CN109891204B - 用于运行显微光谱仪的方法和显微光谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行显微光谱仪（102）的方法，其中所述方法具有如下步骤：在使用显微光谱仪（102）的可调制的发射装置（106）的情况下，以具有第一脉冲特性（118）的第一频谱强度分布（120）和至少一个具有第二脉冲特性（122）的第二频谱强度分布（124）来照射所要测量的测量对象（130）；在使用显微光谱仪（102）的可调谐的滤波装置（108）的情况下，使由测量对象（130）重新发射的频谱反射强度分布（132）中的分配给第一频谱强度分布（120）的第一波长范围（134）和分配给第二频谱强度分布（124）的第二波长范围（136）通过；在使用显微光谱仪（102）的探测装置（110）的情况下，在探测信号（138）中描绘第一波长范围（134）和第二波长范围（136）的辐射强度；以及在使用第一脉冲特性（118）和第二脉冲特性（122）的情况下对探测信号（138）进行解调，以便获得分配给第一波长范围（134）的第一强度值（140）和分配给第二波长范围（136）的第二强度值（142）。

Description

用于运行显微光谱仪的方法和显微光谱仪

技术领域

本发明的出发点是根据独立权利要求类型的设备或方法。本发明的主题也是一种计算机程序。

背景技术

在法布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot-Interferometer，FPI）中，通过在两个反射面之间的间隙宽度来调整干涉仪的谐振波长。具有谐振波长的光可以经过该干涉仪。就此而言，FPI可以被视为频谱滤波元件。除了谐振波长之外，谐波可以经过该干涉仪。因此，除了具有谐振波长的光之外，具有谐波的波长的光射到在该干涉仪下游的探测器上并且当只想探测谐振波长的光的强度时使探测器的强度信号失真。

发明内容

在该背景下，利用这里所提出的方案，提出了根据独立权利要求所述的一种用于运行显微光谱仪的方法，还提出了根据独立权利要求所述的一种使用该方法的控制设备，根据独立权利要求所述的一种显微光谱仪系统以及最后提出了根据独立权利要求所述的一种相对应的计算机程序。通过在从属权利要求中提及的措施，对在独立权利要求中说明的设备的有利的扩展方案和改进方案都是可能的。

为了将谐振波长与其谐波分开，在这里提出的方案中，利用不同于谐振波长的调制来产生谐波。为此，用入射光的至少两个不同的并且不同调制的频谱强度分布来照明对象。在滤波元件上可选的谐振波长处在第一频谱强度分布之内。所得到的一次谐波处在第二频谱强度分布内。在探测器上探测所有入射光。所得到的信号具有不同调制的信号成分，这些信号成分通过解调来彼此分开。

通过调制和解调，可以利用一个探测器来同时检测两个或更多个波长。谐波的波长或频带扩展这里提出的显微光谱仪的测量范围。

提出了一种用于运行显微光谱仪的方法，其中该方法具有如下步骤：

在使用显微光谱仪的可调制的发射装置的情况下，以具有第一脉冲特性的第一频谱强度分布和至少一个具有第二脉冲特性的第二频谱强度分布来对所要测量的测量对象进行照射；

在使用显微光谱仪的可调谐的滤波装置的情况下，使由测量对象重新发射的频谱反射强度分布中的分配给第一频谱强度分布的第一波长范围和分配给第二频谱强度分布的第二波长范围通过；

在使用显微光谱仪的探测装置的情况下，在探测信号中描绘第一波长范围和第二波长范围的辐射强度；以及

在使用第一脉冲特性和第二脉冲特性的情况下对探测信号进行解调，以便获得分配给第一波长范围的第一强度值和分配给第二波长范围的第二强度值。

显微光谱仪可以理解为用于检测光的频谱强度分布的设备。显微光谱仪具有发射装置，该发射装置以不同的调制来发射已知的第一频谱强度分布和至少一个已知的第二频谱强度分布。脉冲特性可以是强度变化过程、例如调制频率或调制周期。滤波装置可以是法布里-珀罗干涉仪。探测装置可具有光电元件而且提供电探测信号。频谱反射强度分布可以理解为是由对象反射的频谱强度分布。

