用于校准积分腔的方法与流程

本发明涉及用于校准例如用于光谱学用途的积分腔的方法和设备。

背景技术：

样品的许多特性都可以在积分腔中进行测量，参见例如cie130-1998“反射率和透射率的实用测量方法”标准，其中例如探讨了辐射的定向半球入射反射率、漫反射率、辐射的定向半球入射透射率以及漫透射率的测量。积分腔也可用于分析学中，例如用在分光光度计中用于样品的光谱测量，参见例如wo2104/080322。如果将辐射通量通过一个小的入射孔引入到积分腔(例如球体)中，则由于球体壁处反射的漫反射性质，腔内部的光功率分布将很快(即经过几次反弹)变得均匀且各向同性。当一部分这样漫反射的(即均匀且各向同性的)光功率通过壁上的开口(称为出射窗口)从腔中逸出时，逸出光线的分布相对于开口的平面呈朗伯型。在充满理想漫辐射的球形腔中，从壁上任一点反射的辐射都将同等地辐射到表面上的所有其它点。因此，在实践中通常优选球形或接近球形的形状，因为这样混合发生时反弹的次数最少。

在将吸光样品放入积分腔内部时，腔内部的漫反射场的功率密度降低。这种降低可以用光电检测器来测量，光电检测器可以位于腔内部，或更常见的位于腔外部并“望着”出射窗口。样品的类吸收(absorbance-like)光谱的测量可采用与采用常规透射比色皿测量时相同的方式，即将利用腔内部的样品测得的检测器强度hsample(λ)(其中λ是光波长)除以利用腔内部的参照物体(这时腔通常为空球，即内部仅为空气)测得的检测器强度href(λ)。例如，当使用十进制对数时，吸收光谱为a(λ)＝–log10(hsample(λ)/href(λ)。测量积分腔内部样品的方法对于吸收系数低的样品尤其有用，因为有效吸收光程长度会因为腔内部漫反射光的多次样品相互作用而放大，并且测量结果几乎不受样品的几何形状的变化、样品内部的散射以及样品表面的反射的影响。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种使用积分腔来获取样品的校准测量的方法。该方法包括：在样品被置于积分腔内部的情况下通过使用积分腔来获取样品光谱信息；通过使用带有标准物体的积分腔来获取生成的腔表征光谱信息；以及通过采用将腔表征光谱信息作为输入的数学运算，从样本光谱信息获取测量结果。

第一方面的各种实施例可包括以下项目符号列表中的至少一个特征：

·腔表征光谱信息是在标准物体被置于积分腔内部的情况下通过使用积分腔而获取的；

·腔表征光谱信息是在标准物体取代积分腔的部分内表面的情况下通过使用积分腔而获取的；

·该方法进一步包括获取第二腔表征光谱信息并将其与腔表征光谱信息进行比较，以及响应于该比较表明第二腔表征光谱信息不同于腔表征光谱信息，将第二腔表征光谱信息用于获取测量结果；

