CN108956554B - 基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法 - Google Patents

基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法，该方法包括下述步骤：计算得到数字微镜列位置与标准波长间的基本函数关系式；计算拟合误差并将其存到“波长误差”Column中的对应位置；针对待测样品，用户选择要测量的预检荧光波长，利用“波长误差”Column中存储的波长误差对预检荧光波长进行校正得到已校准波长，带入步骤二中的基本函数关系式中反算出数字微镜应翻转的列，从而得到待测样品的测量波长，获得准确荧光强度值。带入步骤二中的基本函数关系式中反算出数字微镜应翻转的列位置，从而测量待测样品的测量波长，获得准确荧光强度值。利用本发明能够准确测量待测样品波长位置的荧光强度信息。

Description

基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法
技术领域
本发明属于原子荧光光谱技术领域，涉及一种适用于基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法。
背景技术
在光谱仪器的所有应用中，波长校准是一项不可缺少的工作，其功能为准确确定仪器分光(或光选择)部件位置和波长对应关系，一般校准过程中,常采用曲线拟合方式实现。
实用新型专利“光谱仪多波长校准系统”，授权公告号：CN202676288U，利用GasCell中51个标定的吸收峰的波长位置及偏差值拟合光谱误差线，得到连续偏差值作为光谱仪的补偿数据，修正光谱仪测得的结果。克服汞灯特征谱线或者激光器校准方法只能校准1-2个波长位置偏差或校准波长整体平移，对每个波长点偏差不一致的光谱仪校准效果很差的缺点。
发明专利申请“一种线性CCD光谱仪的波长校准方法”，申请号：201710783886.5，利用低压汞灯五组特征谱线的谱峰位置及波长进行多项式拟合完成预校准，利用氘灯进行响应度校准，采集并扣除暗噪声并再次获取谱峰位置进行特征峰定位，再利用最小二乘法进行谱线拟合，得到谱线拟合波长误差并将其作为权重因子有限次迭代，求得拟合系数进而求得拟合光谱曲线。解决了线阵CCD对不同波长的响应度对峰值定位的影响，同时考虑了拟合误差的使用。
现有技术缺点：1.没有同时考虑多波长校准和拟合误差的影响；2.未应用插值计算方法或未考虑插值算法误差；3.每次波长校准必须全谱校准，计算冗余且无针对性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法，该方法能够准确测量待测样品波长位置的荧光强度信息。
为了解决上述技术问题，本发明的基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法包括下述步骤：
步骤一、点亮荧光光谱仪中一个或多个光源进行光谱检测得到光源激发谱图；这些光源发射的波长为“标准波长”Table中的已知的波长，选取其中的n个光源激发波长
Figure BDA0001664771720000021
作为校准波长，将其存到“已校准波长”Table中；对得到的谱图寻峰得到n个校准波长
Figure BDA0001664771720000022
对应的数字微镜列位置L1、L2...、Li...Ln；
步骤二、由步骤一得到n组数据
Figure BDA0001664771720000023
进行多项式拟合计算，得到数字微镜列位置与标准波长间的基本函数关系式λS＝f(L)；
步骤三、将步骤二中得到的数字微镜列位置L1、L2...、Li...Ln依次代入基本函数关系式λS＝f(L)中，计算得到n个拟合波长
Figure BDA0001664771720000024
用n个校准波长分别减去对应的拟合波长得到n个拟合误差
Figure BDA0001664771720000025
将n个拟合误差作为波长误差存到“波长误差”Column中的对应位置；
步骤四、将步骤一中选取的n个校准波长
