CN1143414A - 衬底涂层的荧光光谱微分测量 - Google Patents

衬底涂层的荧光光谱微分测量 Download PDF

Info

Publication number
CN1143414A
CN1143414A CN95191922A CN95191922A CN1143414A CN 1143414 A CN1143414 A CN 1143414A CN 95191922 A CN95191922 A CN 95191922A CN 95191922 A CN95191922 A CN 95191922A CN 1143414 A CN1143414 A CN 1143414A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wavelength coverage
wavelength
emission
fluorescent
narrower
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN95191922A
Other languages
English (en)
Inventor
杰弗里·A·贝彻
兰尼·L·哈克劳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minnesota Mining and Manufacturing Co filed Critical Minnesota Mining and Manufacturing Co
Publication of CN1143414A publication Critical patent/CN1143414A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
    • G01N2021/8427—Coatings

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

荧光分光光度计测量样品功能成分内荧光探测剂的荧光特性。荧光分光光度计发射出适当的光，激发荧光剂或样品中包含的荧光剂。受激发的荧光剂在发射波长谱内发射。被选作荧光探测剂的荧光剂具有一较窄的波长范围，在此范围内发射强度发生突然变化。荧光分光光度计通过此较窄的区域探测强度变化，并对强度曲线进行导数计算。荧光分光光度计能将一种荧光剂与其他荧光剂或者干扰性荧光背景区分开。

