CN115436281A - 用于同步台移动的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述包括以下的显微镜系统的实施例：被配置成定位样品的样品台；和包括被配置成向所述样品台提供光束的干涉仪和被配置成响应于所述光束检测光谱的一个或多个检测器的光谱仪，其中所述光谱仪在已经从在第一位置处检测的光谱获取包括可接受的质量测量的扫描之后向所述样品台发送通知，并且所述样品台另外被配置成对所述通知进行计数并且当计数值达到预定数量时启动所述样品台向第二位置的移动。

Description

用于同步台移动的系统和方法
技术领域
本发明通常涉及使得能够使收集图像所需的时间量降到最低的系统和方法。
背景技术
通常应了解，傅里叶变换红外(FTIR)干涉光谱仪广泛用于化合物的分析中。通过测量未知样品在红外光谱中各种波长下对红外辐射的吸收并将结果与已知标准进行比较，这些仪器相对于未知样品的化学组成生成有用信息。在FTIR光谱仪的一个实例中，来自红外发射源的红外辐射通过干涉仪(例如迈克尔逊型干涉仪)到达待分析的样品，并且来自样品的光谱被聚焦在红外检测器上。干涉仪系统与样品结合，调制入射在检测器上的红外辐射的强度，从而形成时变强度信号。检测器的功能是将此时变强度信号转换为对应的时变电流。所述电流进而转换为时变电压，所述电压呈现给模拟数字转换器，并且然后存储为一系列数字，以待在与光谱仪相关联的处理器中进行处理。FTIR光谱仪系统的实例描述于美国专利第7,440,095号和第7,496,220号中，所述专利中的每一个出于所有目的特此以全文引用的方式并入本文中。
通常还应了解，已经做出许多努力来增加图像获取的速度，这对于包含从样品上的多个位置采集数据的大图像来说特别重要。举例来说，干涉仪可连续收集关于通常称为“前向扫过”和“反向扫过”的数据。可替代地，干涉仪可仅在一次扫过期间收集数据，而在另一次扫过期间执行其它操作。在一些情况下，这些其它操作包含在扫过时段期间(例如，还可包含通常称为镜转向操作的时间段)样品台的平移。
虽然早期的努力通常成功地增加图像获取的速度，但对于另外改善和/或简化的期望仍然存在。因此，仍然需要FTIR光谱仪系统的配置，所述系统提供有效并且快速地从样品上的多个位置获取图像的替代方案。
发明内容
本文中相对于说明性、非限制性、实施方案描述用以解决这些和其它需要的系统、方法和产品。各种替代方案、修改和等效物是可能的。
描述包括以下的显微镜系统的实施例：被配置成定位样品的样品台；和包括被配置成向样品台提供光束的干涉仪和被配置成响应于光束检测光谱的一个或多个检测器的光谱仪，其中光谱仪在已经从在第一位置处检测的光谱获取包括可接受的质量测量的扫描之后向样品台发送通知，并且样品台另外被配置成对通知进行计数并且当计数值达到预定数量时启动样品台向第二位置的移动。
在一些情况下，光谱从设置在样品台上的样品检测并且可包含发射光谱或透射光谱。此外，可接受的质量测量可包含使用指定参数集成功收集数据。
在一些应用中，样品台可另外被配置成当计数值达到预定数量时向光谱仪发送通知，并且在一些情况下，光谱仪可被配置成在接收到通知时停止数据收集。另外，样品台可另外被配置成当样品台位于第二位置时向光谱仪发送通知，并且在一些情况下，光谱仪被配置成在接收到通知时开始数据收集。
在干涉仪的反向扫过期间还可发生样品台的移动。
描述移动样品台的方法的实施例，其包括从光谱仪向样品台提供光束；使用光谱仪响应于光束检测光谱；在已经从在第一位置处检测的光谱获取包括可接受的质量测量的扫描之后，从光谱仪向样品台发送通知，其中样品台对通知进行计数；和当计数值达到预定数量时启动样品台向第二位置的移动。
在一些情况下，光谱从设置在样品台上的样品检测并且可包含发射光谱或透射光谱。此外，可接受的质量测量可包含使用指定参数集成功收集数据。
在一些应用中，样品台可另外被配置成当计数值达到预定数量时向光谱仪发送通知，并且在一些情况下，光谱仪可被配置成在接收到通知时停止数据收集。另外，样品台可另外被配置成当样品台位于第二位置时向光谱仪发送通知，并且在一些情况下，光谱仪被配置成在接收到通知时开始数据收集。
在干涉仪的反向扫过期间还可发生样品台的移动。