第一频谱强度分布可以相对于第二频谱强度分布错开一个波长数值地来被发射。第二频谱强度分布可以相对于第一频谱强度分布被移动。例如，第二频谱强度分布可以被移动到更短的波长。通过错开的频谱强度分布，第一波长范围可以是第一频谱强度分布的一部分，而第二波长范围是第二频谱强度分布的一部分。

第一频谱强度分布和第二频谱强度分布可以部分重叠地被发射。这些频谱可以部分地包括相同的波长。通过重叠，可以避免在这些频谱之间的空隙。所设定的基波长周围的范围可以被滤波装置通过，作为第一波长范围。基波长的谐波波长周围的范围可以被滤波装置通过，作为第二波长范围。基波长和谐波波长可以经过滤波元件的相同的间隙宽度。由此，只需要一个滤波器来检测两个波长。

滤波装置可以被调谐，以便在时间上改变第一波长范围和第二波长范围。在解调的步骤中，第一强度值的第一时间序列和第二强度值的第二时间序列可以被记录。波长范围可以在滤波装置的调节范围内被调节。调谐可以被称作扫描。在调谐中，可以使用滤波装置的调节范围的一部分或者整个调节范围。

可以用具有另一脉冲特性的至少一个其它频谱强度分布来照射测量对象。被重新发射的频谱反射强度分布中，分配给该其它频谱强度分布的另一波长范围可以通过。该另一波长范围的辐射强度可以在探测信号中被描绘。此外，在使用该另一脉冲特性的情况下可以对该探测信号进行解调，以便获得分配给该另一波长范围的另一强度值。通过其它频谱和其它脉冲特性，可以同时检测多个波长范围。

该其它频谱强度分布可以在第一频谱强度分布与第二频谱强度分布之间被发射。该其它频谱强度分布可以在这些频谱之间的空隙中被发射。通过处在其间的频谱强度分布，可以实现显微光谱仪的大的检测范围。

该方法例如可以以软件或硬件或者以软件和硬件的混合形式例如实现在控制设备中。

还提出了一种具有如下特征的显微光谱仪：

可调制的发射装置，该发射装置对准检验位置而且被构造为：在检验位置提供具有第一脉冲特性的第一频谱强度分布和至少一个具有第二脉冲特性的第二频谱强度分布；

可调谐的滤波装置，该滤波装置在显微光谱仪的光路中布置在检验位置后面而且被构造为：使来自检验位置的方向重新发射的频谱反射强度分布中的分配给第一频谱强度分布的第一波长范围和分配给第二频谱强度分布的第二波长范围通过；和

探测装置，该探测装置被构造为：在强度信号中描绘从滤波装置的方向射入的光的强度。

发射装置可具有：用于第一频谱强度分布的第一光源和用于第二频谱强度分布的第二光源。替选地，发射装置可具有：用于第一频谱强度分布和第二频谱强度分布的宽带宽的光源。

发射装置可具有用于第一频谱强度分布的第一滤波元件，而且替选地或补充地可具有用于第二频谱强度分布的第二滤波元件。滤波元件可以是带通滤波器。频谱强度分布可以处在带通滤波器的透射频带内。

发射装置可具有用于第一频谱强度分布的第一快门元件，而且替选地或补充地可具有用于第二频谱强度分布的第二快门元件。快门元件被构造为：使持续辐射的光中断并且给该持续辐射的光加载脉冲特性。

还提出了一种具有按照这里提出的方案的显微光谱仪和用于运行该显微光谱仪的控制设备的显微光谱仪系统，其中该控制设备具有解调装置，该解调装置被构造为：在使用第一脉冲特性和第二脉冲特性的情况下对探测信号进行解调，以便获得分配给第一波长范围的第一强度值和分配给第二波长范围的第二强度值。

这里所提出的方案还提供了一种控制设备，该控制设备被构造为以相应的装置执行、操控或实现这里所提出的方法的变型方案的步骤。通过本发明的以控制设备形式的所述实施变型方案，也可以快速并且高效地解决本发明所基于的任务。

