CN1409818A - 小型光谱荧光计 - Google Patents

Abstract

公开了一种光谱荧光计(10)，采用一对线性可变的光谱滤波器(14，18)产生三维数据输出。使用一准直的白光光源(36)，首先该白光通过第一个线性可变光谱滤波器(14)，然后通过一样品(16)，在样品处产生荧光，然后所产生的光通过第二个线性可变光谱滤波器(18)，第二线性可变光谱滤波器相对第一光谱滤波器成90°取向。然后由一CCD探测器(20)探测光，将光转换成数据。这种设置提供一种非常简单、坚固耐用和小型的仪器，几乎可以用于任何地方，如用在污染事故现场。

Description

小型光谱荧光计

发明背景

多年来，一直使用荧光仪器来识别未知的材料。通常，所包含的原理是特定波长的光所激发的材料将以发射光谱的形式发射光能，发射光谱在所发射波长范围上的幅值分布构成了可给出该未知材料本性和性质的“标记”。

在大多数所要求的应用中，用单波长的光激发样品，并记录荧光发射谱。然后沿着感兴趣的激发波长范围逐渐增加激发源的波长，并且重复这个过程，记录逐渐增加的波长处的荧光发射谱。持续这个过程，直到仪器覆盖了全部感兴趣的激发波长为止。结果是非常精确的，所谓的三维荧光发射光谱，表示出激发波长、相应的发射波长和其幅值。这种仪器在科学研究中尤为重要，其中光谱特性的微小变化可能包含用于理解系统中相当细微的改变的效果的有用信息。一般，这类仪器具有0.1到0.5nm之间量级的分辨率。

不过，许多应用具有少得多的要求。例如，如果仅对特定材料样品本性的识别感兴趣，小得多的分辨率将足以满足需要。因此，具有5到10纳米量级分辨率的一类仪器已经广泛应用于工业中。典型的应用包括诸如血液、油、污染物等材料样品的识别。这些仪器与其它荧光仪器不同，因为将它们设计成通过同时测量波长范围上材料的荧光而更快地执行测量。

图1说明了这种现有技术的系统。通过包括一激发光谱仪1的系统实现荧光光谱的测量，激发光谱仪用于激发样品2，而样品2通常包含在一细长的小池3内。用从低波长到高波长延伸的细长的光谱图像激发该细长的小池3。

这导致小池3中样品2发射荧光。用准直凹面镜4接收和准直发射，将荧光发射向聚焦凹面镜5反射，而聚焦凹面镜5反过来，将所发射的荧光在狭缝6处聚焦，包括荧光发射的光通过狭缝，入射在平面镜7上。平面镜7将光朝向光谱仪8反射，光谱仪8由凹面像差校正衍射光栅构成。光谱仪8将光谱分散到CCD探测器9上，其中在一行象素中可以产生被激发材料的完整发射光谱。

在这种类型的典型的仪器中，将沿垂直方向设置在小池上方的氙源成像为一条亮线。因此，全光谱将对设置在小池样品中的任何同类样品进行激发。所产生的荧光发射被正交分散在矩形CCD或电荷耦合器件的有效区域上，而电荷耦合器件实质上是二维光电探测器阵列。CCD的水平轴记录沿纵轴不同激发波长处的发射光谱，并给出对于每个波长的强度。因此，该仪器将对于激发波长范围内的每个波长，产生发射波长的光谱。例如，如果系统的分辨率为5nm，并且覆盖100nm的范围，可以看见20个不同的光谱输出。

同时完成发射光谱读出的能力有可能发展增强的性能。例如，可以通过高压液体色谱柱填充小池，允许在被色谱柱分析的样品中很容易地实时产生各种材料的荧光发射光谱。

该系统与一次一个波长地测量荧光光谱的现有技术的系统相比具有许多优点，不过该系统仍然存在若干不足之处。首先，系统所需要的体积相当大，使该系统不能用于小型系统。而且，该系统包括许多昂贵的部件，对于多种应用而言成本过高。此外，系统的组装极其昂贵，需要对部件进行仔细地对准，以保证系统的正常操作，同样，该系统不像其它系统那样坚固耐用，在使用过程中因为冲击和振动而易于发生非对准。最后，该系统仅限于产生荧光光谱。