·样品包括固体样品、液体样品，以及气体样品中的至少一种；

·样品包括固体样品，样品包括至少一个植物种子；

·标准物体包括其上具有光学黑色层的物体；

·该物体具有穿透光学黑色层的至少一个孔；

·该物体被封装在玻璃中；

·玻璃包括熔融二氧化硅或硼硅酸盐玻璃；

·对玻璃进行玻璃焊接以封装该物体；

·标准物体包括体积的吸收材料，相当于体积吸收剂。

根据本发明的第二方面，提供了一种标准物体。该标准物体包括具其上具有光学黑色层的金属物体、封装该金属物体的透明封装件，以及光学黑色层。

第二方面的各种实施例可包括以下项目符号列表中的至少一个特征：

·金属物体还具有穿透光学黑色层的至少一个孔；

·金属物体具有穿透光学黑色层的多个孔；

·透明封装件包括熔融二氧化硅或硼硅酸盐玻璃；

·对透明封装件进行玻璃焊接、熔融以及胶合当中的一种，以封装金属物体。

根据本发明的第三方面，提供了一种标准物体。该标准物体包括体积的吸收材料，相当于体积吸收剂。该体积的吸收材料已经被构造成具有特定的预定吸收截面。

附图说明

图1是用于校正吸收光谱的本发明方法的工作流程示意图；

图2以截面示出了具有光学积分腔的光学分析仪的示意性设置；

图3示意性地示出了具有自动操作的标准物体的积分球；

图4示出了根据本发明的标准物体的实施例；以及

图5示出了待用于本发明中的计算机系统的示例。

具体实施方式

在样品位于积分腔内部的情况下使用该积分腔的一个缺点将来自于对参考光谱href(λ)进行测量的方式。与样品位于积分腔外部的情况不同，当在样品位于腔内部的情况下使用积分腔时，腔的光学特性(即漫反射或漫透射几何结构)必须长期稳定。原因如下。无论样本的位置如何，光源发光的漂移现象、检测器灵敏度的漂移现象以及球体外任何光学元件的透射因数或其它效率因数的漂移现象总是会抵消光谱参考比hsample/href。但是，只有当样品位于球体外部时，球体本身的透射因数才会从该参考比率中抵消。

本发明涉及在样品位于球体内部的情况下，用于从所得的吸收光谱或类吸收光谱来控制积分腔的光学特性的漂移影响的装置和方法。本发明所公开的标准化测量可改善光谱参考。光谱参考比hsample/href消除源自球体外部的元件的漂移，包括灯和检测器的短期漂移。参考光谱href(λ)因此可以被相当频繁地重新测量，通常每隔几分钟，一般每天至少一次。另一方面，只有当球体的光学特性发生了变化(这通常不那么频繁)时，才需要本发明所公开的球体标准化方法。如果非常小心地使用球体，例如在实验室中，球体的性质可能会多年不变。然而，即使在这种情况下，也希望实验室具有例如可用于备用的第二球体。本发明所公开的标准化方法在这种情况下也是有用的，因为在将两个球体标准化为实验室自己的长期稳定标准物体之后，这些球体在测量吸光度或其它类吸收光谱方面表现相同，因此必要时可以快速调换，即无需重新校准设置。换句话说，实现了简单的校准转移。

许多球体的应用都是基于精密光谱测量的，例如，当需要测量小的吸收带且这些小的吸收带与样品中其它组分的更大量且变化的吸收相重叠时。这种情况称为基质吸收(matrixabsorbance)。在这些和其它精密应用中，尤其是当需要用化学计量学模型进行定量分析时，本发明所公开的方法可以有利地用于维持腔测量系统的分析精度。化学计量学模型可采用“年轻”腔的光谱来开发。随着时间的推移，光学响应的后续漂移可能会产生误差并降低球体的原始精度。造成球体老化的原因有诸多物理效应和行为，包括温度敏感性、紫外线(uv)光敏感性、霉菌敏感性、湿气敏感性、污垢堆积、油漆老化、拐角和边缘的机械损伤、表面和窗口的划痕，和/或白色漫反射材料质量上的任何其它长期化学或物理变化。

因此，需要一种简单而精确的方法来标准化积分腔的光学响应。

本发明有助于提高在样品位于积分腔(诸如积分球)内部的情况下获取的光谱信息的质量。提供了一种简单而精确的方式来标准化积分腔的光学响应。光谱信息，诸如吸收光谱，可以用绝对标度来渲染，从而可以用不同的积分腔从任何给定样品获取几乎相同的吸收光谱。

本发明的优点包括使用已标度的光谱而不是原始测量的光谱。可基于已标度光谱来开发化学计量学模型，这将使其分析精度维持得时间更长(理论上甚至维持无限长时间)，因为“球体老化”的影响可能会减弱甚至消除。另一个重要的优点是能够在一个球体上建立化学计量学模型，然后将其转移到其它球体，这是因为在已标度光谱中可以消除个体性球体之间的差异，因为已标度光谱其参考的可以说是标准物体，而不是如原始光谱那样参考的是空球体。类似的优点适用于对球体进行有意更改的情况。