为此，该控制设备可具有：至少一个计算单元，用于处理信号或数据；至少一个存储单元，用于存储信号或数据；至少一个与传感器或执行器的接口，用于从传感器读入传感器信号或者用于将控制信号输出给执行器；和/或至少一个通信接口，用于读入或输出嵌入到通信协议中的数据。计算单元例如可以是信号处理器、微控制器或者诸如此类的，其中存储单元可以是闪速存储器、EEPROM或者磁存储单元。通信接口可以被构造为无线地和/或有线地读入或输出数据，其中可以读入或输出有线数据的通信接口可以例如电地或光学地从相对应的数据传输线中读入这些数据或者可以例如电地或光学地将这些数据输出到相对应的数据传输线中。

在此，控制设备可以理解为电气设备，所述电气设备对传感器信号进行处理并且根据此来输出控制和/或数据信号。该控制设备可具有接口，所述接口可以硬件式地和/或软件式地来构造。在硬件式的构造方案中，接口例如可以是所谓的系统ASIC的部分，该部分包含该控制设备的极不同的功能。然而也可能的是，这些接口是特有的集成电路或者至少部分地由分立器件组成。在软件式的构造方案中，这些接口可以是软件模块，所述软件模块例如除了其它软件模块之外存在于在微控制器上。

也有利的是一种具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序，所述程序代码可以存储在机器可读的载体或者存储介质（如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器）上而且尤其是在程序产品或程序在计算机或设备上实施时被用于执行、实现和/或操控根据上述实施方式之一所述的方法的步骤。

附图说明

这里所提出的方案的实施例在附图中示出并且在随后的描述中进一步予以阐述。其中：

图1示出了按照一个实施例的显微光谱仪系统的方框图；

图2示出了按照一个实施例的显微光谱仪系统的图示；

图3示出了按照一个实施例的被发射的第一频谱强度分布和被发射的第二频谱强度分布以及两个通过波段的图示；

图4示出了按照一个实施例的被发射的第一、第二和第三频谱强度分布以及两个通过波段的图示；

图5示出了按照一个实施例的重叠发射的第一和第二频谱强度分布以及两个通过波段的图示；

图6示出了按照一个实施例的重叠发射的第一和第二频谱强度分布以及两个通过波段的另一图示；而

图7示出了按照一个实施例的用于运行显微光谱仪系统的方法的流程图。

具体实施方式

在随后对本发明的有利的实施例的描述中，相同或者类似的附图标记被用于在不同的附图中示出的并且起类似作用的元素，其中省去了对这些元素的重复描述。

图1示出了按照一个实施例的显微光谱仪系统100的方框图。显微光谱仪系统100具有显微光谱仪102和用于运行显微光谱仪102的控制设备104。显微光谱仪102具有发射装置106、滤波装置108和探测装置110。控制设备104具有操控装置112和解调装置114。操控装置112通过调制信号116对发射装置106进行操控。调制信号116确定由发射装置106发射的第一频谱强度分布120（频谱）的第一脉冲特性118和由发射装置106发射的第二频谱强度分布124的至少一个第二脉冲特性122。第一频谱强度分布120和第二频谱强度分布124具有不同的波长。发射装置106将具有第一脉冲特性118的第一频谱强度分布120和具有第二脉冲特性122的第二频谱强度分布124朝着布置在检验位置128的测量对象130的方向发射到显微光谱仪102的光路126上。

测量对象130的材料与第一频谱强度分布120和第二频谱强度分布124相互作用，而且在光路126上，频谱反射强度分布132由测量对象132重新发射到显微光谱仪102。频谱反射强度分布132的波长取决于材料的成分和射入的强度分布120和124。

滤波装置108在光路126中布置在检验位置128与探测装置110之间。这里，滤波装置108是法布里-珀罗干涉仪108。法布里-珀罗干涉仪108具有两个彼此对置的反射面。这两个彼此对置的反射面例如可以构造为介电式布拉格反射镜。这些反射面也可以包含金属层。在这些面之间有间隙。该间隙的间隙宽度可调。间隙宽度限定了法布里-珀罗干涉仪108的谐振波长。在谐振波长周围的第一波长范围134内的光可以基本上无衰减地经过法布里-珀罗干涉仪108。谐振波长的谐波也满足法布里-珀罗干涉仪108的透射条件。因此，谐振波长的谐波周围的至少一个第二波长范围136同样可以基本上无衰减地经过法布里-珀罗干涉仪108。