发明概述

如权利要求所述，本发明意在提供一种解决方法。它通过提供可用于小型设计的简单的仪器，解决了大尺寸、缺少坚固耐用性和成本的问题。根据本发明，一激发光源在用于照射样品的波长或光谱范围上提供光辐射。本发明仪器执行样品的荧光分析，并包括一将光发射到照明光路中的光源，和一处于照明光路中的用于透过选定波长范围内的光的第一光谱滤波器。限定一样品照明光路。第二光谱滤波器与第一光谱滤波器分开设置，而在第一与第二光谱滤波器之间形成一样品容纳空间。

照明光路通过第一光谱滤波器。样品容器和第二光谱滤波器处于光路中，并且第二光谱滤波器相对第一光谱滤波器成一定角度设置。所产生的光路中的探测器元件测量吸收光谱和荧光。第一光谱滤波器和第二光谱滤波器具有沿其轴改变的特性。根据本发明的最佳实施例，此可改变的特性是光谱滤波器的多个滤波区域中可变的带通波长。并且根据最佳实施例，第二光谱滤波器基本上呈直角倾斜设置。

上述的本发明实施例具有沿CCD的对角区域提供被分析材料样品的吸收光谱的优点。

根据本发明另一实施例，在所产生的光路中将第三光谱滤波器取向成一定方向，并设置在与第一光谱滤波器的方向和位置相同的位置。该第三光谱滤波器起到阻挡滤波器的作用，从而防止通过样品容器的激发光能通过探测元件或CCD阵列。

附图简述

下面将参照附图详细描述实现本发明的一种方法，附图说明了本发明的一个或更多的特殊实施例，并且在附图中相同符号表示相同元件。

图1为典型的现有技术装置的示意图；

图2为本发明的示意图，表示部件的紧凑性；

图3为本发明装置的部件分解图，表示一对线性可变的光谱滤波器和一CCD型探测元件；

图4为与图3类似的部件分解示意图，包括一包含被检测样品的盒；

图5为CCD探测元件的示意图，用于图4和5所示的实施例中；

图6为CCD探测元件的示意图，用于图4和5所示的实施例中，说明当本发明的系统中滤波器元件不匹配时，吸收光谱的位置；

图7为本发明另一实施例的透视图；

图8为包括进一步改进的本发明光谱荧光计的另一实施例的透视图；

图9为与图4类似的本发明另一实施例的视图，包括一激发光阻挡滤波器；以及

图10为与图9所示实施例相似，并体现最小化光路的本发明一实施例的透视图。

最佳实施例的详细说明

现在参见图2和3，表示出光谱荧光计10的主要部件。沿激发光路12传播的光辐射进入线性可变的光谱滤波器14中。

光谱滤波器是一种带通波长特性可沿其长度改变的装置。更确切地说，在滤波器14的底部，一个波长将通过由虚线限定的区域。在该滤波区域上面，下一个滤波器区域中将通过不同的波长，可能是比通过底部的滤波区域的波长长5nm的波长。通过在前面设置具有图中所示的一个区域宽度的掩模来制造这类装置，从一个分离的位置到下一个分离的位置，在每个位置施加不同的多层结构，产生相应的具有所需光学带通特性的带通材料条。

这种滤波器的制造方法在本领域中是已知的，不构成本发明的一部分。可以从市场上购得这种滤波器，例如可以从Reynard公司(商品目录No.4610)得到。这种滤波器具有400至700nm的光谱范围。它相当小并且紧凑，为60mm长，25mm宽，5mm厚。典型的光谱长度为44mm。色散在0.12到0.17mm/nm之间变化。

该公司所售的线性可变光谱滤波器试图改变它们的性质，光谱长度从37mm变化到51mm，与图2实施例中所使用的滤波器匹配的滤波器是合乎需要的。或者读出系统输出的计算机可以相对已知光与对软件进行校准。

样品容器16位于第一光谱滤波器14与第二线性可变光谱滤波器18之间。样品容器16是一个限定用于容纳被分析样品的空间的小池。可以由玻璃，塑料或任何适当材料制成的矩形固体。还可以简单地为涂有样品的玻璃片，或者甚至是样品材料的固体薄膜，样品材料诸如组织，来自其操作受到监控的造纸厂的纸张，等等。