Figure BDA0001664771720000026
作为横坐标，步骤三中计算得到的n个拟合误差
Figure BDA0001664771720000027
作为纵坐标，利用插值算法得到标准波长与拟合误差之间的关系式ΔλF＝f(λS)，再将插值算法未用到的N-n个标准波长代入到关系式ΔλF＝f(λS)中，得到新增加的N-n个拟合误差，将此N-n个拟合误差也作为波长误差保存到“波长误差”Column中；
步骤五、针对待测样品，用户选择要测量的m个预检荧光波长
Figure BDA0001664771720000028
Figure BDA0001664771720000029
同时从“已校准波长”Table中调取n个校准波长与m个预检荧光波长
Figure BDA0001664771720000031
对比；若m个预检荧光波长均在n个校准波长中有对应，则进行步骤六；若m个预检荧光波长中有t个没有对应的校准波长，则这t个预检荧光波长有可能出现插值误差，用户选择是否对这t个有插值误差的预检荧光波长进行插值误差校准，若需要校准，则进行步骤七，否则进行步骤六；
步骤六、进行待测样品m个预检荧光波长测量时，从“波长误差”Column中调取m个预检荧光波长对应的拟合误差，用m个预检荧光波长减去对应的拟合误差，得到m个已校准波长，带入步骤二中的基本函数关系式λS＝f(L)中反算出数字微镜应翻转的列，从而测量待测样品的m个测量波长λM1、λM2…λMi…λMm，获得准确荧光强度值；
步骤七、用没有对应校准波长的t个预检荧光波长λsti，i＝1、2…t，分别减去“波长误差”Column中对应的t个拟合误差ΔλFti,i＝1、2...t，得到t个预校准波长；选择单峰波长校准模式，将t个预校准波长分别带入步骤三中的基本函数关系式λS＝f(L)中反算得到对应的数字微镜列位置，利用此位置控制数字微镜翻转并采集数据，绘制谱图，利用寻峰算法对谱图进行寻峰，得到t个数字微镜寻峰位置并将其带入基本函数关系式λS＝f(L)中计算出对应的t个校准拟合波长，用t个预校准波长分别减去t个校准拟合波长，得到t个插值误差ΔλI1、ΔλI2…ΔλIi…ΔλIt；将t个插值误差分别与对应的t个拟合误差ΔλFti的和作为波长误差存入“波长误差”Column中对应位置，且将t个预检荧光波长值增加至“已校准波长”Table中；进行待测样品m个荧光波长测量时，从“波长误差”Column中调取m个波长误差，用m个荧光波长分别减去对应的波长误差，得到m个已校准波长，带入步骤二中的基本函数关系式λS＝f(L)中反算出数字微镜应翻转的列位置，从而测量待测样品的m个测量波长λM1、λM2…λMi…λMm，获得准确荧光强度值。
进一步，本发明还包括下述步骤：
步骤八、选择与步骤一中相同的光源进行光谱检测得到标准谱图；对其中校准波长
Figure BDA0001664771720000041
重新进行寻峰计算得到对应的新的数字微镜列位置L1’、L2’...Li’...Ln’；将L1’、L2’...Li’...Ln’依次代入基本函数关系式λS＝f(L)中，计算得到新的拟合波长
Figure BDA0001664771720000042
用n个校准波长
Figure BDA0001664771720000043
分别减去n个新的拟合波长
Figure BDA0001664771720000044
得到n个改变误差Δλc1、Δλc2...Δλcn，将n个改变误差Δλc1、Δλc2...Δλcn作为波长误差存入至“波长误差”Column中的相应位置上替代n个拟合误差；重复步骤四～步骤八，获得待测样品的m个测量波长λM1、λM2…λMi…λMm的准确荧光强度值。