第一频谱强度分布120被选择为使得在滤波元件108上可调的谐振波长的范围基本上被覆盖。因此，第一波长范围134是第一频谱强度分布120的组成部分。第二频谱强度分布被选择为使得在滤波元件108上可调的谐波的范围基本上被覆盖。因此，第二波长范围136是第二频谱强度分布124的组成部分。因而，在第一波长范围134之内的透射经过滤波元件108的辐射具有第一脉冲特性118，而在第二波长范围136之内的透射经过滤波元件108的辐射具有第二脉冲特性124。

第一波长范围134和第二波长范围136内的辐射射到探测装置110上。探测装置110在探测信号138中描绘两个波长范围134、136的入射的辐射或光的强度。

探测信号被解调装置114读入而且在使用包含在调制信号116中的关于第一脉冲特性118和第二脉冲特性122的信息的情况下被解调。解调的结果是描绘第一波长范围120的辐射强度的第一强度值140和描绘第二波长范围136的辐射强度的第二强度值142。

在一个实施例中，发射装置106具有宽带宽的光源。该光源的频谱强度分布包括第一频谱强度分布120和第二频谱强度分布124。该光源发射没有脉冲特性的光。该光源的光被传导经过两个不同的滤波装置。从第一滤波装置中将第一频谱强度分布120发射到测量对象130上。从第二滤波装置中将第二频谱强度分布124发射到测量对象130上。

这些滤波装置例如可以是带通滤波器，所述带通滤波器将边缘区从光源的频谱强度分布中除去。

第一中断装置布置在经过第一滤波装置的光路126中，该第一中断装置给第一频谱强度分布120加载第一脉冲特性118。第二中断装置布置在经过第二滤波装置的光路126中，该第二中断装置给第二频谱强度分布124加载第二脉冲特性122。

这些中断装置例如可以是机电式快门。为了实现更快的开关时间，这些中断装置可以实施为液晶快门。

图2示出了按照一个实施例的显微光谱仪系统100的图示。该显微光谱仪系统100基本上对应于图1中的显微光谱仪系统。这里，发射装置106具有两个能单独操控的光源200、202。第一光源200发射第一频谱强度分布120而且以第一脉冲特性118来操控。第二光源202发射第二频谱强度分布124而且以第二脉冲特性122来操控。这里，光源200、202以不同的调制频率118、122来操控。

在此，光源200、202例如可以是LED光源、具有磷光体的LED光源、激光光源、荧光光源和/或白炽光源。

换言之，提出了一种基于可调谐的法布里-珀罗干涉仪108的具有多个经调制的光源200、202的显微光谱仪模块102。

这里提出的微型化的光谱仪102被构造为：根据应用，吸收在紫外光、可见光、近红外光和/或中红外光范围内的频谱120、124。显微光谱仪102尤其适合于安装在手持设备、诸如用于进行化学分析的智能电话中。

法布里-珀罗干涉仪（FPI）108可以被实现为可调谐的干涉仪108，其中所希望的通过波长可以通过镜面层的距离来调整。在此，对于镜面层的一定距离，不仅可以透射其中波长等于镜面距离的一半的基本模式，而且可以透射更高的谐波。这些谐波是更短的波长而且可以被称作更高的干涉阶数，这些更高的干涉阶数同样满足干涉条件。

为了用作明确的波长滤波器，在常规的干涉仪中可以使用带通预滤波器，该带通预滤波器将所透射的波长范围限制到两个相邻阶数的距离。该距离可以被称作自由频谱范围（Free Spectral Range，FSR）。因此，这意味着对如下波长范围的限制，常规的可调谐的法布里-珀罗干涉仪可测量该波长范围。

同时使用两个阶数的可能性在于：在法布里-珀罗干涉仪之后使用分色镜，该分色镜的切换波长处在两个阶数之间而且因此可以将两个阶数的信号送到不同的探测器上。该分色镜以45°的角度来安装而且导致在孔径大小方面的附加的结构高度。对于安装在消费电子设备（Consumer Electronic Devices）中的微型化光谱仪来说，该附加的结构高度是有问题的。还需要第二探测器，该第二探测器视波长范围而定导致成本剧烈升高。

这里提出的方案表明了如下可能性：在使用具有不同的频谱范围120、124和调制频率118、122的脉冲式光源200、202的情况下提高法布里-珀罗干涉仪108的可用的频谱范围，如该法布里-珀罗干涉仪可以在具有集成的光源的显微光谱仪102中使用的那样。在此，尽管如此，仍只使用唯一的探测器110而且在结构高度方面没有损失。