上述实施例和实施方案彼此不一定为包含性的或排它性的，且无论其是否与相同或不同实施例或实施方案结合呈现，所述实施例和实施方案都可以不冲突的和其它可能的任何方式进行组合。一个实施例或实施方案的描述不意图相对于其它实施例和/或实施方案为限制性的。此外，在替代实施方案中，在本说明书中其它地方描述的任何一或多个功能、步骤、操作或技术可与本发明内容中描述的任何一或多个功能、步骤、操作或技术组合。因此，上述实施例和实施方案为说明性的而非限制性的。
附图说明
从结合附图进行的以下详细描述中将更清楚地了解以上和另外的特征。在图式中，相同的参考标号指示相同的结构、元件或方法步骤，且参考标号的最左边数字指示参考元件第一次出现的图的编号(例如元件110第一次出现在图1中)。然而，所有这些惯例意图是典型的或说明性的，而非限制性的。
图1为与计算机通信的显微镜仪器的一个实施例的功能框图；
图2为图1的具有光谱仪和样品台的显微镜仪器的一个实施例的功能框图；
图3为用于启动图2的样品台的移动的方法的一个实施例的功能框图。
贯穿附图的若干个视图，类似的附图标记指代对应的部分。
具体实施方式
如以下将更详细描述的，所描述的发明的实施例包含通过将样品台的移动与光谱仪仪器不主动从样品收集数据的时段同步来使收集图像所需的时间量降到最低的系统和方法。
图1提供能够与计算机110和显微镜120交互的用户101的简化说明性实例。显微镜120的实施例可包含多种可商购的显微镜。举例来说，显微镜120可包含可从赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)获得的Nicolet iN10红外显微镜。图1还说明计算机110和显微镜120之间的网络连接，然而，应了解，图1旨在为示例性的，并且可包含额外的或更少的网络连接。此外，元件之间的网络连接可包含“直接”有线或无线数据传输(例如，在图中由闪电表示)以及经由其他设备(例如，交换机，路由器，控制器，计算机等)的“间接”通信。因此，不应将图1的实例视为限制。
计算机110可包含任何类型的计算平台，如工作站、个人计算机、平板计算机、“智能电话”、一个或多个服务器、计算集群(本地或远程)，或任何其它当前或未来计算机或计算机集群。计算机通常包含已知组件，如一个或多个处理器、操作系统、系统存储器、存储器存储装置、输入-输出控制器、输入-输出装置和显示装置。还应了解，计算机110的多于一个实施方案可用于在不同实施例中进行各种操作，且因此图1中的计算机110的表示不应视为具限制性。
在一些实施例中，计算机110可采用包括计算机可用媒体的计算机程序产品，所述计算机可用媒体具有存储于其中的控制逻辑(例如包含程序代码的计算机软件程序)。控制逻辑在由处理器执行时使得处理器进行本文中所描述的功能中的一些或全部。在其它实施例中，一些功能主要在硬件中使用例如硬件状态机来实施。实施硬件状态机以便进行本文中所描述的功能对于相关领域的技术人员来说将是显而易见的。并且在相同或其它实施例中，计算机110可使用互联网客户端，所述互联网客户端可包含被启用以通过网络访问远程信息的专门的软件应用程序。网络可包含本领域的普通技术人员众所周知的许多不同类型的网络中的一个或多个。举例来说，网络可包含局域网或广域网，其采用通常称为TCP/IP协议集的协议来通信。网络可包含通常称为因特网的互连计算机网络的世界系统，或还可包含各种内联网架构。相关领域的普通技术人员还将了解，联网环境中的一些用户可能偏爱使用所谓的“防火墙”(有时也称为包过滤器或边界防护装置)来控制去往和来自硬件和/或软件系统的信息业务。举例来说，防火墙可包括硬件或软件元件或其某一组合，且通常设计成强制执行由用户(如例如网络管理员等)置于适当位置的安全策略。
如本文所述，所描述的发明的实施例包含通过将样品台的移动与光谱仪仪器不主动从样品收集数据的时段同步来使收集图像所需的时间量降到最低的系统和方法。更具体地，时段可包含与干涉仪的前向或反向扫过相关联的时间，其可或可不包含镜转向所需的时间。
图2提供图1的包含光谱仪220和样品台230的显微镜120的简化说明性实例。还应了解，在一些实施例中，光谱仪220可位于其自身的外壳内部，所述外壳操作性地联接到显微镜120的外壳，并且因此不应将图2的实例视为限制。在一些实施例中，光谱仪220包含干涉仪223(例如迈克尔逊型干涉仪)、一个或多个检测器227和处理器225。在一些实施例中，一个或多个检测器227和/或处理器225可为显微镜120的组件(例如，位于内部或附接在外部)，而不是作为光谱仪220的组件并入。