Description

衬底涂层的荧光光谱微分测量
参照的未批申请
本发明与同时递交的题为“用光致同分异构体进行多层卡尺测量”的美国专利申请第08/193,599号有关，该申请已转让给同一受让人。
发明领域
本发明主要涉及荧光化合物的光谱测量，着重探测一类易于通过荧光化合物发射光谱的一阶导数分析而识别的荧光化合物的一个特征。
发明的背景
在下文中，“荧光”这一术语指一般意义的发光，包括荧光和磷光。荧光分光光度技术指用于测量从荧光化合物发出之荧光的强度或波长谱的设备和方法。测量这些荧光的目的在于对被测材料进行定性或定量分析。颁发给Melancon的第4,922,133号美国专利公开了一种具有代表性的方法，根据此一方法，将荧光探测剂加入功能性成分(functional composition)或涂料中，并使荧光的强度与功能性成分的重量或厚度相关。
一般而言，荧光分光光度计包括一个光源，此一光源具有适用于激发荧光化合物的输出波长。发自光源的输出光射向材料样品，以激发材料样品中所含荧光化合物的电子状态。当被激发电子回到其原来状态并释放出具有辐射能的光子时就出现荧光。从荧光化合物发出的光被收集并投向一个分光光度计或单色仪，以便将发出的荧光色散为单色波长。单色光被投向光电探测器，然后测试和测量光的强度和波长。荧光分光光度技术是本领域中众所周知的，其内容见颁发给Ohnishi的第3,832,555号美国专利。颁发给Dandliker等人的第4,877,965号美国专利介绍了一种获取荧光的时闸方法(time gated method)，此一方法用于区分荧光和不需要的背景噪声。
现有技术无法区分两种或两种以上具有类似的发射光谱重迭的荧光发射源。当需要测量一种以上成分时，现有方法是采用不同的荧光化合物，因而必须使用多个光源、单色仪、探测器及相关的光学仪器。
发明内容
本发明提供了一种测量衬底功能涂层之荧光发射值的方法。此种方法包括为功能涂层提供含有有效数量荧光剂的一系列步骤，所述荧光剂能吸收波长范围A中的辐射能，并发射发射波长范围B中的辐射能，而发射波长范围B中又包含了一个更窄的波长范围C，其中发出的辐射能量自仅次于范围C的发射波长范围B部分以及发射波长范围C开始发生突变。功能涂层由波长范围A的辐射能激发，然后就可以探测到波长范围B的辐射能，包括功能涂层发射出的波长范围C。本发明对探测到的波长范围C进行了导数计算，获得了功能涂层发出的辐射能的微分变化。
本发明还提供了一种仪器，用于探测施加于所有或部分衬底上的功能成分的荧光发射，其中衬底具有已知的吸收波长范围和已知的发射波长范围。系统包括荧光剂装置，该荧光剂装置的发射波长范围包含一个更窄的且其中发射强度突然改变的内含荧光发射波长范围。上述较窄范围在测量含有荧光剂的功能涂层之荧光发射强度时很有用处。将探测装置调节至荧光剂该较窄的内含荧光波长范围，当荧光剂吸收波长范围内的辐射能激发荧光剂时，探测装置即探测到较窄的内含波长范围中的荧光发射大小。分析器对该较窄的内含荧光波长范围之荧光发射变化进行分析以获得一个数值，而相关器使荧光发射强度分析获得的值与功能涂层的物理特性相关联。
附图概述
图1a示出了9-ICF的发射波长谱。
图1b示出了图1a中曲线的一阶导数。
图2示出了数种热熔粘合剂的发射波长谱。
图3a示出了同样数种热熔粘合剂的发射波长谱，但增加了荧光剂9-ICF作为荧光探测剂。
图3b示出了图3a中每一曲线的一阶导数。
图4a示出了荧光剂α-NPO的发射波长谱。
图4b示出了图4a中曲线的导数。
图4c示出了荧光剂Uvitex OB的发射波长谱。
图4d示出了图4c中曲线的一阶导数。
图4e示出了双层Kraton粘合剂发射波长谱，其中第一层包含荧光剂α-NPO，第二层包含作为荧光探测剂的荧光剂Uvitex OB。
图4f示出了图4e中曲线的一阶导数。
图5是本发明一实施例的示意图。
图6是单色仪出口狭缝的侧视图。
图7是本发明中使用的一种窄型端口遮光器的示意图。
图8a演示了一种荧光剂的发射波长谱。
图8b示出了通过窄型端口遮光器获得的发射波长谱。
图8c示出了图8b中曲线的一阶导数。
图9a是本发明中使用的宽型端口遮光器的示意图。
图9b与图9a类似，也展示了宽型端口遮光器的使用。
图10a示出了一种示范荧光剂的发射波长谱。
图10b示出了通过宽型端口遮光器输出的发射波长谱。
图10c示出了图10b中曲线的一阶导数。
图10d示出了图10c中曲线的二阶导数。
