CN104422684B - 发射光谱中的背景校正 - Google Patents
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Abstract
一种用于获得测量的光学发射光谱的一个背景校正部分的方法，该方法包括从该测量的发射光谱的部分中鉴别出两个或多个背景校正点；获得与这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数，并且将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上以便产生该发射光谱的一个背景校正部分，其中这些背景校正点通过考虑在这些测量数据点之间的梯度而从这些测量数据点中被鉴别出。
Description
发明领域
本发明涉及光学发射光谱学领域，并且具体涉及光谱数据处理以提供光谱发射数据的背景校正部分。它可以被应用于，例如，电感耦合等离子体或微波光学发射光谱法。
发明背景
电感耦合等离子体和微波诱导等离子体光学发射光谱法(分别地ICP-OES和MIP-OES)是用于确定一个样品中的元素浓度的分析技术。将样品溶液注入到一个等离子体源中，该等离子体源的温度使该样品蒸发，破坏任何化学键，使原子电离并且导致原子和离子的电子激发。一个等离子体光谱由一个连续背景和在包含在该样品中的任何元素的特征波长处的离散光谱线组成。任何给定的光谱线的强度与该样品中的元素的浓度成比例，并且然后元素浓度的定量评估是基于在为该元素的特征的波长处的光强度的测量。
存在于涉及发射光谱的这种和其他分析技术中的问题是一个连续背景可能使这些光谱线的形状扭曲，使得元素浓度的精确评估变得困难。在“分析原子光谱法中的ICP(ICP in Analytical Atomic Spectrometry)”，Montaser & Golightly,VCH，1987，第6.6节中，以及在“用于去除低频率背景偏移的中值滤波(Median Filtering for Removal ofLow-Frequency Background Drift)”，Alvin W.Moore,James W.Jorgenson，分析化学(Analytical Chemistry)，1993,65,188-191中讨论了用于提供某一形式的背景校正的典型的常规技术。最简单的和一种相对不可靠的技术是让用户猜测一个或两个背景点的波长值并且使用这些波长值以将一个背景校正应用于确定浓度估算中。这种波长的初始选择典型地用于所有随后的样品分析。背景校正是通过在背景点之间的线性内插在感兴趣的任何具体波长处实现的。然而，这种技术是费时的并且要求相对熟练的技术人员来选择合适的背景点。
类似的问题存在于红外、气相色谱、液相色谱和紫外分析仪器中，其中条件上的变化影响由该仪器进行的测量。
针对此背景，做出了本发明。
发明概述
在一个第一方面中，本发明提供一种用于获得测量的发射光谱的一个背景校正部分的方法，该方法包括以下步骤：从该测量的发射光谱的部分中鉴别出两个或多个背景校正点，获得与这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数，并且将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上以便产生该发射光谱的一个背景校正部分；其中该测量的发射光谱的部分包括测量的数据点，这些数据点由在离散的波长或对应于波长λn的值处的一系列n个强度值In组成，该系列从第一个测量数据点延伸至最后一个测量数据点，并且这些背景校正点通过以下步骤从这些测量的数据点中被鉴别：
(1)鉴别出作为该第一个测量数据点的第一个背景校正点；
(2)计算在该刚刚鉴别的背景校正点与该系列中的每个随后的测量数据点之间的直线的阶梯Gm；
(3)鉴别出作为位于具有所有这些计算的梯度Gm中的最小梯度的直线上的测量数据点的下一个背景校正点；
(4)如果该刚刚鉴别的背景校正点不位于最后一个测量的数据点上，重复从步骤(2)的程序直到位于其上为止。
将本发明的方法应用于在该测量的发射光谱的一部分内的数据点上并且以下描述考虑仅仅这些数据点。该测量的发射光谱的每一部分包括测量的数据点，这些数据点由一系列n个强度值In组成，在离散的波长或对应于波长λn的值处，该系列从第一个测量数据点延伸至最后一个测量数据点。在每个部分内的点的数量n可以从一部分到另一部分不同。该测量的发射光谱可以处于如下形式，其中对应于波长的这些值作为波长，或作为频率、距离、像素数、内存块数，或某一其他数值被存储并且操控。