干涉仪223可包含通常所谓的迈克尔逊干涉仪，其为通常包含光源(例如激光器)、伺服控制单元、端板、移动镜和分束器的精密仪器。伺服控制单元典型地可使用所谓的激光器“过零”作为移动镜的速度以及在光束平面中分离的激光信号的测量值以将激光信号的相位锁定在某个限定的相位分离位置。在当前描述的实施例中，伺服控制单元可包含处理器225，或可替代地，其可为独立元件。
光谱仪220的一个或多个检测器227测量来自样品的光谱。检测器227的实例可包含但不限于所谓的氘化三甘氨硫酸酯(DTGS)检测器、钽酸锂(LiTaO3)检测器、三甘氨硫酸酯(TGS)检测器或碲化镉汞(MCT)检测器。
光谱仪220的处理器225可包含本领域已知的任何类型的处理系统。举例来说，处理器225可处理在从干涉仪223的扫过(例如，前向和/或反向扫过)发生的数据收集操作期间检测到的信号。在当前描述的实例中，处理器225确定从扫过收集的数据是否包括可包含使用指定参数集成功收集数据的可接受的质量测量。如下文将另外详细描述的，当处理器225从扫过确定扫描包括可接受的质量测量时，处理器向样品台230发送通知信号。
在一些情况下，可期望光谱仪220在发送通知信号时(例如，经由处理器225)停止从样品收集数据。尽管如此，应了解，光谱仪220可继续收集数据，如与干涉仪性能相关的数据(例如，用于质量控制)。举例来说，光谱仪220可在前向扫过时从样品收集数据，并且在反向扫过时停止从样品收集数据。
处理器225还可向计算机110发送扫描数据以进行信号处理，并且在一些情况下在向计算机110发送之前执行某种程度的预处理。
样品台230可包含本领域已知的用于定位样品以进行光谱分析的任何类型的台元件。举例来说，样品台230可被配置成用于待测试的样品类型，其可包含固体样品或流体样品(例如液体或气体)。在所描述的实施例中，样品台230包含可操作地连接到一个或多个电机元件的一个或多个控制器235，所述电机元件被配置成以各种自由度(例如沿X、Y和或Z轴的运动)平移样品台230的运动。举例来说，一个或多个控制器235可从计算机110接收信号，所述信号可包含样品台230在移动操作期间执行的移动方向和/或程度(例如距离)值。在一些情况下，可在实验文件、用户可选择的或本领域使用的其它类型的定义中定义移动方向和/或程度值。
样品台230的控制器235还可包含计数器元件，其负责使每个通知的计数值增量，所述通知指示从光谱仪220接收的具有可接受质量的扫描的获取。举例来说，当计数值达到可由用户选择、实验文件等预定的定义数量时，控制器235根据移动方向和/或程度启动样品台230从第一位置到第二位置的移动操作。在当前描述的实例中，让控制器235独立地跟踪可接受扫描的计数并且控制样品台230的移动比依赖于其它元件(例如光谱仪220或计算机110)来执行跟踪并且向样品台230传达指令的替代策略更有效。另外，当样品台230达到第二位置并且稳定(例如没有另外的运动、振动等)时，控制器235向光谱仪220发送通知。
图3提供用于启动图2的样品台230的移动的方法的简化说明性实例，所述方法在步骤300处开始并且在步骤399处结束。在步骤310中，在启动扫描时，干涉仪223向样品台230，并且更具体地向位于样品台230上的样品提供调制光束。举例来说，样品台可定位在X、Y位置处以将样品放置在期望开始迭代通过多个位置的图像获取过程的视场中。在一些情况下，为了移动效率，期望每个连续位置与移动之前的位置相邻。然而，应了解，如果连续位置分离一定距离，那么也可为有利的。
接下来在步骤320，来自样品台230的光由一个或多个检测器227检测。举例来说，如上所述，检测的光被转换为用于扫描的数字序列，处理器225评估扫描以确定其是否包括可接受的质量测量。在步骤330，当处理器225确定扫描包括可接受的质量测量时，处理器225向样品台230(例如控制器235)发送通知信号。如果处理器225确定扫描不包括可接受的质量测量，那么处理器225启动新扫描而不向样品台230发送通知。