图11示出了一种示范荧光剂的发射波长谱。
图12是本发明一系统实施例的示意图。
图13是本发明一实施例的侧视图。
发明的详细说明
图1a示出了9异氰酸基芴(9-isocyantofluorene)(9-ICF)发射光谱在280纳米至330纳米波长范围内的荧光强度曲线。使用现有的方法和系统，如果9-ICF是在被探测波长区域内发射的唯一荧光化合物，那么单单对发射波长范围内任意一点发射输出强度的简单测量即可代表功能成分——例如一层薄膜——中的9-ICF含量。然而，本发明提供了用于评估荧光剂发射输出的不同设备和方法，并且特别适用于在同样或类似的发射输出波长重迭范围内有一种以上荧光化合物发射的情况。
图1a中，区域20示出了302纳米至309纳米之间大约7纳米的光谱范围。在区域20中，9-ICF的发射强度有一突然变化。如图1b所示，在图1a的曲线上进行一阶求导或微分计算会在对应305纳米波长的大约斜率峰值点24的位置产生一个明显的波峰22。波峰22两侧被区域20包围的曲线代表图1a中区域20内发射输出曲线斜率的变化。图1b中的曲线代表9-ICF的发射输出。由于区域20内的发射输出变化是由9-ICF所引起，所以可将从图1b曲线获得的斜率峰值与已知的9-ICF不同浓度标准进行比较，以获得被探测9-ICF的绝对数量。如果9-ICF在功能成分中被用作荧光探测剂，那么可以通过获知9-ICF被加入衬底后在功能成分中的浓度来确定功能成分的厚度或重量。
有些情况下会遇到一个以上荧光化合物。如果荧光化合物的发射光谱重迭，那么各种荧光化合物之间就会出现相互竞争或干扰。目前技术中采用的对发射波长重迭范围内任意波长处发射输出的简单单一测量，无法区别每种竞争化合物的独立贡献。
图2示出了三种不同热熔粘合剂的发射输出曲线30、40和50，从中可以明显看出互相竞争或干扰的荧光化合物所产生的实际限制。这些热熔剂被用作衬底的粘合背衬，衬底可以是薄膜本身或是附加薄膜的衬底。图2的荧光发射曲线清楚地显示了热熔剂在整个285纳米至330纳米范围内发出强烈的荧光。与曲线30、40和50所代表的强发射热熔粘合剂相比，混合在功能成分内的荧光探测剂(例如9-ICF)是一种弱荧光发射体。
图3a示出了各发射输出强度曲线32、42和52，在这些曲线中，9-ICF荧光探测剂作为薄膜功能涂层被加入每种热熔粘合剂中。9-ICF荧光探测剂的附加效果在竞争性背景发射中几乎无法测到，即使在区域20内较窄的波长范围内也是如此。因此，荧光探测剂和在同样宽的发射波长带内发射的任何其他产品成分会在整个波长带宽中相互竞争。用现有方式很可能无法探测到荧光探测剂。
图3b显示，即使在热熔粘合剂竞争发射的情况下，本发明仍然能够探测到荧光探测剂9-ICF所导致的荧光发射输出之突然变化。如图3b所示，一阶导数或微分曲线34、44和54是分别从图3a中的发射曲线32、42和52测定绘制的。就每一热熔剂和荧光探测剂而言，在点22即305纳米波长处出现的波峰对应于图1b所示的9-ICF的波峰。图3b中曲线34、44和54的点22代表图3a中发射曲线32、42和52的斜率峰值点24。9-ICF探测剂的荧光强度正比于峰值斜率与平均斜率之差。因此，峰值斜率还直接与功能涂层中存在的9-ICF数量成正比。因为功能涂层中9-ICF荧光探测剂的浓度是可知的，所以9-ICF的强度与作为薄膜施于衬底的功能涂层总量成正比。
我们认识到，在本发明范围内功能涂层或化合物可能选用(选自)各种不同的用途。有些用途包括保护性涂层、粘合性后侧涂层、对辐射敏感的可成像涂层、脱膜涂层和阻挡层涂层。理想的涂层允许用于涂层中的荧光探测剂以化学方式与涂层结合，可溶于涂层中或者分散在涂层中。当按照本发明指导的方式使用时适当选用涂层和探测剂，就可以使发射导数值与涂层的某些特性相关。例如，这些特性包括厚度、重量、均匀度、缺陷以及其他标志。
很多制造过程可以在不同的功能化合物中使用多种荧光探测剂，作为测量每种功能化合物重量或厚度的辅助剂。这样，在每一种功能化合物被加入产品时，可以进行制造控制和质量评估。探测用作探测剂的类似竞争性荧光剂的能力便于在同样波长区域内作业。例如，9-ICF、α-NPO和Uvitex OB等荧光剂均在325纳米处激发。这样，只需要同一台光源激发探测剂，同时只需要一台单色仪和探测器。
