CN116917705A - 产生匹配的成对偏振过滤器的方法和使用成对偏振过滤器确定双折射粒子浓度的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法。方法包括沿着光束安装第一线性偏振器和第二线性偏振器，使第二线性偏振器旋转以获得光束的最大消光，沿着光束插入第一四分之一波光学缓速器并使第一四分之一波光学缓速器旋转以获得光束的最大消光，随后使第一四分之一波光学缓速器旋转45度的角度，插入第二四分之一波光学缓速器，使第二四分之一波光学缓速器旋转以获得光束的最大消光，然后对第一线性偏振器、第一四分之一波光学缓速器和第二线性偏振器以及第二四分之一波光学缓速器进行固定。本发明还涉及用于使用匹配的成对偏振过滤器对包括流体中悬浮、例如液体中悬浮的双折射粒子的样品进行分析的方法和设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法。可以通过这种方法获得的匹配的成对偏振过滤器允许对由包括双折射粒子的样品引起的去偏振光的检测进行优化。可以通过这种方法获得的匹配的成对偏振过滤器优选地具有小于10-5的消光比。本发明还涉及一种用于使用匹配的成对偏振过滤器来对包括流体中悬浮的、例如在液体中悬浮的双折射粒子的样品进行分析的方法。特别地，本发明涉及一种使用匹配的成对偏振过滤器来对在流体中悬浮的双折射粒子的浓度进行确定的方法。此外，本发明涉及一种使用匹配的成对偏振过滤器来对包括流体中悬浮的、例如在液体中悬浮的双折射粒子的样品进行分析的设备。特别地，本发明涉及用于使用匹配的成对偏振过滤器来对流体中悬浮的双折射粒子的浓度进行确定的设备。
背景技术
目前，减缓由二氧化碳(CO2)排放引起的气候变化是重大的挑战。海洋占了这些排放的重要部分。到目前为止，人们对深海中储存二氧化碳的能力知之甚少，而且这种能力也被低估了。海洋中的碳储存由两种机制控制：溶解度泵和生物碳泵。生物碳泵是指下述的一系列过程：通过光合作用将无机碳(如二氧化碳)固定为有机物质，然后通过运输进入深海将无机碳从大气中隔离出来。生物碳泵包括两个泵：有机碳泵，有机碳泵由浮游植物通过光合作用将CO2固定为粒子有机碳(POC)来驱动，粒子有机碳中的一部分被输出到深海；以及碳酸盐泵，碳酸盐泵是指通过使有机体钙化并运输到深海来形成碳酸钙CaCO3(PIC)。
对生物碳泵理解的核心是准确且精确测量PIC和POC的浓度。迄今为止，由于对测量PIC的浓度和向下通量、特别是海洋中PIC的时空变化的取样和分析技术不足，我们对PIC循环的理解有限。
以前测量PIC浓度的尝试是基于下述方法的：将酸注入悬浮液中并测量pH值的变化或通过过滤已知体积的海水，然后在实验室确定PIC或显微镜分析。这种方法有许多缺点。它们需要船舶的支持、是劳动密集的、侵入性的并且不允许自主的原地操作。
US7030981描述了用于对CaCO3粒子的浓度进行测量的方法和设备，包括具有彼此垂直的偏振轴的第一线性偏振器和第二线性偏振器。这种设备的偏振器对准的极度灵敏是这种设备的严重缺点。例如由振动和水压随深度变化引起的微小机械扭转可能导致信号中有太多的随机波动，使得无法进行CaCO3浓度的测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于制造匹配的成对偏振过滤器的方法，该匹配的成对偏振过滤器具有小于10-5、小于5.10-6或甚至小于1.10-6的消光比。
本发明的目的是提供一种使用匹配的成对偏振过滤器来对包括双折射粒子的样品进行分析的方法和设备。
本发明的目的是提供一种使用匹配的成对偏振过滤器来对在流体中、诸如液体中悬浮的双折射粒子的浓度进行确定的方法和设备。
本发明的目的是提供一种用于对碳酸钙粒子的浓度或聚合物粒子的浓度进行确定、例如在流体例如水中悬浮的碳酸钙粒子的浓度或聚合物粒子的浓度进行确定的方法和设备。
本发明的目的是提供一种方法和设备，该方法和设备允许检测在流体诸如液体中的双折射粒子的甚至小的浓度，和/或允许检测在流体诸如液体中悬浮的双折射粒子浓度的微小变化。
本发明的目的是提供一种用于对海洋环境中PIC浓度进行确定的方法和设备。
本发明的目的是提供一种即使在引起机械扭转和/或振动时以及在改变(水)压力的情况下，也允许对流体中悬浮的双折射粒子的浓度进行确定的方法和设备。
本发明的目的是提供一种用于对例如在水中、诸如海水中的聚合物粒子的浓度进行确定的方法和设备。
本发明的目的是提供一种用于使用圆形偏振器来确定在流体中悬浮的双折射粒子的浓度的方法和设备，其中该方法和设备对波长不敏感。
本发明的另一目的是提供一种用于确定在流体中悬浮的双折射粒子的浓度的方法和设备，其中由检测器记录的信号仅来自于由双折射样品去偏振的光、例如由流体中悬浮的双折射粒子去偏振的光。
本发明的又一目的是提供一种用于对包括双折射粒子的样品进行定量或定性地分析的非侵入性方法。
此外，本发明的目的是提供一种方法和设备，用于对包括自主运行的双折射粒子的样品进行就地分析的方法和设备，特别地提供一种用于对流体例如水中悬浮的双折射粒子的浓度进行确定的方法和设备。
此外，本发明的目的是提供一种用于对由包括双折射粒子的样品引起的去偏振的检测进行优化的方法和设备。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法，匹配的成对偏振过滤器包括第一偏振过滤器和第二偏振过滤器。第一偏振过滤器包括第一线性偏振器和第一四分之一波光学缓速器(第一相位板)，并且第二偏振过滤器包括第二线性偏振器和第二四分之一波光学缓速器(第二相位板)。该方法允许产生匹配的成对偏振过滤器，匹配的成对偏振过滤器适合于检测由包括双折射粒子的样品引起的去偏振光，例如由包括悬浮在流体中的双折射粒子的样品引起的去偏振光。该方法包括下述步骤：
-从光源提供沿着传播轴的光束，优选地提供平行光束；
-提供优选地垂直于或基本上垂直于光束的传播轴线定向的第一旋转台、第二旋转台、第三旋转台和第四旋转台，优选地提供垂直于或基本上垂直于光束的传播轴线定向的第一高精度旋转台、第二高精度旋转台、第三高精度旋转台和第四高精度旋转台；
