一種拉曼光譜波長(zhǎng)與ccd像元的非線性標(biāo)定方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法，包括以下步驟：設(shè)計(jì)一個(gè)x點(diǎn)的整數(shù)型數(shù)組，作為映射網(wǎng)層，其中x為自然數(shù)，且滿足1000≤x≤10000；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)光源，分別得到400納米、500納米、600納米以及700納米的標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰；在CCD上測(cè)量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰相應(yīng)的特征峰的分布；在特征峰的其它位置通過(guò)牛頓差值，進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算；將此插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中；在測(cè)量時(shí)，從計(jì)算機(jī)中取出此插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，對(duì)采集的CCD數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)了非線性標(biāo)定。本發(fā)明提出的拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)定模型參數(shù)的自動(dòng)計(jì)算，并支持非線性映射關(guān)系。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及拉曼光譜儀精度檢測(cè)的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】 [0002]拉曼光譜儀主要適用于科研院所、高等院校物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生物及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等光學(xué)方面，研究物質(zhì)成分的判定與確認(rèn)；還可以應(yīng)用于刑偵及珠寶行業(yè)進(jìn)行毒品的檢測(cè)及寶石的鑒定。該儀器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量快速高效準(zhǔn)確，以低波數(shù)測(cè)量能力著稱(chēng)；采用共焦光路設(shè)計(jì)以獲得更高分辨率，可對(duì)樣品表面進(jìn)行Pm級(jí)的微區(qū)檢測(cè)，也可用此進(jìn)行顯微影像測(cè)量。
[0003]由于機(jī)械加工、光學(xué)制造、系統(tǒng)裝配、光柵特性等多方面影響，光柵成像的光譜與CCD的像元排列并不成線性關(guān)系，而且每一臺(tái)拉曼光譜儀的這種關(guān)系都不相同。因此，在拉曼光譜儀的制造過(guò)程中，必須對(duì)每臺(tái)拉曼光譜儀的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決拉曼光譜儀的測(cè)量系統(tǒng)中，拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0006]一種拉曼光譜波長(zhǎng)與CXD像元的非線性標(biāo)定方法，包括以下步驟:
[0007]設(shè)計(jì)一個(gè)X點(diǎn)的整數(shù)型數(shù)組，作為映射網(wǎng)層，其中X為自然數(shù)，且滿足1000 ^ X ^ 10000 ；
[0008]根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)光源，分別得到400納米、500納米、600納米以及700納米的標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰；
[0009]在CCD上測(cè)量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰相應(yīng)的特征峰的分布；
[0010]在特征峰的其它位置通過(guò)牛頓差值，進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算；
[0011]將此插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中；
[0012]在測(cè)量時(shí)，從計(jì)算機(jī)中取出此插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，對(duì)采集的CCD數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)了非線性標(biāo)定。
[0013]上述技術(shù)方案中，X的具體數(shù)值為4000。
[0014]上述技術(shù)方案中，對(duì)采集的CXD數(shù)據(jù)進(jìn)行校正時(shí)，根據(jù)公式:波長(zhǎng)n=(XD像素n+映射網(wǎng)絡(luò)n
[0015]進(jìn)行校正。
[0016]上述技術(shù)方案中，在CCD上測(cè)量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰相應(yīng)的特征峰的分布時(shí)，采用公式:
[0017]映射網(wǎng)絡(luò)尖峰n=期望波長(zhǎng)尖峰n-(XD像素尖_n
[0018]分別求出每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰的映射網(wǎng)絡(luò)值。[0019]本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0020]本發(fā)明提出的拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)定模型參數(shù)的自動(dòng)計(jì)算，并支持非線性映射關(guān)系。
[0021]采用本發(fā)明的拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法，一方面保證了拉曼檢測(cè)的精度，另一方面，降低了對(duì)每臺(tái)拉曼光譜儀的組裝精度要求，利于拉曼光譜儀的批量制造和產(chǎn)業(yè)化。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明的發(fā)明思想為:
[0023]本發(fā)明的拉曼光譜波長(zhǎng)與CXD像元的非線性標(biāo)定方法，通過(guò)引入一個(gè)映射網(wǎng)絡(luò)，并將CXD上測(cè)量相應(yīng)的CXD特征峰的分布，與400納米、500納米、600納米、700納米的標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)比，對(duì)此映射網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光源特征點(diǎn)之外的信息，通過(guò)牛頓差值進(jìn)行插補(bǔ)，從而得到一個(gè)映射網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)此映射網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了光譜波長(zhǎng)與CXD像元的非線性標(biāo)定，保證了測(cè)量精度，消除了每臺(tái)拉曼光譜儀器的系統(tǒng)誤差與組裝誤差。
[0024]1、設(shè)計(jì)一個(gè)4000點(diǎn)的整數(shù)型數(shù)組，作為映射網(wǎng)層。
[0025]2、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)光源，得到400納米、500納米、600納米、700納米的標(biāo)準(zhǔn)光源。
[0026]3、在CXD上測(cè)量相應(yīng)的CXD特征峰的分布。