如果无法使用类似和竞争性荧光剂，则荧光探测剂必须在不同的波长范围内作业，每种荧光剂必须单独进行激发设定，发射探测必须在光谱不同部分完成。使用不同的探测剂时，常常要求使用一种探测剂在紫外波长范围内吸收和发射，另一种探测剂在第一种探测剂的吸收和发射波长之下吸收与发射。这会避免第二种探测剂的不适当激发，也可以避免因第二种探测剂吸收第一种探测剂的发射而导致第一种探测剂的过分抑制。第二种探测剂通常来自在可见光谱中吸收和发射的群组。不幸的是，使用在可见光谱中发射的荧光探测剂也会影响最终产品的色彩纯度和清晰度，这是人们不希望看到的结果。具体制造条件可能要求使用一个以上功能成分。现有方法不提供或预期同时测量两种具有重迭发射光谱的荧光探测剂。
本发明的另一实施例允许对多种荧光探测剂同时区分和测量。图4a示出了发射曲线60，它是荧光剂α-NPO的发射光谱。曲线60上的区域62代表曲线60的较窄波长范围，在此一波长范围中α-NPO的荧光发射发生突变。图4b示出了曲线64，该曲线为图4a中曲线60的一阶导数。曲线64上的波峰66与发射输出中的突变对应，代表α-NPO。
图4c示出了发射曲线70，它是荧光剂Uvitex OB的发射光谱。曲线70上的区域72代表曲线70的较窄波长范围，在该波长范围中Uvitex OB的荧光发射发生突变。注意，曲线70上的区域72包括大约从395至405纳米的波带。图4a中曲线60上的点68与α-NPO的波峰发射波长对应，α-NPO也处于曲线70的波长范围中，对应于图4c中的区域72。现有方法无法在荧光剂α-NPO存在的情况下测量出荧光剂Uvitex OB的存在。由于这两种荧光探测剂之间的竞争，现有方法不主张同时使用这两种荧光剂。
图4e显示了从荧光剂α-NPO和Uvitex OB获得的发射曲线80，这两种荧光剂被用作加入聚丙烯薄膜衬底的Kraton粘合剂不同功能涂层中的荧光探测剂。所示α-NPO的固体浓度为0.1％，Uvitex OB的固体浓度为0.3％。Kraton粘合剂和聚丙烯在这两种荧光探测剂的被测波长中不会明显地吸收或发射荧光。在图4e中，区域62代表α-NPO荧光波长发射的突变，此一突变可以观察到但没有用处。区域72与Uvitex OB荧光波长发射中的突变对应，它无法与同一波长范围中的由α-NPO产生的波峰发射相区别。
图4f示出了曲线82，该曲线系图4e中曲线80的一阶导数。在图4f中，分别代表α-NPO和Uvitex OB的波峰66和76十分明显并很容易测量。由于每个波峰与其对应的荧光剂数量成正比，所以每个波峰与加于聚丙烯衬底的每种荧光探测剂所表示的Kraton粘合剂层的重量和厚度成正比。
数据表明，本发明对于9-ICF、α-NPO和Uvitex OB具有足够的敏感性，能够探测到较窄的内含波长范围内总发射输出中只引起1％变化的荧光剂。在此一较窄范围的荧光输出之突变越急剧、越大，探测就越敏感。如果一种荧光剂在大约15纳米的窄型波长范围中发生突变，则该荧光剂在功能成分中的数量或浓度足以在总发射强度中引起大约5％的变化。如果变化更急剧，接近3纳米的较窄波长范围，那么只要总发射强度发生1％的变化就能探测到。预期现有或未来开发的其他荧光剂将会利用本发明且落入本发明范围内，并增强敏感度。
图5示出了本发明的实施例系统100，该系统包含一个单色仪102、一个遮光器104、一个光电倍增管(PMT)106、一个光源108、一个滤光器110、一个投影透镜112、一个物镜114、一个计算机子系统116和一个信号处理器118。
光源108发射的波带适于激发例如光粘合涂层122、底衬120和粘合剂124等功能涂层和功能成分中的荧光剂。另一种可能是，120、122或124中一层或多层可包含一种在同一波带内发射荧光的化合物，从而与作为测量剂加入另一层的荧光竞争。
滤光器110将不需要的频率从光源108发射的激发光中排除。投影透镜112将激发光聚合在被测材料之一点上。物镜114将材料发射的荧光聚焦后导入单色仪102。
在采用衍射光栅和棱镜的情况下，单色仪102将被测材料发出的荧光分离成不同的波长，该些波长通过一个出口狭缝离开单色仪102并入射到遮光器104上。系统100中的遮光器104是一个带有端口的转轮，其位置便于扫描单色仪102的出口狭缝。随着遮光器104转动，该端口会经过单色仪102的出口狭缝，允许所选择的波长到达PMT106。PM106测量每一波长的光强，并向信号处理器118发送一个信号，处理器118与计算机子系统116直接相连。计算机子系统116执行各项运算，并提供分析结果。