本发明提出一种适用于基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法，优势在于：1.在基本关系计算和全谱波长校准两方面应用多波长均匀分布于原子荧光波长范围，能够使拟合结果更准确；2.本发明同时考虑了拟合误差、由于机械震荡及环境变换引起的波长误差以及用到插值算法引起的插值误差，进一步提高测量准确度；3.由于仪器通道个数限制及仪器波长分辨率限制等问题，不能将所有元素的所有谱线校准，但未校准的波长也会在后续样品测量过程中使用，而插值算法校准依然会对这类波长存在误差，故提出单峰波长校准，具有针对性的选择测量使用的一个或多个波长进行插值误差校准，更进一步提高测量准确度。4.单峰波长校准可具有针对性的对经常测量的某元素的某波长进行校准，与其他波长校准方法中每次都全谱校准相比，减少计算量的同时可以保证准确度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的方法整体流程图。
图2是拟合误差示意图。
图3是插值误差拟合示意图。
图4是改变误差示意图。
图5是所有涉及的波长误差(拟合误差、插值误差、改变误差)对测量结果的影响示意图。
具体实施方式
本发明涉及到的波长校准功能主要包括三个部分：一是基本关系的计算，根据已知元素的已知波长及寻峰得到的数字微镜列，进行曲线拟合得到数字微镜列与标准波长的基本关系；二是全谱波长校准，其有两方面作用：1.校正拟合误差；2.校正由于机械震荡或环境变化引起的波长偏差；三是单峰波长校准，其有两方面作用，1是校正插值误差；2是区别于全谱波长校准，校正由于机械震荡或环境变化引起的波长偏差。每个峰单独校准，可仅校准一个峰，也可多个峰同时校准。
基于数字微镜的原子荧光光谱仪，用户操作待测样品测量过程为：选择要测量的元素的荧光波长(或自动设定)，点击测量，软件进行一系列操作，最后得到以波长为横坐标，荧光强度为纵坐标的荧光谱图。
如何保证荧光波长对应的数字微镜列检测到的荧光强度反应的就是该荧光波长对应的荧光强度，而非由于偏差测量到的该荧光波长附近的荧光强度，是本发明所要解决的问题。
具体地，本发明中得到的基本函数关系为多项式拟合确定，可为一次函数或二次函数。
具体地，本发明中基本函数关系计算及全谱波长校准两部分所指的已知元素的波长及个数n：能根据仪器的通道数和波长分辨率，保证所有波长可准确、清晰检测为最大个数限制，可根据实情减少波长个数。
具体地，本发明中所有涉及到的得到谱峰所对应的数字微镜列数的寻峰算法并不特指，所有可寻峰的算法均可实现；本发明所涉及到的拟合算法及插值算法并不特指，所有拟合算法及插值算法均可实现；
具体地，进行波长校准的任一步骤所采用的光源均可为单道或多道光源，可为同种元素或不同种元素；若为多道，则可同时测量。
具体地，本发明中基本函数关系计算部分和全谱波长校准部分所用的具体元素及波长个数不固定，但选择方法为：根据Nist波长库中N个标准波长，寻找均匀分布在原子荧光波长范围内的n个标准波长
Figure BDA0001664771720000061
标准波长选取原则为：元素个数少于仪器通道个数，标准波长尽量均匀且两两标准波长差大于仪器波长分辨率。
具体地，待测样品的预检荧光波长个数以m表示，且m≤N。
具体地，本发明建立一个“波长校准”Database，包含“标准波长”和“已校准波长”两个Table，其中“标准波长”Table中包含“Nist库波长值”(初始已存Nist库中的原子荧光谱线)和“波长误差”(初始为空，相关波长校准操作后在相应位置存入误差值)两个Column，“已校准波长”Table中仅有“波长值”Column(初始为空，进行相关波长校准后再存入校准波长值)；
解释：Database类似Excel的每一个文件，Table类似Excel一个文件中的每一个sheet，Column类似每一个sheet中的每一个列。
具体地，本发明涉及到三种误差校准，包括基本关系计算时采用拟合算法生成的拟合误差ΔλF；由于机械震荡、环境变化等因素导致数字微镜发生平移或转动，使数字微镜列位置和波长的关系发生改变导致的改变误差ΔλC；计算未校准波长的改变误差采用插值算法生成的插值误差ΔλI。
具体地，本发明中拟合误差ΔλF、改变误差ΔλC、插值误差ΔλI统称为波长误差Δλ，以波长形式表示。
具体地，本发明中涉及到的计算ΔλF、ΔλC的结果是计算N个ΔλF、ΔλC并存入数据库；计算ΔλI的结果是计算t个ΔλI并存入数据库；