至少在原理上，可用来测量放置在腔中的样品的光学特性的积分腔可以是任何形状的。但是，球形或近似球形的形状是有利的，因为它们的漫反射效果最强，也就是说，与其它形状相比，腔内部需要更少的反射来均匀地将入射光线分布在整个表面上。在以下描述的实施例中，所描述的积分腔是球形的，但是本发明不限于任何特定形状的腔。

在样品位于具有用作光进出窗口的小孔的空腔内部的情况下，测量结果取决于腔的光学特性。当腔的内表面覆盖有漫反射白色反射涂层时，其就成为所谓的积分腔。漫反射白色涂层近似于所谓的朗伯反射镜，这意味着入射在内表面上的光线会被漫反射，并且在几次反射之后会丢失有关其原始到达方向的信息。经过一次或几次这样的漫反射后，光线均匀地分布在整个表面上。如此，通过积分腔内部的漫反射效应，使得光的原始方向被“遗忘”。

例如，根据在积分球内部测量的样品的光谱信息，可以确定该样品的化学组成。光谱信息可包括例如吸收光谱或选定波长点处的吸光度值。

在现场，会更频繁地将待分析的样品放置在积分球的外部，例如覆盖住加工进球壁中的窗口。然而，将样品放置在积分腔内部的优点包括：

·因球体倍增因子而导致的吸收信号放大；

·虚拟消除样本送样误差；

·样品装载简单(颗粒状和液体样品同样)；

·检测器辐照度高；

·光电检测器和电子器件的动态范围小；并且

·易于从样品获取线性且可靠的吸收响应。

现代球体的表面覆盖有漫反射非常高的材料或者是由漫反射非常高的材料制成，通常ρ>0.95。现代材料在光谱上也是非选择性的(对波长的依赖性不强)、非荧光性的且长期稳定。尽管如此，特别是在恶劣的使用条件下，从长远来看球体的光学特性仍会发生变化。实践中使用的大多数球体的直径在大约50毫米到1米的范围内。用于光源和检测器的孔称为窗口，其中所有窗口的总面积通常小于球体表面积的5％。

当在样品被置于球体外部的情况下使用积分球时，也就是说，在测量漫反射或漫透射特性时，当获取测量结果时，球体的老化效应会在光谱参考比中自我相抵消。换句话说，在样品位于球体外部的情况下，球体的光学或光谱特性随时间变化的事实并不是问题。

在待分析的样品位于球体内部时，球体的老化效应不会发生抵消。在用空气代替样品(即将样品从球体中取出)的情况下进行光谱参考测量的方式与测量时待分析的样品位于球体外部的情况不同。例如，在测量吸收光谱a＝–log10(hsample/href)时，球体的光学特性的漂移不会抵消，因为球体的光学特性的变化会导致的影响，其在数学上近似于采用传统比色皿透射光谱法情况中的光程长度变化。

由于老化效应不会抵消掉，因此当将积分球用于其中待分析样品位于球内部的模式中时，控制老化效应就变得很重要。说到位于球体(或更通俗地说，积分腔)内部，意味着样品完全位于腔内部。或者，样品位于腔内部也可以是样品的一半以上体积位于腔内部的意思。尽管油漆的老化、尘垢积聚和其它影响可能很小，但某些测量为了成功进行，要求随着时间推移稳定性为0.01％左右。例如，一些近红外分析测量结果就属于此类，其中需要从较大且变化的背景中减去小的分析物峰。积分球的使用寿命可能为数年，这又意味着在球体的寿命期间可能会发生足够大的能显著影响测量精度的变化。

根据本发明，可以使用具有良好的长期稳定的光学特性的标准物体或标准物来检测和校正积分球的特性变化。

例如，可以提供具有稳定吸收截面的标准物，并在球体装配时在球中测量该标准物，以获取在装配时表征球体的腔表征光谱信息。腔表征光谱信息可以与使用该球体的测量样品结合使用，进而比对着标准物体而不是比对着空的球体来投射从样品获取的光谱信息。由于标准物体是稳定的，与空球体不同，因此可以稳定地测量样品，并且可以大大减轻球体的老化效应。