图6显示了带有出口狭缝130的单色仪102，视角取自遮光器106。就系统100而言，有用的出口狭缝130之分辨率为每毫米缝宽8纳米。如果使用了一个4毫米宽的出口狭缝130，那么在出口狭缝130处可色散得到单色仪102代表性中心波长(representative center wavelength)为λc的32纳米的波带宽度。代表性边缘波长λ1和λ2分别位于λc上下16纳米处。
本发明有数种实施例可以区别一种或多种荧光探测剂。还有各种不同的实施例可将荧光探测剂从干扰性背景中区别出来。
图7显示了本发明的一个实施例，遮光器104中的窄型端口140沿横向经过单色仪102的出口狭缝130。出口狭缝130的代表性波长λc被选作与需要探测的荧光探测剂之突变区域中的中波长(middle wavelength)相对应。这样可对荧光探测剂的快速变化光谱区域取样。以9-ICF发射波长范围为例，单色仪102的代表性波长λc将以305纳米为中心，并在代表性波长λc上下16纳米范围内进行扫描。
如图7所示，当窄型端口140扫过出口狭缝130时，每一波长的光强可以用PMT106测量。见图8a和8b的图示。图8a显示了一种假设荧光剂的发射光谱。图8b显示了旋转窄型端口遮光器140所产生的发射输出。在图8b中，λ1和λ2代表上限和下限波长值，它们的选择是为了使波长突变的窄区位于λ1和λ2的边界内。当使用荧光剂9-ICF并在出口狭缝处使用32纳米带宽时，λ1为289纳米，λ2为321纳米。图8c显示了图8b中数值的一阶导数或微分。斜率峰值应当与功能成分中的荧光剂数量成正比。
另一种技术是使用如图9a所示的宽型端口150，该端口比单色仪102的出口狭缝130略宽。这样，光强输出与出口狭缝130处光谱输出部分的荧光强度积分值成正比。如图9a所示，当宽型端口150接近完全暴露出口狭缝130时，PMT106测得的光强与宽型端口150前缘处从代表性边缘波长λ1至代表性波长λs1测得的荧光强度积分值成正比。如图9b所示，当宽型端口150开始降低出口狭缝130的暴露面积时，PMT106测得的光强与从宽型端口150后缘代表性波长λs2至代表性边缘波长λ2测得的荧光强度积分值成正比。
图10a显示了一种假设荧光剂的荧光光谱输出强度。然而，宽型端口150生成了如图10b所示的扫描图。对图10b所示信号进行微分可还原信号及其补充内容，并产生图10c。将图10c与图8b相比较。对信号再次微分会产生如图10d所示的曲线。图10d的斜率峰值将与功能成分中的荧光剂浓度成正比。将图10d与图8c作比较。
此宽型端口遮光器技术在性能上比窄型端口遮光技术优越，因为PMT106可以观察到的光强要大得多。这就改进了信噪比。由于荧光探测剂对产品内所有成分的总发射所产生的总体效果可能是仅改变总体发射的1％，所以宽型端口遮光器技术对信噪特征的提高使系统能够更准确地探测完全由于荧光探测剂发射所引起的变化。宽型端口遮光器技术需要另一个微分步骤来提高对计算能力的需求。
另一种技术使用两点线性近似法。图11示出了一条发射强度曲线。该曲线上的两个点160和162被选择，以便使两点之间的连线斜率与斜率峰值十分接近。在图11中，确定了发射强度点160和162，再用下列关系计算强度：
Figure A9519192200121
如图12所示，将此技术应用于设备200，该设备包含一个光源202，该光源带有适于荧光产品208的滤光器204和透镜206；包含两台单色仪210和212，它们分别被调节至所选波长160和162；包含用于测量强度的光电倍增管214和216；还包含一面具有适当镜片220的旋转多边镜218，可以将来自产品208表面上同一点的图像分别投入单色仪210和212。光电倍增管214和216的输出与一台计算机连接(未显示)，并被用于计算斜率。与两点线性近似法相比，窄型和宽型端口遮光器所具有的优越性是不再用第二台单色仪以及旋转镜和镜片，使两个单色仪聚焦于同一点上。
第四种技术是使用如图13所示的光敏线性阵列230，它取代了遮光器轮盘和光电倍增管。该系统还可以使来自单色仪234之出口狭缝232的光色散231直接落在线性阵列230上。该线性阵列上分立单元的输出被送入计算机子系统236，并生成一个与图8a、8b和8c所示的、采用窄型端口遮光器技术获得的输出类似的图像。线性阵列技术只需要一个微分计算步骤，排除了大多数光学部件。机械操作也更简单。其缺点是各线性阵列单元之间的差别以及线性阵列作为整体的稳定性。