该样品可以是从被检测材料，血液，HPLC液体色谱柱的输出等的溶液。如果对HPLC柱的输出进行监测，容器16必须具有一进液口和一出液口，并且容器的尺寸应该使得毛细作用保证样品材料存在于通过容器16的被激发区域。一紧密耦合的放电(CCD)探测元件20，测量沿所形成的光路12传播的光线的相对位置和强度。参见图3。

探测元件20最好为CCD型探测器，尽管取决于所使用的激发光类型和被检测的样品，可以使用其它类型的探测器。在图3和5中，探测器20被表示为36个元件的矩阵探测器。小数量的元件或象素仅为了便于说明和解释本发明的原理。在实际装置中，探测器的数量可以很容易地达到数十万个元件，并且取决于所需的性能和用于从探测器读出信号的软件的性质，探测器20中的元件数量可以达到百万个象素。

原则上，甚至可以用薄膜来代替探测器20。在图5中用对角线56表示吸收光谱和(没有样品时的)灯分布。结合本发明的最佳实施例，一种适合的探测元件为Instruments SA出售的Spectrum One系列CCD。下面将对这些元件中的每一个进行详细说明。

再次参考图3，用虚线表示出限定第一和第二光学滤波器14和18中具有不同光谱特性的滤波区域的边界。第一滤波器14是一种线性可变光谱滤波器，沿长度或滤波器的平面轴15改变其带通波长。所需透过区域以外的波长被各个滤波区域阻挡。

在最佳实施例中，垂直排列从400至700nm的光谱范围，例如，最短波长滤波区域24位于底部，然后是较长的波长滤波区域26，然后是更长波长滤波区域28，通过滤波区域30的波长比通过滤波区域28的波长更长，通过滤波区域32的波长比通过滤波区域30的波长更长，最长波长带通滤波区域34位于顶部。虽然本发明采用了具有上述波长特性的光谱滤波器，不过取决于所检测样品的性质，可以使用其它可见光和非可见光带通特性。

第二光学滤波器18除了以一种其分级与第一滤波器14不成一条直线的方式进行排列以外，基本上与第一光学滤波器14相同。限定滤波器18上带通滤波区域的带最好与滤波器14的带成90度。现在将结合本发明系统的操作，来说明这种关系的优点。

光源36产生一激发白光光束38，光源36可能包含其输出被透镜或反射镜准直的氙灯，或者任何其它适合的光学元件，白光光束38有时被称作照明光，沿激发光路12传播，具有很宽的波长范围，入射在滤波器14的表面上。当白光光束38通过滤波器14时，选定的波长通过每个滤波区域，使得产生从短到长的波长“梯度”。此处称之为样品激发光42。

当样品激发光42通过第二滤波器18时，仅那些未被阻挡的光波长完全通过滤波器18。由于滤波器18的取向与滤波器14的取向成直角，大多数样品激发光42被阻挡。例如，λ₁通过滤波器14和滤波器18，而λ₂通过滤波器14，但被滤波器18阻挡。以这种方式，对角光谱线56透射到探测元件20上。图5中用虚线56表示该线的理论中心。两个线性可变光谱滤波器之间的这种内在的关系，提供了本发明光谱荧光计10设计的简单化，坚固耐用性和小型尺寸。

现在参照图4，样品容器16位于滤波器14与滤波器18之间。样品容器16可以是任何的传统样品保存类型或技术。当样品激发光通过样品44时，某些光能被转变成荧光发射。这种转变的物理过程是众所周知的，一般包含将受激原子中电子的能级升高到更高的能级或层的激发辐射光子。当电子迅速地回到未激发状态时，它发射能级比激发光子低的光子，从而产生波长比激发波长更长的荧光。

某些样品激发光被样品44“吸收”，对于发射没有贡献。最终的结果是增大了样品原子的动能，从而使样品的温度升高。

所产生的从样品容器16发射的光束50，包括从滤波器射出的光线和来自被从滤波器14射出的光线激发的分子的荧光发射。然后所产生的光束50进入滤波器18，沿光谱梯度方向选定波长的光谱光和荧光被有选择地阻挡。通过并到达探测元件20的光线束50部分，构成了被分析材料的吸收光谱52，并沿图5中的虚线方向显示。可以用于识别样品44。

如参照图4可理解的那样，滤波器14和18基本上相同，不过将其带通滤波带滤波区域24-34和35-44设置成彼此成直角。根据本发明的最佳实施例，滤波区域24具有与滤波区域34相同的带通特性。根据本发明的最佳实施例，滤波区域26具有与滤波区域42相同的带通特性。滤波区域28具有与滤波区域40相同的带通特性。滤波区域30具有与滤波区域37相同的带通特性。滤波区域32具有与滤波区域36相同的带通特性。滤波区域34具有与滤波区域35相同的带通特性。

因此，沿图5中线56设置的CCD元件70，是将被来自激发源的白光束38照射的唯一的元件。而且，由于荧光光谱仅由波长比激发波长长的波长构成，滤波器18将阻挡这些光束到达元件70。因此，仅可以沿虚线56看见吸收光谱，提供样品的第一次识别。

类似地，因为荧光光谱仅由波长比激发波长更长的波长构成，这些较长的波长将通过滤波器18，到达CCD的位于图5中线56下面的那些元件58。因此，位于图5中线56下面的CCD的元件58，产生了被分析样品的荧光发射谱。使用所产生的荧光发射来识别样品44。

再次参照图4，可以更好地理解本发明系统的操作。确切地说，使构成宽带发射的将被准直成白光束38的氙灯36的输出入射在滤波器14上，滤波器14输出多个不同波长的光能带。因为如同样品容器16那样滤波器14和18非常薄，故滤波器14的输出被有效地“成像”在样品容器16中的样品上。样品容器16的输出同样被有效地“成像”在滤波器18上。最后，反过来，滤波器18的输出被有效地“成像”在CCD元件58的表面上。因为前面的所有薄元件彼此接触而与CCD20形成图2中所示的三明治结构，该系统可以起作用。

如上所述，白光束38中的一条光线72，由于其处于滤波器14上滤波区域34的带通范围内，并且自然处于光学上相似的滤波区域35的带通范围内，如果没有被样品吸收，将通过两个滤波器，入射在CCD20上。这对于处于滤波区域24和44带通范围内的光线74也成立。

另一方面，在被限制为与面向滤波器14滤波区域不同的频带之后，光线76和78将被滤波器18阻挡。而且，分别相应于光线76和78的任何荧光发射77和79，也将被滤波器18阻挡，因为它们的波长必然比它们所通过的滤波器14的滤波区域的带通更长，它们入射在由具有更短波长带通特性的滤波区域形成的滤波器18的滤波区域上。

与此相比，光线80具有相当于滤波区域28的波长，从而比通过滤波区域36的能量要大。因此，实际上样品可能发射具有较低能量的荧光，相应地较长波长的光线81将通过滤波器18的滤波区域36。同样，通过滤波区域26和样品的最高能量的光线82可以发射低能量光子83，低能量光子通过滤波区域35并入射在CCD探测器上。

相反，实际上样品不可能发射具有更高能量并且相当于较短波长的荧光。因此，通过滤波器18的滤波区域34的光子84的光能具有系统中最低的能量，并且样品不能发射更高能量的光子，从而，无论是透过样品还是从样品发射的任何光85，均被滤波区域38阻挡，滤波区域38具有比滤波区域34更短的带通波长。因此，任何的这类光均不能到达CCD探测器。

参照图6，可以看出，在滤波器14与滤波器18相同的的情形中，线56为简单的对角线。不过，由于用于生产滤波器14和18的制造工艺的性质，所以多个带通滤波区域的布置变化相当大。因此，如果不能特意地试图非常仔细地匹配相同的滤波器，必须适应这种变化。

这种改变可能导致线56偏移到图6中标号56a所示的位置。由于与滤波器14相比滤波器18中光谱滤波器系列分散得更大的椭圆形距离，所以发生这种变化。

在这种变化的情形中，仅需要按照CCD20上的图案对软件进行校准。可以通过确定吸收光谱，然后由此数学地调节荧光光谱的位置来实现校准。可以在吸收光谱的相对端表示荧光光谱的水平和垂直限度的基础上进行校准。可以更容易地进行这种测定，不用将样品置于本发明的荧光仪器10中。

如前面所提出的，通过将构成带通滤波器的材料带沉积在基板上来制造滤波器14和18。前面还提出，仪器10厚度的最大化也将使性能达到最佳。更确切地说，通过使滤波器14和18的活性滤波层之间的距离最小，并使滤波器18的活性层与探测器20的感光表面之间的距离最小，可以获得性能的改善。因此，可以使用超薄基板，以使仪器的性能最优化。

图7说明了另一种方法。在图7中，具有相同或相似功能的标记部件数字标号相差100。

在图7中，本发明的光谱荧光计110沿光路112由激发光138激发。激发光138首先入射在滤波器114上，使光通过滤波器114远侧的滤波器114的活性层115。然后光138通过容器或载体116中的样品。随后光138通过滤波器116的活性层117。活性层115和117形成在其各自滤波器的基板上。该基板可以是玻璃，塑料或其它任何适当的材料。在通过活性层117之后，光138通过滤波器116的基板，入射在探测器120的光敏表面上，并从探测器发送给计算机或其它适当的装置，用于译码和显示探测器的输出。

图8表示另一种方法。此处沿路径212由激发光238激发光谱荧光计220。激发光238首先入射在滤波器214上，使光通过滤波器214远侧上的滤波器214的活性层215。然后光238通过容器或载体216中的样品。随后光238通过活性滤波层217，活性滤波层217沉积并形成在容器或载体216的输出表面上。或者，可以在探测器220的输入表面上沉积和形成活性滤波器层217。在通过活性层217之后，光238入射在探测器220的感光表面上，且从探测器发送给计算机或其它适当的装置，用于译码和显示探测器的输出。

如从图8中显然可以看出的那样，在图8中，本发明系统220中射出滤波光的第一活性带通层与探测器220的感光表面之间的距离被最小化。因此，没有垂直于滤波器表面传播的光本身被发散，传播最小的路径长度，从而色散最小，因此不需要现有技术的系统中非常重要的会聚光学装置。

参照图9，说明具有能够阻碍系统的激发波长特性的光谱荧光计310。这是合乎需要的，因为激发波长的幅值通常将展宽，并使接收来自相邻滤波区域的光的探测器过载。除了该附加特征以外，图9所示的仪器以与图4中所示仪器相同的方式进行操作。

确切地说，它具有滤波器314、样品载体316、滤波器318和探测器320。系统的所有特性与图4所示的系统相同。不过，它还具有一光谱带阻滤波器354，带阻滤波器354基本上逐个滤波区域地与相对的滤波器314对准。

更确切地说，根据本发明的最佳实施例，滤波区域323所具有的带阻特性，具有与滤波区域324的带通特性的波长范围相同的波长范围。根据本发明的最佳实施例，滤波区域325所具有的带阻特性，具有与滤波区域326的带通特性的波长范围相同的波长范围。滤波区域327所具有的带阻特性，具有与滤波区域328的带通特性的波长范围相同的波长范围。滤波区域329所具有的带阻特性，具有与滤波区域330的带通特性的波长范围相同的波长范围。滤波区域331所具有的带阻特性，具有与滤波区域332的带通特性的波长范围相同的波长范围。滤波区域333所具有的带阻特性，具有与滤波区域334的带通特性的波长范围相同的波长范围。从而确保对激发波长的阻挡，增强对低幅值荧光信号的探测。

图10表示另一实施例，除了光谱荧光计410的活性滤波层415沉积在滤波器414更接近于被分析样品的一侧的滤波器414的基板上，并且活性滤波层417和455沉积在CCD420的感光表面上(更接近于被分析样品的滤波器414一侧)以外，该实施例与图9所示的实施例相同。为了使色散路径长度最小而进行这种设置，从而使色散最小，并使仪器的操作最优化。活性滤波层455与图9中的滤波器354相似。

通过沿滤波器414的基板由一个区域到下一个区域推进一具有图中所示区域之一宽度的掩模，并在每个位置施加适当的多层结构，以给出具有所需光学带通特性的所需带通材料带，而制成活性滤波层415。通过执行相同的过程来制作活性滤波层417，首先向CCD420的感光表面在其各个位置施加同样的不同多层结构系列，以产生具有所需光学带通特性的相应的滤波层417的带。然后将CCD420在其感光面的平面内旋转90°。

通过沿被旋转的CCD420的基板由一个区域到下一个区域推进一具有图10所示区域之一宽度的掩模，并在各个位置施加适当的多层结构，以产生具有所需光学带阻特性的所需的带阻材料带，而制作活性滤波层455。当完成这个过程后，结果是滤波层455为与带通滤波层415相似的带阻滤波层。

根据本发明，为了容纳不同样品容器或载体416的插入，需要改变滤波层415与417之间的距离。可以通过将滤波器414安装在水平可移动的平台491或其它机构上来实现。这就能够沿箭头492所示方向进行运动。

通过颠倒它们的沉积顺序，可以颠倒层417与455的位置。同样，可以将活性滤波层沉积在样品容器或载体上，以提供具有滤波图案的样品载体，可以实现前面所述的任何系统的操作。可以专门指定这种样品载体，使对某些分析任务的分析最优化，如血液分析工作，可能需要执行特殊的滤波，以阻挡、透过或研究光谱的某个部分。可以将一个或多个滤波层设置在样品载体的任一侧或两侧。

已经对本发明的实施例进行了说明，当然，在不偏离仅由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的条件下，本领域普通技术人员可以对本发明进行多种变型。

Claims (24)

1.一种用于测量来自材料的输出光的波长特性随输入光而改变的仪器，其特征在于包括：

(a)一用于产生输入光的光源；

(b)一第一滤波器，所述第一滤波器限定一第一活性区域，将所述第一滤波器设置成接收来自所述光源的所述输入光，所述第一滤波器具有沿所述第一活性区域逐个位置改变的性质，所述第一滤波器透过一部分作为第一滤波光通过所述第一滤波器的所述输入光；

(c)一第二滤波器，所述第二滤波器限定一第二活性区域，将所述第二滤波器设置成接收来自所述第一滤波器的所述第一滤波光，将所述第二滤波器以面对所述第一滤波器隔开的关系进行分开设置，以限定一用于放置待分析样品的空间，所述第二滤波器具有沿所述第二活性区域逐个位置改变的性质，所述第二滤波器透过一部分作为第二滤波光通过所述第二滤波器的所述输入的第一滤波光，至少所述第二滤波器与所述第一滤波器面对的某些部分具有不同于所述第一滤波器该面对部分的透过特性；以及

(d)一用于探测所述第二滤波光的探测器。

2.如权利要求1所述的仪器，其特征在于所述第一和第二滤波器具有逐个位置改变的带通特性，允许对发射光谱进行测量。

3.如权利要求2所述的仪器，其特征在于所述第一和第二滤波器均包括具有不同带通特性的一系列带，并且彼此成一定角度设置。

4.如权利要求1，2或3所述的仪器，其特征在于所述探测器为一二维阵列。

5.如权利要求4所述的仪器，其特征在于所述第一和第二滤波器彼此基本上成直角设置。

6.如权利要求4所述的仪器，其特征在于所述第一和第二滤波器其活性表面彼此面对设置。

7.如权利要求6所述的仪器，其特征在于所述第一和第二滤波器彼此以可改变的距离设置。

8.如权利要求4所述的仪器，其特征在于所述第一和第二滤波器彼此以可改变的距离设置。

9.如权利要求4所述的仪器，进一步包括一第三滤波器，所述第三滤波器限定一第三活性区域，将所述第三滤波器设置成接收来自所述第二滤波器的所述第二滤波光，所述第三滤波器具有基本上与所述第一滤波器的带通特性类似的带阻特性，所述第三滤波器阻挡所述第一滤波光，并透过至少一部分作为第三滤波光通过所述第三滤波器的所述输入的第二滤波光，所述第三滤波光入射在所述探测器上，从而激发波长不会使探测器过载，并且不会妨碍荧光发射的探测。

10.如权利要求9所述的仪器，其特征在于所述第一和第二滤波器彼此大体上成直角设置。

11.如权利要求9所述的仪器，其特征在于所述第一和第二滤波器以其活性表面彼此相对设置。

12.如权利要求1，2或3所述的仪器，其特征在于所述第一滤波器具有的第一部分具有与所述第二滤波器的面对的部分相同的带通特性，以允许对吸收光谱进行测量，并且其特征在于所述探测器测量荧光光谱。

13.如权利要求12所述的仪器，其特征在于所述第一和第二滤波器均包括具有不同带通特性的一系列带。

14.如权利要求13所述的仪器，其特征在于所述探测器为一二维阵列。

15.一种用于样品荧光光谱分析的仪器，其特征在于所述仪器包括：

一光源，沿照明光路发射光；

一所述照明光路中的第一光谱滤波器，用于接收所述光源的输出，并透过选定波长范围内的光；

一第二光谱滤波器，所述第二光谱滤波器与所述第一光谱滤波器间隔设置，且在第一光谱滤波器与第二光谱滤波器之间形成一样品容器，所述照明光路通过所述第一光谱滤波器、所述样品容器和所述第二光谱滤波器，而且所述第二光谱滤波器相对所述第一光谱滤波器成一定角度设置；以及

