CN1997879A - 评定试样的一种方法和一种系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种把干涉信息与一试样的化学特性及/或物理特性关联对比的方针。本方针可用于一方法及一系统，并比以干涉光谱学为基础的现有技术拥有重大的技术和商业优势。本发明也提供一种标准化一干涉仪的方法，以及使用所述标准干涉仪的方法和系统。

Description

评定试样的一种方法和一种系统
技术领域
本发明涉及使用干涉测量法的光谱技术评定一试样或一样本至少一个化学特性及/或物理特性的一种方法和一种系统。
背景技术
以调整技术为基础的光谱技术已有几年历史，其中一种由迈克尔逊在1891年所创(A.A.Michelson，Phil.Mag.(5)，31，256，1891)，一般被称为“迈克尔逊干涉仪”。迈克尔逊干涉仪现广泛应用于多个商业光谱仪器的红外线量度(ABB-Bomem Inc.USA，PerkinElmer Inc.USA，Thermo Nicolet USA，FossAnalytical Denmark)。迈克尔逊干涉仪的操作原理为，把一光线一分为二并在其产生光程差后重新合并，令被检测的光线形成干涉。另一种以光线干涉为基础的光谱方法是法布里-珀罗，其传送的光线经过两面部份反光的镜子，镜子之间的距离转变时即产生干涉。其它光谱技术如核磁共振(NMR)使用类似的干涉数据方法，一般被形容为使用傅里叶变换，把时域及/或位置域内观察所得的信息变换为频率域或波长域的信息(例如“无感生衰减”数据变换为傅里叶变换-核磁共振的移频)。
为了重新建立光谱信息，使用傅里叶变换把干涉信息(干涉图)进行数字转换。因此，以干涉技术为基础的光谱方法常被称为傅里叶变换光谱学(简称FT)。
干涉光谱学一般比其它光谱技术如单色仪、棱晶、过滤器或磁力清扫机拥有较多优点。以傅里叶变换光谱学为基础的分光测光仪已几乎取代所有现有技术的仪器。傅里叶变换光谱学最优胜的地方在于波长稳定、扫描速度高、光谱分辨率高、只需单一检测器及光谱灵敏度稳定。在由John Wiley & Sons于1986年出版的“傅里叶变换红外光谱测定法”(ISBN 0-471-09902-3)里，P R Griffiths及J A de Haseth详细介绍了傅里叶变换红外光谱学。
傅里叶变换光谱学分光测光仪主要纪录用于试样的质量的及/或数量的分析的光谱信息。这些光谱分析方法已沿用多年，乃丰富经验的结晶，而且自傅里叶变换光谱学及个人计算机更为普及后，它们亦被应用于传统方法。新技术的出现发展出新的应用及新方法，如多变标定。由于光谱方法的灵活性及速度什佳，因此其工业应用大幅增加。
现代生产技术及计算机对提高傅里叶变换光谱学的应用很重要，因为这些仪器的机械及电子设计及构造非常复杂，需要高度的准确性，有时更需要特殊物质。要把“抽象”的干涉信息计量地密集变换为光谱学家赖以进行分析的“有形”的光谱信息，必须有计算机辅助。为了充份使用光谱信息，亦必须依靠计算机方能使用所需的复杂多变标定模式。
干涉测量法技术的很多固有特性使它可以标准化仪器。例如迈克尔逊干涉仪，波长一般由在已知及稳定的波长下运作的单一激光器(例如氦氖激光器)介定。由于激光器的特性能非常准确地判别出来，因此干涉仪的波长信息非常准确及稳定。另一方面，使用单一检测器能达至相对简单稳定的强度标准化，因此以傅里叶变换光谱学为基础的分光测光仪得出的信息相对容易标准化。标准化可以将在一件仪器上获得的信息与另一件仪器上获得的信息联系对比。因此，光谱可轻易在地点/仪器之间转移，但同样有趣的是，预示模型可从一仪器推展出来，并应用于另一仪器得出的结果上。这特征一般被称为标定转移。Y. Wang、D.J.Veltkamp及B.R.Kowalski(“Multivariate Instrument Standardization”Anal.Chem.，63(23)，pp2750-2756，1991)以及T.B.Blank、S.T.Sum、S.D.Brown及S.L.Monfre(″Transfer of Near-Infrared Multivariate Calibrations without Standards″，Anal.Chem.，68(17)，2987-2995，1996)也有光谱仪器标准化的方法的描述。
标定转移显然备受关注，因要得出目标部分参考值准确并已知的参考试样往往很难且十分昂贵。因此，制造一个标定就可能需要大量工作，并要得出准确的参考值及/或使用大量试样，并标定模型中多个干涉影响的变化也要顾及，标定则可在影响较小或不影响表现的情况下转换到另一仪器。此处对仪器制造商的好处十分明显，因仪器在生产后即可量度任何一个已有的特征，并当新标定出现后，其可使用信息交换传至现有仪器。
多个光谱光度测量技术，包括傅里叶变换光谱学分光测光仪，的一个缺点为其相对高的机械复杂性和体积。现时光谱学中干涉仪的应用也有此特征。对光谱分辨率的要求令其体积较大，并决定仪器的大小。这一般不是问题，因分光测光仪通常应用在实验室中，而工业上对可用于较恶劣的工业环境的较粗糙的仪器的需求则不易满足。
傅里叶变换光谱学分光测光仪和其它光谱光度测量技术的一个拥有很大的理论优势的特征为，所有光谱元素的信息可同时量度，每个元素的相对重量在干涉图中每点都不同。因此，干涉图中每点信息(数据点)包含所有光谱元素的信息，但其于某一数据点的组合相对于干涉图中其它数据点为独一的(假设使用的是单面干涉图)，故量度几个数据点即可得出光谱数据的信息。“数据点”一词表示量度的并不是整个干涉图，而只是特定元素，故明显的是，光谱信息与特定光谱数据点或光谱元素相关，而不是连续的光谱信息(即所有光谱信息)。即是，干涉测量法得出某一光谱数据点的信息是以干涉图的所有数据点的加权信息为基础的。
评定一试样的化学特性或物理特性的传统方法都以一、二或几个特定波长的信息为基础(如在一特定波长下的吸收/传送或射出的光)。这部分是因为分析单一变值关联很容易，部分是因为进行复杂人手计算很困难。个人计算机的出现使多变标定方法进行评定的应用更为普遍，并可对更复杂的问题进行评定，如光谱干涉、重迭光谱特征、非线性或关联对比。
多变标定如MLR、PLS、PCA/PCR及ANN等的应用令这些较为复杂的评定得以进行。一般而言，这些方法使用多个光谱元素所得的信息，以决定及/或补偿复杂的光谱信息的协变性或影响。理想为，所需的光谱数据点数目为大于或等于仪器中变化或影响的源头的数目。通常较佳为由较多光谱元素，遇上复杂的干涉，有时用上100个或甚至1,000个或以上光谱元素以评定仅一个化学特性或物理特性。选用的光谱数据点数目十分取决于塑造模型的仪器、应用和技术。
这些光谱学标定技术的应用建基于理论光谱学。为解算光谱重迭特征及使用在吸收最高值时录得的较为稳定的读数的好处，使用的仪器的光谱分辨率特性十分重要。对于光谱分辨率，著眼的是“尼奎斯特稳定度准则”，其假设取样频率需高至每个相关最高频率的循环中就要纪录最少两个数据点(对于光谱分辨率，频率与一光谱特征的形状有关，如吸收或放射的上升线的阔度及/或斜度)。光谱学中这可说成是，量度需要容许两个有关点之间最短的光谱距离(如最窄的峰端的阔度或阔度的一半)以最少两个数据点表达。
迈克尔逊干涉仪中，光谱频率的数据点间的距离取决于两条光线的距离的最高差别，并以以下方程计算：Δv＝Δmax -1，其中Δv代表两光谱数据点之间的最小差别，Δmax代表两条光线行走的距离的最大差别。在傅里叶变换红外线光谱学中，光谱数据一般与单位为1/cm或cm-1的频率相对表达，并称为波数(v)，但其它范畴或会用其它表达方式。在中红外线或近红外线光谱学中，细小的光谱特征的阔度在固态及/或液态试样上通常小至约20cm-1，而在气态试样上更少于10cm-1，故最大距离差别在0.5cm和5cm之间的干涉仪很普遍。迈克尔逊干涉仪中，其中一面镜移动，该距离为移动的镜子的线性平移或延迟的两倍。
如傅里叶变换光谱学的光谱学方法，除光谱分辨率外，另一重点为竖坐标信息的量度的精密度，如电磁辐射的衰减或排放。以上面所述关于光谱分辨率的讨论(或横坐标信息的普遍分辨率)，得出采集所得的干涉图(相对于迈克尔逊干涉仪的可移动的镜子的活动)的最小大小。傅里叶变换光谱学暗示，要改善或最佳化任何仪器的竖坐标信息的精密度，必须改善干涉图的竖坐标信息。除机械及/或电子最佳化，量度时间的元素提供最佳化的显而易见的方法。一般而言，本文所述的量度时间的概念是指在多个独立数据点中间取得平均数，造法通常为把干涉仪的刮扫重复几次。美国专利号US 5,771,096提供一个量度时间的最佳法方法，例如量度几次干涉图的不同范围几次，并取得干涉图的中间(中心裂纹)或接近中间范围的比较准确的信息，然后与较长延迟的干涉图合并，以使用傅里叶变换光谱学得出光谱分辨率较好的光谱。
化学特性式物理特性的评定，如化学特性的质量的的及/或数量的分析，一般使用光谱学数据(一个或多于一个频带或光谱元素的预计衰减或排放)进行。因此，上述有关横坐标和竖坐标信息的考量是必须的，并有关评定根据符合这些要求的光谱信息进行。
Small And Arnold(美国专利号US 5,49,317及US 6,061,582)提供的另一个使用干涉测量法数据的方法，其中干涉图的一个不包括中心裂纹的部分用作采集光谱特征，频带宽度相对于背景信息而言较小，其效果与高通滤波相等。
某些以光谱信息为基础以进行评定的现有技术使用大致所有光谱数据点，某些则只使用特定数目的光谱数据点。由于干涉图中每个数据点都代表所有光谱元素的信息，而每个从干涉图所得的光谱元素都包含干涉图中每个数据点的加权信息(傅里叶变换光谱学特性)，故无论使用相对较少或大致所有光谱元素，所有干涉图数据点的加权信息都已包含在内。
理论上，信息的质量，如从干涉图而得的光谱信息，随着观察点(即数据点)的数目增加，与平均数的变异的一般特性相似。假设干涉图数据点的信息是光谱元素的纯信息并存在某程度上的误差，即可假设从干涉图数字点而得的光谱数据点的信息质量随着数据点的目数和光谱信息(即分辨率)的增加而改善。这里关于评定的表现的“信息质量”指如精密度及/或准确度等一般与强度有关的特性。另一方面，所得的干涉图也可被其它光谱信息以外的数据所影响，如温度及时变电噪声等，在这些情况下，使用所有信息可能对评定的质量有不良影响。
现有干涉测量法技术的应用十分着重可能限制用以进行评定的仪器和模型的因素，过去几十年来，机械和电子部件都大大改善了，仪器的表现也得以改善。
很多现有技术的分光测光仪范畴都使用压电致动器，鉴于压电致动器在短时间内快速精密的活动能力(正常为约1μ)，其常被应用于容许光学部件的动态调整的仪器(美国Varian Inc)。压电致动器另被用于可见像光谱学(Yang Jiao，et.al.，Optics Express，11，1961-1965，2003)及高分辨率天文学并使用逐步扫描的干涉仪(Frederic Grandmont，Laurent Drissen and Gilles Joncas，Proc.SPIE，4842，372-4012003)。
发明内容
本发明涉及一种把干涉信息与一试样的化学特性及/或物理特性关联对比的方针。本方针可用于一方法及一系统，并比以干涉光谱学为基础的现有技术拥有重大的技术和商业优势。
发明者发现可大大简化现有技术所用的方法和系统，以评定一试样或一试样物料的化学特性及/或物理特性，但有关评定的统计质量不会比现有技术系统的现有技术方法进行的评定大幅下降。事实上，本发明的几个实施例相对现有技术而言拥有重大好处，并本发明的几个较佳实施例更令现有技术的方法和系统不容许的评定变得可行。
本发明指出，一干涉图中几个数据点的信息，或其它干涉信息，已足够进行评定，并表现与以现有技术的方法和系统进行的评定的表现相约。例如使用傅里叶变换光谱学，从干涉图中较少数据点取得的光谱信息在某几个实施例中录得畸变，但出乎意料地，这些数据适合进行统计质量可接受的评定。
发明者发现，本发明的方法和系统相对现有技术的方法和系统拥有重大好处，并有关方法及/或系统的应用拥有商业潜力。
本发明涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法和系统，并评定以干涉测量法或其衍生的信息为基础。本发明的方法和系统可达致简单而健全的量度。一实施例中，本发明涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法，其包括以下步骤：
设立调整装置，所述调整装置包括一干涉仪，其使用一固态致动器，所述干涉仪的至少一个光学部件的移动形成光程差；
所述干涉仪调整所述试样射出的光线，所述光线已与所述试样相互作用及/或射到所述试样；
使用至少一个检测器，在近红外光谱区及/或红外光谱区内检测经调整的光线或一由所述经调整的光线衍生的特性；
把所得信息与所述至少一个化学特性或物理特性联系比对。
相对地，本发明涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的系统，其包括：
调整装置，所述调整装置包括一干涉仪，其使用一固态致动器，所述干涉仪的至少一个光学部件的移动形成光程差，所述干涉仪可调整所述试样射出的光线，所述光线已与所述试样相互作用及/或射到所述试样；
至少一个检测器，其可在近红外光谱区及/或红外光谱区内检测经调整的光线或一由所述经调整的光线衍生的特性；
把所得信息与所述至少一个化学特性或物理特性联系比对的装置。
本发明的另一实施例涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法和系统，其包括以下步骤：