-将具有第一透射轴线的第一线性偏振器安装在具有第一透射轴线的第一旋转台的特定位置中，该特定位置称为第一位置；
-将具有第二透射轴线的第二线性偏振器安装在第四旋转台中；
-使第二线性偏振器旋转以获得光束的最大消光。如果第二线性偏振器的第二透射轴线垂直于第一线性偏振器的第一透射轴线，则获得最大消光；
-将具有第一光学轴线的第一四分之一波光学缓速器插入在第二旋转台中，因此，第一四分之一波光学缓速器的第一光学轴线优选地被定向成垂直于或基本上垂直于光束的传播轴线；
-使第一四分之一波光学缓速器旋转，以获得光束的最大消光；
-使第一四分之一波光学缓速器的第一光学轴线第一方向旋转第一角度，第一角度优选为(约)45度的角度，更优选为45度加0.10度或减0.10度的角度，例如45度加0.05度或减0.05度的角度；
-将具有第二光学轴线的第二四分之一波光学缓速器插入第三旋转台中，因此，第二四分之一波光学缓速器的第二光学轴线优选地被定向成垂直于或基本上垂直于光束的传播轴线；
-使第二四分之一波光学缓速器的第二光学轴线沿第二方向旋转第二角度，以获得光束的最大消光，从光源看，该第二方向与第一四分之一波光学缓速器的第一光学轴线的旋转的第一方向相反。从光源看明显的是，第一角度和第二角度具有相反的表示。当达到最大消光时，将达到第二四分之一波光学缓速器的正确定向。在这个位置，第二角度是45度(加0.05度或减0.05度)，尽管该方法不需要测量第二角度；
-将第一线性偏振器与第一四分之一波光学缓速器固定在一起，以形成第一偏振过滤器；以及将第二线性偏振器与第二四分之一波光学缓速器固定在一起，以形成第二偏振过滤器。通过将第一线性偏振器与第一四分之一波光学缓速器固定在一起，第一线性偏振器与第一四分之一波光学缓速器的相对位置，特别是第一透射轴线与第一光学轴线的相对位置是固定的。同样，通过将第二线性偏振器和第二四分之一波光学缓速器固定在一起，第二线性偏振器和第二波板的相对位置，特别是第二透射轴线和第二光学轴线的相对位置是固定的。第一线性偏振器和第一四分之一波光学缓速器以及类似的第二线性偏振器和第二四分之一波光学缓速器可以通过本领域已知的任何技术来固定。固定它们的优选技术包括胶合。
第一旋转台、第二旋转台、第三旋转台、第四旋转台依次放置，其中第一旋转台最靠近光源，且第四旋转台离光源最远。
线性偏振器是一种选择性地只允许特定定向的平面偏振光通过的装置。在一个定向上，它可以只允许竖向偏振光通过，而如果旋转90度，它只允许水平偏振光通过。优选地，根据本发明使用的线性偏振器具有小于10-5、小于5.10-6、小于3.10-6或小于1.10-6的消光比。线性偏振器的消光比是偏振器的最小透射率与最大透射率之比。当偏振器的透射轴线垂直于入射偏振光束的偏振平面时，产生最小的透射量；当偏振器的透射轴线与入射偏振光束的偏振平面平行时，产生最大的透射量。
光学缓速器是一种偏振装置，设计用于在两个正交的入射偏振态的出射光束之间产生指定的相位差。四分之一波光学缓速器将线性偏振光转换为圆形偏振光或将圆形偏振光转换为线性偏振光。光学缓速器的厚度优选地被调节，以产生它所设计的波长λ(或波长范围Δλ)的四分之一的相位差。优选地，根据本发明使用的四分之一波光学缓速器具有高质量。优选地，根据本发明使用的四分之一波光学缓速器具有λ/4±λ/350的缓速。
为了产生根据本发明的匹配的成对偏振过滤器，选择成对四分之一波光学缓速器，使得第一四分之一波光学缓速器和第二四分之一波光学缓速器的缓速差优选地不超过λ/1000，并且更优选地小于λ/10000，其中λ为设计波长。
线性偏振器具有透射轴线，并且四分之一波光学缓速器具有光学轴线。线性偏振器的透射轴线和/或四分之一波光学缓速器的光学轴线优选地被定向在垂直于或基本上垂直于来自光源的光束的传播轴线的平面上。
优选地，线性偏振器具有限定平面的平面结构，其中线性偏振器的透射轴线嵌入/定向于线性偏振器的平面中。
优选地，偏振过滤器的四分之一波光学缓速器具有限定平面的平面结构，其中四分之一波光学缓速器的光学轴线嵌入/定向于四分之一波光学缓速器的平面中。
第一偏振过滤器包括具有第一透射轴线的第一线性偏振器和具有第一光学轴线的第一四分之一波光学缓速器，并且第二偏振过滤器包括具有第二透射轴线的第二线性偏振器和具有第二光学轴线的第二四分之一波光学缓速器。
优选地，第一透射轴线、第一光学轴线、第二透射轴线和第二光学轴线中的每一个都被定向在垂直于或基本上垂直于来自光源的光束的传播轴线的平面中。
优选地，第一透射轴线嵌入在第一线性偏振器的平面内，第一光学轴线嵌入在第一四分之一波光学缓速器的平面内，第二透射轴线嵌入在第二线性偏振器的平面内，以及第二光学轴线嵌入在第二四分之一波光学缓速器的平面内。
第一光学轴线和第一透射轴线限定有第一角度(第一夹角)，并且第二光学轴线和第二透射轴线限定有第二角度(第二夹角)。优选地，第一角度和第二角度为45度(优选为45度加0.05度或减0.05度)，其中从光源看，第一角度和第二角度具有相反的表示。
例如，第一角度是+45度(优选是+45度加0.05度或减0.05度)，而第二角度是-45度(优选是+45度加0.05度或减0.05度)。在替代实施方式中，第一角度为-45度(优选为-45度加0.05度或减0.05度)，而第二角度为+45度(优选为+45度加0.05度或减0.05度)。
优选地，匹配的成对偏振过滤器中的第一偏振过滤器将入射光偏振为第一偏手性指向的圆形偏振光，而且匹配的成对偏振过滤器中的第二偏振过滤器将入射光偏振为第二偏手性指向的圆形偏振光，其中从光源上看，第一偏手性指向和第二偏手性指向是相反的。
在第一实施方式中，第一偏振过滤器能够被构造成将入射光偏振为左圆形偏振光，而第二偏振过滤器能够被构造成将入射光偏振为右圆形偏振光。
在替代的实施方式中，第一偏振过滤器能够被构造成将入射光偏振为右圆形偏振光，而第二偏振过滤器能够被构造成将入射光偏振为左圆形偏振光。