随着时间的流逝，可以使用相同的球体对同一标准物或另一个名义上相同的标准物进行新的测量，以获取新的腔表征光谱信息。在新的腔表征光谱信息与先前的信息不同的情况下，新的腔表征光谱信息可以与此后的测量样本结合使用，因为新的腔表征光谱信息现在更准确地反映了球体的状态。在这种情况下，可以由此使用新的腔表征光谱信息来比对着标准物投射从样品获取的光谱信息，同时球体本身的与时间相关的变化可以得到消除或至少显着衰减，从而实现测量精度的提高。

例如，在应用于吸收光谱–log10(hsample/href)时，可以按以下方式执行标准化方法。首先，测量标准物体的吸收光谱astd(λ)＝–log10(hstd(λ)/href,std(λ))，并将其保存到存储器中。接下来，可以开始一个或多个样品的吸收光谱的常规测量，即a(λ)＝–log10(hsample(λ)/href(λ))。通常，样品的参考光谱href(λ)原则上可以与用于计算标准物的吸收光谱的参考光谱href,std(λ)相同，但更常见的是将会测量新的或者新近的参考光谱。第三步，用样品的吸收光谱a(λ)除以标准物体的吸收光谱astd(λ)，得出样品的标准化吸收光谱an(λ)＝a(λ)/astd(λ)。与例如hsample(λ)/href(λ)的其它光谱比一样，公式中的除号等效于mathworks公司的matlab软件中的“./”符号，即在每个波长处逐点地各自单独做除法。在光谱测量的示例中，可以在几个波长带上测量变量，并由此将变量作为矢量而不是标量保存到存储器中。对标准化光谱an(λ)进行定量分析将获得更可靠和长期稳定的分析结果，因为通过简单地测量和存储标准物的新近吸收光谱并将其用于使样品光谱标准化，可以消除球体的光学特性的漂移。这比现今的重新校准整个设置的做法要简单得多。唯一的要求是标准物体本身的光学特性要长期稳定。

该过程不仅适用于吸收光谱a(λ)＝–log10(hsample(λ)/href(λ))，而且适用于基于比率hsample/href的其它的类吸收光谱。为了简化符号，可以省略公式中的λ。除以标准物的类吸收光谱有助于恢复分析的稳定性。

对于使用十进制对数并且其中数值输出以所谓的吸光度单位au表示的常规吸收光谱–log10(...)而言，校正对于小的吸光度值(即最大约0.3au)非常有效，对于较大的吸光度值也相当有效。

备选地，可以使用自然对数ae＝–loge(hsample/href)，在这种情况下，上述同样的论述也适用，只是此时校正对其非常有效的数值范围上升到约0.7，即，0.3x2.303。

吸光度ae的一阶泰勒级数近似值为a1＝((href/hsample)–1)。出人意料的是，发现该校正方法对于a1(λ)光谱非常有效。换句话说，规范化过程a1(λ)/a1,std(λ)在a1的宽泛动态范围内非常好地校正了球体中的漂移。

所有类吸收公式都在一定范围内有效。在实践中，因此有可能找到既有利于定量分析(即样本的朗伯-比尔行为)又有利于球体校正的公式。

请注意，上述校正效果并非归因于“双重比率”效应，因为所涉及的两个光谱比hsample(t)/href(t)和hstd(t1)/href(t1)(其中t是时间)不会彼此直接相除。校正效果也并不归因于简单的光程长度校正。如果是这样的话，该校正将是对正常吸收光谱a＝–log10(...)最有效，但事实并非如此，因为该校正对于a1光谱a1＝((href/hsample)–1)最有效。相反，通过将样品的吸光度或类吸收光谱除以长期稳定的标准物的相似或甚至不同的类吸收光谱而产生的稳定化效果，是积分球在用于样品位于球体内部情况时所表现出的错综复杂物理行为所产生的幸运结果。

标准物体可包括例如金属或塑料条，其上或其中是光学黑色层。光学黑色在这里的意思是其几乎吸收所有入射光。光学黑色层可以是例如无机的。用于光学黑色层的示例性材料是所谓的“黑镍”，其是可商购的用于金属的涂层。由于无电沉积工艺，该层也均匀地在工件的边缘和内部拐角处生长。也可以使用其它多种材料来制造光学黑色层，包括各种涂料和表面处理。概述可参见以下两篇论文：(a)stephenm.pompea和robertp.breault，characterizationanduseofblacksurfacesforopticalsystems，handbookofoptics第6章，第三版第四卷:opticalpropertiesofmaterials,nonlinearoptics,quantumoptics，m.bass(编)，mcgraw-hil，2010；以及(b)jenniferl.marshall，patrickwilliams，jean-philipperheault，travisprochaska，richardd.allen和d.l.depoy，characterizationofthereflectivityofvariousblackmaterials，2014年7月30日(第8页)，发表在proc.spieint.soc.opt.eng.9147(2014)91474f。

标准物体可包含一定体积的吸收材料，实际上相当于所谓的体积吸收剂，来代替黑色层(也称为表面吸收剂)。表面吸收剂和体积吸收剂之间没有明显的区别，但是用在所谓的体积吸收剂内部的材料通常具有比用在表面吸收剂中的材料低得多的吸收系数。非常适合以体积吸收剂形式来实现标准物体的材料的示例包括吸光塑料，尤其是灰色塑料，其中总质量可用于确定所产生的的吸收截面，并且其形状可以优化，因为可使用注射成型作为制造工艺。合适的体积吸收材料的另一个示例是带有石墨的粉末混合物，尤其是具有像玻璃或特氟龙颗粒等非吸收粉末而使得石墨作为唯一吸收剂的混合物，可利用混合比例来调节所需的吸光度。粉末混合物可以例如下文描述的那样封装在玻璃中。体积吸收剂可以构造成特定的、预定的光吸收截面。

标准物体可以包裹在玻璃中，以增强其稳定性并使其易于清洁以去除可能会累积在标准物上的指纹和其它污垢。玻璃材料可包括熔融石英，因为熔融石英能透过可能被其它类型的玻璃吸收的紫外线和更长的近红外辐射。根据应用，可替代地使用硼硅酸盐玻璃。当前可用的玻璃焊接可用于将标准物封装到玻璃中。也可以使用玻璃熔融代替玻璃焊接来将标准物体封装到玻璃中。在标准物是基于表面吸收的情况下，应该用玻璃保护至少黑色层的暴露在光线下的区域，主体的其它部位的保护则不太重要。

标准物可包括一个或多个孔。孔可以在金属或塑料物体中。该一个或多个孔可穿透光学黑色层。穿透光学黑色层，也可以意味着光学黑色层覆盖该一个或多个孔的内部边缘，如此在施加光学黑色层之前，该一个或多个孔穿透金属或塑料物体。

该一个或多个孔的好处是，当将标准物放置在球体内部时，影响球体内部光场的漫反射特性的风险会降到最低。换句话说，阴影效应的可能性被降到最小。这是有利的，因为理想情况下，由标准物体引起的吸收效应应完全不依赖于其在球体中的位置，这是在没有阴影效应时才实现的。在一些实施例中，存在至少两个孔。在另外的实施例中，孔覆盖标准物体的表面的50％以上。

根据实际经验，并考虑到整体的最终精度和测量时间的有效利用，将标准物体的吸收截面选择为当标准物被放置在球体内部时在球体内部建立的漫反射光子密度减小到大约一半，会比较有利。换句话说，并且更具体地，在测量的整个波长范围内，比率hstd(λ)/href,std(λ)的值可优选地在约0.4至0.7的范围内。

图1是用于校正从样品测量的吸收光谱的本发明方法的至少一些实施例的工作流程方案。将如图2所示的具有基本为漫反射的内表面的积分腔，用于将辐射功率引入腔内的辐射源，以及对辐射功率敏感的检测器放置就位。

阶段110包括：在样品被置于积分腔内部的情况下，通过使用积分腔来获取样品光谱信息。样品光谱信息可包括样品的光谱信息。阶段120包括：获取通过使用带有标准物体的积分腔所生成的腔表征光谱信息。在生成腔表征光谱信息时，标准物体可位于腔内部，或者标准物体可布置成部分地取代腔的壁而不位于腔内部。获取腔表征光谱信息例如可包括从存储器取得腔表征光谱信息。阶段130包括：通过采用将腔表征光谱信息作为输入的数学运算来从样品光谱信息中获取测量结果。可选的阶段140包括：将第二腔表征光谱信息与腔表征光谱信息进行比较，并且响应于该比较表明第二腔表征光谱信息与腔表征光谱信息不同，将第二腔表征光谱信息用于获取测量结果。像腔表征光谱信息一样，第二腔表征光谱信息可以在标准物体位于腔中的情况下生成。第二腔表征光谱信息可以比腔表征光谱信息更新。

图2示出了具有积分球的示例性光学分析仪。样品通过样品架固定就位。在是谷物种子或其它颗粒材料的情况下，样品架可以由玻璃27构成。在玻璃27上，将例如谷物或其它农业颗粒保持就位并分布在整个表面上，以形成光学上的薄层。光学上的薄意味着样品多数情况下对积分腔内部的漫反射光呈透明的。此外，在玻璃板29a，29b之间可以放置如图4的标准物体。

用于球体的标准物体可用在手持式或在线光学仪器内部。在是手持设备的情况下，可将标准物体手动插入和移除。在是在线仪器的情况下，可自动操作标准物体，并且可使标准物体永久地位于仪器上或仪器内部。

图2以横截面示出了具有光学积分腔20的光学分析仪的示意性设置。光学积分腔20由两个半球21、24形成，该两个半球例如可以使用卡口式闭合件彼此连接。样品架27可以固定在设备外壳(未示出)或下半球24上。光学积分腔可利用框架22打开和关闭，框架与半球21、24中的至少一个建立形状配合。框架22可以由塑料或金属材料制成，只要材料的漫反射足够高而不妨碍光学积分腔20的积分能力即可。可选的保护玻璃29a用于保护包括光源23的前部在内的上半球21的内部，光源23从半球伸出以便于更换，因为保护玻璃29a可能是不可移除的。同样，可选的第二保护玻璃29b保护下半球24的白色漫反射壁24a，以实现最佳光均匀化。

来自光源23的入射光被挡板28反射，打到上半球21的漫反射内壁2la上并漫反射到积分球中。样品架27可以从球体20上移除，并且可以在就位时填充有样品或为了填充样品的而被取出。样品架27也可以如此容纳标准物体(参见图4)，该标准物体可以例如滑入支架中。框架22可设计成将样品架27与两个半球21、24紧密地固定在一起，并且可以永久地连接到样品架27。

漫反射光可以穿过下半球24中的开口25射出并被导向光谱传感器26。传感器可包括例如透镜26a、26b的一些光束引导元件，线性可变带通滤波器26c，最后是检测器阵列26d。检测器阵列(例如具有256像素的行)的每个像素对应于某个关注的波长，而滤波器26c负责将正确的波长传输到对应的像素上。线性可变光学滤波器26c可以由光栅或棱镜代替，而光谱传感器26整体上可以由其它光谱传感器代替。

图3示意性地示出了具有自动操作的标准物体34的积分球31。根据一些实施例，使用具有漫反射白色涂层区域和光学黑色涂层区域的标准物34。黑色涂层区域实现标准物体。在是非常暗的黑色涂层(也就是，漫反射率<5％)的情况下，标准物的吸收截面几乎与裸露的黑色涂层的几何区域相同。积分球31具有灯泡33和光谱检测器35，二者均设有挡板38。积分球31用于分析落入并通过样品架(即通过球体31的玻璃管39)的样品流(例如谷物流)。

由电机37驱动的输送螺杆36向球体提供连续的样品流。自动标准物34位于球壁的开口的后面。开口要么被白色表面覆盖，进而有效地“填充开口”，或者被黑色表面覆盖，进而实现为标准物。从机械角度而言，只有一个活动部件，即具有至少一个白场和一个黑场的盘或片。大多数时候，开口被白色表面覆盖。机械致动器(未示出)仅在进行新的标准测量hstd(k)时的短时间内才将深色表面移到开口上，即露出标准物体。

通过停止传送螺杆36进而停止样品流，来进行空球体的光谱参考测量。一旦流已停止并且球已变空，可以执行两次测量，一个是空球体测量以获得光谱参考href(λ)，另一个是在黑色标准物暴露的情况下的标准物测量hstd(λ)。两次测量之间时间的接近有助于检测球体特性的微小漂移。

可以以不同于上述的机械方式来实现自动部署的标准物体，例如，如下所述。首先，黑色标准物可以通过球体壁上的窄缝进出移动。第二，黑色区域可固定地位于球体的壁中。可以由可移动的白色漫反射材料覆盖黑色区域，使其看起来呈白色，并且可以移开白色漫反射材料从而暴露出黑色区域。可移动的白色反射材料在移开时可能会停在相邻的白色区域上，使得球体的白色区域总量看起来不变。

在图4中示出了待用于根据本发明的原理操作的系统中的标准物体的实施例。图4的标准物体包括透明玻璃盖片41、透明玻璃底片42、位于所述盖片和底片之间的透明玻璃框架43，以及带孔的光学黑色金属片44，该光学黑色金属片布置在由所述框架以及所述盖片和底片限定的空间内部。可以使用例如激光切割将金属片44切割成期望的形状。玻璃片可以通过以下至少一种方式连接：玻璃焊接、玻璃熔融，以及使用少量且可再生的胶水。对标准物体的要求包括其光学性能的长期稳定性。在实践中，这意味着标准物体应机械和化学稳定，并且相对于温度和紫外线稳定。标准物体也应是防霉和防潮的。标准物也应该易于清洁、检查和复制。如图4所示构造的标准物体满足所有这些要求。

图5示出了能够支持本发明的至少一些实施例的示例性计算机系统50。计算机系统50包括处理器51，该处理器51可包括例如单核或多核处理器，其中单核处理器包括一个处理核，而多核处理器包括一个以上的处理核。处理器51可包括一个以上的处理器。处理核可包括例如由armholdings制造的cortex-a8处理核或由advancedmicrodevicescorporation制造的steamroller处理核。处理器51可包括至少一个qualcommsnapdragon和/或intelatom处理器。

处理器51可包括至少一个专用集成电路asic。处理器51可包括至少一个现场可编程门阵列fpga。处理器51可以是用于执行设备50中的方法步骤的装置。处理器51可以至少部分地由计算机指令配置为执行一些动作。

计算机系统50还包括存储器52。存储器52可包括随机存取存储器和/或永久存储器。存储器52可包括至少一个ram芯片。存储器52例如可包括固态、磁、光学和/或全息存储器。存储器52可以至少部分地由处理器51访问。存储器52可以至少部分地包括在处理器51中。存储器52包括计算机指令，处理器51配置为执行该计算机指令。当被配置为使处理器51执行某些动作的计算机指令被存储在存储器52中，并且设备50整体被配置为在使用来自存储器52的计算机指令的处理器51的指导下运行时，处理器51和/或其至少一个处理核可以被认为被配置为执行所述某些动作。

计算机系统50可包括数据输出端口或发射器53，且计算机系统50还可包括输入端口或接收器54。端口53和54可配置为根据旨在在本发明装置的各部件(即光源、球体、光检测器，以及光谱装置)之间实现数据交换的至少一种协议来分别发送和接收信息。还可访问其它外部资源，例如数据库、互联网等。端口可以是有线或无线端口。

