用于光譜測量系統的校準的光學基準的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明一般地涉及一種用于光學測量裝置的校準或表征并且用作用于多種強度和強度測量的參考系統的光學基準，并且更具體地，涉及一種光學基準，該光學基準用于使用這樣的光學基準來校準光譜測量儀器和光譜測量系統。
【背景技術】
[0002]光學測量裝置例如在疾病的實時檢測、診斷和成像中的使用可能需要對這樣的光學測量裝置的定期校準和表征。光學測量系統的校準可以用基準來實現，所述基準諸如，舉例來說，檢定的每單位面積輻射強度基準或者其中可以使用儀器無關的發射和/或散射光譜的光譜校正的基準。這樣的基準的可用性對于長期的儀器穩定性和可靠性是非常重要的。
[0003]—般來說，反射或熒光或拉曼信號的測量在生物醫學應用(例如，對于分子水平上的疾病特異性變化的早期診斷的生物醫學應用)中起到很大的作用。美國材料與試驗協會(ASTM)已經建立了可以用于校準拉曼光譜儀的校準的一系列拉曼位移頻率標準(ASTME 1840)。通常，以下化合物的拉曼位移頻率包括在該標準中:萘；苯；硫；甲苯；對乙酰氨基酚；節腈；環己烷；以及聚苯乙烯。
[0004]光譜學系統(諸如拉曼光譜學系統或熒光光譜儀)可能受不良信噪比限制，不良信噪比可能阻礙光譜測量和這樣的測量的可靠性，尤其是對于體內實時醫療過程。低信噪比是以下方面的結果:來自目標組織的光學信號的低強度或缺乏、高水平的背景噪聲，以及探測的光學信號的不良靈敏度和特異性。
[0005]因此，為長期的系統穩定性和可靠性，需要一種可靠的、精確的且簡單的用于光譜測量系統(諸如拉曼、熒光和反射光譜學系統)的校準、表征和可靠性檢查的方法和設備。
【發明內容】
[0006]在一個方面，提供了一種用于校準光譜學探頭的光學基準。用于光譜學探頭的校準或表征的光學基準可以包括對乙酰氨基酚和硫酸鋇的混合物。對乙酰氨基酚在混合物中的量小于硫酸鋇的量。光學基準可以被用作校準拉曼系統的波長校準基準。
[0007]在另一個方面，光學基準可以被用作用于反射光譜測量或者用于熒光光譜系統中的可靠性檢查的反射參考基準。
[0008]在一個方面，提供了一種用于校準或表征光譜學探頭的設備。該設備可以包括具有頂表面和底表面的基板基體。頂表面可以包括用于接收光學基準樣本的部分。接收部分可以是粘性的。基準樣本可以包括對乙酰氨基酚和硫酸鋇的混合物，其中對乙酰氨基酚的質量小于硫酸鋇的質量。在校準測量完成之后校準設備可以被丟棄。校準設備還可以包括可以附接到基板基體的頂表面的薄膜。該薄膜可以被確定合適尺寸以至少覆蓋基板的其上正放置有光學基準的部分。
[0009]在另一個方面，提供了一種光譜學探頭。該光譜學探頭可以包括安裝在探頭的遠端的末端。末端包括照射光束和返回輻射可以通過的開口。可用后即棄的校準條可以附接到末端以覆蓋末端的開口。校準條可以包括用于校準光譜學探頭的光學校準基準。校準條可以是一旦光譜學探頭正被校準就可移除的。
[0010]在一個方面，校準條可以是一旦光譜學探頭正被校準就可用后即棄的。
[0011]在又一個方面，探頭的末端可以是一旦光譜測量已經完成就可移除的和可用后即棄的。
[0012]在另一個方面，提供了一種使用光學基準來校準光譜學探頭的方法。
[0013]除了上述方面和實施方案之外，進一步的方面和實施方案將通過參照附圖和研究以下詳細描述而變得清晰。
【附圖說明】
[0014]在整個附圖中，標號可以被重復用于指示引用的部件之間的對應關系。提供附圖是為了圖示說明本文中所描述的示例實施方案，而非意圖限制本公開的范圍。附圖中的部件的大小和相對位置不一定按比例繪制。例如，各種部件的形狀和角度沒有按比例繪制，并且這些部件中的一些被任意地放大和定位以改進附圖易讀性。