Claims (33)

1.一种用于测量衬底功能涂层之荧光发射值的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供含有有效数量荧光剂的功能涂层，此种荧光剂吸收波长范围A中的辐
射能，并发射发射波长范围B中的辐射能，而发射波长范围B中又包含了
一个更窄的波长范围C；所发射的辐射能量从仅次于范围C的范围B发射
部分和范围C中的发射部分开始发生突变；
用波长范围A的辐射能激发荧光剂；
探测功能涂层在波长范围B和内含波长范围C发射的辐射能；并且
对探测到的波长范围C进行导数计算，以获得功能涂层发射的辐射能的微
分变化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，衬底发荧光的波长范围与范围B之发射波长大致相同。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，波长范围C小于大约15纳米。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，波长范围C小于大约6纳米，并且在仅次于波长范围C处测量时，波长范围C中的辐射能发射变化量约占波长范围B总发射的2％。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，波长范围C小于大约3纳米，并且在仅次于波长范围C处测量时，波长范围C中的辐射能发射变化量约占波长范围B总发射的1％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，波长范围C小于大约15纳米，并且在仅次于波长范围C处测量时，波长范围C中的辐射能发射变化量约占波长范围B总发射的5％。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，荧光剂是一种芳族化合物。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，芳族化合物是一种荧光化合物。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算步骤包含对波长范围C中辐射能发射强度进行一阶导数计算。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，计算步骤还包含包括对波长范围C中的辐射能发射强度进行二阶导数计算。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包含在较窄的波长范围C内两个离散波长处取样以表示波长范围C中可导致两点线性近似的最低和最高发射强度的步骤。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包含对波长范围C的光谱进行扫描的步骤。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对波长范围C的光谱进行扫描的步骤使用窄型端口遮光器。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对波长范围C的光谱进行扫描的步骤采用宽型端口遮光器。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对波长范围C的光谱进行扫描的步骤采用光敏线性阵列。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包含选择功能涂层的步骤，选择范围包括保护性涂层、粘合性涂层、底层涂层、低粘合性后侧涂层、对辐射敏感的可成像涂层、脱膜涂层、以及阻挡层涂层。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用化学方法使荧光剂与所述功能涂层成分结合。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，荧光剂可以溶解于功能涂层成分。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，可将荧光剂分散在功能涂层成分中。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还进一步包含使导数计算与功能涂层的至少一种特性相关的步骤。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，还进一步包含从包括厚度、重量、均匀度、缺陷和标志的特征组中选择功能涂层特性的步骤。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，范围A的平均波长低于范围B的平均波长。
23.一种分光光度设备，用于探测被加入所有或部分衬底中的功能成分的荧光发射，该衬底具有已知吸收波长范围和已知发射波长范围，其特征在于，所述设备包括：
荧光剂装置，用于测量含有荧光剂的功能涂层的荧光发射强度，所述荧光剂
具有一发射波长范围，该波长范围又包含一个较窄的、其间荧光发射强度突
然变化的内含荧光发射波长范围；
可调探测装置，它被调节至荧光剂较窄的内含荧光波长范围，当荧光剂吸收
波长范围中的辐射能激发荧光剂时，用于探测该较窄的内含波长范围中的
荧光发射大小；
分析装置，用于分析较窄的内含荧光波长范围中的荧光发射变化，以获取一
个数值，分析装置包括用于对较窄的内含波长范围中荧光发射进行一阶导
数计算的装置；以及
相关装置，它使通过荧光发射强度分析获取的数值与功能涂层的一种物理
特性相关。
24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，较窄的内含发射波长范围小于大约15纳米。
25.如权利要求23所述的设备，其特征在于，较窄的内含波长范围小于大约6纳米，并且在仅次于较窄的内含波长范围的波长处依据总荧光发射测量时，变化约占总发射的2％。
26.如权利要求23所述的设备，其特征在于，较窄的内含波长范围小于大约3纳米，并且在仅次于较窄的内含波长范围之波长处依据总荧光发射测量时，变化约占总发射的1％。
27.如权利要求23所述的设备，其特征在于，较窄的内含波长范围小于大约15纳米，并且在仅次于较窄的内含波长范围之波长处依据总荧光发射测量时，变化约占总发射的5％。
28.如权利要求23所述的设备，其特征在于，分析装置包括用于对较窄的内含荧光发射波长范围内的荧光发射进行二阶导数计算的装置。
29.如权利要求23所述的设备，其特征在于，还进一步包含用于在较窄的内含荧光发射波长范围内两个离散的波长处取样以表示可导致两点线性近似的最低和最高发射量的装置。
30.如权利要求23所述的设备，其特征在于，可调探测装置包含一个窄型端口遮光器。
31.如权利要求23所述的设备，其特征在于，可调探测装置包含一个宽型端口遮光器。
32.如权利要求23所述的设备，其特征在于，可调探测装置包含一个光敏线性阵列。
33.如权利要求23所述的设备，其特征在于，功能涂层的物理特性选自包括厚度、重量、均匀度、缺陷和标志的特征组。
CN95191922A 1994-02-08 1995-02-08 衬底涂层的荧光光谱微分测量 Pending CN1143414A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/193,428 1994-02-08
US08/193,428 US5464986A (en) 1994-02-08 1994-02-08 Fluorescent spectral differential measurement of a substrate coating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1143414A true CN1143414A (zh) 1997-02-19