本领域已知的任何类型的光源都可以被考虑为光源。光源可以包括非偏振光源或偏振光源。在使用偏振光源的情况下，显然光源与第一线性偏振器的偏振方向优选地对齐。光源优选地包括脉冲光源。优选光源包括其中流体本身和/或样品中存在的粒子和其他物质的吸收最小的波长范围内的(脉冲)光源，例如，流体中存在的粒子和其他物质诸如如水或海水的吸收最小的波长范围内的脉冲光源。来自光源的光束优选地具有在530nm至650nm的波长范围内或在590nm至650nm的波长范围内的中心波长。光束不需要非常窄的波长选择，尽管发射波长带具有的半最大值全宽(FWHM)等于或小于50nm或更优选地等于或小于20nm。
优选地，光源具有的发射波长带的中心波长在530nm到650nm之间，例如在590nm到650nm之间，以及半最大值全宽为50mm，例如半最大值全宽为20mm。光源的特定优选实施方式具有的中心波长为650nm和半最大值全宽为20nm。
优选的光源包括LED(发光二极管)光源，例如脉冲LED光源，例如具有的半最大值全宽为20nm且中心波长为650nm的脉冲LED光源。
适合于测量来自光源的光的任何类型的检测器，优选的是适合测量来自光源的脉冲光的任何类型的检测器都可以被考虑为检测器。
优选的检测器包括硅光电检测器，诸如放大、可切换增益的硅光电二极管检测器。
根据本发明的用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法允许获得消光比小于10-5的匹配的成对偏振过滤器。在本发明的特定实施方式中，获得了消光比小于5.10-6、小于3.10-6或甚至小于1.10-6的匹配的成对偏振过滤器。匹配的成对偏振过滤器的消光比被限定为通过匹配的成对偏振过滤器透射的光的强度与撞击在第一偏振器上的非偏振光(或偏振光)的强度之比。
尽管圆形偏振过滤器的消光比通常对波长是敏感的，因此不适合与具有波长带的光源、例如波长带为20nm的发光二极管一起使用，但根据本发明的用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法允许获得由于偏振过滤器的几何排列而对波长不敏感的匹配的成对偏振过滤器。匹配的成对偏振过滤器优选地至少在由光源光束的半最大值全宽(FWHM)限定的发射波长带的波长范围内达到低的消光比。
因此，通过根据本发明的用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法获得的匹配的成对偏振过滤器可以使用发光二极管作为光源。此外，使用这种匹配的成对偏振过滤器对样品进行分析的方法和/或包括这种匹配的成对偏振过滤器的设备可以使用发光二极管作为光源。
如上所述，第一四分之一波光学缓速器沿第一方向旋转第一角度，更具体地旋转45度的角度。优选地，第一角度的精度为正负0.1度，且更优选的是正负0.05度。第二四分之一波光学缓速器在与第一方向相反的第二方向上旋转第二角度，以获得光束的最大消光。当达到最大消光时，达到第二四分之一波光学缓速器的正确定向。虽然该方法不需要测量第二角度，但第二角度应该是45度。第二角度的精度优选的是正负0.1度，更优选的是正负0.05度。
用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法具有自校正的优点。第一角度的微小偏差将通过第二四分之一波光学缓速器的旋转进行校正，从而获得最大的消光。
优选地，第一四分之一波光学缓速器和第二四分之一波光学缓速器之间的延迟差对于其所设计的波长(或波长范围)而言是小于10-3的。更优选地，第一四分之一波光学缓速器与第二四分之一波光学缓速器之间的延迟差对于其所设计的波长(或波长范围)而言是小于10-4的。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于对包括悬浮在流体(例如水或海水等液体)中的双折射粒子的样品进行分析的方法。该方法特别适合于确定悬浮在流体中、例如悬浮在液体诸如水或海水中的双折射粒子的浓度。该方法包括以下步骤：
-从光源提供光束；
-提供包括第一偏振过滤器和第二偏振过滤器的匹配的成对偏振过滤器。第一偏振过滤器包括第一线性偏振器和第一四分之一波光学缓速器(第一相位板)，且能够被构造成将入射光偏振为从光源看具有第一偏手性指向的圆形偏振光。第二偏振器包括第二线性偏振器、第二四分之一波光学缓速器(第二相位板)，且能够被构造将光偏振成具有第二偏手性指向的圆形偏振光。从光源看，第一偏手性指向和第二偏手性指向是相反的。匹配的成对偏振过滤器优选地具有小于10-5的消光比。更优选地，匹配的成对偏振过滤器具有的消光比小于5.10-6、小于3.10-6或甚至小于1.10-6；
-将包括悬浮在流体中(优选悬浮在液体中)的双折射粒子的样品引入到第一偏振过滤器和第二偏振过滤器之间；
-使光束穿过第一偏振过滤器，从而产生第一光束；
-使样品与第一光束接触，从而产生第二光束；
-使第二光束穿过第二偏振过滤器，从而产生第三光束；
-通过检测器测量第三光束。
匹配的成对偏振过滤器的消光比被限定为通过匹配的成对偏振过滤器透射的光的强度与撞击在第一偏振器上的非偏振光(或偏振光)的强度之比。
优选地，通过上述用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法能够获得匹配的成对偏振过滤器。作为第一线性偏振器、第二线性偏振器、第一四分之一波光学缓速器和第二四分之一波光学缓速器，优选使用上述的第一线性偏振器、第二线性偏振器、第一四分之一波光学缓速器和第二四分之一波光学缓速器，优选处于通过上述的用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法来获得的构造。
本领域已知的任何类型的光源都可以被考虑为光源。光源可以包括非偏振光源或偏振光源。在使用偏振光源的情况下，显然光源与第一线性偏振器的偏振方向优选地对齐。光源优选地包括脉冲光源。优选光源包括其中流体本身和/或样品中存在的粒子和其他物质的吸收最小的波长范围内的(脉冲)光源，例如其中流体诸如水或海水中存在的粒子和其他物质的吸收最小的波长范围内的脉冲光源。来自光源的光束优选地具有在530nm至650nm之间的波长范围内、或在590nm至650nm之间的波长范围内的中心波长。光束不需要非常窄的波长选择，尽管发射波长带具有的半最大值全宽(FWHM)等于或小于50nm或更优选地等于或小于20nm。
优选地，光源具有的发射波长带的中心波长在530nm至650nm之间、例如在590nm至650nm之间，以及半最大值全宽为50nm，例如半最大值全宽为20mm。光源的特定优选示例具有650nm的中心波长和20nm的半最大值全宽。
优选光源包括LED(发光二极管)光源，例如脉冲LED光源，例如具有的半最大值全宽为20nm且中心波长为650nm的脉冲LED光源。
适合于测量来自光源的光的任何类型的检测器，优选的是适合测量来自光源的脉冲光的任何类型的检测器都可以被考虑为检测器。
优选的检测器包括硅光电检测器，诸如放大、可切换增益的硅光电二极管检测器。
第三光束对应于由样品引起的去偏振光，特别是由悬浮在流体中例如液体中的双折射粒子引起的去偏振光。因此，如果检测器检测到第三光束，这意味着所分析的样品是双折射样品，例如包括在流体例如在液体诸如水或海水中悬浮的双折射粒子的样品。
在本发明的具体实施方式中，由检测器检测到的第三光束允许确定在流体中、例如在液体诸如水或海水中悬浮的双折射粒子的浓度。
由于匹配的成对偏振过滤器的构造和/或由于匹配的成对偏振过滤器的低的消光比，用于对双折射样品、例如包括在流体诸如液体中悬浮的双折射粒子的样品进行分析的方法允许确定双折射粒子的浓度，即使在流体中悬浮的双折射粒子的浓度较低，例如小于50微摩尔/L、小于10微摩尔/L、小于1微摩尔/L、小于0.1微摩尔/L、小于0.01微摩尔/L、例如为0.005微摩尔/L。
双折射粒子包括例如碳酸钙、石英、天青石、重晶石、高岭石、绿泥石、伊利石、蛭石、正长石、斜长石、蒙脱石、塑料(也称为微塑料)或它们的组合。
粒子优选具有在1μm至5mm之间的范围内的尺寸，例如在2μm至3mm之间的范围内的尺寸，或在2μm至1mm之间的范围内的尺寸，诸如10μm、100μm、200μm或500μm。
该方法适合于对水中、例如海水中的碳酸钙的浓度进行分析。
此外，该方法适合于对水中的聚合物粒子的存在或浓度进行分析。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于对包括双折射粒子的样品进行分析的设备。设备包括：用于沿着传播轴线发射光束的光源；包括第一偏振过滤器和第二偏振过滤器的匹配的成对偏振过滤器；以及检测器。光源、匹配的成对偏振过滤器和检测器被布置成使得：由光源发射的光束在被检测器检测到之前，相继地可以穿过第一偏振过滤器，可以撞击到待分析的样品上并且可以穿过第二偏振过滤器。第一偏振过滤器优选地被定位成靠近光源，而第二偏振过滤器优选地被定位成靠近检测器。第一偏振过滤器包括第一线性偏振器和第一四分之一波光学缓速器并且能够被构造成将入射光偏振为从光源看具有第一偏手性指向的圆形偏振光。第二偏振过滤器包括第二线性偏振器和第二四分之一波光学缓速器并且能够被构造成将入射光偏振为第二偏手性指向的圆形偏振光，其中从光源看，第一偏手性指向和第二偏手性指向相反。匹配的成对偏振过滤器优选地具有小于10-5的消光比。更优选地，匹配的偏振过滤器具有小于5.10-6、小于3.10-6或甚至小于1.10-6的消光比。
优选地，通过上述用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法能够获得匹配的成对偏振过滤器。优选使用上述的第一线性偏振器、第二线性偏振器、第一四分之一波光学缓速器和第二四分之一波光学缓速器作为第一线性偏振器、第二线性偏振器、第一四分之一波光学缓速器和第二四分之一波光学缓速器，优选地处于通过上述用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法获得的构造。
本领域已知的任何类型的光源都可以被考虑为光源。光源可以包括非偏振光源或偏振光源。在使用偏振光源的情况下，显然光源与第一线性偏振器的偏振方向优选地对齐。光源优选地包括脉冲光源。优选光源包括其中样品中存在的粒子和其他物质的吸收最小的波长范围内的(脉冲)光源，例如其中流体诸如水或海水中存在的粒子和其他物质的吸收最小的波长范围内的脉冲光源。来自光源的光束优选地具有在530nm至650nm之间的波长范围内的或在590nm至650nm之间的波长范围内的中心波长。光束不需要非常窄的波长选择，尽管发射波长带具有的半最大值全宽(FWHM)等于或小于50nm或优选地等于或小于20nm。
优选地，光源具有的发射波长带的中心波长在530nm至650nm之间的、例如在590nm至650nm之间，以及半最大值全宽为50mm，例如半最大值全宽为20mm。光源的特定优选示例具有650nm的中心波长和20nm的半最大值全宽。
优选光源包括LED(发光二极管)光源，例如脉冲LED光源，例如半最大值全宽为20nm且中心波长为650nm的脉冲LED光源。
适合测量来自光源的光的任何类型的检测器，优选的适合测量来自光源的脉冲光的任何类型的检测器都可以被考虑为检测器。
优选的检测器包括硅光电检测器，诸如放大、可切换增益的硅光电二极管检测器。
根据本发明的设备允许测量由包括双折射粒子的样品去偏振的光。因此，该设备适合于对包括双折射粒子的样品进行定性或定量地分析。
特别地，根据本发明的设备允许测量去偏振分数，即由第一偏振过滤器透射的圆形偏振光的分数，该圆形偏振光被悬浮在流体(例如水)中的双折射粒子去偏振，然后穿过第二偏振过滤器并撞击在检测器上。
在优选实施方式中，根据本发明的设备包括透射计。透射计被限定为测量通过流体(诸如大气或水)的光的透射的设备。被分析的样品通常具有至少为5cm的长度(路径长度)，例如7cm、10cm或15cm的长度。对应于路径长度×π×(光束直径/2)2的被分析样品的体积通常至少为3ml、例如至少为12ml。光束直径例如为8.5mm。
原则上，根据本发明的设备、例如根据本发明的透射计允许分析任何类型的双折射样品。根据本发明的设备特别适合于分析包括双折射粒子的样品，该双折射粒子例如为在流体诸如气体或液体中悬浮的双折射粒子。特别优选的双折射样品包括具有在液体中悬浮的双折射粒子的样品，例如具有在水诸如海水中悬浮的双折射粒子的样品。