例如使用分开的光源200、202，它们分别被调整到各个阶数的调谐范围。在此，光源200、202本身可以被调整。同样，例如可以使用附加的缝隙式滤波器。光源200、202以不同的脉冲频率118、122来调制。由此，各个阶数的份额可以事后在探测信号138上借助于其频率118、122来解调而且因此彼此分开。

理论上，可以同时测量法布里-珀罗干涉仪108的任意多个阶数，只要对于每个阶数来说都存在能单独操控/脉冲化的光源200、202的话，这些光源的频谱强度分布120、124限于该阶数的可频谱调谐的范围，并且只要这些光源的频谱强度分布处在如下频谱范围之内的话，在该频谱范围之内，FPI的反射面具有足够高的反射系数。

除了附加的光源200、202之外，不需要其它昂贵的组件、如附加的探测器。由此，在滤波器-探测器路径中没有形成附加的结构高度。

对法布里-珀罗干涉仪108的设计可以更灵活地实现，因为使用多个干涉阶数也允许使法布里-珀罗干涉仪在更高的阶数下运行而且仍在可接受的波长范围内进行测量。对于更高的阶数来说，法布里-珀罗干涉仪108的分辨率更好。由此，可以提高分辨率，而不损失自由频谱范围（FSR）。

在图2中示出了原理性的工作原理。显微光谱仪模块102由多个光源200、202、法布里-珀罗干涉仪108和探测器110组成。视所希望的波长范围120、124而定，光源200、202例如可以是LED、具体磷光体的LED或白炽光源。这里示出了两个光源200、202。然而，在适当地选择光源200、202的情况下，也仍可以使用更多个光源。

法布里-珀罗干涉仪108由两个高反射层组成。这可以是介电式布拉格反射器、薄金属层或者它们的组合。层的距离可以被调整。这通常可以以静电方式或以压电方式来实现。

探测器110是单探测器，视所使用的波长范围而定，该单探测器例如可以是硅探测器、锗探测器、InGaAs探测器和/或扩展型InGaAs探测器。

在显微光谱仪模块102的常见的应用情况下，借助于光源200、202来对测量对象130进行照明，而且漫射光132借助于法布里-珀罗干涉仪108和探测器组合有关该测量对象的频谱成分进行检查。通常，法布里-珀罗干涉仪108还具有附加的遮光板和/或阻挡滤波器，为了清楚起见，这些附加的遮光板和/或阻挡滤波器这里未示出。

法布里-珀罗干涉仪108具有两个相邻的干涉阶数，这两个相邻的干涉阶数分别具有自由频谱范围（FSR）。光源200、202的频谱120、124被选择为使得这些频谱分别只在这两个自由频谱范围（FSR）之一内延伸。如果没有提供具有相对应的频谱强度分布120、124的光源，则也可以借助于单独的阻挡滤波器通过光源200、202来产生相对应的频谱强度分布120、124。光源200、202附加地以不同的调制频率118、122脉冲式地来运行。

法布里-珀罗干涉仪108始终不仅使第一个透射阶数的峰值通过而且使下一个更高的透射阶数的峰值通过，使得总和信号到达探测器110。接着，分别更低的阶数应该通过短通滤波器来阻止。然而，由于光源200、202的调制频率118、122不同，第一个阶数和下一个更高的阶数的相对应的信号以相应的频率118、122出现在探测器110上而且可以借助于解调来彼此分开。由此，利用一个探测器110可以同时测量至少两个干涉阶数。

在一个实施例中，替代两个窄带宽的脉冲式光源200、202，使用宽带宽的非脉冲式光源，该宽带宽的非脉冲式光源借助于两个并行的带通滤波器被分拆成两个属于第一阶数和第二阶数的频谱区间120、124。附加地，在每个带通滤波器前面都有可操控的快门。两个快门以彼此不同的频率118、120来驱动并且因此导致对光源的脉冲化。尤其是当不能提供附加的功率用于单独的第二光源202时或者当该光源不能以适当地高的频率来调制时，该实施方式是有利的。