Family

ID=22713595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN95191922A Pending CN1143414A (zh) 1994-02-08 1995-02-08 衬底涂层的荧光光谱微分测量

Country Status (11)

Country Link
US (1) US5464986A (zh)
EP (1) EP0745218B1 (zh)
JP (1) JPH09508701A (zh)
KR (1) KR100367240B1 (zh)
CN (1) CN1143414A (zh)
BR (1) BR9506765A (zh)
CA (1) CA2182865A1 (zh)
DE (1) DE69524575T2 (zh)
MX (1) MX9603271A (zh)
TW (1) TW295625B (zh)
WO (1) WO1995022048A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113720824A (zh) * 2021-11-01 2021-11-30 北京理工大学 一种荧光探测系统及荧光光谱拼接方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5717217A (en) * 1994-05-05 1998-02-10 Spectra Group Limited, Inc. Method for determining thickness, degree of cure and other properties of a polymeric coating
AU2990097A (en) * 1996-01-11 1997-08-20 Trustees Of Princeton University, The Organic luminescent coating for light detectors
JP3606499B2 (ja) * 1996-11-13 2005-01-05 株式会社堀場製作所 化学発光法分析計のサンプル希釈方法
US6402986B1 (en) 1999-07-16 2002-06-11 The Trustees Of Boston University Compositions and methods for luminescence lifetime comparison
US6836362B2 (en) 2001-05-14 2004-12-28 General Electric Company Method for the rapid determination of the optical quality of combinatorial libraries
KR20040036124A (ko) * 2002-10-23 2004-04-30 현대자동차주식회사 자동차 글라스 프라이머 도포 검사장치 및 방법
EP1558917B1 (en) * 2002-10-24 2007-01-10 R & D Intellectual Property, Llc Characterizing a mass distribution pattern
US9241388B2 (en) * 2011-06-29 2016-01-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Method and apparatus for manufacturing a light-emitting device including correction of an application amount of a fluorescent resin based on a fluorescent particle concentration
US8879066B2 (en) * 2012-10-26 2014-11-04 Ppg Industries Ohio, Inc. Texture analysis of a painted surface using specular angle data
JP2014168442A (ja) * 2013-03-05 2014-09-18 Azbil Corp 微生物検出装置及び微生物検出方法
US10082466B2 (en) * 2016-04-26 2018-09-25 Molecular Devices, Llc Methods and systems for optical-based measurement with selectable excitation light paths