对于包括悬浮在流体例如液体中的双折射粒子的样品，根据本发明的设备允许确定流体中、例如液体诸如水或海水中的双折射粒子的浓度。
根据本发明的设备适合于确定海水中的PIC浓度。PIC包括生物粒子并且包括具有极端双折射特性的碳酸钙(CaCO3)的方解石和文石多晶型。根据本发明的设备允许确定全球海洋环境中的PIC浓度，包括营养不足和深水中的PIC浓度。
此外，根据本发明的设备适合于分析液体中、例如水中的聚合物粒子的存在或浓度。
由于匹配的成对偏振过滤器的构造和/或由于匹配的成对偏振过滤器的低的消光比，用于对双折射样品、例如包括在流体诸如液体中悬浮的双折射粒子的样品进行分析的设备允许确定双折射粒子的浓度，即使在流体中悬浮的双折射粒子的浓度较低，例如小于100微摩尔/L、小于50微摩尔/L、小于10微摩尔/L、小于1微摩尔/L、小于0.1微摩尔/L、小于0.01微摩尔/L、例如为0.005微摩尔/L。
根据本发明的设备的第一偏振过滤器和/或第二偏振过滤器优选地可旋转和/或可移除。优选地，第一偏振过滤器和/或第二偏振过滤器是可移除的。
在优选实施方式中，第二偏振过滤器，即在设备的检测器前面的过滤器是可移除的，以便该设备具有可以由同一设备测量偏振和非偏振透射的额外优点。在这样的实施方式中，增益切换器可以用于根据是否记录偏振或非偏振透射来改变检测器的增益。可替代地，可以插入中性密度过滤器来代替被移除的偏振器，以将非偏振信号降低到与偏振信号相同的幅度范围。
可选地，根据本发明的设备包括一个或更多个附加的部件，诸如：
-分束器，例如偏振分束器；和/或
-一个或更多个挡板，例如用于保护双折射样品或包括双折射样品的区域不受入射光的影响，例如来自太阳直射和/或天光的影响，和/或来自漫射水下光的背景光的影响。在优选的实施方式中，该设备包括一个或更多个挡板，保护包括双折射样品的区域和包围该区域的窗形部不受入射光的影响；和/或
-一个或更多个压力窗形部，优选的是包括在压力应力下尽可能少得去偏振的材料的一个或更多个压力窗形部。优选的压力窗形部包括无定形SiO2或涂覆的肖特玻璃SF57的压力窗形部；和/或
-一个或更多个光谱过滤器，例如用于阻挡背景入射光，同时让光束通过，例如让光源的准直光束通过；和/或
-一个或更多个透镜，例如一个或更多个准直透镜；和/或
-一个或更多个精密小孔。
在使用期间，特别是在暴露于阳光的水体中使用期间，根据本发明的设备优选地被定向成使得来自光源的光束的传播轴竖向定向，其中光源向上发射光束。检测器优选地被定向成检测向上发射的光束。
与本领域已知的设备相比，根据本发明的设备具有许多优点。
第一优点是它对机械扭转的灵敏度低。根据本发明的设备的偏振过滤器的机械扭转的灵敏度比例如US7030981中描述的线性偏振器对机械扭转的灵敏度低一个数量级，优选地低至少两个数量级。
根据本发明的设备的第二优点是，来自双折射样品、例如来自双折射粒子的圆形去偏振信号是线性去偏振信号的两倍大。
尽管商业制造商所报价的圆形偏振器的最大消光比为2.0×10-3，这在大多数海洋环境中不允许检测由于双折射粒子引起的光去偏振，但根据本发明的设备具有1.0×10-5、5.0×10-6、3×10-6或1.0×106的消光比。因此，与本领域已知的设备相比，根据本发明的设备的检测极限至少增加了两个数量级。
尽管圆形偏振过滤器的消光比通常是波长敏感的，因此不能与用作光源的发光二极管一起使用，但根据本发明的设备由于偏振过滤器的几何布置对波长是不敏感的。因此，根据本发明的设备可以使用发光二极管作为光源。
根据本发明的设备可以用作传感器，例如，用作检测双折射材料的存在、数量或浓度的传感器，例如用作检测在流体中、例如在水或海水中的双折射粒子的存在、数量或浓度的传感器。根据本发明的设备的优选用途是作为碳酸钙传感器。根据本发明的设备的另一优选用途是作为用于检测塑料的存在和/或确定塑料的浓度的传感器，例如用于检测在流体诸如水中的微塑料存在和/或确定微塑料的浓度的传感器。
根据本发明的设备起透射计的作用。透射计既可以用于测量光的透射，也可以测量光的去偏振。
附图说明
下面将参考附图对本发明进行更详细的讨论，在附图中：
-图1是用于制造匹配的成对偏振过滤器的机构的示意图；
-图2是根据本发明的用于对双折射样品进行分析的设备的构型的示意图；
-图3示出了根据本发明的两个不同的匹配的成对偏振过滤器的以第二角度为函数的消光比。
具体实施方式
将根据特定实施方式和参考某些附图描述本发明，但本发明不限于此，而仅通过权利要求书进行限定。这些附图只是示意图而非限制性的。图中某些元件的尺寸可能会被放大，且为了说明的目的没有按比例绘制。尺寸和相对尺寸与本发明的实际缩减不对应。
当引用范围的端点时，范围的端点值将被包括在内。
在描述本发明时，除非另有说明，否则使用的术语应按照以下定义解释。
当列出两个或更多个项目时，术语“和/或”意指所列项目中的任何一个可以单独被采用，或者可以采用所列项目中的两个或更多个项目的任何组合。
在说明书和权利要求中，术语第一、第二等用于区分相似的元素，而不一定用于在时间上、空间上、排序上或以任何其他方式描述序列。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是能够互换的，并且本文所描述的本发明的实施方式能够以除本文所描述或说明的其他顺序操作。
术语“双折射”指的是材料将光束分裂成两束速度不等的光束(对应于晶体的两种不同折射指数)的光学特性，这两束光随后重新组合以形成不再线性偏振的一束光。
术语“粒子”指的是材料的任何类型的小碎片，与这些碎片的形状无关。术语粒子是指单个粒子或多个粒子。
术语“进行分析”或“分析”是指任何定性和/或定量的测量或分析，例如测量双折射材料的存在或不存在，和/或测量双折射材料的量或浓度。特别地，术语分析是指测量双折射粒子的存在或不存在，和/或确定双折射粒子的浓度。
在在本发明的优选实施方式中，术语“进行分析”或“分析”是指确定在流体中悬浮的粒子的浓度，例如确定在液体中悬浮的粒子的浓度。
术语“流体”是指介质，诸如气体或液体。优选的液体包括水，诸如海水。
在图1中示出了用于优化机构100以通过制造具有低消光比(高抑制比)的匹配的成对偏振过滤器来获得对由双折射样品引起的去偏振光的优化监测的方法。
首先从光源102生成光束104。光束104沿轴线101定向，该轴线称为光束104的传播轴线。用于生成光束104的优选光源102包括LED光源。光束104优选地绕窄光谱带居中，例如在半高处全宽等于或小于20nm的光谱带。例如，光束104具有在半高处的全宽等于或小于20nm且中心波长为645nm的光谱带。
光束104优选为平行或几乎平行的光束，例如使用两个透镜136、120和小孔122获得的。
机构100包括四个高精度旋转台，分别为第一高精度旋转台110、第二高精度旋转台112、第三高精度旋转台114和第四高精度旋转台116。高精度旋转台110、112、114和116垂直于或基本上垂直于光束104的传播轴线104定向。机构100还包括检测器118。检测器118例如包括硅光电二极管检测器。优选地，在第四高精度旋转台116与检测器118之间设置有聚焦透镜(准直透镜)140和/或精密小孔142。
第一线性偏振器124和第二线性偏振器126分别安装在第一高精度旋转台110和第四高精度旋转台116中。注意到第一线性偏振器124的透射轴线的角度。第四旋转台116随后旋转，直到获得最大的消光(最小透射)。在该点，第一线性偏振器124的透射轴线和第二线性偏振器126的透射轴线相对于彼此成90度的角。
随后，在第二高精度旋转台112中插入第一四分之一波光学缓速器(第一相位板)128。第二高精度旋转台112被旋转以获得最大消光(最小透射)。在该点处，第一四分之一波光学缓速器128的光学轴线与第一线性偏振器124的偏振轴线精确地平行。随后，从光源102观察，第一四分之一波光学缓速器128的光学轴线旋转超过45度。这种旋转的精确性取决于高精度旋转台的机械精度，并且很容易小于几毫弧度。
在第一四分之一波光学缓速器128被设置为45度时，第二四分之一波光学缓速器(第二相位板)130被安装在第三高精度旋转台114中，恰好在第二线性偏振器126的前面。第二四分之一波光学缓速器130以与第一四分之一波光学缓速器128相反的指向旋转，直到再次获得最大消光(最小透射)。此时，从光源102看，第二四分之一波光学缓速器130的光学轴线与线性偏振器126的透射轴线呈-45度的角。
此时，获得了包括具有最大的相互抑制比的匹配的成对圆形偏振过滤器132和134的机构。然后被保持在旋转台中的每对过滤器132、134的线性偏振器和四分之一波光学缓速器被固定在一起，例如胶合在一起。优选地，线性偏振器的轴和侧部被标记，以允许每个过滤器组件在最终安装时被重新布置，例如重新布置在透射计中。
图1A示出了第一线性偏振器124和第一四分之一波光学缓速器128的初步机构。图1B示出了第一偏振器124和第一四分之一波光学缓速器128在组装和固定(例如胶合)后的最终机构。
由于透射计的光接受角为约至少2度，偏振过滤器132和134的角度相关性优选地应较低。这可以通过使用真正的零阶波板来实现，即使用包括与非晶态基底结合的单层偏振材料(聚合物材料或单轴晶体)的波板来实现。这种真正的零阶波板具有最低的可实现的延迟变化角。
机构100还可以包括定位在第一偏振过滤器132之前的带刻度虹膜138。此外，机构100可以包括位于光源102与精密小孔122之间的透镜136(成像透镜)，和/或定位在第四高精度旋转台116与检测器之间的透镜140(聚焦透镜)，和/或定位在第四高精度旋转台116与检测器118之间的精密小孔142，优选地位于透镜140与检测器118之间的精密小孔。
如上所述的偏振过滤器132、134的组装过程具有自校正的优点。
利用所提出的过程可以达到的最佳抑制比(消光比)由制造过程中使用的交叉线性偏振器的最大抑制比和旋转台的角度准确性决定。优选地，该机构的一个或更多个部件设置有防反射涂层，以使任何潜在的相互作用最小化。最优选地，该机构的所有部件都设置有防反射涂层。
图1的附图标记
100机构
101光束的传播轴线
102光源
104光束
110第一高精度旋转台
112第二高精度旋转台
114第三高精度旋转台
116第四高精度旋转台
118检测器
120聚焦透镜
122精密小孔
124第一线性偏振器
126第二线性偏振器
128第一四分之一波光学缓速器
130第二四分之一波光学缓速器
132第一偏振过滤器
134第二偏振过滤器
136成像透镜
138带刻度虹膜
140聚焦透镜
142精密小孔。
图2示出了根据本发明的设备200的示意图。设备200适合于通过双折射样品201、例如包括在水中悬浮的双折射粒子的样品来对圆形偏振光的去偏振进行测量。设备200特别适于作透射计。该设备(透射计)测量去偏振分数，即由第一偏振过滤器透射的圆形偏振光的分数，该圆形偏振光被在设备的样品部段中的流体(例如水)中悬浮的双折射粒子去偏振，并因此穿过第二偏振过滤器，然后撞击到检测器上。该设备具有例如小于3.10-6m-1的去偏振分数检测极限，这大致相当于路径长度为15cm的0.005mmol的CaCO3 m-3。
设备200包括发射部段、采样部段和接收器部段。发射部段包括光源202和第一偏手性的第一偏振过滤器(第一圆形偏振器)204。样品部段包括样品保持器，例如用于接收和/或保持样品的柱状件，该样品例如为包括双折射粒子的水。接收器部段包括从光源看具有与第一偏手性相反的第二偏手性的第二偏振过滤器(第二圆形偏振器)206，并且接收器部段包括检测器208。
第一偏振过滤器204和第二偏振过滤器206中的每一者包括线性偏振器和四分之一波光学缓速器。第一偏振过滤器204包括具有第一透射轴线的第一线性偏振器和具有第一光学轴线的第一四分之一波光学缓速器。第二偏振过滤器206包括具有第二透射轴线的第二线性偏振器和具有第二光学轴线的第二四分之一波光学缓速器。第一线性偏振器、第一四分之一波光学缓速器、第二线性偏振器和第二四分之一波光学缓速器优选地以其平面垂直于光束的传播轴线的方向定向。第一透射轴线和第二透射轴线优选地彼此垂直地定向。由第一光学轴线和第一透射轴线限定的(夹角)角度以及由第二光学轴线和第二透射轴线限定的(夹角)角度优选地相等或基本相等且最优选地等于45度。从光源看，第一光学轴线与第一透射轴线之间的角度以及第二光学轴线与第二透射轴线之间的角度优选地具有相反的符号。例如，第一光学轴线与第一透射轴线之间的角度为+45度，而第二光学轴线与第二透射轴线之间的角度为-45度。