该测量的发射光谱的部分可以由用户手动地、或自动地找到。如果仅一条单一光谱线需要进行背景校正，手动地选择该第一和最后一个数据点可以给出对于该光谱线的改进的结果。在这种情况下，该发射光谱的部分的第一和最后一个数据点由用户进行选择并且本发明的方法从该发射光谱的选定部分中确定一个背景校正函数。然而通常，优选地该测量的发射光谱的部分使用以下自动化程序来找到。
对该测量的发射光谱进行分析以找到强度上位于一个预定强度水平之上的并且包括最小测量数据点数目(从而是一个预定的光谱宽度)的所有峰。然后可以对由此找到的这些峰中的一些或所有进行选择。优选地这些峰基于它们在该测量的波长或对应于波长的值的谱中所处的位置而进行选择，使得对应于所选择的元素的峰可以被选择。所选择的每个此种峰包括多个测量数据点，并且这些测量数据点与该峰的两侧的多个相邻的测量数据点一起被选择为该测量的发射光谱的一部分。该峰的两侧的相邻测量数据点的数目可以基于一个固定的预定数目、或通过分析这些相邻点的强度进行选择，以便选择包括在该峰的每一侧处的信号最小值、至少一个最小值的另外的点。仍更优选地对在该峰的两侧的相邻测量数据点的数目进行选择，以便包括在该峰的每一侧的至少一个信号最小值、以及超过该信号最小值的一个或多个数据点。因此，将该发射光谱的部分通过一种峰检测方法从一个更大组的测量光谱数据中鉴别出。
已经选定了该测量发射光谱的一部分后，该方法通过考虑在该测量的发射光谱的部分中的一个第一点开始，并且然后考虑随后的点，直到达到该测量的发射光谱的部分中的最后一个点。该第一个数据点可能是在该测量的发射光谱的部分中对应于最低的波长或最低的对应于波长的值的点，在此情况下最后一个数据点是在该测量的发射光谱的部分中对应于最高的波长或最高的对应于波长的值的点。相反地，本发明的方法可以通过取该第一个数据点为在该测量的发射光谱的部分中对应于最高的波长或对应于波长的值的点来进行，在此情况下最后一个数据点是在该测量的发射光谱的部分中对应于最低的波长或对应于波长的值的点。
这些背景校正点如下进行鉴别。第一个背景校正点BC1被鉴别为第一个测量数据点。下一个背景校正点BC2被确定为在该测量的发射光谱的选定部分中的一个数据点，在该数据点处出现一个最小梯度，该梯度是在该第一个背景校正点与该测量的发射光谱的选定部分中的任何其他随后的数据点之间的一条直线的梯度。
如果该背景校正点BC2不是该测量的发射光谱的选定部分中的最后一个数据点，那么确定一个或多个另外的背景校正点。下一个背景校正点BC3被确定为在该测量的发射光谱的选定部分中的一个数据点，在该数据点处出现一个最小梯度，该梯度是在该第二背景校正点BC2与该测量的发射光谱的选定部分中的任何其他随后的数据点之间的线的梯度。随后的数据点是位于该第二个背景校正点与最后一个点之间的数据点；在该最后一个背景校正点BC2之前的数据点在这个步骤中不被考虑。如果由此找到的背景校正点BC3不是该选定区域中的最后一个点，那么按如上所述的用于寻找BC3的相同方式确定一个或多个另外的背景校正点，其中该梯度被取为在该刚刚鉴别的背景校正点与该系列中的每一个随后的测量数据点之间的直线的梯度。
因此，该获得背景校正点的方法可以如下进行描述，作用于n个点Pn，这些点组成了该测量的发射光谱的选定部分，这些点由在离散的波长或对应于波长λn的值处的强度值In组成：
步骤(a)：BC1＝:P1
步骤(b)：i＝:1
步骤(c)：对于每个随后的数据点Pm，其中m＝i+1..n，计算在前一背景校正点BCi与Pm之间的线的梯度Gm，其中
并且(Im，λm)是对于点Pm的强度和对应于波长的值，并且(Ii，λi)是对于点BCi的强度和对应于波长的值
步骤(d):i＝:i+1
步骤(e)：BCi＝Pk，其中Gk是最小梯度
步骤(f)：如果BCi不是最后一个数据点，即BCi≠Pn，从步骤(c)进行重复；否则终止。
由此鉴别的背景校正点然后用于一个背景校正函数中，该背景校正函数被应用于该测量的发射光谱的部分中以产生该发射光谱的一个背景校正部分。该背景校正函数优选是一个与这些背景校正点拟合的数学函数。
该数学函数可以是一条曲线或者它可以是一条直线。在一个优选的实施例中，该背景校正函数是在每个连续的背景校正点对之间取的直线函数的组合。在这种情况下，将该背景校正函数通过从Ik(在点Pk处的强度)减去一个背景Bk而应用于位于一对背景校正点之间的任何点Pk。Bk是通过位于点Pk的两侧的一对背景校正点之间取的直线函数的线性内插获得的。这种线性内插技术相当于在约束了多个波长或感兴趣的对应于波长的值的相邻背景点之间拟合一个线性背景校正函数。在这种情况下，假设一个发射光谱仅由加法特征组成，并且在一条光谱线的宽度内，该连续背景适当地通过一条直线建模。
当该背景校正函数是一条曲线时，优选地该曲线与三个或更多个背景校正点拟合。例如，该曲线可以是一个样条拟合。当该背景校正函数是一条曲线时，将该背景校正函数通过从Ik减去一个背景Bk而应用于位于该拟合曲线的该波长或对应于波长的值的约束内的任何点Pk，Ik是在点Pk处的强度并且Bk是在该波长或对应于波长λk的值处从该拟合曲线的强度纵坐标获得的。
优选地，位于该测量的发射光谱的部分内的所有点Pn是由此背景校正地产生该发射光谱的一个背景校正部分，该背景校正部分然后可以进一步被处理。
优选地使该发射光谱的所有选定部分经受以上背景校正方法。可以将该方法应用于一系列分析中的仅仅第一个检测光谱或每个随后的光谱(当它产生时)。
该方法可以通过以下进行细化：允许在该在该发射光谱的一部分中的第一个和最后一个数据点处“上卷(roll-up)”以确保鉴别出至少一个中间背景校正点。可能要求这样做的原因是一些感兴趣的光谱线位于分子发射谱带旁边，并且一个波长或对应于波长的值相对于强度的图显示了在任一端的一个微小下沉。在这种情况下，通过本发明的方法找到仅两个背景校正点。然后，使用作为该背景校正函数的一个线性内插函数将有效地产生从该测量的发射光谱的部分的一个边缘引向至另一边缘的一条直线，给出该背景的不精确估算，由于这些分子发射谱带的存在。该上卷特征保证了该发射光谱的至少一个中间数据点用作一个背景校正点，消除了这个问题。
如果寻找这些背景校正点的方法仅在该测量的发射光谱的部分中找到了第一个和最后一个点，那么使用该上卷方法。在这种情况下，使用该测量光谱数据的部分的一个子集再次进行寻找这些背景校正点的方法，该子集是从并且包括该第二个数据点至倒数第二个数据点的所有点。然后找到另外的背景校正点并且添加到最初找到的两个背景校正点中。
该上卷方法的一种替代方案是将该原始方法应用两次，一次从该峰的顶部至该第一个数据点并且一次从该峰的顶部至最后一个数据点，以产生两组背景校正点。在每个组中的第一个背景校正点(对应于在峰顶部的数据点)被丢弃，并且然后将这两组背景校正点组合以提供一个单一组背景校正点。然后从在该单一组中的背景校正点获得该背景校正函数。
因此，本发明进一步提供一种用于获得一个测量的发射光谱的背景校正部分的方法，其中如果这些已鉴别的背景校正点仅由在该测量的发射光谱的部分中的第一个和最后一个数据点组成，那么该方法进一步包括：
(i)从该峰的顶部至该第一个数据点进行步骤(1)至(4)，以鉴别一个第一组背景校正点；
(ii)从该峰的顶部至该最后一个数据点进行步骤(1)至(4)，以鉴别一个第二组背景校正点；
(iii)丢弃在该第一组背景校正点中的第一个背景校正点并且丢弃在该第二组背景校正点中的第一个背景校正点；
(iv)将这两组背景校正点组合以提供一个单一组背景校正点；
(v)获得与该单一组中的这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数，并且
(vi)将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上，以便产生该发射光谱的一个背景校正部分。
本发明的方法提供了一个测量的发射光谱的背景校正部分，这些背景校正部分允许获得在一个具体波长或感兴趣的对应于波长的值处的真实强度值的良好估算。该方法是迅速、稳健的，可以是全自动化的，并且不易受噪声影响。该方法提供一种自动鉴别背景点的手段以允许将背景校正应用到一个发射光谱的一部分上。该方法可应用于实时测量的数据中，或它可以被应用于之前收集的数据中。因此它可应用于存档的数据中以便在进行本发明之前从记录的数据中获得光谱强度的改进的估算。它还可应用于由在远离进行本发明方法的位置的位置处的仪器获取的数据中。因此，本发明的独立的方面不包括测量光谱数据的步骤。
本发明提供这些以及其他优点的手段的进一步细节在以下说明中给出。
本发明优选至少部分地在一台计算机上实施，尤其这些数据处理步骤。因此，本发明可以利用承载一个计算机程序的一种计算机可读介质，该程序具有用于进行本发明的方法的程序代码的模块。计算机可以用于读取该计算机可读介质并且通过使用这些程序代码的模块进行本发明的方法的一些或所有步骤。
该方面优选进一步包括将该光谱的背景校正部分输出。相应地，该系统优选进一步包括用于输出该光谱的背景校正部分的一个输出装置。该输出装置可以包括一个电子显示器件(例如，VDU屏幕)和/或一个打印机，该输出装置优选处于用于实施本发明的计算机的控制下。以此方式，例如在一个屏幕上或在纸上产生该光谱的背景校正部分的一种有形的(用户可读)形式。
在本发明的另一个方面中，提供了一种用于确定测量的发射光谱的一个背景校正部分的系统，该系统包括一台计算机，该计算机具有一个输入端和一个输出端，该输入端用于接收测量的发射光谱数据的一部分，该输出端用于输出由该计算机从该测量的发射光谱数据的部分获得的一个测量的发射光谱的背景校正部分；其中该计算机用一个程序编程，该程序包括一个或多个用于从该测量的发射光谱的部分中鉴别两个或更多个背景校正点的程序代码的模块，一个或多个用于获得与这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数的程序代码的模块，以及一个或多个用于将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上以便产生该发射光谱的一个背景校正部分的程序代码的模块；其中该测量的发射光谱的部分包括测量数据点，这些测量数据点由在离散的波长或对应于波长λn的值处的一系列n个强度值In组成，该系列从第一个测量数据点延伸至最后一个测量数据点，并且这些背景校正点通过以下步骤从这些测量数据点中被鉴别：
(1)鉴别出作为该第一个测量数据点的第一个背景校正点；
(2)计算在该刚刚鉴别的背景校正点与该系列中的每个随后的测量数据点之间的直线的阶梯Gm；
(3)鉴别出作为位于具有所有这些计算的梯度Gm中的最小梯度的直线上的测量数据点的下一个背景校正点；
(4)如果该刚刚鉴别的背景校正点不位于最后一个测量的数据点上，重复从步骤(2)的程序直到位于其上为止。
该系统可以进一步包括一个电感耦合等离子体光学发射光谱仪、或一个微波诱导等离子体光学发射光谱仪。
虽然在此示出并且描述了用于确定一个测量的发射光谱的背景校正部分的一种方法和系统，应理解本发明的多个方面进一步提供各种替代性实施例。例如，在一个实施例中，本发明提供固定在至少一种计算机可读介质中的一个计算机程序，该计算机程序当执行时使得一个计算机系统能够确定一个测量的发射光谱的背景校正部分。为此，该计算机可读介质包括实施在此所述的方法中的一些或所有的程序代码。应理解术语“计算机可读介质”包括一种或多种任何类型的有形介质表述(现在已知的或稍后开发的)，从该有形介质该程序代码的副本可以被感知、复制、或另外通过一个计算装置通讯。例如，该计算机可读介质可以包括：一个或多个的便携式存储制品；一个计算装置的一个或多个存储器/存储部件；纸；和/或类似物。
为了进一步理解本发明，现在将参考附图更详细地描述实施例。所描述的实施例是实例并且仅用于说明，并且不旨在并且不会限制本发明的范围。
附图说明
图1是根据本发明的一个系统的示意图。
图2是测量的发射光谱的一部分的曲线图，该曲线图带有注释以示出本发明的应用，包括图2a、2b和2c。
图3是使用本发明的方法从图2中示出的测量数据形成的发射光谱的一个背景校正部分的曲线图。
图4是测量的发射光谱的一部分的曲线图，该曲线图带有注释以示出在其中一条光谱线与两个分子发射谱带一起存在的情况下本发明的应用。
图5是测量的发射光谱的一部分的曲线图，该曲线图带有注释以示出在其中一条光谱线与两个分子发射谱带一起存在的情况下作为上卷程序的替代方案的应用。
详细说明
图1是本发明的一个系统1的示意图。系统1包括一个光学发射源100、和一个光谱仪200。光学发射源100可以是任何形式的光学发射源，包括但不限于电感耦合等离子体和微波诱导等离子体源。在这个实例中，光谱发射源100包括一个电感耦合等离子体光学发射源。电感耦合等离子体光学发射源100进一步包括一个样品引入系统110、一个源控制系统120、一个RF发生器130、一个气体控制系统140、和一个焰炬150。样品引入系统110包括液体样品摄取装置，用于产生一个样品液滴流并且将该流输送到焰炬150中的一个雾化器和一个喷雾室，所利用的气体由气体控制系统140控制。焰炬150是如本领域已知的一种常规电感耦合等离子体焰炬。焰炬150具有一个出口端，该出口端被放置在用来自RF发生器130的27MHz RF功率驱动的一个多转加感线圈内。RF发生器130由源控制系统120控制。当运行时，将样品汲取到该雾化器中，并且产生一个样品液滴流并且引导到一个喷雾室内，该喷雾室过滤该液滴流，允许低于尺寸限制的液滴在一个气体流内被运输到焰炬150的一个中心输入通道中。焰炬150的两个同心外通道通过两个另外的输入端供给有气体，并且RF等离子体由通过该加感线圈驱动的RF功率在该焰炬的出口端在该气体内产生。将样品液滴引导到该离子体的中心，进行去溶剂化、雾化并且部分电离，并且激发以通过该等离子体的热来发射光子。该光学发射从该等离子体辐射并且一部分被光谱仪200拦截。
光谱仪200包括一个透镜系统和多色器210、一个检测器220、一个数据处理单元230和一个光谱仪控制器240。该透镜系统捕获由光谱仪200拦截的光学发射部分并且将其引导到该多色器上。该多色器将该光学发射作为这些光子的波长的函数色散。色散的光子被检测器220拦截，该检测器包括一个光敏检测元件阵列。在不同波长处的强度信息从检测器220由数据处理单元230接收。光谱仪200由光谱仪控制器240控制。
光学发射源100和光谱仪200由一台计算机300控制。计算机300与源控制系统120和光谱仪控制器240通信。计算机300还接收来自数据处理单元230的信息。
系统1被配置为用于根据本发明确定一个测量的发射光谱的一个背景校正部分。计算机300包括一种包含程序代码的计算机可读介质，该程序代码当由计算机300执行时实施本发明的方法。
图2是测量的发射光谱的一部分的图，该图带有注释以示出本发明的应用。图2是发射强度I对比波长λ的曲线图，包括10个点(λn，In)，其中n＝1至10，在该图中被标记为1至10，这些数据点已经由图1中示出的光谱仪200检测。背景校正点根据本发明的方法如下进行鉴别。选择一个第一个测量数据点为点1并且然后最后一个数据点为点10。该第一个点数据点1被鉴别为第一个背景校正点BC1。如图2a中所示，在BC1每个连续测量数据点之间计算梯度G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9和G10。最小梯度被鉴别为G6，并且数据点6被鉴别为第二个背景校正点BC2。BC2不是最后一个测量数据点(点10)，因此该方法继续进行以鉴别一个或多个另外的背景校正点。如图2b中所示，在BC2每个连续测量数据点之间测量梯度G7、G8、G9和G10。最小梯度被鉴别为G10，并且数据点10被鉴别为第三个背景校正点BC3。BC3是最后一个测量数据点(点10)，因此该方法终止，已经找到三个背景校正点。这些背景校正点在图2c中示出。
获得与这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数，在这个实例中该背景校正函数是在每个连续的背景校正点对之间取的直线函数A和B的组合，如图2c中所示。在这种情况下，将该背景校正函数通过从Ik(在点Pk处的强度)减去一个背景Bk应用于位于一对背景校正点之间的任何点Pk。Bk是通过位于点Pk的两侧的一对背景校正点之间取的直线函数的线性内插获得的,该对背景校正点是如在图2c中示出的点BC1和BC2。将这个背景校正函数应用于所有点1至10的结果在图3中示出,其中示出了所得到的该发射光谱的背景校正部分。
可以使用一个替代的背景校正函数，其中该背景校正函数是与这三个背景校正点拟合的一条曲线。例如，该曲线可以是一个样条拟合。在这种情况下，将该背景校正函数通过从Ik减去一个背景Bk而应用于位于该拟合曲线的该波长或对应于波长的值的约束内的任何点Pk，Ik是在点Pk处的强度并且Bk是在该波长或对应于波长λk的值处从该拟合曲线的强度纵坐标获得的。
图4示出了一个测量的发射光谱的一部分的一个实例，包括一条光谱线K和两个分子发射谱带M。在这个实例中，本发明的方法仅找到两个背景校正点BC1和BC2，并且它们位于该第一个和最后一个测量数据点处。根据对本发明方法的细化，在这种情况下使用上卷特征。使用该测量的光谱数据的部分的一个子集再次进行寻找这些背景校正点的方法，该子集是从并且包括该第二个数据点至倒数第二个数据点的所有点。然后找到另外的背景校正点BC3、BC4、和BC5并且添加到最初找到的两个背景校正点中。获得与这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数，在这个实例中该背景校正函数是在每个连续的背景校正点对之间取的直线函数A、B、C和D的组合，如图4中所示。发射光谱的一个背景校正部分然后按如关于图2所描述的相同方式形成。