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5127155B1 (zh) * 1970-11-24 1976-08-11
US3737234A (en) * 1970-12-17 1973-06-05 Shimadzu Corp Spectrophotometer for measurement of derivative spectra
JPS4982378A (zh) * 1972-12-11 1974-08-08
US3832555A (en) * 1973-04-10 1974-08-27 Hitachi Ltd Fluorescence spectrophotometer
JPS5214636B2 (zh) * 1973-11-05 1977-04-22
US3956630A (en) * 1975-03-14 1976-05-11 Westvaco Corporation Fluorimetric coat weight measurement
US4153369A (en) * 1977-11-11 1979-05-08 Farrand Optical Co., Inc. Convertible dual beam differential spectrofluorometer and absorption meter
SU819647A1 (ru) * 1978-09-05 1981-04-07 Всесоюзный Научно-Исследовательскийгеологоразведочный Нефтяной Инсти-Тут Способ компенсации фоновой флуо-РЕСцЕНции B МНОгОКОМпОНЕНТНОйСиСТЕМЕ
US4250382A (en) * 1979-08-14 1981-02-10 Scott Paper Company Coat detection method
US4877965A (en) * 1985-07-01 1989-10-31 Diatron Corporation Fluorometer
US4978731A (en) * 1986-07-10 1990-12-18 Minnesota Mining And Manufacturing Company Process for fluorimetric monitoring of functional coatings and compositions and fluorescent agents therefor
US5087670A (en) * 1986-07-10 1992-02-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Process for fluorimetric monitoring of functional coatings and compositions and fluorescent agents therefor
US4922113A (en) * 1986-07-10 1990-05-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Process for fluorimetric monitoring of functional coatings and compositions and fluorescent agents therefor
US4841156A (en) * 1987-05-15 1989-06-20 Electronic Instrumentation And Technology, Inc. Measurement of the thickness of thin films
SU1539608A1 (ru) * 1987-12-02 1990-01-30 Киевский Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко Способ измерени дифференциальных спектров пропускани на двухлучевых спектральных приборах

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113720824A (zh) * 2021-11-01 2021-11-30 北京理工大学 一种荧光探测系统及荧光光谱拼接方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0745218A1 (en) 1996-12-04
DE69524575D1 (de) 2002-01-24
JPH09508701A (ja) 1997-09-02
DE69524575T2 (de) 2002-08-08
EP0745218A4 (en) 1999-01-27
TW295625B (zh) 1997-01-11
WO1995022048A1 (en) 1995-08-17
KR970701343A (ko) 1997-03-17
US5464986A (en) 1995-11-07
EP0745218B1 (en) 2001-12-12
CA2182865A1 (en) 1995-08-17
BR9506765A (pt) 1997-10-07
KR100367240B1 (ko) 2003-05-09
MX9603271A (es) 1997-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6201628B1 (en) High throughput optical scanner
CN1143414A (zh) 衬底涂层的荧光光谱微分测量
CN1357104A (zh) 用于高通量荧光探测的新型扫描光谱仪
US6445765B1 (en) X-ray detecting apparatus
CN1746659A (zh) 光学检测装置以及使用该装置的多通道试样分析器
JP2003515129A (ja) コンパクトな分光蛍光計
JP2003510621A (ja) Ｘ線アレイ検出器
US6760103B2 (en) Measurement of paper or board
CN102435313A (zh) 荧光强度补偿方法及荧光强度计算装置
EP0988525A1 (en) A method for characterizing samples on the basis of intermediate statistical data
CN107870149A (zh) 一种测量的光谱的方法和装置及其用途
CN101059439A (zh) 显微拉曼谱仪与近红外光谱仪的联合测试系统
US7057185B2 (en) Maximum sensitivity optical scanning system
CN1711469A (zh) 测量装置及荧光测量方法
Duller et al. A luminescence imaging system based on a CCD camera
Kunimura et al. A portable total reflection X-ray fluorescence spectrometer with a diamond-like carbon coated X-ray reflector
JP6250870B2 (ja) スペクトル応答を用いた蛍光装置の応答の正規化
Braem et al. Novel design of a parallax free Compton enhanced PET scanner
CN1576819A (zh) 检测连续导引产品流中异物的方法及实施该方法的设备
CN1749741A (zh) 用于化学价态研究的x射线吸收谱探测器及其方法
CN1296700C (zh) 矿物材料红外荧光分析法
JP3247845B2 (ja) 蛍光体の量子効率測定方法および装置
WO2020204747A1 (ru) Детектор рентгеневского излучения с составным сцинтиллятором
JP2000321126A (ja) 積分球およびそれを用いた分光測定装置
RU197875U1 (ru) Детектор рентгеновского излучения с составным сцинтиллятором

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication