebsparameter während der Messung des Spektrumsfortlaufend erfasst wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass der zumindest eine Betriebsparameter durch zumindest einenUmgebungsparameter beeinflusst wird, und dass während der Messung des Spektrumsder zumindest eine Umgebungsparameter erfasst wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass der zumindest eine Umgebungsparameter die Umgebungstemperaturder Komponente (12, 14, 16, 18, 20)und/oder des gesamten Spektrometers (10), der Umgebungsdruckder Komponente (12, 14, 16, 18, 20)des Spektrometers (10) und/oder des gesamten Spektrometers(10) und/oder die Umgebungsfeuchte der Komponente (12, 14, 16, 18, 20) und/oderdes gesamten Spektrometers (10) ist/sind.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass der zumindest eine Betriebsparameter ein intrinsischer Betriebsparameterder zumindest einen Komponente (12, 14, 16, 18, 20)ist.
    [6] Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass der zumindest eine Betriebsparameter die Temperatur der Komponente(12, 14, 16, 18, 20)des Spektrometers (10) und/oder der Druck der zumindesteinen Komponente (12), und/oder beispielsweise die Strahlungsamplitudeder zumindest einen Komponente (12) und/oder beispielsweisedie Stromstärkeist, mit der die Komponente beaufschlagt ist.
    [7] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass das Betriebsverhalten der zumindest einen Komponente (12, 14, 16, 18, 20) inAbhängigkeitvon dem zumindest einen Betriebsparameter vor der Messung des Spektrumsbestimmt wird.
    [8] Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass das Betriebsverhalten der zumindest einen Komponente in Abhängigkeitvon der Änderungdes zumindest einen Be triebsparameters an Hand einer Referenzprobemit einem bekannten Spektrum bestimmt wird.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass das Betriebsverhalten der zumindest einen Komponente (12, 14, 16, 18, 20) während derMessung des Spektrums rückgerechnet wirdbzw. das Spektrum währendder Messung des Spektrums korrigiert wird.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass das Spektrum nach der Messung des Spektrums korrigiert wird.
    [11] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Abhängigkeit desBetriebsverhaltens der zumindest einen Komponente von dem zumindesteinen Betriebsparameter in der Nähedes vorbestimmten Referenzwertes des Betriebsparameters bestimmtwird.
    [12] Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass das Spektrometer vor der Messung des Spektrums auf den vorbestimmtenReferenzwert geeicht wird.
    [13] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,dass die zumindest eine Komponente ein Detektor (18, 20),eine Messlichtquelle (12) und/oder eine Referenzlichtquelle (16)des Spektrometers (10) ist/sind.
    [14] Infrarot-Spektrometer zum Messen eines Spektrumseiner Messprobe (44), wobei das Spektrometer zumindesteine Komponente aufweist, deren Betriebsverhalten gegenüber einer Änderungzumindest eines Betriebsparameters empfindlich ist, gekennzeichnetdurch erste Mittel zum Erfassen des zumindest einen Betriebsparametersund durch zweite Mittel zum Rückrechnendes Betriebsverhaltens der zumindest einen Komponente in Abhängigkeitdes erfassten Betriebsparameters auf einen vorbestimmten Referenzwertdes Betriebsparameters bzw. zum Korrigieren des Spektrums in Abhängigkeit deserfassten Betriebsparameters.
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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