具体地，本发明中涉及的样品测量及标准溶液测量操作过程均为每个过程选中的λS和数据库中与其对应的波长误差Δλ作差得到测量波长λM，再利用基本关系反算λM对应数字微镜列位置，发送相应命令，控制数字微镜转动，进行采集。
具体方法实现步骤：
步骤一、点亮荧光光谱仪中一个或多个光源进行光谱检测得到光源激发谱图；其中光源可以多通道均为同种元素灯，也可以是不同种元素灯进行组合；这些光源发射的波长为“标准波长”Table中的已知的波长，选取其中的n个光源激发波长
Figure BDA0001664771720000071
作为校准波长，将其存到“已校准波长”Table中；对得到的谱图寻峰得到n个校准波长
Figure BDA0001664771720000072
对应的数字微镜列位置L1、L2...、Li...Ln；
步骤二、由步骤一得到n组数据
Figure BDA0001664771720000073
进行多项式拟合计算，得到数字微镜列位置与标准波长间的基本函数关系式λS＝f(L)；
步骤三、将步骤二中得到的数字微镜列位置L1、L2...、Li...Ln依次代入基本函数关系式λS＝f(L)中，计算得到n个拟合波长
Figure BDA0001664771720000074
用n个校准波长分别减去对应的拟合波长得到n个拟合误差
Figure BDA0001664771720000075
如图2所示，将n个拟合误差作为波长误差存到“波长误差”Column中的对应位置；
步骤四、将步骤一中选取的n个校准波长
Figure BDA0001664771720000076
作为横坐标，步骤三中计算得到的n个拟合误差
Figure BDA0001664771720000077
作为纵坐标，利用插值算法得到标准波长与拟合误差之间的关系式ΔλF＝f(λS)，再将插值算法未用到的N-n个标准波长代入到关系式ΔλF＝f(λS)中，得到新增加的N-n个拟合误差，将此N-n个拟合误差也作为波长误差保存到“波长误差”Column中(此时已计算完毕N个标准波长对应的拟合误差，如波长精度要求不高的话可直接运用这N个标准波长对应的拟合误差进行波长校准，且只需测量一次即可)；
步骤五、针对待测样品，用户选择要测量的m个预检荧光波长
Figure BDA0001664771720000081
Figure BDA0001664771720000082
同时从“已校准波长”Table中调取n个校准波长与m个预检荧光波长
Figure BDA0001664771720000083
对比；情况一：如果m个预检荧光波长均在n个校准波长中有对应，则m个预检荧光波长无插值误差，可直接进行步骤六；情况二：若m个预检荧光波长中有t个没有对应的校准波长，则这t个预检荧光波长有可能出现插值误差，用户选择是否对这t个有插值误差的预检荧光波长进行插值误差校准(因为插值误差一般很小，如果所需测量精度不需很高，可跳过校准)，若需要校准，进行步骤七，否则进行步骤六(直接利用步骤三和步骤四中总计计算的N个拟合误差中包含的m个预检荧光波长对应的m个拟合误差进行校正)；
步骤六、进行待测样品m个预检荧光波长测量时，从“波长误差”Column中调取m个预检荧光波长对应的拟合误差，用m个预检荧光波长减去对应的拟合误差，得到m个已校准波长，带入步骤二中的基本函数关系式λS＝f(L)中反算出数字微镜应翻转的列，从而测量待测样品的m个测量波长λM1、λM2…λMi…λMm，获得准确荧光强度值；
步骤七、用没有对应校准波长的t个预检荧光波长λsti，i＝1、2…t，分别减去“波长误差”Column中对应的t个拟合误差(t个拟合误差属于步骤四中新增加的N-n个拟合误差)ΔλFti,i＝1、2...t，得到t个预校准波长；选择单峰波长校准模式，将t个预校准波长分别带入步骤三中的基本函数关系式λS＝f(L)中反算得到对应的数字微镜列位置，利用此位置控制数字微镜翻转并采集数据，绘制谱图，利用寻峰算法对谱图进行寻峰，得到t个数字微镜寻峰位置并将其带入基本函数关系式λS＝f(L)中计算出对应的t个校准拟合波长，用t个预校准波长分别减去t个校准拟合波长，得到t个插值误差ΔλI1、ΔλI2…ΔλIi…ΔλIt；将t个