图3示出了按照一个实施例的被发射的第一频谱强度分布120和被发射的第二频谱强度分布124的图示。频谱120、124例如由发射装置来提供，如在图1和2中那样。频谱120、124在如下图表中示出，该图表已经在其横坐标上提供波长而在其纵坐标上提供强度。第二频谱强度分布124具有比第一频谱强度分布120更短的波长。在第一频谱强度分布120与第二频谱强度分布124之间有空隙300。频谱120、124不重叠或者只是不显著地重叠。通过空隙300使频谱120、124清楚地分开。

此外，在图3中示出了在中间的间隙宽度的情况下通过滤波装置的第一波长范围134和在中间的间隙宽度的情况下通过滤波装置的第二波长范围136。第一波长范围134在第一频谱强度分布120内。第二波长范围136在第二频谱强度分布124内。第一波长范围134以分配给间隙宽度的谐振波长为中心。第二波长范围136以分配给间隙宽度的谐波为中心。

滤波装置的法布里-珀罗干涉仪具有用于间隙宽度的调节范围302，该调节范围包括第一频谱强度分布120或第二频谱强度分布124。该调节范围302可以被称作自由频谱范围（FSR）。调节范围302的边界处在空隙300中。

图4示出了按照一个实施例的被发射的第一频谱强度分布120、第二频谱强度分布124和第三频谱强度分布400的图示。该图示基本上对应于图3中的图示。这里，第一波长范围134和第二波长范围136由于干涉仪的间隙宽度大而布置在调节范围302的上边缘处。第二波长范围136基本上处在空隙300中，而且因此处在第一频谱强度分布120和第二频谱强度分布124之外。这里，发射装置附加地以第三脉冲特性来发射第三频谱强度分布400。第三频谱强度分布400填充在第一频谱强度分布120与第二频谱强度分布124之间的空隙300。第三频谱强度分布400与这两个频谱120、124部分地重叠。通过在第三频谱强度分布400中的位置，第二波长范围136具有第三脉冲特性。这里，仍可以检测到第一波长范围134，因为它仍布置在第一频谱强度分布120之内。

在图3中描述的实施例中，在两个阶数的两个自由频谱范围（FSR）之间的光源的可测量的强度下降直至到零。如果关于要利用显微光谱仪来测量的检验品的信息处在该频谱范围内，则这些信息不能被检测到。

为了覆盖两个阶数的重叠区300并且检测到这些信息，在一个实施例中，显微光谱仪具有第三光源，该第三光源具有第三调制频率。同样可以使用具有第三快门的第三带通滤波器。第三光源的频谱强度分布400正好处在第一光源与第二光源的频谱120、124之间的频谱范围300内。接着，第三光源在探测器上导致具有第三调制频率的信号，该信号又借助于解调与第一和第二光源的信号分开。

图5和图6示出了按照一个实施例的重叠发射的第一频谱强度分布120和第二频谱强度分布124的图示。该图示基本上对应于图3中的图示。与其不同，通过频谱120、124的重叠而得到重叠区500。如果第一波长范围134或第二波长范围136处在重叠区500的范围内，则不仅第一脉冲特性而且第二脉冲特性都在探测信号中被描绘。

这里，滤波装置的调节范围302被选择为使得重叠区500被谐振波长覆盖，即只有第一波长范围134可处在重叠区500内。

在图5中，第一波长范围134处在重叠区500的范围内，而第二波长范围136处在第二频谱强度分布124之外。因此，通过第二波长范围136，在探测器上没有得到信号。通过第一波长范围134，在探测器上得到混合信号，该混合信号具有两个脉冲特性。

在图6中，第一波长范围134处在仅仅第一频谱强度分布120的第一范围600内。第二波长范围136处在仅仅第二频谱强度分布124的范围602内。因此，在探测器上得到具有不同的脉冲特性的两个不同的辐射强度，这两个不同的脉冲特性在解调器中被分开。

在图5中示出的实施例中，只使用两个光源，这两个光源的频谱发射范围120、124重叠。接着，在对法布里-珀罗干涉仪进行调谐时，可以区分成两种情况。

如果法布里-珀罗干涉仪的透射峰值134处在重叠区500内，则两个光源在其相应的频率方面对探测器上的信号有贡献。因此，来自重叠区500的信号冗余地被测量。这里，在选择光源的带宽时应注意：法布里-珀罗干涉仪的下一个更高的和下一个更低的透射阶数都处在光源频谱120、124之外。

一旦透射峰值134离开过渡区500，这里描述的实施例就完全像其它实施例那样起作用。法布里-珀罗干涉仪的绝对的可调谐的带宽轻易地被减小。

换言之，光源也可以被选择为使得频谱发射范围120、124重叠。在这种情况下，来自重叠区的信号冗余地被记录。这造成带宽被减小。

这里提出的方案不仅可以被用于可调谐的法布里-珀罗滤波器，用来将连续的阶数分开，而且可以被用于静态线性可变的法布里-珀罗滤波器与探测器阵列相结合。

图7示出了按照一个实施例的用于运行显微光谱仪系统的方法700的流程图。该方法700具有：照射步骤702、通过步骤704、描绘步骤706和解调步骤708。在照射步骤702中，在使用显微光谱仪的可调制的发射装置的情况下，以具有第一脉冲特性的第一频谱强度分布和至少一个具有第二脉冲特性的第二频谱强度分布来对所要测量的测量对象进行照射。在通过步骤704中，在使用显微光谱仪的可调谐的滤波装置的情况下，使由测量对象重新发射的频谱反射强度分布中的分配给第一频谱强度分布的第一波长范围和分配给第二频谱强度分布的第二波长范围通过。在描绘步骤706中，在使用显微光谱仪的探测装置的情况下，在探测信号中描绘第一波长范围的辐射强度和第二波长范围的辐射强度。在解调步骤708中，在使用第一脉冲特性和第二脉冲特性的情况下对探测信号进行解调，以便获得分配给第一波长范围的第一强度值和分配给第二波长范围的第二强度值。

照射步骤702可以在使用调制信号的情况下被操控。发射装置通过调制信号来操控成：在显微光谱仪的测量对象的检验位置处提供具有第一脉冲频率的第一频谱强度分布和具有第二脉冲频率的至少第二频谱强度分布。在解调步骤708中，由显微光谱仪的探测装置提供的强度信号可以在使用调制信号的情况下被解调，以便使强度值分开。

如果一个实施例包括在第一特征与第二特征之间的“和/或”逻辑关系，那么这可以解读为，该实施例按照一个实施方式不仅具有第一特征而且具有第二特征，而按照另一实施例只具有第一特征或者只具有第二特征。

Claims (15)

1.一种用于运行显微光谱仪（102）的方法（700），其中所述方法（700）具有如下步骤：

在使用所述显微光谱仪（102）的可调制的发射装置（106）的情况下，以具有第一脉冲特性（118）的第一频谱强度分布（120）和至少一个具有不同于所述第一脉冲特性（118）的第二脉冲特性（122）的第二频谱强度分布（124）来对所要测量的测量对象（130）进行照射（702），其中在使用具有不同的频谱范围（120、124）和调制频率（118、122）的脉冲式光源（200、202）的情况下进行所述照射（702），或者借助于单独的阻挡滤波器通过附加地以不同的调制频率（118、122）脉冲式地运行的光源（200、202）来进行所述照射（702）；

在使用所述显微光谱仪（102）的可调谐的滤波装置（108）的情况下，使由所述测量对象（130）重新发射的频谱反射强度分布（132）中的分配给所述第一频谱强度分布（120）的第一波长范围（134）和分配给所述第二频谱强度分布（124）的第二波长范围（136）通过（704）；

在使用所述显微光谱仪（102）的探测装置（110）的情况下，在探测信号（138）中描绘（706）所述第一波长范围（134）和所述第二波长范围（136）的辐射强度；以及

在使用所述第一脉冲特性（118）和所述第二脉冲特性（122）的情况下对所述探测信号（138）进行解调（708），以便获得分配给所述第一波长范围（134）的第一强度值（140）和分配给所述第二波长范围（136）的第二强度值（142）。

2.根据权利要求1所述的方法（700），其中在照射步骤（702）中，所述第一频谱强度分布（120）相对于所述第二频谱强度分布（124）错开一个波长数值地来被发射。

3.根据权利要求2所述的方法（700），其中在照射步骤（702）中，所述第一频谱强度分布（120）和所述第二频谱强度分布（124）部分重叠地被发射。

4.根据上述权利要求1-3之一所述的方法（700），其中在通过步骤（704）中，所设定的基波长周围的范围被所述滤波装置（108）通过，作为所述第一波长范围（134），其中所述基波长的谐波波长周围的范围被所述滤波装置（108）通过，作为所述第二波长范围（136）。