在步骤340，当控制器235从处理器225接收到通知时，它将计数器值加一。控制器235还监视计数器值，并且当计数值达到预定数量，控制器235向光谱仪220发送通知信号并且启动样品台230的移动操作。在一些情况下，处理器225可在从控制器235接收到通知时停止样品收集。
在步骤350，当样品台230在新位置处达到稳定状态时，控制器235向光谱仪220发送第二通知，指示移动操作完成。在接收到第二通知时，处理器225在步骤310处再次开始以启动新扫描，除非已经获取完整图像的数据(例如，如在实验文件中定义的那样)，此时过程完成。
已描述各种实施例和实施方案，对于相关领域的技术人员来说应显而易见的是，前述内容仅为说明性的且并非限制性的，已仅借助于实例进行呈现。用于在所说明实施例的各种功能元件当中分配功能的许多其它方案是可能的。任何元件的功能可在替代实施例中以各种方式进行。

Claims (22)

1.一种显微镜系统，其包括：
样品台，其被配置成定位样品；和
光谱仪，其包括被配置成向所述样品台提供光束的干涉仪和被配置成响应于所述光束检测光谱的一个或多个检测器，
其中所述光谱仪在已经从在第一位置处检测的光谱获取包括可接受的质量测量的扫描之后向所述样品台发送通知，并且所述样品台另外被配置成对所述通知进行计数并且当计数值达到预定数量时启动所述样品台向第二位置的移动。
2.根据权利要求1所述的显微镜系统，其中：
所述光谱从设置在所述样品台上的样品检测
3.根据权利要求1所述的显微镜系统，其中：
所述检测的光谱包括发射光谱。
4.根据权利要求1所述的显微镜系统，其中：
所述检测的光谱包括透射光谱。
5.根据权利要求1所述的显微镜系统，其中：
所述可接受的质量测量包括使用指定参数集成功收集数据。
6.根据权利要求1所述的显微镜系统，其中：
所述样品台另外被配置成当所述计数值达到预定数量时向所述光谱仪发送通知。
7.根据权利要求6所述的显微镜系统，其中：
当所述光谱仪接收到所述计数值已达到所述预定数量的所述通知时，所述光谱仪被配置成停止数据收集。
8.根据权利要求1所述的显微镜系统，其中：
所述样品台另外被配置成当所述样品台位于所述第二位置时向所述光谱仪发送通知。
9.根据权利要求8所述的显微镜系统，其中：
当所述光谱仪接收到所述样品台位于所述第二位置的所述通知时，光谱仪被配置成开始数据收集。
10.根据权利要求1所述的显微镜系统，其中：
在所述干涉仪的反向扫过期间发生所述样品台的所述移动。
11.根据权利要求1所述的显微镜系统，其中：
足够的扫描次数为用户可选择的。
12.一种移动样品台的方法，其包括：
从光谱仪向所述样品台提供光束；
使用所述光谱仪响应于所述光束检测光谱；
在已经从在第一位置处检测的光谱获取包括可接受的质量测量的扫描之后，从所述光谱仪向所述样品台发送通知，其中所述样品台对所述通知进行计数；和
当计数值达到预定数量时启动所述样品台向第二位置的移动。
13.根据权利要求12所述的移动样品台的方法，其中：
所述光谱从设置在所述样品台上的样品检测
14.根据权利要求12所述的移动样品台的方法，其中：
所述检测的光谱包括发射光谱。
15.根据权利要求12所述的移动样品台的方法，其中：
所述检测的光谱包括透射光谱。
16.根据权利要求12所述的移动样品台的方法，其中：
所述可接受的质量测量包括使用指定参数集成功收集数据。
17.根据权利要求12所述的移动样品台的方法，其中：
当所述计数值达到预定数量时，所述样品台向所述光谱仪发送通知。
18.根据权利要求17所述的移动样品台的方法，其中：
当所述光谱仪接收到所述计数值已达到所述预定数量的所述通知时，所述光谱仪停止数据收集。
19.根据权利要求12所述的移动样品台的方法，其中：
当所述样品台位于所述第二位置时，所述样品台向所述光谱仪发送通知。
20.根据权利要求19所述的移动样品台的方法，其中：
当所述光谱仪接收到所述样品台位于所述第二位置的所述通知时，光谱仪开始数据收集。
21.根据权利要求12所述的移动样品台的方法，其中：
在所述干涉仪的反向扫过期间发生所述样品台的所述移动。
22.根据权利要求12所述的移动样品台的方法，其中：
足够的扫描次数为用户可选择的。
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