[0015]圖1是在Is積分時間內測量的對乙酰氨基酚的輸出光譜的圖解說明。
[0016]圖2是在Is積分時間內測量的硫酸鋇(BaS04)的輸出光譜的圖解說明。
[0017]圖3a_3d圖示說明若干種具有對乙酰氨基酚和BaS04的各種質量比的對乙酰氨基酚和BaS04混合物的輸出光譜。
[0018]圖4是小直徑基準樣本的拉曼測量的曲線圖。
[0019]圖5是基準樣本的測試樣本隨著時間的穩定性的拉曼測量的曲線圖。
[0020]圖6示意性地圖示說明可以使用本發明的校準設備進行校準的光譜學系統。
[0021]圖7是光譜學探頭的遠側末端的實施例的側視圖。
[0022]圖8a是本發明的校準設備的側視圖。
[0023]圖8b是圖8a的校準設備的頂視圖。
[0024]圖9圖解式地說明基準樣本被放置在三個不同的基板基體處時的拉曼信號。
[0025]圖10圖解式地說明在基準樣本上方沒有覆蓋薄膜的基準樣本的拉曼光譜(曲線1002)，以及在基準樣本上方具有覆蓋薄膜的基準樣本的拉曼光譜(曲線1004)。
[0026]圖11圖解式地說明從基準樣本測量的反射光譜(曲線1102)和熒光光譜(曲線1104)。
【具體實施方式】
[0027]對乙酰氨基酚是以商標TYLENOL?銷售的用于減輕疼痛或發燒的眾所周知的藥物的活性成分。對乙酰氨基酚是可以作為粉末購買的無毒化合物，并且根據ASTM，它可以被用作用于校準拉曼光譜儀的基準。圖1圖示說明在Is積分時間內測量的對乙酰氨基酚的原始光譜。可以注意到，在500-1800CII11的區域中存在大量峰，然而，在1000cm 1周圍沒有強峰(參見虛線方形內所示的峰)，這對于拉曼光譜測量而言引起很大的興趣。
[0028]申請人已經進行了若干實驗，并且已經發現硫酸鋇(BaS04)的原始光譜(參見圖2)在1000cm 1周圍沒有強峰(參見虛線方形內所示的峰)。BaS04是具有相對穩定的化學性質的化合物，并且它是無毒的。不幸的是，BaS04的光譜在500-1800cm 1的區域中不具有其他強峰。
[0029]已經使用若干種對乙酰氨基酚和硫酸鋇的混合物進行了進一步的實驗。圖3a至3d圖示說明若干種對乙酰氨基酚和BaS04混合物的原始光譜(Is積分時間)的曲線圖。圖3a至3d中的每個中的虛線方形示出拉曼光譜測量的感興趣區域。圖3a和3b示出對乙酰氨基酚和BaS04的各種混合物的光譜，其中對乙酰氨基酚在混合物中的質量高于BsS04的質量。圖3c示出質量比約為1:1的對乙酰氨基酚和BaS04混合物的光譜。可以注意到，在所有這些實施例(圖3a至3c)中，盡管圖3c中的信號與圖3a和3b中所示的信號相比具有更強的峰，接近于1000cm 1的峰仍然是相當弱的。實驗已經表明，如圖3d所示，其中對乙酰氨基酚在混合物中的質量小于BaS04的質量的對乙酰氨基酚和BaS04混合物的結果是最佳的。圖3d示出具有接近于1000cm 1區域的強峰的光譜。
[0030]已經進行了更多實驗來評定其中對乙酰氨基酚在混合物中的質量小于BaS04的質量的對乙酰氨基酚和BaS04混合物(在本文中還被稱為基準混合物)用作用于校準光譜學系統的校準基準的相容性。例如，在基準混合物中對乙酰氨基酚對BaS04的比率可以是1: 2、1: 3、1: 4、1: 5，或者對乙酰氨基酚的質量小于BaS04的質量的任何其他合適的比率。
[0031]首先，評定基準混合物的小直徑的樣本是否可以提供良好的光譜信號。樣本基準的大小對于與光譜學探頭的遠側末端的大小匹配可以是