CN107250739A - 手持式光谱仪的附件 - Google Patents

Abstract

一种具有封闭端和开口端的保护套的大小被配置为接收手持式光谱仪。可以将光谱仪放置于护套中以校准光谱仪和测量样品。在校准定向中，可以将光谱仪的光学头朝着护套的封闭端定向，校准材料位于该封闭端处。在测量定向中，可以将光谱仪的光学头朝着护套的开口端定向以便测量样品。为了改变定向，可以将光谱仪从护套容器移除并以校准定向或测量定向放置于护套容器中。可以提供附件容器盖并在样品被放置在其中的情况下放置于护套的开口端上以便提供改善的测量结果。

Description

手持式光谱仪的附件

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2014年10月23日、名称是“Spectrometry CalibrationMethods and Apparatus”的美国临时申请序列号62/067,631(代理人案号45151-705.101)；提交于2014年12月31日、名称是“Spectrometry Accessory Methods andApparatus”的美国临时申请序列号62/098,854(代理人案号45151-705.102)；以及提交于2015年2月5日、名称是“Accessories for Handheld Spectrometer”的美国临时申请序列号62/112,592(代理人案号45151-705.103)的权益；通过引用其全部内容而将其中每一个并入本文。

援引并入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入本文，程度犹如具体地和个别地指出要通过引用而并入每一个别出版物、专利或专利申请。

背景技术

光谱仪用于许多目的。例如，光谱仪用于对工业过程、卫星成像以及实验室研究中的缺点的检测。然而这些仪器对于消费者市场而言通常过大并且过于昂贵。

光谱仪检测来自样品的辐射并且处理产生的信号，以获得并呈现与样品有关的信息，所述信息包括与样品有关的光谱信息、物理信息以及化学信息。这些仪器一般包括用以将从样品接收到的辐射的波长进行分离的某些类型的光谱选择性元件，以及用以将辐射聚焦或集中到成像阵列上的第一阶段光学器件，诸如透镜。

先前的光谱仪在至少某些方面可能不太理想。具有高分辨率的先前的光谱仪在许多便携式应用的使用中可能比理想情况更大。而且，先前的光谱仪的成本可能比理想情况更高。先前的光谱仪可能有些笨重、难以运送，并且光学器件在至少某些情况下可能需要比理想情况更多的校准。

尽管已经提出具有减小了的大小的先前的光谱仪，但具有减小了的大小和光学路径长度的先前的光谱仪可能具有不太理想的分辨率、灵敏度以及比理想情况更低的准确度。

与光谱仪相关的工作表明用先前的光谱仪进行的校准和测量在至少某些情况下可能不太理想。例如，光谱仪的校准可能与测量的准确度有关。而且，与光谱仪相关的工作表明样品的定位和相关测量可能不太理想。而且，来自诸如环境光之类的源的背景噪声可能影响测量。传统光谱仪可能大且笨重，并且针对这些问题中的至少某些的方法可能不很适合于用于手持便携式光谱仪。

与光谱仪相关的工作还表明用以将样品相对于光谱仪进行定位的先前的方法和装置在至少某些情况下可能不太理想。例如，样品与光谱仪的距离的变化可以对结果之间的变化性有所贡献。样品的定向在样品之间可以改变，并且可以对测量光谱之间的变化性有所贡献。而且，背景光和从样品附近的表面反射的光可能影响测量结果。

鉴于上述，克服了先前光谱仪的至少某些上述缺点的改进光谱仪将是有益的。理想地，此类光谱仪将是紧凑的，提供改善的测量和校准、可与诸如蜂窝电话等消费者设备相集成、足够耐用且成本低廉，从而对于最终用户对物品进行光谱测量而言有实用性的、方便且便于使用的。

发明内容

本公开内容描述了改进的光谱仪方法和装置。光谱仪包括可以用于校准和样品测量的盖。可以将该盖耦合到光谱仪以用于校准和样品测量两者，这促进使用。盖可以包括容器，该容器保持光谱仪、校准材料或参考样品中的一个或多个。盖可以包括具有封闭端和大小被配置为接收光谱仪的开口端的保护套。可以将光谱仪放置于护套中以校准光谱仪并测量样品。在校准定向中，可以将光谱仪的光学头朝着护套的封闭端定向，校准材料位于该封闭端处。在测量定向中，可以将光谱仪的光学头朝着护套的开口端定向以便测量样品。为了改变定向，可以将光谱仪从护套容器移除并以校准定向或测量定向放置于护套容器中。

护套可以包括具有开口端、封闭端以及大小被配置为接收光谱仪的内部的结构以及一个或多个卡合结构，该卡合结构将以光谱仪光学器件朝着封闭端定向的第一定向以及光谱仪光学器件朝着开口端定向的第二定向接收光谱仪。

