具有利用原子層沉積形成的集成計算元件的流體分析系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】具有利用原子層沉積形成的集成計算元件的流體分析系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001] 集成計算元件（ICE)已用于進行流體和復雜樣品的材料組成的光學分析。ICE可 通過提供一系列層來構(gòu)建，該些層具有被設(shè)計W在所需波長下進行建設(shè)性或破壞性干設(shè)的 厚度和反射率，從而?？卺槍εc光相互作用并提供允許預測化學或材料性質(zhì)的光學計算操 作的目的來提供編碼圖案。ICE的構(gòu)建方法類似于光干設(shè)濾波器的構(gòu)建方法。對于復合波 形，通過常規(guī)干設(shè)濾光器方式構(gòu)建的ICE可能需要極大量的層。除了制作復雜外，如此建造 的ICE可能無法在嚴酷環(huán)境中最優(yōu)工作。例如，具有極大量層或各個層相對于薄膜堆疊厚 度來說為厚，或具有極窄公差的ICE可使其預測性能受姪開采或抽取用鉆探設(shè)施的井下環(huán) 境的溫度、沖擊和振動條件負面影響。
[0002] 已嘗試設(shè)計并制造具有顯著減小的層數(shù)或?qū)雍竦目商峁秃瞎庾V特性的簡化 ICE。然而，許多ICE設(shè)計（實現(xiàn)所需化學預測的層和厚度配方）由于現(xiàn)有沉積技術(shù)（諸如 反應(yīng)性磁控瓣射（M巧）的限制和變數(shù)而被廢棄。
【附圖說明】
[0003] 因此，本文公開具有利用原子層沉積（ALD)形成或修改的一個或多個光路組件的 流體分析系統(tǒng)。在圖中：
[0004] 圖1示出說明性流體分析系統(tǒng)。
[000引圖2示出基于ALD的集成計算元件（I啦的說明性層。
[0006] 圖3示出基于ALD的ICE的目標透射光譜和中間模型透射光譜。
[0007] 圖4示出說明性隨鉆測井（UVD)環(huán)境。
[000引 圖5示出說明性電纜測井環(huán)境。
[0009] 圖6示出管理測井操作的說明性計算機系統(tǒng)。
[0010] 圖7示出說明性ICE制作方法的流程圖。
[0011] 圖8示出說明性流體分析系統(tǒng)制作方法的流程圖。
[0012] 圖9示出說明性流體分析方法的流程圖。
[0013] 附圖示出將詳細描述的說明性實施方案。然而，描述和附圖不旨在將本發(fā)明限制 于說明性實施方案，相對地，旨在公開并保護落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有修改、等效和 替代方案。
[0014] 命名
[0015] 將某些術(shù)語用于W下描述和權(quán)利要求全文W指代特定系統(tǒng)組件。本文不旨在區(qū)分 名稱不同但功能相同的組件。術(shù)語"包括（including)"和"包含（comprising)"W開放方 式使用，并因此應(yīng)解釋為意指"包括，但不限制于..."。
[0016] 術(shù)語"禪接（couple,couples)"意指非直接或直接的電學、機械或熱學連接。因此， 如果第一裝置禪接至第二裝置，該連接可W是直接連接或經(jīng)由其它裝置和連接的非直接連 接。相對地，當未加限制時，術(shù)語"連接（connected)"應(yīng)解釋為意指直接連接。對于電學連 接來說，該個術(shù)語意指兩個元件經(jīng)由具有實質(zhì)零阻抗的電路徑附接。
【具體實施方式】
[0017] 本文公開具有利用原子層沉積（ALD)形成或修改的一個或多個光路組件的流體 分析系統(tǒng)。該些光路組件可包括，但不限制于，集成計算元件（ICE)(有時稱為多變量光學 元件或M0E)、光源、帶通濾波器、流體樣品接口、輸入側(cè)透鏡、輸出側(cè)透鏡和檢測器。如本文 所描述，ALD可用于制作或修改某些光路組件部分或?qū)?，而不必是整個組件。利用ALD形成 的每個層可對應(yīng)于ICE或其它光路組件的平面（平的）或非平面（彎曲或傾斜的）層。