图5示出了该上卷程序的一种替代方案，应用于如图4中示出的发射光谱的相同部分(一条光谱线K和两个分子发射谱带M)。在这个实例中，从该峰的顶点至该第一个数据点(在发射光谱的部分的左边缘上)应用原始方法，并且然后丢弃该第一个点(为在该峰K的顶部上的数据点)，产生背景校正点BC1和BC2。然后从该峰的顶点至最后一个数据点(在该发射光谱的部分的右边缘上)重复该方法并且在此丢弃该第一个点(为在该峰K的顶部上的数据点)，产生背景数据点BC3、BC4和BC5。将这两组背景校正点组合以形成一个单一组背景校正点。然后将该背景函数与该单一组的这些已鉴别的背景校正点拟合，在这个实例中该背景校正函数是在每个连续的背景校正点对之间取的直线函数A、B、C和D的组合，如图5中所示。发射光谱的一个背景校正部分然后按如关于图2所描述的相同方式形成。
如在此使用的，包括权利要求在内，除非上下文另外说明，否则在此术语的单数形式应当理解为包括复数形式，并且反之亦然。
贯穿本说明书的描述和权利要求，词语“包括(comprise)”、“包含(including)”、“具有(having)”以及“含有(contain)”以及这些词语的变化形式(例如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”等等)表示“包括但不限于”并且不旨在(并且不会)排除其他部件。
应当理解的是，可以做出本发明的以上实施例的变化形式，同时仍落在本发明的范围之内。除非另有说明，否则本说明书中披露的每个特征可以由服务于相同、等同或类似目的的替代特征来代替。因此，除非另有说明，否则所披露的每个特征只是一个一般系列的等同或类似特征中的一个实例。
使用在此提供的任何一个以及全部实例、或示例性语言(“例如”、“如”、“举例而言”以及相似语言)，仅旨在更好地说明本发明并且不表示对本发明的范围进行限制，除非另外要求。本说明书中的任何语言都不应当被理解为是在指示：任何未提出权利要求的元件是对本发明的实现至关重要的。
本说明书中描述的任何步骤可以按照任何顺序来进行或同时进行，除非另有说明或上下文要求。
本说明书中披露的所有特征可以以任意组合形式进行组合，除了这类特征和/或步骤中的至少一些相互推斥的组合形式。具体地说，本发明的优选特征适用于本发明的所有方面并且可以以任意组合形式来使用。同样，非本质的组合形式中描述的特征可以单独使用(不进行组合)。
Claims (29)
1.一种用于获得测量的发射光谱的一个背景校正部分的方法，该方法包括以下步骤：
从测量的发射光谱的部分中鉴别出两个或多个背景校正点；
获得与这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数，并且
将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上，以便产生该发射光谱的一个背景校正部分；其中
该测量的发射光谱的部分包括测量的数据点，这些数据点由在离散的波长或对应于波长λn的值处的一系列n个强度值In组成,该系列从第一个测量数据点延伸至最后一个测量数据点，并且
这些背景校正点通过以下步骤从这些测量数据点中被鉴别：
(1)鉴别出作为该第一个测量数据点的第一个背景校正点；
(2)计算在该刚刚鉴别的背景校正点与该系列中的每个随后的测量数据点之间的直线的梯度Gm；
(3)鉴别出作为位于具有所有这些计算的梯度Gm中的最小梯度的直线上的测量数据点的下一个背景校正点；
(4)如果该刚刚鉴别的背景校正点不位于最后一个测量数据点上，重复从步骤(2)的程序直到位于其上为止。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该背景校正函数是一个与这些背景校正点拟合的数学函数，并且该数学函数是在位于横跨该测量的发射光谱的部分的每个连续的背景校正点对之间取的直线函数的组合。
3.如权利要求1所述的方法，其中，该背景校正函数是一个与这些背景校正点拟合的数学函数，并且该数学函数是一条与三个或更多个背景校正点拟合的曲线。
4.如权利要求2所述的方法，其中，将该背景校正函数通过从Ik，在点Pk处的强度，减去一个背景Bk而应用于位于一对背景校正点之间的任何点Pk，其中Bk是通过位于点Pk的两侧的一对背景校正点之间取的直线函数的线性内插获得的。
5.如权利要求3所述的方法，其中，将该背景校正函数通过从Ik减去一个背景Bk应用于位于所拟合的曲线的该离散的波长或对应于波长的值的约束内的任何点Pk，Ik是在点Pk处的强度并且Bk是在该波长或对应于波长λk的值处从所拟合的曲线的强度纵坐标获得的。
6.如以上任何一项权利要求所述的方法，其中，将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分中的所有点上。
7.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，根据下列函数计算多个梯度
其中(Im，λm)是对于随后的测量数据点Pm的强度和对应于波长的值，并且(Ii，λi)是对于该刚刚鉴别的背景校正点的强度和对应于波长的值。
8.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，如果这些已鉴别的背景校正点仅由在该测量的发射光谱的部分中的第一个和最后一个数据点组成，使用该测量的光谱数据的部分的一个子集再次进行步骤(1)至(4)，该子集是从并且包括第二个数据点至倒数第二个数据点的所有点，并且在该测量的发射光谱的部分中与该第一个和最后一个数据点一起由此鉴别的另外的背景校正点用于获得该背景校正函数。
9.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，如果这些已鉴别的背景校正点仅由在该测量的发射光谱的部分中的第一个和最后一个数据点组成，那么该方法进一步包括：
(i)从该测量的发射光谱的部分的强度上的峰的顶部至该第一个数据点进行步骤(1)至(4)，以鉴别一个第一组背景校正点；
(ii)从该峰的顶部至最后一个数据点进行步骤(1)至(4)，以鉴别一个第二组背景校正点；
(iii)丢弃在该第一组背景校正点中的第一个背景校正点并且丢弃在该第二组背景校正点中的第一个背景校正点；
(iv)将这两组背景校正点组合以提供一个单一组背景校正点；
(v)获得与该单一组中的这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数，并且
(vi)将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上，以便产生该发射光谱的一个背景校正部分。
10.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，将该测量的光谱数据的部分通过一种峰检测方法从一个更大组的测量光谱数据中鉴别出。
11.如权利要求1至5中任一项所述的方法，进一步包括在鉴别该测量的数据光谱的一个或多个部分之前测量光谱数据。
12.如权利要求11所述的方法，其中，该测量的光谱数据是使用一种电感耦合等离子体光学发射光谱仪进行测量的。
13.如权利要求11所述的方法，其中，该测量的光谱数据是使用一种微波诱导等离子体光学发射光谱仪进行测量的。
14.一种用于获得测量的发射光谱的一个背景校正部分的设备，该设备包括：
用于从测量的发射光谱的部分中鉴别出两个或多个背景校正点的装置；
用于获得与这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数的装置，并且
用于将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上，以便产生该发射光谱的一个背景校正部分的装置；其中
该测量的发射光谱的部分包括测量的数据点，这些数据点由在离散的波长或对应于波长λn的值处的一系列n个强度值In组成,该系列从第一个测量数据点延伸至最后一个测量数据点，并且
这些背景校正点通过以下步骤从这些测量数据点中被鉴别：
(1)鉴别出作为该第一个测量数据点的第一个背景校正点；
(2)计算在该刚刚鉴别的背景校正点与该系列中的每个随后的测量数据点之间的直线的梯度Gm；
(3)鉴别出作为位于具有所有这些计算的梯度Gm中的最小梯度的直线上的测量数据点的下一个背景校正点；
(4)如果该刚刚鉴别的背景校正点不位于最后一个测量数据点上，重复从步骤(2)的程序直到位于其上为止。
15.如权利要求14所述的设备，其中，该背景校正函数是一个与这些背景校正点拟合的数学函数，并且该数学函数是在位于横跨该测量的发射光谱的部分的每个连续的背景校正点对之间取的直线函数的组合。
16.如权利要求14所述的设备，其中，该背景校正函数是一个与这些背景校正点拟合的数学函数，并且该数学函数是一条与三个或更多个背景校正点拟合的曲线。
17.如权利要求15所述的设备，其中，将该背景校正函数通过从Ik，在点Pk处的强度，减去一个背景Bk而应用于位于一对背景校正点之间的任何点Pk，其中Bk是通过位于点Pk的两侧的一对背景校正点之间取的直线函数的线性内插获得的。