5.根据上述权利要求1-3之一所述的方法（700），其中在通过步骤（704）中，所述滤波装置（108）被调谐，以便在时间上改变所述第一波长范围（134）和所述第二波长范围（136），其中在解调步骤（706）中，第一强度值（140）的第一时间序列和第二强度值（142）的第二时间序列被记录。

6.根据上述权利要求1-3之一所述的方法（700），其中在照射步骤（702）中，用具有另一脉冲特性的至少一个其它频谱强度分布（400）来照射所述测量对象（130），其中在通过步骤（704）中，使重新发射的频谱反射强度分布（132）中的分配给所述其它频谱强度分布（400）的另一波长范围通过，在描绘步骤（706）中，还在所述探测信号（138）中描绘所述另一波长范围的辐射强度，而且在解调步骤（708）中，还在使用所述另一脉冲特性的情况下对所述探测信号（138）进行解调，以便获得分配给所述另一波长范围的另一强度值。

7.根据权利要求6所述的方法（700），其中在照射步骤（702）中，所述其它频谱强度分布（400）在所述第一频谱强度分布（120）与所述第二频谱强度分布（124）之间被发射。

8.一种显微光谱仪（102），其具有如下特征：

可调制的发射装置（106），所述发射装置对准检验位置（128）而且被构造为：在所述检验位置（128）提供具有第一脉冲特性（118）的第一频谱强度分布（120）和至少一个具有不同于所述第一脉冲特性（118）的第二脉冲特性（122）的第二频谱强度分布（124），其中所述发射装置（106）被构造成在使用具有不同的频谱范围（120、124）和调制频率（118、122）的脉冲式光源（200、202）的情况下进行照射（702），或者借助于单独的阻挡滤波器通过附加地以不同的调制频率（118、122）脉冲式地运行的光源（200、202）来进行所述照射（702）；

可调谐的滤波装置（108），所述滤波装置在所述显微光谱仪（102）的光路（126）中布置在所述检验位置（128）后面而且被构造为：使来自所述检验位置（128）的方向重新发射的频谱反射强度分布（132）中的分配给所述第一频谱强度分布（120）的第一波长范围（134）和分配给所述第二频谱强度分布（124）的第二波长范围（136）通过；和

探测装置（110），所述探测装置被构造为：在强度信号（138）中描绘从所述滤波装置（108）的方向射入的光（134、136）的强度。

9.根据权利要求8所述的显微光谱仪，其中所述可调谐的滤波装置（108）构造为微机械式法布里-珀罗干涉仪。

10.根据权利要求8或9所述的显微光谱仪（102），其中所述发射装置（106）具有：用于所述第一频谱强度分布（120）的第一光源（200）和用于所述第二频谱强度分布（124）的第二光源（202）。

11.根据权利要求8或9所述的显微光谱仪（102），其中所述发射装置（106）具有：用于所述第一频谱强度分布和所述第二频谱强度分布的宽带宽的光源。

12.根据权利要求8或9所述的显微光谱仪（102），其中所述发射装置（106）具有用于所述第一频谱强度分布（120）的第一滤波元件和/或用于所述第二频谱强度分布（124）的第二滤波元件。

13.根据权利要求8或9所述的显微光谱仪（102），其中所述发射装置（106）具有用于所述第一频谱强度分布（120）的第一快门元件和/或用于所述第二频谱强度分布（124）的第二快门元件。

14.一种显微光谱仪系统（100），其具有根据权利要求8至13之一所述的显微光谱仪（102）和用于运行所述显微光谱仪（102）的控制设备（104），其中所述控制设备（104）具有解调装置（114），所述解调装置被构造为：在使用第一脉冲特性（118）和第二脉冲特性（122）的情况下对探测信号（138）进行解调，以便获得分配给第一波长范围（134）的第一强度值（140）和分配给第二波长范围（136）的第二强度值（142）。

15.一种机器可读的存储介质，在其上存储有计算机程序，所述计算机程序被设立用于当在处理器上被执行时实施根据上述权利要求之一所述的方法（700）。

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