插值误差分别与对应的t个拟合误差ΔλFti的和作为波长误差存入“波长误差”Column中对应位置，且将t个预检荧光波长值增加至“已校准波长”Table中；进行待测样品m个荧光波长测量时，从“波长误差”Column中调取m个波长误差(其中m-t个荧光波长只对应拟合误差，t个荧光波长对应拟合误差与插值误差ΔλIi的和)，用m个荧光波长分别减去对应的波长误差，得到m个已校准波长，带入步骤二中的基本函数关系式λS＝f(L)中反算出数字微镜应翻转的列位置，从而测量待测样品的m个测量波长λM1、λM2…λMi…λMm，获得准确荧光强度值；
需要注意的是，若由于机械震荡、环境变化等因素导致数字微镜发生平移或转动，使数字微镜列数和波长的对应关系发生变化，从而导致波长测量出现偏差，此时需要重新校准。
步骤八、选择与步骤一中相同的光源进行光谱检测得到标准谱图；对其中校准波长
Figure BDA0001664771720000091
重新进行寻峰计算得到对应的新的数字微镜列位置L1’、L2’...Li’...Ln’；将L1’、L2’...Li’...Ln’依次代入基本函数关系式λS＝f(L)中，计算得到新的拟合波长
Figure BDA0001664771720000092
用n个校准波长
Figure BDA0001664771720000093
分别减去n个新的拟合波长
Figure BDA0001664771720000094
得到n个改变误差Δλc1、Δλc2...Δλcn，如图5，将n个改变误差Δλc1、Δλc2...Δλcn作为波长误差存入至“波长误差”Column中的相应位置上替代n个拟合误差；重复步骤四～步骤八，获得待测样品的m个测量波长λM1、λM2…λMi…λMm的准确荧光强度值。
为附图说明简单明了，将n取5，以第2个标准波长为例，故标号下角标为2；
附图2：图中黑点λs2表示校准波长，L2表示λs2对应的数字微镜列位置，空心点λF2表示相同数字微镜列位置L2处拟合曲线的值，ΔλF2表示校准波长λs2对应的拟合误差，其他校准波长的拟合误差同理；
附图3：进行t个预检荧光波长的校准时，因这些预检荧光波长对应的是使用插值算法得到的拟合误差，存在插值误差。图中空心点ΔλFt2表示利用插值算法计算得到的拟合误差(即步骤四中计算的N-n个新增加的拟合误差中的一个)，ΔλFt2_real表示t个预检荧光波长中其中任一个预检荧光波长对应的真实的拟合误差(由于真实的拟合误差ΔλFt2_real是未知数，步骤四中用插值算法得到的新增加的拟合误差ΔλFt2是近似的拟合误差，所以出现了插值误差ΔλI2)，真实的拟合误差ΔλFt2_real与新增加的拟合误差ΔλFt2之间的差值ΔλI2即为插值误差。ΔλFt2_real可能在ΔλFt2上方，也可能在ΔλFt2下方。
附图4：由于机械震荡或环境改变，导致λs2对应的L2改变至L2’处，即L2’应该对应λs2，为解决如何在样品测量时仅通过校准波长λs2找到对应的L2’，在单峰波长校准时，寻峰找到L2’，带入基本关系λS＝f(L)中得到新的拟合波长
Figure BDA0001664771720000101
校准波长
Figure BDA0001664771720000102
与新的拟合波长的差值即为改变误差ΔλC2。
附图5：进行t个预检荧光波长的校准时，如果直接用λst2代入基本函数关系进行关系转换，得到LFt2，包含拟合误差ΔλFt2和插值误差ΔλI2，若校正拟合误差后得到已校准波长(空心点)，但因为存在插值误差ΔλI2，导致通过关系转换得到的LIt2依然测量的不是校准波长对应的荧光强度，故需校正插值误差ΔλI2，即用λst2减去ΔλFt2再减去ΔλI2得到的已校准波长，再通过基本函数关系转换得到的Lt2测量得到的才是准确的校准波长对应的荧光强度。

Claims (2)

1.一种基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤一、点亮荧光光谱仪中一个或多个光源进行光谱检测得到光源激发谱图；这些光源发射的波长为“标准波长”Table中的已知的波长，选取其中的n个光源激发波长