计算机系统50还可包括近场通信nfc收发器55，作为在本发明装置的组件之间提供数据交换的替代或补充。nfc收发器55可支持至少一种nfc技术，例如nfc、蓝牙、wibree或类似技术。

另外，可采用用户界面56。用户界面(ui)56可包括显示器、键盘和触摸屏中的至少一个。用户可以能够经由ui56操作设备50，从而例如管理测量。

计算机系统50可布置为接受至少一个外部数据载体模块57。这种模块例如可以是包含配置或校准信息的外部存储卡。

处理器51可配备有发射器，该发射器布置为经由设备50内部电引线从处理器51向计算机系统50中包括的其它设备输出信息。这样的发射器可包括串行总线发射器，该串行总线发射器布置为例如经由至少一条电引线向存储器52输出信息以将信息存储在存储器52中。发射器可包括并行总线发射器，作为串行总线的替代。同样地，处理器51可包括接收器，该接收器布置为经由计算机系统50内部的电引线从计算机系统50中包括的其它设备接收处理器51中的信息。这样的接收器可包括串行总线接收器，该串行总线接收器布置为例如经由至少一条电引线从接收器54接收信息以在处理器51中进行处理。接收器可包括并行总线接收器，作为串行总线的替代。

计算机系统50可包括图5中未示出的其它设备。例如，计算机系统50可包括至少一个数码相机。

处理器51、存储器52、发射器53、接收器54、nfc收发器55、ui56和/或外部模块57可以通过设备50内部的电引线以多种不同方式互连。例如，每个前述设备可以分别连接到设备50内部的主总线，以允许设备交换信息。然而，如本领域技术人员将理解的，这仅是一个示例，并且取决于实施例，在不脱离本发明的范围的情况下，可以选择各种互连至少两个前述设备的方式。

应当理解，所公开的本发明的实施例不限于本文所公开的特定结构、工艺步骤或材料，而是扩展至其等同物，正如相关领域普通技术人员将认识到的那样。还应理解，本文采用的术语仅仅是为了描述特定实施方案，而非为了限制。

整个说明书中提到一个实施例或一实施例意思是结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”并不一定都指同一实施例。在使用诸如大约或大致上这样的术语来提及数值的情况下，也公开了确切的数值。

如在本文使用的，出于方便，可能会在共同的列表中呈现多个项目、结构要素、组成元素和/或材料。但是，应该将这些列表理解为就像列表的每一项都被认为是单独且唯一的项。因此，在没有相反的说明的情况下，都不应仅基于它们是在共同的组中呈现的就将这样的列表中的单个项理解为同一列表中其它项的等同物。另外，本文中本发明的各种实施例和示例可能是同其各种组件的替代组件一起进行描述的。应该理解的是，这样的实施例、示例和替代方案不应被理解为是彼此实际的等同物，而应被认为是对本发明的单独和自主的呈现。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。在前文的描述中，提供了大量的具体细节，例如长度、宽度、形状等的示例，以提供对本发明实施例的透彻理解。但是，相关领域的技术人员将认识到，本发明可以在没有一个或多个这些具体细节的情况下实践，或者用其它方法、组件、材料等来实践。在其它实例中，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作，目的是避免掩盖本发明的各个方面。

尽管上述示例说明了本发明在一个或多个特定应用中的原理，但对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不发挥任何创造力的情况下并且在不背离本发明的原理和构思的情况下，可以对形式、用法和实施细节进行各种修改。相应地，除了受以下列出的权利要求的限制之外，本发明不受限制。

动词“包含”和“包括”在本文档中用作开放式限制，既不排除也不要求存在未记载的特征。除非另有明确说明，否则从属权利要求中记载的特征可以相互自由组合。此外，应理解，整个文件中使用“一”或“一个”，即单数形式并不排除多个。

工业适用性

本发明的至少一些实施例在提高光谱测量的精度中得到工业应用。

缩略语列表

cie国际照明委员会(internationalcommissiononillumination)

nfc近场通讯(near-fieldcommunication)