一在所述产生的光路中的探测元件，用于测量吸收光谱和荧光。

16.根据权利要求15所述的仪器，其特征在于所述第一光谱滤波器和所述第二光谱滤波器包括沿其轴可改变的性质。

17.根据权利要求16所述的仪器，其特征在于所述可改变的性质包括跨过所述轴的不同带通区域。

18.根据权利要求15，16或17所述的仪器，其特征在于所述第二光谱滤波器以大体上垂直的角度倾斜设置。

19.根据权利要求15所述的仪器，其特征在于所述产生的光路中一第三光谱滤波器的特征在于，其基本上与所述第一光谱滤波器的取向相同，且其为阻挡滤波器，具有防止通过所述样品容器的照明光通过所述第三光谱滤波器的波长特性。

20.根据权利要求15所述的仪器，其特征在于所述探测元件为CCD。

21.一种用于样品光谱分析的仪器，所述仪器的特征在于包括：

一准直的白光光源；

一垂直线性可变的光谱滤波器；

一水平线性可变的光谱滤波器；

一探测元件；和

一支撑结构，用于沿光路支撑所述准直的白光光源、所述垂直线性可变的光谱滤波器、所述水平可变的光谱滤波器和所述探测元件，从而，当所述准直白光光源被通电时，光将通过所述垂直可变的光谱滤波器部分，然后通过所述水平可变光谱滤波器，并进入所述探测元件，产生所述准直白光光源的分布。

22.一种荧光成像装置，用于测量由于照明辐射激发样品产生荧光而由被检测样品发出的辐射，其特征在于所述装置包括：

一产生光辐射的照明源；

一第一光学滤波器，其具有一用于透过选定波长范围内的所述光辐射的活性滤波区域；

一第二光学滤波器，其与所述第一光学滤波器间隔设置，而在第一光学滤波器与第二光学滤波器之间形成一样品容纳空间，所述第二光学滤波器包括阻挡在其活性滤波区域部分选定的波长范围内所述样品容器中产生的荧光；以及

一用于接收光谱辐射和荧光辐射的探测元件。

23.一种用于测量来自材料的输出光的波长特性随输入光而改变的仪器，其特征在于包括：

(a)一用于产生输入光的光源；

(b)一第一活性滤波区域，所述第一活性滤波区域限定一第一活性区域，所述第一活性滤波区域被设置成接收来自所述光源的所述输入光，所述第一活性滤波区域具有沿所述第一活性区域逐个位置改变的特性，所述第一活性滤波区域透过一部分作为第一活性滤波区域的光通过所述第一活性滤波区域的所述输入光；

(c)一第二活性滤波区域，所述第二活性滤波区域限定一第二活性区域，所述第二活性滤波区域被设置成接收来自所述第一活性滤波区域的所述第一滤波光，所述第二活性滤波区域相对所述第一活性滤波区域间隔设置，以限定一用于放置被分析样品的空间，所述第二活性滤波区域具有沿所述第二活性区域逐个位置改变的特性，所述第二活性滤波区域透过一部分所述第一输入滤波光，其作为第二滤波光通过所述第二活性滤波区域，至少所述第二活性滤波区域面对所述第一活性滤波区域的某些面对部分具有不同于所述第一活性滤波区域的该面对部分的透射特性；以及

(d)一探测器，具有一用于探测所述第二滤波光的活性表面，所述第二活性滤波区域设置成固定到所述CCD的所述活性表面上，或者设置在所述第一活性滤波区域与所述第二活性滤波区域之间的样品载体上。

24.一种荧光成像装置，用于测量由于照明辐射激发样品形成荧光而由被检测样品发出的辐射，其特征在于所述装置包括：

一产生光辐射的照明源；

一第一光学滤波器，其具有一用于透过选定波长范围内的所述光辐射的活性滤波区域；

一第二光学滤波器，其与所述第一光学滤波器间隔设置，而在所述第一光学滤波器与所述第二光学滤波器之间形成一样品容纳空间，所述第二光学滤波器包括在其活性滤波区域一部分的带阻特性，以阻挡所述样品容器内产生的选定波长范围内的荧光；以及

一探测元件，用于接收光谱辐射和荧光辐射。

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