Figure FDA0002614470760000011
作为校准波长，将其存到“已校准波长”Table中；对得到的谱图寻峰得到n个校准波长
Figure FDA0002614470760000012
对应的数字微镜列位置L1、L2...、Li...Ln；
步骤二、由步骤一得到n组数据
Figure FDA0002614470760000013
进行多项式拟合计算，得到数字微镜列位置与标准波长间的基本函数关系式λS＝f(L)；
步骤三、将步骤二中得到的数字微镜列位置L1、L2...、Li...Ln依次代入基本函数关系式λS＝f(L)中，计算得到n个拟合波长
Figure FDA0002614470760000014
用n个校准波长分别减去对应的拟合波长得到n个拟合误差
Figure FDA0002614470760000015
将n个拟合误差作为波长误差存到“波长误差”Column中的对应位置；
步骤四、将步骤一中选取的n个校准波长
Figure FDA0002614470760000016
作为横坐标，步骤三中计算得到的n个拟合误差
Figure FDA0002614470760000017
作为纵坐标，利用插值算法得到标准波长与拟合误差之间的关系式ΔλF＝f(λS)，再将插值算法未用到的N-n个标准波长代入到关系式ΔλF＝f(λS)中，得到新增加的N-n个拟合误差，将此N-n个拟合误差也作为波长误差保存到“波长误差”Column中，N为Nist波长库中标准波长个数；
步骤五、针对待测样品，选择要测量的m个预检荧光波长
Figure FDA0002614470760000018
Figure FDA0002614470760000019
同时从“已校准波长”Table中调取n个校准波长与m个预检荧光波长
Figure FDA00026144707600000110
对比；若m个预检荧光波长均在n个校准波长中有对应，则进行步骤六；若m个预检荧光波长中有t个没有对应的校准波长，则这t个预检荧光波长有可能出现插值误差，选择是否对这t个有插值误差的预检荧光波长进行插值误差校准，若需要校准，则进行步骤七，否则进行步骤六；
步骤六、进行待测样品m个预检荧光波长测量时，从“波长误差”Column中调取m个预检荧光波长对应的拟合误差，用m个预检荧光波长减去对应的拟合误差，得到m个已校准波长，带入步骤二中的基本函数关系式λS＝f(L)中反算出数字微镜应翻转的列，从而测量待测样品的m个测量波长λM1、λM2…λMi…λMm，获得准确荧光强度值；
步骤七、用没有对应校准波长的t个预检荧光波长λsti，i＝1、2…t，分别减去“波长误差”Column中对应的t个拟合误差ΔλFti,i＝1、2...t，得到t个预校准波长；选择单峰波长校准模式，将t个预校准波长分别带入步骤三中的基本函数关系式λS＝f(L)中反算得到对应的数字微镜列位置，利用此位置控制数字微镜翻转并采集数据，绘制谱图，利用寻峰算法对谱图进行寻峰，得到t个数字微镜寻峰位置并将其带入基本函数关系式λS＝f(L)中计算出对应的t个校准拟合波长，用t个预校准波长分别减去t个校准拟合波长，得到t个插值误差ΔλI1、ΔλI2…ΔλIi…ΔλIt；将t个插值误差分别与对应的t个拟合误差ΔλFti的和作为波长误差存入“波长误差”Column中对应位置，且将t个预检荧光波长值增加至“已校准波长”Table中；进行待测样品m个荧光波长测量时，从“波长误差”Column中调取m个波长误差，用m个荧光波长分别减去对应的波长误差，得到m个已校准波长，带入步骤二中的基本函数关系式λS＝f(L)中反算出数字微镜应翻转的列位置，从而测量待测样品的m个测量波长λM1、λM2…λMi…λMm，获得准确荧光强度值。
2.根据权利要求1所述的基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法，其特征在于还包括下述步骤：
步骤八、选择与步骤一中相同的光源进行光谱检测得到标准谱图；对其中校准波长
Figure FDA0002614470760000031
重新进行寻峰计算得到对应的新的数字微镜列位置L1’、L2’...Li’...Ln’；将L1’、L2’...Li’...Ln’依次代入基本函数关系式λS＝f(L)中，计算得到新的拟合波长
Figure FDA0002614470760000032
用n个校准波长
Figure FDA0002614470760000033
分别减去n个新的拟合波长
Figure FDA0002614470760000034
得到n个改变误差Δλc1、Δλc2...Δλcn，将n个改变误差Δλc1、Δλc2...Δλcn作为波长误差存入至“波长误差”Column中的相应位置上替代n个拟合误差；重复步骤四～步骤八，获得待测样品的m个测量波长λM1、λM2…λMi…λMm的准确荧光强度值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109883549B (zh) * 2019-03-05 2021-03-12 吉林大学 一种基于数字微镜的弯曲谱线校正方法
CN110455760B (zh) * 2019-08-14 2021-06-25 吉林大学 一种基于dmd的色散型afs光源散射干扰扣除方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102474640A (zh) * 2009-08-12 2012-05-23 汤姆逊许可证公司 用于三维(3d)放映的干扰和失真修正的方法和系统
CN103616074A (zh) * 2013-11-21 2014-03-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 数字微镜光栅光谱仪的波长标定方法
CN106500839A (zh) * 2016-10-13 2017-03-15 吉林大学 单色仪扫描波长机械位置误差的校正方法
CN106895918A (zh) * 2017-04-26 2017-06-27 吉林大学 波长方程参数粒子群和最值寻优的光谱仪波长校正方法
CN107664632A (zh) * 2017-09-06 2018-02-06 吉林大学 一种基于dmd的色散原子荧光多通道同时检测方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100594133B1 (ko) * 2003-08-21 2006-06-28 삼성전자주식회사 오류 정정 코드를 사용하는 코드분할다중 방식 수동형광통신망

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102474640A (zh) * 2009-08-12 2012-05-23 汤姆逊许可证公司 用于三维(3d)放映的干扰和失真修正的方法和系统
CN103616074A (zh) * 2013-11-21 2014-03-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 数字微镜光栅光谱仪的波长标定方法
CN106500839A (zh) * 2016-10-13 2017-03-15 吉林大学 单色仪扫描波长机械位置误差的校正方法
CN106895918A (zh) * 2017-04-26 2017-06-27 吉林大学 波长方程参数粒子群和最值寻优的光谱仪波长校正方法
CN107664632A (zh) * 2017-09-06 2018-02-06 吉林大学 一种基于dmd的色散原子荧光多通道同时检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TOF-SIMS样品光学成像系统设计;王培智;《质谱学报》;20150531;第282-288页 *
一种基于连续小波变换的LIBS光谱自动寻峰方法;陈鹏飞;《光谱学与光谱分析》;20170731;第1969-1972页 *

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