设立调整装置，所述调整装置包括一干涉仪，所述干涉仪的至少一个光学部件的移动形成光程差，所述光学部件的扫描长度可形成10μm至10,000μm的最大光程差，如10μm至2,000μm；
所述干涉仪调整所述试样射出的光线，所述光线已与所述试样相互作用及/或射到所述试样；
使用至少一个检测器检测波长最少1,000nm的所述经调整的光线或一由所述经调整的光线衍生的特性；
把所得信息与所述至少一个化学特性或物理特性联系比对。
本发明特别适用于设计一可在对于已调整信号的采集不是参考外部信息或外部信号进行的情况下取得干涉图或从其衍生的数据的方法和系统。因此，本发明的另一实施例涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法，其包括以下步骤：
设立调整装置，所述调整装置包括一干涉仪，所述干涉仪的至少一个光学部件的移动形成光程差；
所述干涉仪调整所述试样射出的光线，所述光线已与所述试样相互作用及/或射到所述试样；
使用至少一个检测器检测经调整的光线或一由所述经调整的光线衍生的特性，並已调整信号的信息采集不是参考外部信息或外部信号而进行；
把检测光线所得的信息与光程差联系比对，以取得一干涉图；
把所得的干涉图及/或检测光线和光程差的信息与所述至少一个化学特性或物理特性联系比对。
再者，本发明涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的系统，其包括：
调整装置，所述调整装置包括一干涉仪，所述干涉仪的至少一个光学部件的移动形成光程差，所述干涉仪可调整所述试样射出的光线，所述光线已与所述试样相互作用及/或射到所述试样；
至少一个检测器，其可检测经调整的光线或一由所述经调整的光线衍生的特性，並已调整信号的信息采集不是参考外部信息或外部信号而进行；
把检测光线所得的信息与光程差联系比对的装置，以取得一干涉图；
把所述干涉图及/或经检测光线的信息及所述光程差与所述至少一个化学特性或物理特性联系比对的装置。
本发明也可藉判定或估计一个光谱元素的干涉量以提供一评定一试样的一个化学特性或物理特性的简化方法。据此，本发明也涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法，其包括以下步骤：
a)取得一干涉图，其显示从已与所述试样相互作用的光线检测到的调整，并所述干涉图的信息可与光程差联系比对；
b)判定或估计与光程差联系比对的一个光谱元素或一个光谱特征的干涉量，并环境条件与取得干涉图时大致相近；
c)可选择把步骤b)重复进行预定的次数；
d)根据所述干涉图判定干涉量分数；
e)把所述分数与至少一个化学特性或物理特性联系比对。
相对地，本发明涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的系统，其包括：
a)可取得一干涉图的装置，其显示从已与所述试样相互作用的光线检测到的调整，并所述干涉图的信息可与光程差联系比对；
b)至少一个检测器，其可判定或估计与光程差联系比对的一个光谱元素或一个光谱特征的干涉量，并环境条件与取得干涉图时大致相近；
c)可选择把步骤b)重复进行预定的次数的装置；
d)可根据所述干涉图判定干涉量分数的装置；
e)把所述分数与至少一个化学特性或物理特性联系比对的装置。
本发明也提供一种标准化一用以评定一试样的一化学特性或物理特性的仪器的简化方法。据此，本发明涉及一种标准化一干涉仪的方法，所述方法包括以下步骤：
a.在所述干涉仪中从至少一个标准试样得出至少一个干涉图；
b.为所述标准化试样或至少一标准特征准备一标准干涉图；
c.把所述标准干涉图与步骤a)所得的至少一个干涉图联系比对；
d.根据步骤c)所得的比对信息标准化所述干涉仪。
再者，本发明涉及根据本发明标准化的一种方法和一种系统。因此，本发明涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法，其包括以下步骤：
设立一如以上所述的标准化干涉仪；
从所述试样中取得至少一干涉图；
根据所述干涉仪标准化所得的标准参数标准化所述干涉图；
把所述标准化干涉图或所述干涉图所衍生的信息与所述试样至少一个化学特性或物理特性联系比对。
相对地，本发明涉及一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的系统，其包括：
一如以上所述的标准化干涉仪；
可从所述试样中取得至少一干涉图的装置；
根据所述干涉仪标准化所得的标准参数标准化所述干涉图的装置；
把所述标准化干涉图或所述干涉图所衍生的信息与所述试样至少一个化学特性或物理特性联系比对的装置。
以光数据为基础以评定一特性(如化学特性及/或物理特性)的单一变值或多变值方法的目的在于建立一模型(如一标定模型)，其可从光谱信息中衍生出有用的信息。在一单一变值系统中(如一可采集对有关特性发生作用的信号，并不会发生干涉的系统及/或试样)，通常一个光谱信息已足够，而较普遍的多变值方法则需要多个光谱元素及/或光谱特征的信息。
建立评定化学特性及/或物理特性的模型时，较理想并通常必须使用可反映几个变化的独立源头的信息，这些信息较佳为可与评定的特性及/或其它会影响评定的特性的特性关联对比。一般而言，若一系统有n个独立特性，便要使用最少n个信息源头，通常更要多于n个，视乎信息源头反映独立及/或随意变化(如噪音)的程度。研究光谱学时，通常要找出几个可反映这些独立变化的合适的光谱元素或频带。
本发明的一个较佳方法可最佳化使用干涉信息以评定一化学特性或物理特性，较佳为由多于一个特性已知的试样进行多于一次量度，较佳为首先建立干涉信息(如排放或消取/吸收)的光谱信息，然后以多变标定方法处理光谱信息，并这些方法得出的结果用以分析不同的光学元素的重要性和有效性。然后使用有关重要性和有效性的信息辨别光谱元素或光谱特征，其代表与评定的特性的关联对比的信息。然后得出分析所得的光谱元素或光学特征与干涉数据的关系，较佳为同时考虑一项或多项其它因素，如重复量度、干涉系统的重复标准化、不同的干涉系统、不同的试样状况、或其它会影响干涉信息的判定的因素。然后使用较佳的关系信息以估计试样的光学特性，较佳为由与上面所述相同或不同试样的量度试样的方法的步骤，以得出适用于评定化学特性或物理特性的参数。一般而言，根据以上所述步骤产生的模型对于试样或使用的仪器的状况都十分稳定。这个模型的一较佳特性为，其不是使用所有干涉信息，而只是显示有用特性的部分或范围。本发明的其它较佳实施例以模型中直接包含干涉信息为基础，没有转化成光谱信息，并其它较佳实施例同时包含光谱信息和干涉信息。
任何一个电磁波光谱都包括无限个光谱元素。因此，光谱中的元素数目并无限制，但若考虑一光谱特征，如电磁辐射的衰减及/或排放，其分辨率则可看成是有限，因这些信息可以一合适数目的光谱元素代表，并合适的光谱元素数目较佳为可使用插值方法大致正确的再演有关光谱特征。
以光谱学为基础的现有评定方法对光谱特征的表达的分辨率的要求一般都被满足。相反地，出乎意料地，发明者发现在以光谱学为基础的干涉测量法的状况下，即减少光谱特征的表达的分辨率(使用如傅里叶变换光谱学等现有光谱技术时)，几次化学特性及/或物理特性的评定可得出统计质量令人满意的结果。本发明的几个最佳实施例容许进行在传统使用干涉/傅里叶变换光谱学中只会录得畸变光谱信息的评定。
关于以光谱学为基础的干涉测量法的应用，如傅里叶变换光谱学，发明者发现，要达到本发明满意的评定，迈克尔逊干涉仪的可移动镜子的移动距离比使用光谱分辨率的一般要求时要产生系统的光谱图的所需距离少很多。另外，发明者也发现，本发明的很多实施例中，选择性地选取采集所得的干涉信息的一部分或多部分信息也可得出满意的效果。
一般而言，干涉数据可看成是简易数函或波形的总和。迈克尔逊干涉仪中，干涉图的强度可以以下方程表达：
I ( δ ) = ∫ - ∞ + ∞ B ( v ) cos ( 2 πδ ) dv
其中I(δ)为延迟δ时的强度(相对于两条光线之间的程差)，B(v)为光谱元素或波数v(如一光谱)时的信号强度，并以检测器量度(如被多个光学部件的光学反应调整的光谱)。
因此，得出的干涉图可看成是延迟的余弦函数的总和，并延迟在两面镜子距离相同时的位置(如中心裂纹位置)是零，故每个光谱元素(如单一频率)对于干涉图而言都是一余弦函数，在决定B(v)时，傅里叶变换光谱学可得出干涉图的相对余弦函数的强度。因此可容易得出以下结论，干涉图可衍生出的光谱元素的数目某程度上与采集所得的干涉图元素的数目相关，例如，要找出一方程中一些未知数，便需要知道某些已知的数。
本发明的方法和系统虽然使用较少干涉仪元件及/或较窄的干涉图范围(相对于如迈克尔逊干涉仪等的镜子的最大移动距离)，但也在评定化学特性及/或物理特性时得出相约甚至更好的表现，很多时候这与不同光谱元素的高度同线特性有关。
如数值分析中得出，代表不同光谱元素的任何两个余弦函数都是相对“正交”的，并需假设δ的范围足够(理想为无穷小)。数值分析中也指出，正交函数的两个不同组合(如线性组合)也是正交的。干涉数据的波函数的“分数”，如一余弦函数，是被量度的数据对该函数的影响的量度。这个分数因而与该函数的强度有关，并若它是个单一余弦函数，其即与有关光谱波长的排放或传送相关，若它是波函数的组合，如光谱特征的表达，其即与该组合的相关特性相关，正如一复合物的分量与能量的排放或吸收相关。
典型的化学元素及/或物理元素的评定都在预设及/或有限域的变量，如光谱变量，的情况下进行，通常这些变量的限域都帮助得出多变模型。在这些情况下，相近的任何两个光谱元素的重要性是极为相关的(如在频率为v及v+Δ时的衰减或排放，其中Δ相对于衰减或排放光谱特征的阔度而言是细小的)。因此，在频率为v及v+Δ时波函数的强度可看成是极为相关的。对于本技术领域内的人，显而易见的是，在此情况下要得出多变模型，问题就在于怎样辨识出干涉图中与目标参数相关的隐藏结构，而不是离析个别光谱元素，这些结构可以是衰减或排放光谱特征的一部分或全部的影响(如一吸收频带)。
一数据组的等级的定义为可覆盖或代表“合理”数据所需的正交矢量(如本征矢)的数目。理想为，数据组等级以外的任何维数，如几个不同成分的试样的光谱数据，都代表噪音或不规则情况。例如，若一个光谱系统中，只包括四个光谱元素，无论其它光谱元素的强度为何，这四个光谱元素在任何强度下都会出现，即从这个光谱系统所得的一系列干涉图的等级都是四，无论量度的试样有多少(大于四)。理想为，无论从干涉图采集所得的数据点有多少，都可分解成四个余弦函数基本组合，每个余弦函数组合都是一项或多项余弦函数的加权线性组合。若系统中有额外的光谱元素，但这些光谱元素与最初四个元素任何一个相关，例如，若其中一个最初的光谱元素的强度改变，就表示额外的光谱元素的强度也会改变，即系统的等级仍是四，该干涉画图必定会有所分别，但也只会以四个变化的源头为基础。理想为，观察所得的数据与已有的波函数的偏差可看作是不规则的噪音。若“残余”信息不只是不规则的噪音，而是包括有系统的变化，即数据组的等级便大于四。
本发明的多个较佳实施例中，干涉图数据的多少(如数据点的数目)与光谱系统的等级大致相同。
傅里叶变换光谱学中，如应用在迈克尔逊干涉仪采集所得的数据上，干涉图的分辨率或两次量度中可移动镜子位置的差距决定得出的光谱的频率范围，干涉图中相邻数据点之间的距离越小，所得光谱中的最大光谱频率越大。因此，若量度之间的差距少于有关光谱范围的所需限制范围，得出的光谱便不会有所改善。由于本发明多个实施例的都可看成是采集的干涉图的潜结构的萃取，而不是波函数，故增加采集的干涉图的分辨率通常可明显改善化学特性及/或物理特性的评定效果。特别的是，这可促进样最佳化，因数据取样和移动一般都可在最佳情况下进行，而不用考虑另一个因素。
采集所得的干涉信息的质量一般取决于波辐数据的决定的质量。一般而言，波辐信息以数码化一代表检测所得的信号或与检测所得的信号相关的电信号的方法取得，如使用一模拟数字变换器(ADC)进行。由于较佳的波辐信息的决定反映所有重要的波辐信息，即表示模拟数字变换器必须有一定的分辨率。要表述有足够分辨率的干涉信息，一般较佳为由可变放大(如增益变化范围测距)以放大电信号。另一较佳实际例使用多于一个模拟数字变换器，较佳为每个模拟数字变换器量得的信号都作不同程度的放大。这个设计的一较佳实际例使用一低放大率的所得数字结果以建立另一信号，并该信号被再次放大和数字化，并结合放大率较低的信号和放大率较高的信号的组合以建立干涉信息。若使用的模拟数字变换器的分辨率较低，如8、12、16或20数位，即以上多个实际例也为较佳实际例。
采集干涉数据时，延迟需要较大的精密度和准确度，以取得精密的光谱信息。因此，干涉仪一般产生已知特性的信号如激光，并使用此信号的调整以精密地决定延迟。一单色光源的已调整的信号如激光，在被迈克尔逊干涉仪调整时产生单一波信函数。监察此信号，就可以精密准确的得出延迟，并以此数据控制数据的采集。本发明的几个实施例使用相近的方法，但较佳为不使用绝对的单色光源，如使用激光二极管或更较为使用发光二极管。
本发明的一些实施例甚至不使用这些额外信号产生设备。几个实施例的干涉则为可再生的，例如迈克尔逊干涉仪的镜子的移动，以确保采集的干涉数据的准确度，其它实施例则使用试样或系统采集的干涉数据的形态，以确保采集的干涉数据为可再生的，较佳为应用于系统的物理特性及/或化学特性较为稳定的实施例。再者，本发明的几个较佳实施例使用采集的数据的预设及/或适应性转换及/或标准化，以产生显示精密准确的延迟的干涉图。
从上述可见，根据现有技术的干涉光谱学方法如傅里叶变换光谱学，以相对于分析光谱元素能力较低的干涉信息(如迈克尔逊干涉仪的短距离移动)为基础的光谱数据的判定的效果并不理想，光谱数据录得畸变。但出乎意料地，本发明的多个较佳方法中，可完全或部分建立光谱信息，较佳为，以从数据的矢量，如干涉图甚或干涉图的部分，萃取的潜在变量(如PCA或PLS的负载)为基础的方法。
本发明的一个简单而较佳的方法为直接从干涉图中萃取余弦波函数，较佳为采集的干涉图的分辨率较高，而其他方法则使用复合的波函数，较佳为该波函数大致是正交的，例如复合波函数为组合，并通常为余弦函数的线性组合。此方法可预测任何波函数(如PCA或PLS的分数)的强度，并基本上不受干涉图的分辨率及/或大小限制。使用这些方法的理想正交的偏差，尤其是得出单一余弦函数时，通常可看成是频率稳定或不定的振动“噪音”，但这可使用数学方法如滤过法或切趾法除去或抑制。
多个实施例都使用把波函数如余弦函数的分数与光谱特性关联对比的方法，包括有关干涉的整个光谱范围都大致被预测的情况，但较佳为只用于光谱范围的一项或多项部分被预测的情况，较佳为由可变光谱分辨率，并分辨率是根据光谱分辨率的局部相干性判定的，如不同的波函数的频率是根据光谱系统的有关特性判定的，而不是大致等分布的。
本发明的多个较佳方法使用一方法，其中试样的“真正”光谱特征显示成一项或多项潜在变量(如负载)，并建立光谱负载的分数，根据干涉量所得的分数，可得出整体光谱特征的大致为正确的重建，而不是个别光谱频率。再者，这些方法可应用于使用与现有技术的环境相似的最大延迟采集所得的干涉图，以改善光谱元素的表达，比傅里叶变换光谱学可得的更进一步。
若使用不同仪器的数据，或使用在不同情况下运作的仪器，经标准化后，推算模型的效果一般得以改善(Wang et al.)。这样便可使用一仪器在特定环境条件下得出一推算模型，然后应用于另一仪器的数据或在不同环境下得出的数据。标准化的方法的目的一般为除去、更正或抑制一仪器/环境条件的竖坐标及/或横坐标光谱表述的分别。
仪器的标准化用于仪器的光谱输出(美国专利号5,459,677及5,933,792)，以达到波长或频率信息的转移及/或强度的调节。本发明的几个较佳方法使用标准化的方法，作为干涉数据的变换，较佳为量度预设及/或已知环境条件的试样及/或系统，或更佳为与干涉数据的预设及/或观察所得的特性关联对比。使用此标准化干涉图得出的任何光谱信息都可反映“真实”或标准化的光谱数据。
延迟或光程差的化标准化可确保光谱频率的稳质量的，但光谱强度则需要特别处理。因此，较佳为标准化分两步骤进行，其中一步骤集中处理频率，另一则集中处理强度。两个步骤都可使用干涉图数据或光谱数据进行，但一般较佳为由干涉图数据进行频率标准化，使用光谱数据进行强度标准化。
本发明的方法和系统的很多特征都比现有技术的近似评定方法有更多好处。总括而言，这些好处包括简化的机械结构(如光学组件的移动距离较短、对机械部件的质量要求较低、干涉装置的尺寸较小、装置/仪器的标准化较简单)、较佳的灵敏度(如数值孔径较大，光谱分离的滤过较少)、简化的计算方法(如计算功率较小、计算机记忆容量要求较小)、较可靠的评定模型(如装置/仪器间的模型变换较简单)。
根据本发明建立一干涉仪的一较佳方法为使用“固态干涉仪”，这里固态的意思是干涉仪的不同部件的配置相对固定，较佳为“固定”的定义为干涉仪的任何一部分在频率范围内的移动的阻力都很大。一固态干涉仪的较佳结构中，干涉仪的一部分的移动使用一项或多项压电致动器、热致动器或静电致动器。一较佳实施例中，一项或多项光学部件是一集成电路的一体部分或使用显微机械加工方法制成的装置。
本发明的较佳实施例包括一迈克尔逊干涉仪，其两面镜子大致同时移动，与只有一面镜子移动相比可取得双重延迟或光程差。这是一较佳实施例，其中“固定”或固态致动器，如压电致动器、热致动器或静电致动器，导致镜子的移动，较佳为同一启动/控制系统应用于多于一个致动器。若个别致动器相对于平行移动有很大偏差，这两个偏差相近或相同的致动器即配对起来，令两个致动器组件相对于平行移动的偏差互相抵销。
这些特性显然对仪器制造商有好处，令以光谱干涉为基础的评定，如使用干涉仪的方法，的仪器结构更为简单。本发明对仪器使用者的好处也是显而易见的，与现有技术相比，仪器的应用性(如机械稳质量的)增加了，并只有极少情况失效，甚或没有。
附图说明
图1示出了迈克尔逊干涉仪的运作原理；
图2示出了迈克尔逊干涉仪的一较佳结构；
图3示出了法布里-珀罗干涉仪的一较佳结构；
图4示出了刮扫长度对傅里叶变换红外光谱的分辨率的影响；
图5示出了光谱数据的模拟；
图6示出了光谱元素的建立；
图7示出了一干涉图的特性。
具体实施方式
本发明的较佳方法涉及基于不同光谱区以评定一试样的化学特性及/或物理特性。在这些不同的光谱区，如在远红外光谱区的以最大光程定明的光谱分辨率较佳限定为小于4cm-1，较佳为小于8cm-1，较佳为小于16cm-1，更佳为小于32cm-1，更佳为小于64cm-1，更佳为小于96cm-1，更佳为小于128cm-1，更佳为小于160cm-1，更佳为小于192cm-1，更佳为小于224cm-1，更佳为小于256cm-1。
相似地，当考虑中红外线区和近红外线区光谱分辨率一般小于8cm-1，较佳为小于16cm-1，更佳为小于32cm-1，更佳为小于64cm-1，更佳为小于96cm-1，更佳为小于128cm-1，更佳为小于160cm-1，更佳为小于192cm-1，更佳为小于224cm-1，更佳为小于256cm-1。
当考虑可见光谱区、紫外光谱区，根据本发明的实施例一个较佳的光谱分辨率为小于16cm-1，较佳为小于32cm-1，更佳为小于64cm-1，更佳为小于96cm-1，更佳为小于128cm-1，更佳为小于160cm-1，更佳为小于192cm-1，更佳为小于224cm-1，更佳为小于256cm-1。
评定一试样的化学特性及/或物理特性时，很多较佳的实施例涉及使用最少一个光源。视乎使用哪一个光谱区进行所述评定，较佳为最少一个光源把光线射到中红外线区、近红外线区、可见光谱区、紫外光谱区、较佳为所述光源是一热发光光源、发光二极管或激光二极管，较佳为包括多于一个特性近似或不同的光源，较佳为特性近似的光源能有更强烈的照度，而特性不同的光源能扩大本发明的一实施例的光谱范围。
一般而言，当考虑近红外线区和中红外线区，较佳为射到试样、透过试样或从试样射出的光线的波长为大于1,000nm，较佳为大于1,500nm，更佳为大于2,000nm，更佳为大于2,500nm。不使用波长而使用频率得出较佳的光谱区，而很多实施例使用其中的射到试样或样本、透过试样或样本或从试样或样本射出的光线，所述光的的频率为10,000cm-1至800cm-1，较佳为5,000cm-1至900cm-1，更佳为3,000cm-1至1,000cm-1，更佳为2,000cm-1至1,000cm-1。相似地往往较佳的光谱区的频率为10,000cm-1至2,000cm-1，较佳为5,000cm-1至2,000cm-1，更佳为3,000cm-1至2,000cm-1。
一个更佳的调整装置中，调整光谱信息的方法是以时域或距域大致代表频率强度或波长强度，较佳为由一干涉仪进行调整，例如迈克尔逊干涉仪或法布里一珀罗干涉仪。与所述更佳的调整装置有关或在其内的试样的较佳有关安排是所述试样置在一个光源和所述调整装置之间，较佳为所述试样置在所述调整装置和所述检测器之间。当所述调整装置是一迈克尔逊干涉仪，较佳为所述试样置在本发明的部分实施例的所述分光板和其中一面镜之间。
本发明的一个往往较佳的特征是可使用一个大的收集角，从而较佳地增加射进所述调整装置、透过所述调整装置和射出所述调整装置的光线量。特别是一调整装置的收集角为大于5度，较佳为大于10度，较佳为大于15度，较佳为大于20度，较佳为大于30度，较佳为大于45度。
本发明可提供相似效果的实施例的另一特征是所述调整装置如一干涉仪的一个大的发散度，较佳为由较短的最大光程差，例如基于有限的自我切趾。较佳的一调整装置的光学发散度为大于2度，较佳为大于4度，较佳为大于6度，较佳为大于8度，较佳为大于10度，较佳为大于15度。
本发明的一个特别较佳的实施例是所述干涉仪的尺寸较小，如由所述干涉仪的一结构尺寸所限定，较佳为所述干涉仪的最大结构尺寸，其原因是所述干涉仪的尺寸可限定不同方法的应用性。根据本发明较佳为一干涉仪的结构尺寸为小于30cm，较佳为小于20cm，更佳为小于15cm，更佳为小于10cm，更佳为小于8cm，更佳为小于6cm，更佳为小于4cm，更佳为小于3cm，更佳为小于2cm，更佳为小于1cm。
一个典型的干涉仪，如迈克尔逊干涉仪包括一面可移动的镜，从而改变所述干涉仪的光程差。本发明的很多实施例具有所述可移动的镜，其中较佳为减少所述镜的移动，以致得到适当的机械结构。在所述往往较佳的实施例中，在所述干涉仪内的一面镜的扫描长度为小于1,000μm，较佳为小于750μm，更佳为小于500μm，更佳为小于300μm，更佳为小于200μm，更佳为小于100μm，更佳为小于75μm，更佳为小于50μm，更佳为小于30μm，更佳为小于20μm，更佳为小于10μm。一般而言，所述调整装置的一光学部件的移动得出一干涉仪或较佳为一干涉图的光程差。很多较佳的实施例具有的一干涉仪或干涉图的光程差为小于2,000μm，更佳为小于1,000μm，较佳为小于750μm，更佳为小于500μm，更佳为小于300μm，更佳为小于200μm，更佳为小于100μm，更佳为小于75μm，更佳为小于50μm，更佳为小于30μm，更佳为小于20μm，更佳为小于10μm。
通常必须知道一个信号的观察调整和其对应的光程差之间的关系。本发明很多实施例是基于参考外部信息或信号而进行的对于已调整信号的采集，较佳为参考信息或信号大致反映一干涉仪的一移动部分的位置，更佳为参考信号来自一激光，例如一氦氖激光器，更佳为参考信号来自一激光二极管，更佳为参考信号来自一发光二极管，例如一宽带光源，最少与一激光比较。在这些实施例，较佳是采集的数据点的数目与所述参考信号的干涉图的数目相同(例如已调整的氦氖激光器的波特性)，较佳为数据点的数目为干涉图的数目的2倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的4倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的8倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的16倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的32倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的64倍或以上。这能展示很多实施例中高度优选的所述干涉信号更详细的结构。
另一方面，本发明的很多高度优选的实施例没有参考一外来源以取得参考信号。较佳为对于已调整信号的采集不是参考外部信息或信号而进行，较佳为采集参考内部信息或信号而进行，例如所述干涉信号的可识别的信号，更佳为根据所述干涉仪的一个移动部件的移动时间进行，只倚靠一光学部件的可重复的移动，及/或根据所述干涉仪的移动部件的移动控制信号，例如像电压的一数码数据，较佳为时间的参照在预设时间间距设定或证实，较佳为对已知物料的特性进行观察。为了这个目的，几个实施例使用一项或多项已知特性的物质，如一参考试样。
在这些实施例中往往较佳为采集的数据点的数目与一预设的参考信号的干涉图的估计数目大致相同，参考信号较佳为已调整光线，例如为了让使用所述外部参考信号得出的干涉数据可直接比对，较佳为数据点的数目为干涉图的数目的2倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的4倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的8倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的16倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的32倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的64倍或以上，较佳为关于已调整信号的信息由表示光程差的相等间距的插值而得。
在光程差由一光学部件如一面镜，较佳为两面镜，的移动构成的实施例中，例如迈克尔逊干涉仪，本发明的很多较佳的实施例涉及一干涉仪，其包括两面镜在扫描时被移动，较佳为相对只有其中一面镜的移动而言，所述两面镜的移动导致最大光程差的增加。
一个干涉仪，在很多实施例中较佳为一法布里-珀罗干涉仪，包括至少一个反射率为小于1的部分反射镜，较佳为反射率为小于0.9，更佳为反射率为小于0.75，更佳为反射率为小于0.5，更佳为反射率为小于0.3，更佳为反射率为小于0.2，更佳为反射率为小于0.1。在其它实施例中，特别是当光谱分辨率的要求受限制时，较佳为使用一法布里-珀罗干涉仪，包括两个反射率为小于1的部分反射镜，较佳为反射率为小于0.9，更佳为反射率为小于0.75，更佳为反射率为小于0.5，更佳为反射率为小于0.3，更佳为反射率为小于0.2，更佳为反射率为小于0.1。
根据本发明的调整装置较佳是使用“固态”致动器移动一光学部件，如一面镜或一干涉仪的分光板，其中所述“固态”致动器是电动机、磁力电动机或热电动机，较佳为生产一大致线性运动，较佳为所述运动由一压电致动器产生，例如一固态压电致动器或膜片致动器或类似的致动器。
除了光学部件的线性运动外，所述部件的转动能相似地用于产生信号调整。一个基于光学部件的转动的往往较佳的实施例是一分光板在两面镜之间的轴上的一点转动，或当一干涉仪是一法布里一珀罗干涉仪，包括两个或以上反射面，其在分析进行时大致不会相对移动，但所述反射面的角位在分析进行时相对于所述试样或所述信号来源有所改变。
