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一个JB研究9克利夫顿阶地,t,杜金鸡,英国萨里郡RH4 2詹
b电分工科学,国家物理实验室,特丁顿,英国米德尔塞克斯TW11 0 lw,
介绍
这项工作提供了一个全面和逻辑有序的纵坐标的类别列表错误可能发生在传统傅里叶变换光谱学(FTS),其中很多还没有被引用过。半岛综合体育官方APP下载德甲大部分的项目列表中的注释指出给原因和后果,可能并不广为人知。进化列表作为项目的一部分的透光率提供参考标准傅里叶变换光谱仪的校准,因为它很快就意识到,知识可能的误差来源是一个至关重要的前兆找出哪些是重要的在这样的工作,他们可能会如何处理。
英尺光谱仪是一种重要相关性的分析仪器的质量保证化工、制药、食品等行业。尽管这种重要性,没有透射比标准校准到一个已知的绝对精度可用迄今为止。这些文物现在可以从不良贷款1光学玻璃的形式过滤器检查中红外光栅的透射率范围和英尺光谱仪。这些过滤器已建立的透光率总体不确定性的±0.1%。因此,系统的影响贡献在±0.03%的不确定性与此工作相关的参考标准。这个infrared-based项目开发了从早些时候的工作计量的紫外线,可见光和近红外测量。2
为了清晰起见,只有最简单的类型的测量被认为是,常规的名义上的平面平行的固体样品的透光率不超过几毫米的厚度,因为这是最基本的也是最常见的可能使用英尺光谱仪。这一限制避免了需要包含其他可能的抽样误差可能出现的不太常见的测量固体的几何图形,或与液体或气体在细胞的各种配置。Guelachvili3已经被认为是干涉图的记录系统的影响高分辨率气相FTS的上下文。出于同样的原因,测量等属性的漫射透光率,定期或漫反射率或ATR不介绍。再一次,没有尝试的各种带有连字符号的类别的罚球。除了内在错误造成的仪器、技术或样本,外在的人类机构也被认为是引起的错误。
没有尝试在这个简短的出版量化错误。许多人会不适用在任何特定的测量情况下,而那些在意义可能会有所不同从边缘有明显的影响,当他们将依赖于仪器的细节设计,其制造、对齐、控制软件和任何可能恶化。
分类错误的类别列表
理想的分光光度计的属性
- 探测器的非线性模拟电路或ADC。
注意:检测器可能线性响应的小开口Jacquinot停止但成为较大的开口的非线性。这是常见的冷却探测器。
- 传动机构的非线性路径不同。
- 不正确的位置的位置零路径不同,如由于贫穷的算法或组样本用于此不足。
- 相位校正不足。
注意:常用的几种不同的相位校正算法。他们可能并不总是给相同的频谱干涉图。此外,样本的存在可能改变所需的校正,但背景干涉图通常用于一个共同校正应用于样品和背景变换。这个问题不影响系数的计算或余弦和正弦变换的功率谱,给实部和虚部立即派生出的谱(见注40项)。
- 仪器需要(或使用)一个大Jacquinot停止对于一个给定的测量,由于其糟糕的设计(或控制软件)。
注意:这也许给麻烦倾斜射线和探测器非线性或样本加热。倾斜射线为每个雷给一个错误的波数范围内,他们需要不同的相位修正也有斑叶零的位置路径差异给pseudo-coherence问题。4、5在这种情况下,large-NA非球面准直器/ anti-collimator镜子,一个大型Jacquinot停止导致显著的波前畸变的外部区域停止,给予更多的这些问题。这些影响将改变的存在一个真实的示例,以便计算光谱透射率将纵坐标和波数错误。
- 畸变引入的干涉仪准直镜。
注1:可怜的光学设计或制造产生倾斜射线,导致波数和纵坐标错误的原因致5项。然而,有增加的影响发现给出的警告large-NA非球面反射镜是指完美的光学。这张纸币是指不完全形成的镜子,所以即使一个小Jacquinot停止倾斜射线。NA越大,离轴角越大,所需的更关键的是图的完美。
注2:即使有完美的镜子和一个小Jacquinot停下来,一组错误的离轴角会导致倾斜射线引起波数和纵坐标错误原因在第五项的注意。大离轴角和镜子NA越大,更必须实际的离轴角匹配,镜子的设计。
- 差异的影响使用的光学路径的干涉仪测量光束和所使用的那些HeNe激光辐射监测采样的干涉图。
注意:因为大多数红外光学传输组件,如涂布分束器,是不透明可见HeNe辐射,需要做出特殊安排,允许它传播的干涉仪。这可能涉及到传播的测量辐射梁或测量光束的中心,但使用不同的涂层和/或光学媒体在这两种情况下。不能理所当然地认为监控光束光学表面共面与相应的测量辐射,插入的元素和/或不同的涂料。波数缩放以及纵坐标值会影响如果路径不同测量辐射不同意HeNe监测辐射。倾斜射线的测量辐射的存在将使问题更为复杂(见第五项报告)。
- 时间和/或在每个采样点的距离不稳定引起扭曲的干涉图波数和纵坐标值。
注意:在扫描这导致当地纵坐标的扭曲和波数的原始光谱,但在扫描光谱透射率计算中的错误原因。
- 拥有不稳定和漂移,导致纵和波数扭曲(见注项8)。
- 源和/或探测器不稳定和漂移。
注意:在扫描这导致当地扭曲纵坐标的原始光谱,但在扫描透射率计算中的错误原因。
- 电子噪声(特别是在当地最大或最小),不稳定和漂移。
注意:co-addition的惯例是真正有效的减少噪声的干涉图(短期内随机波动)。然而,它不是有效的处理不稳定和漂移,实践产生损失的干涉调制类似光学pseudo-coherence效果。4、5这也将危及FTS的多重优势。更好的做法是平均光谱(见笔记项目41和42)。
- 短期的电磁、声学或振动干扰仪器函数(见注项11)。
- 长期重复的电磁、声学或振动干扰仪器的功能。
注意:不像12项的情况,这个问题可能被记录矫正或部分矫正blocked-beam干涉图和减去转变“零炮检距”的光谱样本之前和背景光谱比率。这将应用如果干扰贡献是锁相干涉图记录,例如电力供应时间。
- 传统算法用于直接计算模量或功率谱,导致整流的随机噪声的一些数据点low-transmittance部分频谱,它应该显示负值的比例(见项目40)。
- 干涉仪对准不足,导致pseudo-coherence效果,4、5弱干涉、破坏阶段修正和地方扭曲的结果。
注意:可怜的光学干涉仪的图的任何组件或非线性传动机构(项目2)找到最优排列会引起歧义。即使在调整过程已成功,干涉仪随后可能会偏差。
- 卫星从分光镜反射生产卫星干涉图,这可能重叠采样地区主要的干涉图。
- 伪谱值计算由于贫穷的组合软件扩展战略和高outof-range值派生的傅里叶变换。
注意:这往往会出现当整数运算用于计算速度和气体放电来源或窄带干扰过滤器被测量。当样品光谱分离狭窄强大的发射或传输特性,这些可以数量级高于平均水平的样本光谱。正常的应用程序的扩展策略提供满意的这些特殊条件下可能导致超出范围的值。
- 不足apodisation方法可用来满足应用程序。
注意:当前使用的算法收敛到零差外所需的通频带。这可能会导致伪卫星峰也产生的影响相当于那些“straylight”光栅分光光度计,特别是在通频带的尾巴只有积极的功能。
- 光谱测量失真由于水蒸气和二氧化碳没有被完全清除,没有真正的双光束切是可行的。
- Inter-reflection干涉仪反射和Jacquinot停止或pre-interferometer光学或来源(见图1和图2)。
注1:这会产生双频率调制,因此额外的卫星光谱转移与波数增加了一倍。这可能产生重大影响的背景和样品光谱和影响未能抵消了在计算样本时的透过率光谱选择性。这种类型的高阶inter-reflections可能发生与三倍或四倍波数变化,但是效果会弱得多比波数增加了一倍的情况。
注2:项目20到5月26日的意义有待参考图1和图2及其标题。这七个类别的inter-reflection通常涉及辐射通过系统从源,对于简单图1和图2只辐射来自源的处理组件。然而,随着冷却探测器的辐射探测器窗口,边框或套管或从post-sample pre-sample停止或光阑尤其是Jacquinot停止这些项目也可能做出重大贡献。这被称为一个“探测器港口辐射效应”,其效果更为明显向低波数的光谱范围。6
图1所示。通用傅里叶变换光谱仪的原理图解释七个逻辑上不同类别的相互反射效应指物品20至26的文本。最后一个显示(26项)有两个子组的原因。假设的位置的反射表面造成的问题(这可能超出光束横截面)垂直虚线所示。一些可能的位置检测器元素,探测器窗口,任何样品室的窗户一个疏散系统,退出停止的干涉仪,干涉仪的反射镜末端武器,Jacquinot停止或源代码本身。这个图不包括其他inter-reflection效应涉及发出辐射,比如探测器港口辐射效应。6
图2。在图1中,但说明另一种通用的傅里叶变换光谱仪的配置与样品前干涉仪,影响inter-reflection效应项所指的位置20至26的文本。
- Inter-reflection前后光学组件之间干涉仪的影响,但不包括样品或beyondsample光学(见图1和图2)。
注意:这会产生三倍频调制,因此额外的卫星光谱转移与波数增长了两倍。无法抵消的影响计算透过率光谱选择性样本时。这种类型的高阶inter-reflection也是可能的,5倍波数的变化,但这通常会很弱。
- Inter-reflection影响通过样本的位置进一步通过干涉仪(见图1和图2)。
注意:这会产生额外的卫星光谱转移与波数增长了两倍。的高阶inter-reflection弱得多添加组件5倍波数是可能的。
- Inter-reflection影响通过样本的位置但不涉及干涉仪(见图1和图2)。
互动的理想仪器和样品属性
- Inter-reflection影响样本和干涉仪反射器(见图1和图2)。
注意:这会产生额外的卫星光谱波数翻了一倍:转移符号和大小是影响不确定相位差之间的干涉图和适当的干涉图。
- Inter-reflection影响从样本进一步通过干涉仪(见图1和图2)。
注意:这会产生额外的卫星光谱转移与波数增长了两倍。的高阶inter-reflection弱得多添加组件5倍波数是可能的。
- Inter-reflection影响从样本不涉及干涉仪(见图1和图2)。
注意:如果样品之前干涉仪inter-reflected组件改变射线模式干涉仪(见注33项的后果)。
- 影响两极分化造成的偏差产生的样本(内在或由于几何)与仪器的两极分化倾向交互。
- 辐射加热的样品造成排放不忽视的乐器。
- 辐射加热引起thermochromism的样本,因此改变其吸收特性。
- 透光率下降引起的斜示例演示,由于吸收和反射损失增加倾斜。
- 透光率下降引起的收敛/不同样本梁,由于吸收和反射损失增加倾斜。
样本的非理想特性的影响
- 样本内Inter-reflection影响,包括可解析的形成干涉条纹(通道边缘)。
注意:这种干涉条纹的存在可能被视为一个真正的特征样本的光谱透射率,如果样本,或一层造成干扰,足够薄的干涉级较低,随着边缘总是有大约相同的最大值和最小值instrument-to-instrument由于入射角不受影响。厚样品或层的干扰越来越边缘最大值和最小值的位置(实际上边缘反差t)更依赖仪器由于入射角的更大的影响力和辐射的立体角。
仪器光谱分辨率越高,样品越厚,可以显示解决干涉条纹,和难以预测的边缘地位真正的乐器。在这些情况下,边缘会是麻烦的和被视为一个假的底层的频谱。在这种情况下一个低分辨率光谱不解决边缘可能是首选,或边缘可能会被删除事后通过其他方式。
- 光学聚焦力量引入的样本。
注意:项目33 - 38通常会产生更大的效果示例之前,而不是成功干涉仪时,由于射线模式干涉仪在前者改变(与“偏斜”射线平均而言,如果仪器与没有样品)但不是在后一种情况下。另外对于前一种情况略有不同的射线穿过Jacquinot停止。在后一种情况下一组不同的新兴射线到达探测器,和影响是不同的。在前者情况下,纵坐标和波数比例甚至通频带可能受到影响,但在后者的情况下只有纵坐标值可以影响。
- 光学波前畸变引入的样本,如由于图差或屈光不均匀性(见注33项)。
- 梁偏差引入的样本,如由于楔形形状或梯度折射率(见注33项)。
- 通路长度的变化由于厚样本在收敛或发散光束(见注33项)。
- 散射的示例(见注33项)。
- 衍射或光晕的样本或其持有人,或区别样品位置附近的光阑在样品和背景扫描,如果限制了吞吐量(见注33项)。
缺陷的测量程序
- 大尺寸的Jacquinot停止选择不当,导致倾斜射线的影响,探测器非线性、样品加热等。(参见第五项报告)。
- 不正确的相位校正算法的选择或直接功率谱计算。
注意:真正的力量算法涉及使用余弦和正弦变换的干涉图,方和补充道,然后采取平方根。它的力量在于它返回正确的光谱与它避免了错误所造成的相位校正算法。功率算法需要双面干涉图的缺点,而不是近单面的足够的相位校正方法。这为低到中等分辨率工作缺点消失双面interferogrammes通常使用。常见的做法有第二个缺点的直接功率计算:地区的光谱值很低,噪声可以纠正,引起积极偏见的结果。
- 漂移修正计算进行了错误的级别(interferogrammes)而不是正确的级别(光谱)。
注意:平均interferogrammes存在漂移产生的损失干涉调制类似光学pseudo-coherence效果。的定量结构模量将干涉图的频谱是不变。因此平均光谱可以有效。
- 可怜的策略来减少漂移。
注1:准确测量需要一个序列或序列的三种类型的扫描:背景B,样本和零炮检距Z(见项目13)。最优序列的顺序取决于样品的透射率水平,但通常有效的至少四个扫描序列的一般特征(S1-B-Z-S2)或(S1-Z-B-S2)。少要求测量零炮检距扫描可能会省略。这是通常的罚球。
注2:使用最新的背景干涉图的共同实践获得的相位校正样本干涉图,直到一个新的背景干涉图是记录和处理,不会给最好的结果与漂移校正策略。更好的实践是第一个样品才干涉图相位修正和改变了当地的背景的干涉图序列,在注1,被处理,常用的相位校正的两个样品和一个背景扫描应用于仪器条件尽可能相似。更好的是,每个干涉图应该使用自己的性的相位校正(尽管一些商业软件不允许)。
- 不合适的驱动器速度或scantime移动光学组件。这需要兼容探测器的频率响应和采样间隔。
- 不恰当的抽样的干涉图导致光谱混叠高于奈奎斯特极限。(1、2、4,等等,每个取样间隔监测激光条纹。)
- 不适当的决议。
- 不恰当的apodisation选中。
- 不恰当的选择分光镜或检测器(选择是可用的)。
- 不正确或badly-chosen角示例演示。
- data-fit不准确的原始输出快速傅里叶变换的频谱给最终的输出频谱在理性的基于整数波数。
注意:FFT的原始输出频谱将具有相同数量的值作为干涉图样本,这些将在非理性的波数发生在sub-multiples HeNe可见辐射的用于控制干涉图抽样。光谱中某些尖锐的结构(可能结合噪声的影响)可能会导致一些数据拟合的算法给异常值。这是不太可能如果zero-filling或其他可靠的方法被用来增加数据点的数量对于一个给定的决议。
- 非线性、零炮检距或缩放纵坐标错误或横坐标抵消视频显示器中的错误,截屏图绘图机或其他图形输出设备。
注意:这些错误只出现在一个图形输出设备是用来判断一个纵坐标和横坐标值,例如当决定纵坐标和/或横坐标的值在一个局部最小值或最大值,或者当噪声条件下判断值。
结论
本文调查的可能的系统误差的类别覆盖FTS的最重要的发现。总体误差的存在与否当使用任何特定的仪器最好可以建立通过使用透光率标准校准一个已知的绝对精度。1在不止一个的错误来源的贡献显著,差异的分析和解释可以很困难。尤其是对于某些错误的来源,如涉及inter-reflected辐射传递回通过干涉仪,在相变可能导致改变的迹象增加的贡献和标志可能会改变几次在整个光谱范围覆盖。
然而,知识可能的误差来源及其可能的后果是必不可少的先决条件找出哪些是真的发生,这样一个有效的改进技术或校正过程可以开发。
最后,它可能会指出,当前实践FTS仍受到历史的影响缺乏所需的相当大的计算能力充分执行罚球。然而,当前价格适宜的强大先进的便携式计算机的可用性,更好的实践中隐含的一些笔记上面的项目变得可行。
引用
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