[0027]4、在特征峰的 其它位置通過(guò)牛頓差值，進(jìn)行標(biāo)定插補(bǔ)計(jì)算。
[0028]5、將此插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。
[0029]6、在測(cè)量時(shí)，從計(jì)算機(jī)中取出此數(shù)據(jù)，對(duì)采集的CCD數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)了非線性標(biāo)定。
[0030]下面對(duì)本發(fā)明做以詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]本發(fā)明的拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法，包括以下步驟:
[0032]1、定義一個(gè)4000點(diǎn)的整數(shù)型數(shù)組，作為映射網(wǎng)層，初始值設(shè)置為O。
[0033]2、將標(biāo)準(zhǔn)光源引入光譜儀，得到400納米、500納米、600納米、700納米的標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰，在這4個(gè)波長(zhǎng)的位置sl，s2, s3, s4，都有一個(gè)尖峰。
[0034]3、采集一組標(biāo)準(zhǔn)光源照射下的光譜曲線，共有4000個(gè)數(shù)據(jù)，繪制出橫坐標(biāo)為CXD像素位置，縱坐標(biāo)為幅度的曲線。
[0035]4、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)光源說(shuō)明書(shū)給出的光譜曲線特征峰的分布，對(duì)比實(shí)際采集到的光譜曲線，找到400納米、500納米、600納米、700納米這4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰。
[0036]5、記錄下這四個(gè)尖峰在橫坐標(biāo)上的(XD像素位置pl，p2, p3, p4。
[0037]6、根據(jù)公式:期望波長(zhǎng)_n=CCD像素映射網(wǎng)絡(luò)，采用以下公式:
[0038]映射網(wǎng)絡(luò)尖*^n=期望波長(zhǎng)尖^tn-CCD像素尖
[0039]分別求出這4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰η的映射網(wǎng)絡(luò)值nl, η2, η3, η4。
[0040]7、這樣，完成了在四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰上，由實(shí)際采集的數(shù)據(jù)得到期望的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了這4個(gè)點(diǎn)的標(biāo)定。
[0041]8、為了實(shí)現(xiàn)在所有采集點(diǎn)的標(biāo)定，在除外特征峰的其它位置，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的牛頓差值進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，分別計(jì)算映射網(wǎng)絡(luò)值(0-nl)，(nl-n2), (n2_n3)，(n3_4000)四個(gè)范圍內(nèi)的所有映射網(wǎng)絡(luò)的值，并進(jìn)行保存。[0042]9、標(biāo)定完畢。
[0043]10、在測(cè)量時(shí)，首先從計(jì)算機(jī)中取出映射網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)N。
[0044]11、對(duì)樣本進(jìn)行光譜采集，得到CXD每個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)P。
[0045]12、根據(jù)以下公式:
[0046]波長(zhǎng)n=(XD像素n+映射網(wǎng)絡(luò)?
[0047]對(duì)采集的CCD數(shù)據(jù)進(jìn)行逐點(diǎn)計(jì)算校正，得到了橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)的經(jīng)過(guò)標(biāo)定的曲線，最終實(shí)現(xiàn)了全部曲線標(biāo)定。
[0048]在本發(fā)明的其他【具體實(shí)施方式】中，作為映射網(wǎng)層的整數(shù)型數(shù)組的點(diǎn)的數(shù)量除了可以為4000以外，還可以為1000至10000中的任意其他自然數(shù)值。除此之外，拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法的基本原理完全相同，在此不再贅述。
[0049]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之 中。
【權(quán)利要求】
1.一種拉曼光譜波長(zhǎng)與CCD像元的非線性標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟: 設(shè)計(jì)一個(gè)X點(diǎn)的整數(shù)型數(shù)組，作為映射網(wǎng)層，其中X為自然數(shù)，且滿足1000 ≤ X ≤ 10000 ； 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)光源，分別得到400納米、500納米、600納米以及700納米的標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰； 在CCD上測(cè)量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰相應(yīng)的特征峰的分布； 在特征峰的其它位置通過(guò)牛頓差值，進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算； 將此插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中； 在測(cè)量時(shí)，從計(jì)算機(jī)中取出此插補(bǔ)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)，對(duì)采集的CCD數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)了非線性標(biāo)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性標(biāo)定方法，其特征在于，X的具體數(shù)值為4000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非線性標(biāo)定方法，其特征在于，對(duì)采集的CCD數(shù)據(jù)進(jìn)行校正時(shí)，根據(jù)公式:波長(zhǎng)n=<XD像素n+映射網(wǎng)絡(luò)η 進(jìn)行校正。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非線性標(biāo)定方法，其特征在于，在CCD上測(cè)量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰相應(yīng)的特征峰的分布時(shí)，采用公式: 映射網(wǎng)絡(luò)#*|η=期望波長(zhǎng)#*|n_C⑶像素 分別求出每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光源尖峰的映射網(wǎng)絡(luò)值。
【文檔編號(hào)】G01N21/65GK103592285SQ201310613734
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】劉立峰, 鄭權(quán), 牛振亞, 黃洋, 宋力奪, 梁久偉, 鄧巖, 王威 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)光電技術(shù)有限公司