有关检测已调整的光线，不同的实施例使用一个对以下一项或多项波长区敏感的检测器：紫外线、可见光线、近红外线、中红外线、远红外线。为此，本发明使用以下检测器：硅光电二极管、光电倍增管、氘化硫酸三甘钛(DTGS)、碲汞镉(MCT)等。
本发明不同实施例使用的很多部件都受一项或多项环境因素或特性如温度、湿度或环境空气成分所影响，本发明中这些因素环境有些可使用标准化或标定的方法抵销，而其它实施例则使用全部或部分因素。例如对于温度，较佳为温度的变化受限制，较佳为温度的变化小于±5℃，更佳为温度的变化小于±2℃，更佳为温度的变化小于±1℃，更佳为温度的变化小于±0.5℃，更佳为温度的变化小于±0.1℃，较佳为目标温度高于环境温度。近似地，对于湿度，较佳为湿度小于10％，更佳为湿度小于1％，更佳为湿度小于0.1％，更佳为湿度小于0.01％，更佳为湿度小于0.001％，较佳为湿度使用湿度吸收剂及/或从外供应的干气体较佳为氮气(N2)而变化。而对于二氧化碳，较佳为二氧化碳的水平小于1％，更佳为湿度小于0.1％，更佳为湿度小于0.01％，更佳为湿度小于0.001％，更佳为湿度小于0.0001％，较佳为二氧化碳的水平使用二氧化碳吸收剂及/或从外供应的二氧化碳自由气体较佳为氮气而变化。其它实施例中，一干涉仪不是根据物理特性及/或化学特性而变化，较佳为所述特性为以下其中一项或多项：温度、空气成分、湿度。
优选实施例使用一串的独立检测器进行，其排列方式至少为一维排列，较佳为二维排列，较佳为任何调整及/或聚焦装置的排列可让各独立检测器采集的信息与以空间划分的一试样的一部分或一试样的样本联系比对。通常较佳为所述检测器中至少两个提供的关于所述试样的光谱特性的信息大致不同。
通常较佳为每行或每列的独立检测器的数目等于或大于4，较佳为大于8，更佳为大于16，更佳为大于32，更佳为大于64，更佳为大于128，更佳为大于256，更佳为大于512。
因试样的均一性有限，通常较佳为至少两个所述检测器提供的关于所述试样或样本的光谱特性大致不同，并该分别由所述试样或样本的至少两个部分不同的化学成分或其它特性造成，较佳为结合两个或以上检测器所得的信息可用于建立一试样或样本的化学成分或其它特性的变差的空间示图。
本文中“干涉图”指干涉数据，其与光程差互相关联，并假设进行观察之间的差距相等，或进行某一观察时的光程差为已知的。一般而言，一干涉图是线性或非线性光谱部分的组合，但在某些情况下会出现如自我切趾的特性。常见并较佳的干涉图如一迈克尔逊干涉仪的干涉图中，所述干涉图包含大致所有的光谱部分都显示结合正及/或负影响的信息(如零光程差或迈克尔逊干涉仪干涉图出现的中心裂纹)。本发明的几个同样优选的实施例中，所述干涉图没有包含大致所有的光谱部分都显示结合正及/或负影响的信息(如零光程差或迈克尔逊干涉仪干涉图出现的中心裂纹)。
采集的已调整的光线的信息质量的一特性为其强度分辨率，如在数字化一模拟信号时(ADC)。模拟信号数字化的结果往往有高的分辨率，例如数字表示为32数位或以下，较佳为数字表示为24数位或以下，较佳为数字表示为16数位或以下，较佳为数字表示为12数位或以下，较佳为数字表示为10数位或以下，较佳为数字表示为8数位或以下。通常模拟信号数字化的低分辨率都被抵销，较佳为信号的放大在量度期间或有所变化，或信号使用两个或以上数字化装置量度，并每个量度信号的放大率大致不同，较佳为已调整光线的信息的表达已考虑放大率的影响。
通常较佳为在使用采集的已调整的信号评定一化学特性/物理特性前先进行变换，较佳为进行变换的目的为抵销调整装置及/或采集装置的不变或可变特性，较佳为变换以采集的信息的一项或多项特性定义，较佳为变换以要采集的信息的一项或多项特性定义。尤其是，变换的目的为在指定时间纪录的信息和关于光程差的信息的联系比对，较佳为其目的为根据已知的光程差得出信息，较佳为光程差的间距大致相同。
本发明的较佳实施例通常以采集一组经调整信号(如刮扫)为基础，但较佳为由2次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由4次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由8次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由16次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由32次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由64次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由128次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由256次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由512次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由1,024次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由2,048次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由4,096次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由8,192次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由16,384次或以上刮扫或扫描所得。这容许多于一次刮扫以得出关于有关量度的不同信息如统计特性，较佳为所述统计特性是以下其中一项或多项：算术平均、加权平均、几何平均、调和平均、最大值、最小值、全距、中位数、变异数、标准差、任何统计矩、与时间或其它参考数据的关联，较佳为所述统计特性用以决定一次扫描的特性，较佳为所述统计信息用以评定一试样的一个化学特性或物理特性。较佳为一系数或相参特性(如负载)，较佳为所述系数信息是以下其中一项或多项：本征矢、本征值、主分量、主分量得分。这些系数信息可用作分析个别刮扫，其目的为分辨出“不寻常”或非正常情况，或可用作研究每次刮扫都不同的影响，例如在量度均一性较低的试样时便预计有此情况。
多个实施例使用调整经调整的信号的方法，较佳为经调整的光线的信息在与化学特性或物理特性联系比对前经调整，较佳为进行调整的目的为帮助或改善所述联系比对的预测效果，较佳为所述调整使用一个或以上系数或变换进行，较佳为所述系数或变换以调整装置及/或采集装置的质量的及/或数量的特性为基础而定，更佳为所述系数或变换与独立调整装置及/或采集装置互相关联，较佳为所述调整具有使采集的信息大致在质量及/或数量上标准化的效果。另外，较佳为所述采集的信息经一数值函数变换，较佳为所述变换是以下其中一项或多项：加法、乘法、多项式、对数、指数、三角函数。较佳为所述变换的目的为令采集的信息和化学特性或物理特性的表达的关系大致线性。
由于关于已调整信号的信息或干涉图通常不会反映无穷小的调整，故通常较佳为所述采集的信息在使用一计算方法与所述至少一个化学特性联系比对前，应用不规则的预设变数组或系数组(如：切趾法)，较佳为所述切趾以产生的波函数信息的特性为基础而定，较佳为其目的为去除或抑制周期性或大致周期性的系统性影响。通常切趾法因应不同光谱元素或光谱特征而有所不同，较佳为调节至可加强输出效果。
本发明的不同较佳实施例与不同光谱应用有关，并根据有关设置而定，例如光线射到试样或样本，以判定光线的衰减，并经调整的光线为通过或射向试样的光线。通常较佳为，同时使用一特性已知的试样或样本(即参考试样)，较佳为所述已知特性为化学特性或物理特性的大致缺乏(即零试样)。另外，其它实施例在采集试样或样本的信息时同时采集或判定参考试样的特性(即双光束光谱学)，较佳为在采集试样或样本的信息时不时同时采集或判定参考试样的特性(即单光束光谱学)，但一参考试样的特性从一参考试样的前次量度储存起来，或有关特性从所述试样的量度中得出。
评定化学特性及/或物理特性的步骤较佳为包括与一组系数的联系对比，较佳为一个或多个所述系数为预设的。所述系数组较佳为一标定模型，较佳为所述标定模型由量度一个或多个试样或样本(即标定试样)而得出，较佳为所述试样或样本的一个或多个化学特性或物理特性为预设或已知的(即参考数值)。另外，所述标化试样的量度在与评定有关试样时的因素大致相同的情况下进行，较佳为所述因素为环境特性(如温度、气压)，较佳为所述环境因素代表不同装置。本发明的较佳实施例中的标定模型为以下一个或多个：线性回归模型(LR)、多元线性回归模型(MLR)、主成份模型(PCA/PCR)、部分最小平方(PLS)、人工神经网络(ANN)多元标定模型。
一较佳实施例容许至少部分光谱信息的建立，较佳为所述波函数是一单一的光谱元素的一余弦函数或正弦函数，更佳为所述波函数是一个代表一光谱特征的函数，如一衰减特征或排放特征，较佳为所述光谱特征包括多于一个衰减特征或排放特征，其通常高度互相关联。
本发明的评定可应用于多种不同试样上，其可为以下一项或多于一项：含水试样如环境试样、饮用水、浴水、生产用水、冷却水；生物试样如组织试样、血液试样、尿液试样、粪便试样、细胞培养试样、细菌培养、酵母培养；工业试样如油试样、石油试样、油脂试样、药物试样；食物试样如牛奶试样、奶类制品试样、肉试样、鱼试样，水果试样、蔬菜试样；气体试样如废气、发酵气体、可燃气。一般而言，评定的所述化学特性或物理特性是以下其中一个：光谱特性、温度、浊度、有机物含量、干物含量、溶解物含量、叶绿素、纤维、氨基酸、蛋白质、脂肪、脂肪酸、脂类、甘油酯、胆固醇、酶、糖、葡萄糖、醇、乙醇、甲醇、酸、柠檬酸、酸性酸、脂族物、芳族物、甲酮、醛、酸碱度、密度、盐度、颜色。通常，本发明实施例中评定的所述试样经预先处理，如研磨、铣削、均化、溶解、蒸发、加热、冷却、过滤、燃烧。
本发明的一个优选特征为，评定的所述试样或所述试样的样本进行评定前放置在一试样装置内，并维持至少容许经调整光线的信息的采集的时间，所述试样装置大致只在经调整光线的信息的采集时与调整装置直接接触，较佳为所述试样装置适用于评定一单一的试样，较佳所述试样装置在评定完成后即被弃掉。
基本上，本发明的几个较佳实施例可应用于多方面，但较佳应用包括加工控制、质量控制、临床诊断、环境控制。
实施例一：一迈克尔逊干涉仪
迈克尔逊干涉仪为一个可把一束光线(电磁辐射)一分为二并重新合并两束光线的装置。若两光线束移动距离相同，重新合并时光线的所有光谱元素都会保留。但若两光线束移动距离不同，某些光谱元素便会出现干涉。
图1示出了一迈克尔逊干涉仪。其典型的结构包括两面镜子101和102，一分光板103、一光源104和一检测器105。所述光源106的光线到达所述分光板，并被分为两束光线，其中一束光线被一分光板107反射，另一则穿过一分光板108。两束光线各自被镜子反射并在分光板上重新合并，并反射到所述检测器(图中未示)上。
假设进入干涉仪的光线只含一种光谱元素，从光线波的特性可知，若两束光线移动了相同距离并重新合并，光线的能量不变。若两束光线的移动距离有所变化，例如一个或两个镜子被移动，两束光线的波函数便会在重新合并时出现某程度的异相。若距离的差距达到波长的1/2，它们便会完全异相并互相抵销。若距离的差距达到波长的1/1，它们便会再次同相。当差距增加，这个原理便会重复，即每次差距达到完整波长加1/2波长时便会异相，并每次差距达到完整波长时便会同相。因此，光线束之间的距离改变时，检测器上即出现一干涉图。
若所述光线包含多于一种光谱元素，每个光谱元素都出现以上所述的干涉。于某刻，即当两面镜子之间的距离(光程差)相同时，所有光谱元素都是同相的。在其它时间，不同光谱元素相对于其它光谱元素为异相的。
光学部件较佳为设置在，或附设在一名为“干涉仪的”结构109上，较佳为其它部件如光源、检测器和镜子致动器(图中未示)也包括在内。最后，系统的所有组件，包括电组件(图中未示)，也包括在一仪器箱体110内。较佳为所述干涉仪及所述箱体的其中一个或两个以环境参数如温度或空气成分调节(图中未示装置)。
光源
光基本上是任何电磁辐射，实际上，光的光谱范围受所述干涉仪的组件的光谱特性所定义或限制。在研究参数为一试样的光的衰减或吸收的应用中，所述试样需放在光路上，以使到达所述检测器的光线已与所述试样相互作用。很多实施例中，所述试样放在所述光源和所述调整装置之间，在其它实施例中，所述试样则放在所述分光板和其中一面所述镜子之间，而在很多较佳实施例中，所述试样放在所述调整装置和所述检测器之间。观察所得的信息的性质取决于所述试样相对所述干涉仪其它部件的位置。其它应用如光致发光(荧光或磷光)、喇曼、散射、反射、化学发光中，被分析的光线直接或间接的从所述试样而来。
检测
通常所述检测器为一个对光线敏感的装置，其直接量度所述经调整的光线。其它应用中，所述检测器检测所述经调整的光线的副效应，例如光声光谱学中，所述经调整的光线在所述试样中产生声信号，故所述检测器为一个对产生的声信号或压力敏感的传声器。
为同步化数据的采集，通常使用另一检测器调整和检测一特性已知的参考光线，通常为激光或激光二极管。若所述参考光线为一频带较窄的激光，其干涉图便会是一连串的起伏。这些信息然后用作控制数据的采集。
实施例二：本发明的一迈克尔逊干涉仪
图2示出了本发明的一“固态”迈克尔逊干涉仪。图2A示出了一可移动镜子的结构，其中201为一架体，其中附有一膜式压电致动器203(Piezomechanik Dr.LutzPickelmann GmbH，Germany)，所述致动器中间附有一镜子202。
图2B示出了所述干涉仪的光学部件的相对设置，图中显示了一可移动镜子211和一固定镜子213，两者中间则设有一分光板212。
图2C示出了一尺寸约为4×4×4cm的块体221，其光学组件为固定的。222显示了光线(从一未示的光源)的进入，223则显示了所述经调整的光线向一检测器(图中未示)的离开位置，另外所述块体也包括把镜子定位的装置的设定结构(图中未示)。
以上所述的干涉仪也可以应用于另一实施例中，其中所述固定镜子以一第二并较佳为相同的可移动镜子代替，当两面镜子大致同时移动时，并线性速度较佳但不定为相近，即可达致大致双倍最大光程差。
实施例三：本发明的一法布里-珀罗干涉仪
图3示出了本发明的一“固态”法布里-珀罗干涉仪。图3A示出了传送镜子部件301和302的设计和设置，所述镜子部件为三角形，并相对形成60度角。
图3B示出了一固定件311，其中一个所述镜子部件设在其上。另外，一膜式压电致动器312(Piezomechanik Dr.Lutz Pickelmann GmbH，Germany)设置在另一所述镜子部件上。所述致动器设置在一环边313上。
图3C示出了所述干涉仪的外壳，其中321为一壳体，所述致动器和所述环边设在其上。另外，三螺栓322把所述固定件固定于所述壳体上，并容许所述固定件的调整，所述镜子部件301也与所述致动器即所述镜子部件302互相调整。
实施例四：傅里叶变换光谱分辨率
图4示出了水溶液的多种光谱分辨率的傅里叶变换吸收光谱，其包括：2.1％葡萄糖、1.3％果糖、1.3％麦芽糖、2.1％氚核X-100及1.1％聚乙二醇。此光谱使用Bomem分光测光仪纪录，并包括32次扫描，标定光谱分辨率则为2cm-1(8k干涉图)。图A至F是从相同干涉图(背景及试样)计算所得，没有使用切趾法，另傅里叶变换的干涉图的长度为：A-8k分辨率2cm-1、B-4k分辨率4cm-1、C-2k分辨率8cm-1、D-1k分辨率16cm-1、E-1/2k分辨率32cm-1、F-1/4k分辨率64cm-1。在1650cm-1和3400cm-1附近范围的水的吸收十分强烈，令计算所得的吸收信息变得不可靠，故光谱中没有纪录这些范围。
图4A示出了一分辨率约为2cm-1的光谱，如约每1cm-1纪录一次光谱数据。毗分辨率使用一8k干涉图取得(8192个数据点或约2.6mm延迟)。这个光谱显示，波数为1100cm-1时出现典型的OH基吸收(主要吸收频带的阔度约为100cm-1，次要吸收频带的阔度约为10cm-1)，波数为1200cm-1至1500cm-1的范围内出现CH基吸收(吸收频带的阔度约为35cm-1)，波数为3000cm-1以下时出现CH3基吸收(吸收频带的阔度约为100cm-1)。另外，从波数为1500cm-1、1800cm-1和3500cm-1附近的狭窄的吸收数据中可看到水气的吸收。以上的特征都可在光谱上看到(峰宽为约4cm-1)。
图4B示出了一分辨率约为4cm-1的光谱，如约每2cm-1纪录一次光谱数据。此分辨率使用一4k干涉图取得(4096个数据点或约2.6mm光程差)。与图4A相比，最大分别为水气吸收的减少。
图4C示出了一分辨率约为8cm-1的光谱，如约每4cm-1纪录一次光谱数据。此分辨率使用一2k干涉图取得(2048个数据点或约1.3mm光程差)。与图4A及图4B相比，最大分别为水气吸收基本上消失了。
图4D示出了一分辨率约为16cm-1的光谱，如约每8cm-1纪录一次光谱数据。此分辨率使用一1k干涉图取得(1024个数据点或约0.7mm光程差)。与图4A、图4B及图4C相比，一些细微特征失去了，即OH基吸收的缘峰变成了肩形。
图4E示出了一分辨率约为32cm-1的光谱，如约每16cm-1纪录一次光谱数据。此分辨率使用一1/2k干涉图取得(512个数据点或约0.3mm光程差)。与图4A、图4B、图4C及图4D相比，多数吸收特征都变形了。
图4F示出了一分辨率约为64cm-1的光谱，如约每32cm-1纪录一次光谱数据。此分辨率使用一1/4k干涉图取得(256个数据点或约0.15mm光程差)。与图4A、图4B、图4C、图4D及图4E相比，只剩下主要特征，但都变形了。
实施例五：模拟干涉图
为说明干涉图的波函数的特性，使用了一简单系统模拟以建立干涉图。所述模拟系统为一排放系统，其包括四个排放源，代表不同排放特性。图5A示出了所述排放源，即一个宽阔的“背景”排放(线1)和三个“峰端”，第一个出现在频率为10(线2)时，第二个出现在频率为20(线3)时，第三个出现在频率为22(线4)时。
图5B示出了三个干涉图，其为所述排放系统计算所得(余弦波函数)，其中第一个干涉图(线1)代表图5A表示的强度，第二个干涉图(线2)代表所述排放系统在频率为22时其峰端的强度减少了，第三个干涉图(线3)代表所述排放系统在频率为10时其峰端的强度增加了，第四个干涉图(品红)代表所述排放系统在频率为20时其峰端的强度减少了(线4)。在傅里叶变换光谱中，这系统需要最少1的延迟，以隔离频率在20和22时的峰端。
不同的干涉图显示了波函数的正交性质。第二、三及四个干涉图的不同延迟的改变与第一个干涉图实际上并不相关，图5C也可说明此点，其显示了第一个干涉图和第二个的分别(线1)，也显示了第三和第一个的分别(线2)，也显示了第四和第一个的分别(线3)。
在频率为10时改变峰端的排放(图5C中的线2)的效果十分明显，因这效果的振幅相对于其它出现在频率为22和20时峰端的效果比较缓慢。另外，峰端22和20的效果的分别(图5C中分别为线3和线2)十分明显，即使延迟很小，如延迟为0.2或0.1时。
模拟所得的结果显示近似的光谱特征可得出高度正交的波函数的组合，即使延迟相对现有方法而言十分小。对于熟习现有技术的人员而言，明显的是系统的特性如不同排放源的绝对或相对强度可使用根据受限制的延迟收集所得的干涉数据而得出。另外，明显的是，干涉图中不包括中心裂纹的范围也显示这特性。
实施例六：光谱信息
为说明一干涉图可得出的信息，使用了一单光束光谱进行模拟，并使用8k双面干涉图收集信息。运用这数据得出不同光程差的余弦函数的分数，结果显示在图6中。
首先针对一水气的窄的吸收频带进行研究。图6A示出了峰端的单光束的强度，代表峰端顶端(1869cm-1)至1873cm-1时的“底线”的范围内的几个频率根据中心裂纹和不同光程差之间的范围建立出来，并显示在图6B中。图6B显示中心裂纹后不远的所有频率都急速上升，并在光程差达约0.03的范围内所有频率相遇，但在光程差高于0.05时则分离了。这种分离与预期的图样十分接近，即使光程差不同时会产生不同频率的幅度。这显示了在光程差为约0.03后，峰端开始成形，但其“真正”形状需在光程差大于0.25时才建立(4k干涉图)。
然后在一较阔并约为1250cm-1的峰端进行了近似的研究，见图6C，而图6D显示了有关结果。图6D显示与图6B相近似的特征，所有频率在中心裂纹出现后不远出现，并峰端在光程差为约0.01时开始形成，峰端的形状在光程差为约0.03后大致稳定，并两者均相对于强度和形状。
以上得出的结论是，峰端的形式决定重组其形状和强度的所需光程差。另一方面，低于此的光程差可用作采集有关峰端的形状和强度的系统化信息。从计量分析化学的角度而言(如多变标定)，这些信息已足够评定一试样的一化学特性或物理特性，并使用一合适的模型，因这模型可以与所述试样的特性相关的特性为基础，并该特性与所述试样的光谱特性只是部分相关。
实施例七：干涉图标准化
经如一迈克尔逊干涉仪调整的光线的干涉取决于所使用系统的光谱特性，主要因素有经调整的光源的特性，有时为一与所述光源的光线相互作用的试样的特性，最后为使用光学部件特性，如镜子、分光板、检测器。另一可影响干涉的观察如干涉图的为观察时移动并产生干涉的部分的位置。这必须具备关于光程差的准确认识，这通常以使用相同或相近的光学系统调整一单色光线，并使用此光线的波形特性，以追踪或控制经调整信息的采集。
本发明的方法依赖其它方法决定光程差。一较佳方法为使用所述系统的本身已有的特性以取得关于光程差及/或镜子移动的信息。根据以上所述，所述系统的特性取决定调整的结果，例如对于已传送能量的检测，如在中红外线区内，调整的结果取决于所述光源的特质和所述系统的光学特性，故所述干涉图的某些特性完全取决于所述光学装置的位置。在不知道所述调整装置的准确位置的情况下，可找出所述系统中一个或多个可辨识特性，并使用该信息把观察的时间或其它控制性参数与光程差联系比对。根据所用的所述系统特性，与光程差的联系比对可在更长或更短时间内再生。因此，在一些实施例中，较佳为在所述干涉仪每次进行扫描时建立或验证这联系比对，而在其它同样为较佳实施例中，则在固定时间进行，如每秒一次、每分钟一次、每小时一次、每星期一次，甚或更长。很多实施例中，较佳为在所述系统上加上一个或多个装置，其特性为已知的，以建立该可辨识的特性。除了容许光程差的联系比对的创造或验证外，这些发明也容许所述系统中其它特性如光学反应。
为说明调整的一些特性，图7A至图7C出示了几个使用Bomem分光测光仪(8k干涉图)纪录的干涉图。此仪器使用一氦氖激光器控制数据的收集，以确保可得出光程差的精密判定。图中显示了73个以置在光路中的约50μm的含水薄膜收集的独立的干涉图(加上64次扫描)，并包括0％至约10％的不同分量的溶解物(乳糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、氚核、聚乙二醇)。
图7A示出了73个独立试样的干涉图中心裂纹附近的范围(光程差为0，数据点为4097)。从图中可知，不同量度的中心裂纹范围十分相近，尤其是强度的高低的位置。
另外，图7B示出了干涉图中数据点2000和2100之间(光程差约为-0.1cm)的范围，这说明了个别量度的分别主要在于强度的不同高低，而干涉图特征的位置大致相同。
图7C示出了干涉图开始时(光程差为约-0.2cm)的干涉数据。如在图7A和图7B中，个别量度得出不同的强度，但位置大致相同。另外，数据点110和260之间出现了一比较复杂的干涉结构，说明了除干涉图的个别高低外，每个量度都产生了这些较复杂的结构。
从上所述可知，若光学系统比较稳定，则可辨识出干涉图的几个特征，并用以精密的决定干涉图现时的光程差。为补足光学系统不稳定的不足，可使用额外材料如已知的吸收/排放材料或干涉过滤器以得出近似的干涉结构，这些结构可被辨识并用以辨识调整系统的特征，如判定其光程差。
上述实施例为本发明的优选方式，但本发明的实施方式并不为上述实施例所限定，其他的任何未背离本发明的精神下所作的实质或原理上的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换或替换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (116)

1.一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法，其包括以下步骤：
设立调整装置，所述调整装置包括一干涉仪，其使用一固态致动器，所述干涉仪的至少一个光学部件的移动形成光程差；
所述干涉仪调整所述试样射出的光线，所述光线已与所述试样相互作用及/或射到所述试样；
使用至少一个检测器，在近红外光谱区及/或红外光谱区内检测经调整的光线或一由所述经调整的光线衍生的特性；
把所得信息与所述至少一个化学特性或物理特性联系比对。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述光线射到所述试样前经过调整。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述固态致动器是压电致动器、热致动器或静电致动器，例如一固态压电致动器或膜片致动器。
4.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：对于在中红外线区光线解调光谱信息所定明的光谱分辨率为小于8cm-1，较佳为小于16cm-1，更佳为小于32cm-1，更佳为小于64cm-1，更佳为小于96cm-1，更佳为小于128cm-1，更佳为小于160cm-1，更佳为小于192cm-1，更佳为小于224cm-1，更佳为小于256cm-1。
5.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：对于在近红外线区光线解调光谱信息所定明的光谱分辨率为小于8cm-1，较佳为小于16cm-1，更佳为小于32cm-1，更佳为小于64cm-1，更佳为小于96cm-1，更佳为小于128cm-1，更佳为小于160cm-1，更佳为小于192cm-1，更佳为小于224cm-1，更佳为小于256cm-1。
6.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述调整装置包括至少一个光源。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述光源光线射到中红外线区、近红外线区、可见光谱区、紫外光谱区，较佳为所述光源是一热发光光源、发光二极管或激光二极管，较佳为包括多于一个特性近似或不同的光源。
8.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：射到试样、透过试样或从试样射出的光线的波长为大于1,000nm，较佳为大于1,500nm，更佳为大于2,000nm，更佳为大于2,500nm。
9.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：射到试样、透过试样或从试样射出的光线的频率为10,000cm-1至800cm-1，较佳为5,000cm-1至900cm-1，更佳为3,000cm-1至1,000cm-1，更佳为2,000cm-1至1,000cm-1。
10.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：射到试样、透过试样或从试样射出的光线的频率为10,000cm-1至2,000cm-1，较佳为5,000cm-1至2,000cm-1，更佳为3,000cm-1至2,000cm-1。
11.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：调整光谱信息的方法是以时域或距域大致代表频率强度或波长强度，较佳为使用一干涉仪进行调整，例如迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪。
12.如以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：一试样置在一个光源和所述调整装置之间，较佳为所述试样置在所述调整装置和所述检测器之间。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述调整装置是一迈克尔逊干涉仪，并所述试样置在所述分光板和其中一面镜之间。
14.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：一干涉仪的收集角为大于5度，较佳为大于10度，较佳为大于15度，较佳为大于20度，较佳为大于30度，较佳为大于45度。
15.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：一调整装置的光学发散度为大于2度，较佳为大于4度，较佳为大于6度，较佳为大于8度，较佳为大于10度，较佳为大于15度。
16.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：一干涉仪的任一结构尺寸都小于30cm，较佳为小于20cm，更佳为小于15cm，更佳为小于10cm，更佳为小于8cm，更佳为小于6cm，更佳为小于4cm，更佳为小于3cm，更佳为小于2cm，更佳为小于1cm。
17.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述干涉仪的至少一个光学部件的扫描长度为小于1,000μm，较佳为小于750μm，更佳为小于500μm，更佳为小于300μm，更佳为小于200μm，更佳为小于100μm，更佳为小于75μm，更佳为小于50μm，更佳为小于30μm，更佳为小于20μm，更佳为小于10μm。
18.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述干涉仪的光程差为小于2,000μm，更佳为小于1,000μm，更佳为小于750μm，更佳为小于500μm，更佳为小于300μm，更佳为小于200μm，更佳为小于100μm，更佳为小于75μm，更佳为小于50μm，更佳为小于30μm，更佳为小于20μm，更佳为小于10μm。
19.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：对于已调整信号的采集为参考外部信息或信号而进行，较佳为参考信息或信号大致反映一干涉仪的一移动部分的位置，更佳为参考信号来自一激光，更佳为参考信号来自一激光二极管，更佳为参考信号来自一发光二极管。
20.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，对于已调整信号的信息的采集为参考一特性已知的已调整参考信号而进行，其特征在于：采集的数据点的数目与所述参考信号的干涉图的数目相同，较佳为数据点的数目为干涉图的数目的2倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的4倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的8倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的16倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的32倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的64倍或以上。
21.根据权利要求1至17中任一权利要求所述的方法，其特征在于：对于已调整信号的采集不是参考外部信息或信号而进行，其中采集较佳为参考内部信息或信号进行，更佳为参考所述干涉仪的所述至少一个光学部件的移动时间进行，及/或参考所述固态致动器进行，较佳为时间的参照在预设时间间距设定或证实，较佳为对已知物料的特性进行观察。
22.根据权利要求21所述的方法，对于已调整信号的信息的采集不是参考一特性已知的参考信号而进行，其特征在于：采集的数据点的数目与一预设的参考信号的干涉图的估计数目大致相同，参考信号较佳为已调整光线，较佳为数据点的数目为干涉图的数目的2倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的4倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的8倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的16倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的32倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的64倍或以上，较佳为关于已调整信号的信息由表示光程差的相等间距的插值而得。
23.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述至少一个光学部件是一面镜。
24.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述干涉仪包括至少两个光学部件，较佳为所述两个光学部件在扫描时被移动，较佳为相对只有一个光学部件的移动而言，所述两个光学部件的移动导致最大光程差的增加。
25.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述干涉仪是一法布里-珀罗干涉仪，包括至少一个反射率为小于1的部分反射镜，较佳为反射率为小于0.9，更佳为反射率为小于0.75，更佳为反射率为小于0.5，更佳为反射率为小于0.3，更佳为反射率为小于0.2，更佳为反射率为小于0.1。
26.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述干涉仪是一法布里-珀罗干涉仪，包括两个或以上反射面，其在分析进行时大致不会相对移动，但所述反射面的角位在分析进行时相对于所述试样或所述信号来源有所改变。
27.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：检测所述已调整光线的检测器为以下其中一项：硅光电二极管、光电倍增管、氘化硫酸三甘钛(DTGS)、碲汞镉(MCT)。
28.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述光路或光路的一部分，较佳为一干涉仪，其根据温度而变化，较佳为温度的变化受限制，较佳为温度的变化小于±5℃，更佳为温度的变化小于±2℃，更佳为温度的变化小于±1℃，更佳为温度的变化小于±0.5℃，更佳为温度的变化小于±0.1℃，较佳为目标温度高于环境温度。
29.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述光路或光路的一部分，较佳为一干涉仪，其根据湿度而变化，较佳为湿度小于10％，更佳为湿度小于1％，更佳为湿度小于0.1％，更佳为湿度小于0.01％，更佳为湿度小于0.001％，较佳为湿度使用湿度吸收剂及/或从外供应的干气体较佳为氮气(N2)而变化。
30.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述光路或光路的一部分，较佳为一干涉仪，其根据二氧化碳(CO2)的水平而变化，较佳为二氧化碳的水平小于1％，更佳为湿度小于0.1％，更佳为湿度小于0.01％，更佳为湿度小于0.001％，更佳为湿度小于0.0001％，较佳为二氧化碳的水平使用二氧化碳吸收剂及/或从外供应的二氧化碳自由气体较佳为氮气而变化。
31.根据权利要求1至27中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述光路或光路的一部分，较佳为一干涉仪，不是根据物理特性及/或化学特性而变化，较佳为所述特性为以下其中一项或多项：温度、空气成分、湿度。
32.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：对于已调整信号的信息的采集使用一串的独立检测器进行，其排列方式至少为一维排列，较佳为二维排列，较佳为任何调整及/或聚焦装置的排列可让各独立检测器采集的信息与以空间划分的一试样的一部分或一试样的样本联系比对。
33.如以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：大致所有所述检测器提供的关于所述试样的光谱特性的信息大致相同。
34.如以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述检测器中至少两个提供的关于所述试样的光谱特性的信息大致不同。
35.根据权利要求33或34所述的方法，其特征在于：所述检测器以阵列排序，并每行或每列的独立检测器的数目等于或大于4，较佳为大于8，更佳为大于16，更佳为大于32，更佳为大于64，更佳为大于128，更佳为大于256，更佳为大于512。
36.根据权利要求32至35中任一权利要求所述的方法，其特征在于：至少两个所述检测器提供的关于所述试样或样本的光谱特性大致不同，并该分别由所述试样或样本的至少两个部分不同的化学成分或其它特性造成，较佳为结合两个或以上检测器所得的信息可用于建立一试样或样本的化学成分或其它特性的变差的空间示图。
37.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：经调整的光线的信息是一干涉图，较佳为所述干涉图是线性或非线性光谱部分的组合。
38.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：经调整的光线的信息是一干涉图，较佳为所述干涉图包含大致所有的光谱部分都显示结合正及/或负影响的信息(如零光程差或迈克尔逊干涉仪干涉图出现的中心裂纹)。
39.根据权利要求1至38中任一权利要求所述的方法，其特征在于：经调整的光线的信息是一干涉图，较佳为所述干涉图没有包含大致所有的光谱部分都显示结合正及/或负影响的信息(如零光程差或迈克尔逊干涉仪干涉图出现的中心裂纹)。
40.如以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述变换导致在指定时间纪录的信息和关于光程差的信息的联系比对，较佳为其目的为根据已知的光程差得出信息，较佳为光程差的间距大致相同。
41.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：与一试样的至少一个化学特性及/或物理特性联系比对所采集信息或经变换或经调整所采集信息是由调整装置的1次刮扫或扫描所得，较佳为由2次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由4次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由8次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由16次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由32次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由64次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由128次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由256次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由512次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由1,024次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由2,048次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由4,096次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由8,192次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由16,384次或以上刮扫或扫描所得。
42.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：由2次或以上刮扫或扫描所得的信息是由2次或以上刮扫或扫描所得的一统计特性，较佳为所述统计特性是以下其中一项或多项：算术平均、加权平均、几何平均、调和平均、最大值、最小值、全距、中位数、变异数、标准差、任何统计矩、与时间或其它参考数据的关联，较佳为所述统计特性用以决定一次扫描的特性，较佳为所述统计信息用以评定一试样的一个化学特性或物理特性。
43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于：刮扫或扫描所得的信息是系数信息，较佳为所述系数信息是以下其中一项或多项：本征矢、本征值、主分量、主分量得分。
44.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：经调整的光线的信息在与化学特性或物理特性联系比对前经调整，较佳为进行调整的目的为帮助或改善所述联系比对的预测效果，较佳为所述调整使用一个或以上系数或变换进行，较佳为所述系数或变换以调整装置及/或采集装置的质量的及/或数量的特性为基础而定，更佳为所述系数或变换与独立调整装置及/或采集装置互相关联，较佳为所述调整具有使采集的信息大致在质量及/或数量上标准化的效果。
45.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述采集的信息经一数值函数变换，较佳为所述变换是以下其中一项或多项：加法、乘法、多项式、对数、指数、三角函数。
46.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述采集的信息在使用一计算方法与所述至少一个化学特性联系比对前，经不规则的预设变数组或系数组(如：切趾法)加权，较佳为所述切趾以产生的波函数信息的特性为基础而定，较佳为其目的为去除或抑制周期性或大致周期性的系统性影响。
47.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：光谱信息是根据一波函数的分数而定，较佳为所述波函数是一单一的光谱元素的一余弦函数或正弦函数，更佳为所述波函数是一个代表一光谱特征的函数，如一衰减特征或排放特征，较佳为所述光谱特征包括多于一个衰减特征或排放特征。
48.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：评定的所述试样是以下其中一个试样：含水试样如环境试样、饮用水、浴水、生产用水、冷却水；生物试样如组织试样、血液试样、尿液试样、粪便试样、细胞培养试样、细菌培养、酵母培养；工业试样如油试样、石油试样、油脂试样、药物试样；食物试样如牛奶试样、奶类制品试样、肉试样、鱼试样，水果试样、蔬菜试样；气体试样如废气、发酵气体、可燃气。
49.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：评定的所述化学特性或物理特性是以下其中一项：光谱特性、温度、浊度、有机物含量、干物含量、溶解物含量、叶绿素、纤维、氨基酸、蛋白质、脂肪、脂肪酸、脂类、甘油酯、胆固醇、酶、糖、葡萄糖、醇、乙醇、甲醇、酸、柠檬酸、酸性酸、脂族物、芳族物、甲酮、醛、酸碱度、密度、盐度、颜色。
50.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：评定的所述试样经预先处理，如研磨、铣削、均化、溶解、蒸发、加热、冷却、过滤、燃烧。
51.根据以上权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于：评定的所述试样或所述试样的样本进行评定前放置在一试样装置内，并维持至少容许经调整光线的信息的采集的时间，所述试样装置大致只在经调整光线的信息的采集时与调整装置直接接触，较佳为所述试样装置适用于评定一单一的试样，较佳为所述试样装置在评定完成后即被弃掉。
52.一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的系统，其包括：
调整装置，所述调整装置包括一干涉仪，其使用一固态致动器，所述干涉仪的至少一个光学部件的移动形成光程差，所述干涉仪可调整所述试样射出的光线，所述光线已与所述试样相互作用及/或射到所述试样；
至少一个检测器，其可在近红外光谱区及/或红外光谱区内检测经调整的光线或一由所述经调整的光线衍生的特性；
把所得信息与所述至少一个化学特性或物理特性联系比对的装置。
53.根据权利要求52所述的系统，其特征在于：所述固态致动器是压电致动器、热致动器或静电致动器，例如一固态压电致动器或膜片致动器。
54.根据权利要求52或53所述的系统，其特征在于：所述调整装置包括至少一个光源。
55.根据权利要求54所述的系统，其特征在于：所述光源光线射到中红外线区、近红外线区、可见光谱区、紫外光谱区，较佳为所述光源是一热发光光源、发光二极管或激光二极管，较佳为包括多于一个特性近似或不同的光源。
56.根据权利要求52至55中任一权利要求所述的系统，其特征在于：射到试样、透过试样或从试样射出的光线的波长为大于1,000nm，较佳为大于1,500nm，更佳为大于2,000nm，更佳为大于2,500nm。
57.根据权利要求52至56中任一权利要求所述的系统，其特征在于：射到试样、透过试样或从试样射出的光线的频率为10,000cm-1至800cm-1，较佳为5,000cm-1至900cm-1，更佳为3,000cm-1至1,000cm-1，更佳为2,000cm-1至1,000cm-1。
58.根据权利要求52至57中任一权利要求所述的系统，其特征在于：射到试样、透过试样或从试样射出的光线的频率为10,000cm-1至2,000cm-1，较佳为5,000cm-1至2,000cm-1，更佳为3,000cm-1至2,000cm-1。
59.根据权利要求52至58中任一权利要求所述的系统，其特征在于：调整光谱信息的方法是以时域或距域大致代表频率强度或波长强度，较佳为使用一干涉仪进行调整，例如迈克尔逊干涉仪或法布里-珀罗干涉仪。
60.根据权利要求52至59中任一权利要求所述的系统，其特征在于：一试样置在一个光源和所述调整装置之间，较佳为所述试样置在所述调整装置和所述检测器之间。
61.根据权利要求59所述的系统，其特征在于：所述调整装置是一迈克尔逊干涉仪，并所述试样置在所述分光板和其中一面镜之间。
62.根据权利要求52至61中任一权利要求所述的系统，其特征在于：一干涉仪的收集角为大于5度，较佳为大于10度，较佳为大于15度，较佳为大于20度，较佳为大于30度，较佳为大于45度。
63.根据权利要求52至62中任一权利要求所述的系统，其特征在于：一调整装置的光学发散度为大于2度，较佳为大于4度，较佳为大于6度，较佳为大于8度，较佳为大于10度，较佳为大于15度。
64.根据权利要求52至63中任一权利要求所述的系统，其特征在于：一干涉仪的任一结构尺寸都小于30cm，较佳为小于20cm，更佳为小于15cm，更佳为小于10cm，更佳为小于8cm，更佳为小于6cm，更佳为小于4cm，更佳为小于3cm，更佳为小于2cm，更佳为小于1cm。
65.根据权利要求52至64中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述干涉仪的至少一个光学部件的扫描长度为小于1,000μm，较佳为小于750μm，更佳为小于500μm，更佳为小于300μm，更佳为小于200μm，更佳为小于100μm，更佳为小于75μm，更佳为小于50μm，更佳为小于30μm，更佳为小于20μm，更佳为小于10μm。
66.根据权利要求52至65中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述干涉仪的光程差为小于2,000μm，更佳为小于1,000μm，更佳为小于750μm，更佳为小于500μm，更佳为小于300μm，更佳为小于200μm，更佳为小于100μm，更佳为小于75μm，更佳为小于50μm，更佳为小于30μm，更佳为小于20μm，更佳为小于10μm。
67.根据权利要求52至66中任一权利要求所述的系统，其特征在于：对于已调整信号的采集为参考外部信息或信号而进行，较佳为参考信息或信号大致反映一干涉仪的一移动部分的位置，更佳为参考信号来自一激光，更佳为参考信号来自一激光二极管，更佳为参考信号来自一发光二极管。
68.根据权利要求52至67中任一权利要求的系统，对于已调整信号的信息的采集为参考一特性已知的已调整参考信号而进行，其特征在于：采集的数据点的数目与所述参考信号的干涉图的数目相同，较佳为数据点的数目为干涉图的数目的2倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的4倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的8倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的16倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的32倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的64倍或以上。
69.根据权利要求52至68中任一权利要求所述的系统，其特征在于：对于已调整信号的采集不是参考外部信息或信号而进行，其中采集较佳为参考内部信息或信号进行，更佳为参考所述干涉仪的所述至少一个光学部件的移动时间进行，及/或参考所述固态致动器进行，较佳为时间的参照在预设时间间距设定或证实，较佳为对已知物料的特性进行观察。
70.根据权利要求69所述的系统，对于已调整信号的信息的采集不是参考一特性已知的参考信号而进行，其特征在于：采集的数据点的数目与一预设的参考信号的干涉图的估计数目大致相同，参考信号较佳为已调整光线，较佳为数据点的数目为干涉图的数目的2倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的4倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的8倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的16倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的32倍或以上，更佳为数据点的数目为干涉图的数目的64倍或以上，较佳为关于已调整信号的信息由表示光程差的相等间距的插值而得。
71.根据权利要求52至70中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述至少一个光学部件是一面镜。
72.根据权利要求52至71中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述干涉仪包括至少两个光学部件，较佳为所述两个光学部件在扫描时被移动，较佳为相对只有一个光学部件的移动而言，所述两个光学部件的移动导致最大光程差的增加。
73.根据权利要求52至72中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述干涉仪是一法布里-珀罗干涉仪，包括至少一个反射率为小于1的部分反射镜，较佳为反射率为小于0.9，更佳为反射率为小于0.75，更佳为反射率为小于0.5，更佳为反射率为小于0.3，更佳为反射率为小于0.2，更佳为反射率为小于0.1。
74.根据权利要求52至73中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述干涉仪是一法布里-珀罗干涉仪，包括两个或以上反射面，其在分析进行时大致不会相对移动，但所述反射面的角位在分析进行时相对于所述试样或所述信号来源有所改变。
75.根据权利要求52至74中任一权利要求所述的系统，其特征在于：检测所述已调整光线的检测器为以下其中一项：硅光电二极管、光电倍增管、氘化硫酸三甘钛(DTGS)、碲汞镉(MCT)。
76.根据权利要求52至75中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述光路或光路的一部分，较佳为一干涉仪，其根据温度而变化，较佳为温度的变化受限制，较佳为温度的变化小于±5℃，更佳为温度的变化小于±2℃，更佳为温度的变化小于±1℃，更佳为温度的变化小于±0.5℃，更佳为温度的变化小于±0.1℃，较佳为目标温度高于环境温度。
77.根据权利要求52至75中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述光路或光路的一部分，较佳为一干涉仪，其根据湿度而变化，较佳为湿度小于10％，更佳为湿度小于1％，更佳为湿度小于0.1％，更佳为湿度小于0.01％，更佳为湿度小于0.001％，较佳为湿度使用湿度吸收剂及/或从外供应的干气体较佳为氮气(N2)而变化。
78.根据权利要求52至77中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述光路或光路的一部分，较佳为一干涉仪，其根据二氧化碳(CO2)的水平而变化，较佳为二氧化碳的水平小于1％，更佳为湿度小于0.1％，更佳为湿度小于0.01％，更佳为湿度小于0.001％，更佳为湿度小于0.0001％，较佳为二氧化碳的水平使用二氧化碳吸收剂及/或从外供应的二氧化碳自由气体较佳为氮气而变化。
79.根据权利要求52至75中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述光路或光路的一部分，较佳为一干涉仪，不是根据物理特性及/或化学特性而变化，较佳为所述特性为以下其中一项或多项：温度、空气成分、湿度。
80.根据权利要求52至79中任一权利要求所述的系统，其特征在于：对于已调整信号的信息的采集使用一串的独立检测器进行，其排列方式至少为一维排列，较佳为二维排列，较佳为任何调整及/或聚焦装置的排列可让各独立检测器采集的信息与以空间划分的一试样的一部分或一试样的样本联系比对。
81.根据权利要求52至80中任一权利要求所述的系统，其特征在于：大致所有所述检测器提供的关于所述试样的光谱特性的信息大致相同。
82.根据权利要求52至81中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述检测器中至少两个提供的关于所述试样的光谱特性的信息大致不同。
83.根据权利要求81或82所述的系统，其特征在于：所述检测器以阵列排序，并每行或每列的独立检测器的数目等于或大于4，较佳为大于8，更佳为大于16，更佳为大于32，更佳为大于64，更佳为大于128，更佳为大于256，更佳为大于512。
84.根据权利要求80至83中任一权利要求所述的系统，其特征在于：至少两个所述检测器提供的关于所述试样或样本的光谱特性大致不同，并该分别由所述试样或样本的至少两个部分不同的化学成分或其它特性造成，较佳为结合两个或以上检测器所得的信息可用于建立一试样或样本的化学成分或其它特性的变差的空间示图。
85.根据权利要求52至84中任一权利要求所述的系统，其特征在于：经调整的光线的信息是一干涉图，较佳为所述干涉图是线性或非线性光谱部分的组合。
86.根据权利要求52至85中任一权利要求所述的系统，其特征在于：经调整的光线的信息是一干涉图，较佳为所述干涉图包含大致所有的光谱部分都显示结合正及/或负影响的信息(如零光程差或迈克尔逊干涉仪干涉图出现的中心裂纹)。
87.根据权利要求52至86中任一权利要求所述的系统，其特征在于：经调整的光线的信息是一干涉图，较佳为所述干涉图没有包含大致所有的光谱部分都显示结合正及/或负影响的信息(如零光程差或迈克尔逊干涉仪干涉图出现的中心裂纹)。
88.根据权利要求52至87中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述变换的目的为把在指定时间纪录的信息与关于光程差的信息联系比对，较佳为其目的为根据已知的光程差得出信息，较佳为光程差的间距大致相同。
89.根据权利要求52至88中任一权利要求所述的系统，其特征在于：与一试样的至少一个化学特性及/或物理特性联系比对所采集信息或经变换或经调整所采集信息使用调整装置的1次刮扫或扫描所得，较佳为由2次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由4次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由8次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由16次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由32次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由64次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由128次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由256次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由512次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由1,024次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由2,048次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由4,096次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由8,192次或以上刮扫或扫描所得，更佳为由16,384次或以上刮扫或扫描所得。
90.根据权利要求52至89中任一权利要求所述的系统，其特征在于：由2次或以上刮扫或扫描所得的信息是由2次或以上刮扫或扫描所得的一统计特性，较佳为所述统计特性是以下其中一项或多项：算术平均、加权平均、几何平均、调和平均、最大值、最小值、全距、中位数、变异数、标准差、任何统计矩、与时间或其它参考数据的关联，较佳为所述统计特性用以决定一次扫描的特性，较佳为所述统计信息用以评定一试样的一个化学特性或物理特性。
91.根据权利要求90所述的系统，其特征在于：刮扫或扫描所得的信息是系数信息，较佳为所述系数信息是以下其中一项或多项：本征矢、本征值、主分量、主分量得分。
92.根据权利要求52至91中任一权利要求所述的系统，其特征在于：经调整的光线的信息在与化学特性或物理特性联系比对前经调整，较佳为进行调整的目的为帮助或改善所述联系比对的预测效果，较佳为所述调整使用一个或以上系数或变换进行，较佳为所述系数或变换以调整装置及/或采集装置的质量的及/或数量的特性为基础而定，更佳为所述系数或变换与独立调整装置及/或采集装置互相关联，较佳为具有使采集的信息大致在质量及/或数量上标准化的效果。
93.根据权利要求52至92中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述采集的信息经一数值函数变换，较佳为所述变换是以下其中一项或多项：加法、乘法、多项式、对数、指数、三角函数。
94.根据权利要求52至93中任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述采集的信息在使用一计算方法与所述至少一个化学特性联系比对前，经不规则的预设变数组或系数组(如：切趾法)加权，较佳为所述切趾以产生的波函数信息的特性为基础而定，较佳为其目的为去除或抑制周期性或大致周期性的系统性影响。
95.根据权利要求52至94中任一权利要求所述的系统，其特征在于：光谱信息是根据一波函数的分数而定，较佳为所述波函数是一单一的光谱元素的一余弦函数或正弦函数，更佳为所述波函数是一个代表一光谱特征的函数，如一衰减特征或排放特征，较佳为所述光谱特征包括多于一个衰减特征或排放特征。
96.根据权利要求52至95中任一权利要求所述的系统，其特征在于：评定的所述试样或所述试样的样本进行评定前放置在一试样装置内，并维持至少容许经调整光线的信息的采集的时间，所述试样装置大致只在经调整光线的信息的采集时与调整装置直接接触，较佳为所述试样装置适用于评定一单一的试样，较佳为所述试样装置在评定完成后即被弃掉。
97.一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法，其包括以下步骤：
设立调整装置，所述调整装置包括一干涉仪，所述干涉仪的至少一个光学部件的移动形成光程差；
所述干涉仪调整所述试样射出的光线，所述光线已与所述试样相互作用及/或射到所述试样；
使用至少一个检测器检测经调整的光线或一由所述经调整的光线衍生的特性，並已调整信号的信息采集不是参考外部信息或外部信号而进行；
把检测光线所得的信息与光程差联系比对，以取得一干涉图；
把所得的干涉图及/或检测光线和光程差的信息与所述至少一个化学特性或物理特性联系比对。
98.根据权利要求97所述的方法，其包括权利要求1至51中任一权利要求所述的任何特征。
99.一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的系统，其包括：
调整装置，所述调整装置包括一干涉仪，所述干涉仪的至少一个光学部件的移动形成光程差，所述干涉仪可调整所述试样射出的光线，所述光线已与所述试样相互作用及/或射到所述试样；
至少一个检测器，其可检测经调整的光线或一由所述经调整的光线衍生的特性，並已调整信号的信息采集不是参考外部信息或外部信号而进行；
把检测光线所得的信息与光程差联系比对的装置，以取得一干涉图；
把所述干涉图及/或经检测光线的信息及所述光程差与所述至少一个化学特性或物理特性联系比对的装置。
100.根据权利要求99所述的系统，其包括权利要求52至96中任一权利要求所述的任何特征。
101.一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法，其包括以下步骤：
a)取得一干涉图，其显示从已与所述试样相互作用的光线检测到的调整，并所述干涉图的信息可与光程差联系比对；
b)判定或估计与光程差联系比对的一个光谱元素或一个光谱特征的干涉量，并环境条件与取得干涉图时大致相近；
c)可选择把步骤b)重复进行预定的次数；
d)根据所述干涉图判定干涉量分数；
e)把所述分数与至少一个化学特性或物理特性联系比对。
102.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：从步骤d)所得的所述分数被转换成一光谱。
103.根据权利要求101或102所述的方法，其包括权利要求1至51中任一权利要求所述的任何特征。
104.一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的系统，其包括：
a)可取得一干涉图的装置，其显示从已与所述试样相互作用的光线检测到的调整，并所述干涉图的信息可与光程差联系比对；
b)至少一个检测器，其可判定或估计与光程差联系比对的一个光谱元素或一个光谱特征的干涉量，并环境条件与取得干涉图时大致相近；
c)可选择把步骤b)重复进行预定的次数的装置；
d)可根据所述干涉图判定干涉量分数的装置；
e)把所述分数与至少一个化学特性或物理特性联系比对的装置。
105.根据权利要求104所述的系统，其包括把所得的所述分数转换成一光谱的装置。
106.根据权利要求104或105所述的系统，其包括权利要求52至96中任一权利要求所述的任何特征。
107.一种标准化一干涉仪的方法，其包括以下步骤：
a.在所述干涉仪中从至少一个标准试样得出至少一个干涉图；
b.为所述标准化试样或至少一标准特征准备一标准干涉图；
c.把所述标准干涉图与步骤a)所得的至少一个干涉图联系比对；
d.根据步骤c)所得的比对信息标准化所述干涉仪。
108.根据权利要求107所述的方法，其特征在于：步骤c)所述的联系比对是观察时间与光程差的联系比对。
109.根据权利要求107或108所述的方法，其特征在于：所述的联系比对在所述干涉仪每次进行扫描时进行。
110.根据权利要求107至108中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述的联系比对在预设的频率或时间间距进行。
111.根据权利要求107至110中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述标准试样是以下其中一个：含水试样如环境试样、饮用水、浴水、生产用水、冷却水；生物试样如组织试样、血液试样、尿液试样、粪便试样、细胞培养试样、细菌培养、酵母培养；工业试样如油试样、石油试样、油脂试样、药物试样；食物试样如牛奶试样、奶类制品试样、肉试样、鱼试样，水果试样、蔬菜试样；气体试样如废气、发酵气体、可燃气。
112.根据权利要求107至111中任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述一标准特征的干涉图是水的干涉图。
113.一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的方法，其包括以下步骤：
设立一根据权利要求107至112中任一权利要求所述的标准化干涉仪；
从所述试样中取得至少一干涉图；
根据所述干涉仪标准化所得的标准参数标准化所述干涉图；
把所述标准化干涉图或所述干涉图所衍生的信息与所述试样至少一个化学特性或物理特性联系比对。
114.根据权利要求113所述的方法，其包括权利要求1至51中任一权利要求所述的一项或多项特征。
115.一种评定一试样至少一个化学特性或物理特性的系统，其包括：
一根据权利要求107至112中任一权利要求所述的标准化干涉仪；
从所述试样中取得至少一干涉图的装置；
根据所述干涉仪标准化所得的标准参数标准化所述干涉图的装置；
把所述标准化干涉图或所述干涉图所衍生的信息与所述试样至少一个化学特性或物理特性联系比对的装置。
116.根据权利要求115所述的系统，其包括权利要求52至96中任一权利要求所述的一项或多项特征。
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