18.如权利要求16所述的设备，其中，将该背景校正函数通过从Ik减去一个背景Bk应用于位于所拟合的曲线的该离散的波长或对应于波长的值的约束内的任何点Pk，Ik是在点Pk处的强度并且Bk是在该波长或对应于波长λk的值处从所拟合的曲线的强度纵坐标获得的。
19.如以上任何一项权利要求所述的设备，其中，将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分中的所有点上。
20.如权利要求14至18中任一项所述的设备，其中，根据下列函数计算多个梯度
其中(Im，λm)是对于随后的测量数据点Pm的强度和对应于波长的值，并且(Ii，λi)是对于该刚刚鉴别的背景校正点的强度和对应于波长的值。
21.如权利要求14至18中任一项所述的设备，其中，如果这些已鉴别的背景校正点仅由在该测量的发射光谱的部分中的第一个和最后一个数据点组成，使用该测量的光谱数据的部分的一个子集再次进行步骤(1)至(4)，该子集是从并且包括第二个数据点至倒数第二个数据点的所有点，并且在该测量的发射光谱的部分中与该第一个和最后一个数据点一起由此鉴别的另外的背景校正点用于获得该背景校正函数。
22.如权利要求14至18中任一项所述的设备，其中，如果这些已鉴别的背景校正点仅由在该测量的发射光谱的部分中的第一个和最后一个数据点组成，那么该设备进一步包括：
(i)用于从该测量的发射光谱的部分的强度上的峰的顶部至该第一个数据点进行步骤(1)至(4)，以鉴别一个第一组背景校正点的装置；
(ii)用于从该峰的顶部至最后一个数据点进行步骤(1)至(4)，以鉴别一个第二组背景校正点的装置；
(iii)用于丢弃在该第一组背景校正点中的第一个背景校正点并且丢弃在该第二组背景校正点中的第一个背景校正点的装置；
(iv)用于将这两组背景校正点组合以提供一个单一组背景校正点的装置；
(v)用于获得与该单一组中的这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数的装置，并且
(vi)用于将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上，以便产生该发射光谱的一个背景校正部分的装置。
23.如权利要求14至18中任一项所述的设备，其中，将该测量的光谱数据的部分通过一种峰检测方法从一个更大组的测量光谱数据中鉴别出。
24.如权利要求14至18中任一项所述的设备，进一步包括用于在鉴别该测量的数据光谱的一个或多个部分之前测量光谱数据的装置。
25.如权利要求24所述的设备，其中，该测量的光谱数据是使用一种电感耦合等离子体光学发射光谱仪进行测量的。
26.如权利要求24所述的设备，其中，该测量的光谱数据是使用一种微波诱导等离子体光学发射光谱仪进行测量的。
27.一种用于确定测量的发射光谱的一个背景校正部分的系统，该系统包括：
一台计算机，该计算机具有一个输入端和一个输出端，该输入端用于接收测量的发射光谱数据的一部分，该输出端用于输出由该计算机从该测量的发射光谱数据的部分获得的测量的发射光谱的背景校正部分；
其中该计算机包括：
一个或多个用于从该测量的发射光谱的部分中鉴别两个或更多个背景校正点的模块；
一个或多个用于获得与这些已鉴别的背景校正点拟合的一个背景校正函数的模块，以及
一个或多个用于将该背景校正函数应用于该测量的发射光谱的部分上以便产生该发射光谱的一个背景校正部分的模块；其中
该测量的发射光谱的部分包括测量的数据点，这些数据点由在离散的波长或对应于波长λn的值处的一系列n个强度值In组成，该系列从第一个测量数据点延伸至最后一个测量数据点，并且
这些背景校正点通过以下步骤从这些测量数据点中被鉴别：
(1)鉴别出作为该第一个测量数据点的第一个背景校正点；
(2)计算在该刚刚鉴别的背景校正点与该系列中的每个随后的测量数据点之间的直线的梯度Gm；
(3)鉴别出作为位于具有所有这些计算的梯度Gm中的最小梯度的直线上的测量数据点的下一个背景校正点；
(4)如果该刚刚鉴别的背景校正点不位于最后一个测量的数据点上，重复从步骤(2)的程序直到位于其上为止。
28.如权利要求27所述的系统，进一步包括一种电感耦合等离子体光学发射光谱仪。
29.如权利要求27所述的系统，进一步包括一种微波诱导等离子体光学发射光谱仪。
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