从光源202发出的光束203在被检测器208检测到之前相继穿过第一偏振过滤器204、撞击在样品201上并穿过第二偏振过滤器206。
光源202例如包括生成沿传播轴线205的光脉冲光束203的LED光源。光束202优选地集中在窄光谱带，优选地集中在半振幅处全宽等于或小于20nm的光谱带，中心波长为645nm。光束203优选地穿过小孔209。
优选地，光束203通过准直透镜210被准直成平行或几乎平行的光束。
光束的平行度由小孔209的直径与准直透镜210的焦距的比设定。
可以优选的是，部分光然后由分束器212拾取。由分束器212转移的部分213可以照射参考检测器214，该参考检测器被用作光源202的强度监测器。
与本领域已知的透射计相反，根据本发明的透射计优选地具有偏振分束器212，其将线性偏振沿相反方向转移到第一偏振过滤器204中的一个。这确保最大可用光通过第一偏振过滤器204发送并且发送到水柱中。由于LED是无偏振的，由分束器212转移的光允许准确监测通过第一偏振过滤器204透射的光。
设备200优选地包括一个或更多个压力窗形部216、220。优选地仔细选择压力窗形部的材料，使压力窗形部具有最小量的应力引起的去偏振。涂覆的SF57玻璃的应力消除无定形SiO2(无定形石英)是适合于此目的的材料。
来自太阳的非偏振光背景光和穿透水面的天光优选地被减少到允许检测器208运行的水平。因此，设备200优选地以竖向的构造被使用，其中光源沿向上的方向发射光且检测器面向向下的方向。在该定向中，进入检测器208的背景光来自于太阳和天光，太阳和天光照射在检测器的视场内的发射器窗形部和支撑结构，并且太阳和天光被窗形部和支撑结构漫反射。因此，优选的是在视场中的发射器部段的任何金属部件为黑色，例如黑色阳极。
即使采取了这些预防措施，还优选的是对检测器可看到的发射器部段的区域进行遮蔽，从而免于太阳直射和天光。这可以通过明智地使用和定位对敏感区域进行遮蔽的光挡板218来实现。这些挡板218优选地保持足够小和薄，以便不妨碍侧向通过水部分的水的自由流动。重要的是要注意，存在限制光锥，在该限制光锥处，任何来自上方的辐射都可以通过水面透射。这个锥体限定了可以照射发射器表面的水下天空图像的极限。这个极限角度是50度。水波可以使锥体扭曲，使照射角扩大到60度。挡板的最小数量的设置优选地确保了下涌光的任何部分都不能到达发射器的可见表面。通过在发射器和接收器部段周围设置少量挡板，可以实现对太阳和天空的直接遮蔽。然而，水柱中可能存在另外的非偏振光的来源，该非偏振光的来源来自水下粒子反向散射的上涌光。对该来源的遮蔽需要沿着整个长度的仪器开放水柱间隔的大量的系列挡板。请注意，即使在这种情况下，也可以通过测量柱实现自由侧向流动。
优选地，第一偏振过滤器204是压力窗形部216之前的最后一个元件。通过这种方式，确保了由第一偏振过滤器204产生的圆形偏振光的去偏振不发生在水样以外的其他地方。
接收器部段优选地包括压力窗形部220，例如应力消除的无定型石英窗形部，紧接着是与发射器部段中使用的第一偏振过滤器204相比具有相反偏手性的第二偏振过滤器206。这些圆形过滤器的线性偏振子部件的轴线必须仔细地彼此垂直地定向，从而确保它们的抑制比在光源的波长范围内得以保持。
优选地，设备包括紧接着定位在第二偏振过滤器206之后的窄光谱带宽光学过滤器222。通过引入光谱带宽光学过滤器222，减少了任何通过检测器208的背景光。
优选地，过滤器222的带外光密度在200nm至1200nm或更大的波长范围内为10-4(OD-4)或更高，以确保最大量的背景光抑制。优选地，接收器部段还包括透镜(准直透镜)224和/或精密小孔226。透镜224优选地被定位在第二偏振过滤器206之后以及窄带光谱过滤器222之后。
水柱去偏振信号的采集角由小孔226的直径和透镜220的焦距的比设定。
图2的附图标记
200设备
201样品
202光源
203光束
204第一偏振过滤器
205光束的传播轴线
206第二偏振过滤器
208检测器
209精密小孔
210准直透镜
212偏振分束器
214参考信号检测器
216压力窗形部
218挡板
220压力窗形部
222窄带光谱过滤器
224准直透镜
226精密小孔。
图3示出了使用两个不同的匹配的成对偏振过滤器获得的消光比，每对偏振过滤器根据本发明的制造方法构建。所得到的消光量根据第二角(即第二四分之一波光学缓速器的光学轴线与第二线性偏振器的透射轴线的角度)进行绘制，特别地根据第二角偏离45度(加0.05度或减0.05度)进行绘制。
图3示出了使用根据本发明的匹配的成对偏振过滤器达到的预期的消光比。匹配的第成对偏振过滤器达到了1.84 10-6的消光比，而匹配的另成对偏振过滤器达到了2.5510-6的消光比。当达到了第二四分之一波光学缓速器的正确定向时，就达到了最小的消光比。在这个位置，第二角是45度(加0.05度或减0.05度)。如上所述，用以产生匹配的成对偏振过滤器的方法不需要测量第二角度。从图3可以清楚地看出，在固定不同部件之前，通过使第二四分之一波光学缓速器的第二光学轴线旋转，就达到了消光比的最小值。
Claims (15)
1.一种用于产生匹配的成对偏振过滤器的方法，所述匹配的成对偏振过滤器包括第一偏振过滤器和第二偏振过滤器，所述第一偏振过滤器包括第一线性偏振器和第一四分之一波光学缓速器，并且所述第二偏振过滤器包括第二线性偏振器和第二四分之一波光学缓速器，所述方法包括下述步骤：
-从光源提供沿着传播轴线的光束；
-提供第一旋转台、第二旋转台、第三旋转台和第四旋转台，所述第一旋转台、所述第二旋转台、所述第三旋转台和所述第四旋转台垂直于所述光束的所述传播轴线定向；
-将具有第一透射轴线的第一线性偏振器安装在所述第一旋转台中的第一位置中；
-将具有第二透射轴线的第二线性偏振器安装在所述第四旋转台中；
-使所述第二线性偏振器旋转，以获得所述光束的最大消光；