[0018] 相比于其它制作選項，ALD的使用改善了流體分析系統(tǒng)的光路組件的制作均一性 和公差。此外，ALD的使用可影響光路組件設(shè)計標準，諸如層數(shù)、層光密度和層厚度。此外， ALD的使用可促進光路組件制造期間的質(zhì)量控制操作。此外，基于ALD的組件的使用使得能 在嚴酷環(huán)境，諸如在石油開采和抽取鉆探中所遇到的嚴酷環(huán)境中提高流體分析系統(tǒng)性能。 在嚴酷環(huán)境中的改善性能源自ALD可能帶來的制作均一性和公差。此外，ALD具有其它沉 積技術(shù)諸如反應(yīng)性磁控瓣射（M巧所回避的光路組件的設(shè)計標準。在一些實施方案中，可 采用MS制作一些組件層，同時采用ALD修改那些層且/或制作其它層。選擇采用RMS或 ALD可取決于設(shè)計公差（例如，當可利用ALD而非RMS實現(xiàn)設(shè)計公差時，可采用ALD)。在實 例流體分析應(yīng)用中，利用ALD形成的ICE可提供物質(zhì)化學或物理性質(zhì)的多變量預測。如本 文所公開，在流體分析系統(tǒng)中使用利用ALD形成的ICE和/或其它光路組件可改善流體分 析系統(tǒng)預測的準確性、類型和/或范圍。
[0019] 圖1示出說明性流體分析系統(tǒng)100。在流體分析系統(tǒng)100中，示出各個光路組件， 包括ICE102、樣品接口 114、帶通濾波器106、輸入側(cè)透鏡108、輸出側(cè)透鏡110A和110B和 檢測器112A和112B。更具體來說，ICE102被安置于光源116與檢測器112A和112B之間。 可使用更多或更少檢測器。此外，流體樣品104被安置于光源116與ICE102之間。流體 樣品104的位置可利用流體樣品接口 114來設(shè)置，所述接口將流體樣品固定于其位置。同 時，輸入側(cè)透鏡108和輸出側(cè)透鏡110A和110B被構(gòu)造W聚焦光方向。此外，可將帶通濾波 器炬PF) 106用于ICE102的輸入側(cè)W過濾某些波長的光。雖然圖1圖示了流體分析系統(tǒng) 100的光路組件的合適布局，但應(yīng)理解其它光路組件布局是可行的。此外，可采用其它光路 組件，諸如透鏡和/或反射鏡。
[0020] 如本文所公開，可利用ALD制作或修改流體分析系統(tǒng)100的光路組件中的一個或 多個。例如，可利用ALD制作或修改ICE102的至少一部分。此外，可利用ALD制作或修改 光源116、BPF106、透鏡108、透鏡110A和110B、檢測器112A和112B和/或樣品接口 104 中的至少一些。
[0021] 在操作中，流體分析系統(tǒng)100能夠關(guān)聯(lián)流體樣品104的某些特性。流體分析系統(tǒng) 100 的操作原理部分描述于Myrick、Soyemi、Schiza、Parr、Haibach、Greer、Li和Priore， "Applicationofmultivariateopticalcomputingtosimplenear-infraredpoint measurements",ProceedingsofSPIE，第 4574 卷（2002)。
[0022] 在操作中，來自光源116的光通過透鏡108,其可W是準直透鏡。離開透鏡108的 光具有由光譜表示的特定波長分量分布。帶通濾波器106透射波長分量分布的預選擇部分 的光。來自帶通濾波器106的光通過樣品104,且隨后進入ICE102。根據(jù)一些實施方案， 樣品104可包括流體，其具有溶于溶劑的多種化學組分。例如，樣品104可W是包括溶于水 中的石油和天然氣的姪混合物。樣品104還可包括形成膠狀懸浮液的顆粒，包括不同大小 的固體材料碎片。
[0023] 樣品104基本上通過不同程度地吸收不同波長分量并讓其它波長分量通過來與 通過帶通濾波器106的光相互作用。因此，從樣品104輸出的光具有光譜S(A)，其含有專 屬于樣品104中化學組分的信息。光譜S(A)可表示為具有多個數(shù)值項Si的行向量。每個 數(shù)值項Si與特定波長A下的光的光譜密度成比例。因此，項Si全部大于或等于零（0)。此 夕F，光譜S(A)的詳細譜圖提供關(guān)于樣品140的多種化學物質(zhì)內(nèi)每種化學組分的濃度的信 息。來自樣品104的光被ICE102部分透射W產(chǎn)生在被透鏡110A聚焦后供檢測器112A測 定的光。另一部分的光從ICE102部分反射并在被透鏡110B聚焦后供檢測器112B測定。 在一些實施方案中，ICE102可W是干設(shè)濾波器，具有可表達為行向量L(A)的某些光譜特 性。向量L(A)是數(shù)值項Li的數(shù)組，