-将具有第一光学轴线的第一四分之一波光学缓速器插入在所述第二旋转台中；
-使所述第一四分之一波光学缓速器旋转，以获得所述光束的最大消光；
-使所述第一四分之一波光学缓速器的所述第一光学轴线沿第一方向旋转第一角度，所述第一角度为45度，优选地，所述第一角度为45度加0.10度或减0.10度；
-将具有第二光学轴线的第二四分之一波光学缓速器插入在所述第三旋转台中；
-使所述第二四分之一波光学缓速器的所述第二光学轴线沿第二方向旋转第二角度，以获得所述光束的最大消光，从所述光源观察，所述第二方向与所述第一四分之一波光学缓速器的所述第一光学轴线的旋转的所述第一方向相反；
-将所述第一线性偏振器和所述第一四分之一波光学缓速器固定在一起以形成所述第一偏振过滤器，以及将所述第二线性偏振器和所述第二四分之一波光学缓速器固定在一起以形成所述第二偏振过滤器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一偏振过滤器具有第一偏手性指向，并且所述第二偏振过滤器具有第二偏手性指向，其中从所述光源观察，所述第一偏手性指向和所述第二偏手性指向是相反的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述匹配的成对偏振过滤器具有小于10-5的消光比。
4.一种用于对包括悬浮在流体中的双折射粒子的样品进行分析的方法，所述方法包括下述步骤：
-从光源提供光束；
-提供匹配的成对偏振过滤器，所述匹配的成对偏振过滤器包括第一偏振过滤器和第二偏振过滤器，所述第一偏振过滤器包括第一线性偏振器和第一四分之一波光学缓速器，并且所述第一偏振过滤器能够被构造成将入射光偏振为从所述光源观察具有第一偏手性指向的圆形偏振光，以及所述第二偏振过滤器包括第二线性偏振器和第二四分之一波光学缓速器，并且所述第二偏振过滤器能够被构造成将光偏振为具有第二偏手性指向的圆形偏振光，其中，从所述光源观察，所述第一偏手性指向和所述第二偏手性指向是相反的，所述匹配的成对偏振过滤器具有至少10-5的消光比；
-将包括悬浮在流体中的双折射粒子的样品引入在所述第一偏振过滤器与所述第二偏过滤器之间；
-使所述光束穿过所述第一偏振过滤器，从而产生第一光束；
-使所述样品与所述第一光束接触，从而产生第二光束；
-使所述第二光束穿过所述第二偏振过滤器，从而产生第三光束；
-通过检测器来对所述第三光束进行测量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述分析包括对悬浮在所述流体中的所述双折射粒子的浓度进行确定。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，能够通过根据权利要求1或2所述的方法获得所述匹配的成对偏振过滤器。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述方法，其中，所述双折射粒子包括：碳酸钙、石英、天青石、重晶石、高岭石、绿泥石、伊利石、蛭石、正长石、斜长石、蒙脱石、塑料或其组合。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的方法，其中，所述流体包括水或海水。
9.一种用于对包括悬浮在流体中的双折射粒子的样品进行分析的设备，所述设备包括：光源，所述光源用于沿着传播轴线发射光束；匹配的成对偏振过滤器，所述匹配的成对偏振过滤器包括第一偏振过滤器和第二偏振过滤器；以及检测器；所述光源、所述匹配的成对偏振过滤器和所述检测器被布置成使得：从所述光源发射的所述光束在被所述检测器检测到之前，相继地能够穿过所述第一偏振过滤器、能够撞击到待分析的所述样品上、以及能够穿过所述第二偏振过滤器；所述第一偏振过滤器包括第一线性偏振器和第一四分之一波光学缓速器，并且所述第一偏振过滤器能够被构造成将入射光偏振为从所述光源观察具有第一偏手性指向的圆形偏振光；以及所述第二偏振过滤器包括第二线性偏振器和第二四分之一波光学缓速器，并且所述第二偏振过滤器能够被构造成将入射光偏振为第二偏手性指向的圆形偏振光，其中从所述光源观察，所述第一偏手性指向和所述第二偏手性指向是相反的，所述匹配的成对偏振过滤器具有小于10-5的消光比。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述匹配的成对偏振过滤器能够通过根据权利要求1或2所述的方法获得。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其中，所述设备是透射计。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的设备，其中，所述第一线性偏振器具有第一透射轴线，所述第一四分之一波光学缓速器具有第一光学轴线，所述第二偏振过滤器具有第二透射轴线，并且所述第二四分之一波光学缓速器具有第二光学轴线，其中所述第一透射轴线、所述第二透射轴线、所述第一光学轴线和所述第二光学轴线均被定向在与所述光束的所述传播轴线垂直的平面中。
13.根据权利要求9至12中的任一项所述的设备，其中，所述第一透射轴线和所述第二透射轴线是彼此垂直的。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的设备，其中，所述第一光学轴线和所述第一透射轴线限定有第一角度，并且所述第二光学轴线和所述第二透射轴线限定有第二角度，其中，所述第一角度和所述第二角度是45度加0.10度或减0.10度，以及其中从所述光源观察，所述第一角度和所述第二角度具有相反的表示。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的设备，所述设备还包括下述部件中的一者或更多者：
-分束器；和/或
-一个或更多个挡板；和/或；
-一个或更多个压力窗形部；和/或
-一个或更多个光谱过滤器；和/或
-一个或更多个透镜，和/或；
-一个或更多个精密小孔。
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