可以提供附件容器盖，并且在样品被放置于其中的情况下将附件容器盖放置于护套的开口端上，以便提供改善的样品测量，其具有减少的来自诸如环境光之类的噪声源的干扰。包括容器的附件盖可以具有这样的优点，即以相对于光谱仪的预定位置和定向而放置被测材料，以便改善测量的可重复性和准确度。

保护套盖可以包括光学非透射材料以便抑制来自诸如背景光之类的噪声源的干扰。

保护套盖可以包括支撑件，该支撑件具有用以接收光谱仪的外壳的内部卡合结构，并且该外壳可以包括用以卡合保护套盖的一个或多个相应卡合结构。保护套盖可以包括用以当光谱仪被定向成测量放置在容器中的样品时保持附件样品容器的第二卡合结构。

在一个方面，一种用于手持式光谱仪的盖包括开口和内部，其大小和形状被配置为接收包括光源和传感器阵列的手持式光谱仪。盖还包括被耦合到盖的内表面的校准材料。所述盖和所述手持式光谱仪被配置用于校准所述手持式光谱仪并用耦合到所述盖的所述手持式光谱仪来测量样品材料。

所述盖可以被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述校准材料的校准配置中耦合到所述手持式光谱仪。所述盖还可以被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述样品材料的测量配置中耦合到所述手持式光谱仪。所述盖还可以包括封闭端，并且所述校准材料可以耦合到所述封闭端附近的所述内表面。在所述校准配置中，在所述光源和所述传感器阵列面向所述盖的所述封闭端的情况下，所述手持式光谱仪可以被接收在所述盖内。在所述测量配置中，在所述光源和所述传感器阵列面向所述盖的所述开口的情况，所述手持式光谱仪可以被接收在所述盖内。

所述盖还可以包括支撑件，其被耦合到所述校准材料和所述盖。该支撑件可以被配置用于当所述盖被耦合到所述手持式光谱仪以校准所述手持式光谱仪时将所述校准材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的预定校准距离处。所述盖可以包括非光学透射材料，其被配置用于当所述盖被耦合到所述手持式光谱仪以校准所述手持式光谱仪时抑制来自环境光的干扰。所述盖还可以包括用以允许接入被接收在所述盖内的所述手持式光谱仪的一个或多个特征的一个或多个开口。

所述校准材料可以包括反射材料。例如，所述反射材料可以包括漫反射器和镜面反射器中的一个或多个。所述反射材料可以包括基本上恒定的反射率。所述基本上恒定的反射率可以包括针对恒定波长被固定到约1％内的反射率。所述基本上恒定的反射率可以包括针对一定范围的波长被固定到1％内的反射率，其中，所述范围包括至少约250nm。所述基本上恒定的反射率在一定的波长范围内可以包括可变量的反射率。可变反射率的量在约250nm的范围内可以包括不超过约10％。

所述盖还可以包括一个或多个卡合结构，其被耦合到所述盖。所述一个或多个卡合结构可以被配置用于当所述盖耦合到所述手持式光谱仪时可移除地卡合所述手持式光谱仪的一个或多个相应卡合结构。所述一个或多个卡合结构可以包括突出部、轮缘、凸缘、凹部或磁体中的一个或多个。所述一个或多个卡合结构可以包括用以将所述手持式光谱仪相对于盖以预定定向进行定位的一个或多个不对称卡合结构。

所述盖可以包括第二开口和滑块。所述滑块可以包括所述校准材料以便覆盖所述第二开口以用于校准，并揭开所述第二开口以用于样品测量。所述滑块可以包括耦合到引导件的面板，该面板包括或者耦合到所述校准材料以便用该面板使所述校准材料在所述第二开口之上滑动。

在另一方面，一种手持式光谱仪装置包括如本文中公开的盖以及包括光源和传感器阵列的手持式光谱仪。所述盖和所述手持式光谱仪可以被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述校准材料的情况下校准所述手持式光谱仪，使得从所述光源发出的光照明所述校准材料，并且从所述校准材料反射的光被所述传感器阵列检测。所述盖和所述手持式光谱仪可以进一步被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述样品材料的情况下测量所述样品材料，使得从所述光源发出的光照明所述样品材料，并且从所述样品材料反射的光被所述传感器阵列检测。所述手持式光谱仪可以包括光谱仪卡合结构，并且所述盖可以包括盖卡合结构。所述光谱仪卡合结构可以被配置用于耦合到所述盖卡合结构。所述光谱仪卡合结构可以包括邻近于所述手持式光谱仪的第一末端安设的第一卡合结构和邻近于与所述第一末端相对的所述手持式光谱仪的第二末端安设的第二卡合结构，其中，所述第一卡合结构与所述第二卡合结构相同。

在另一方面，一种用于手持式光谱仪的液体测量附件包括保护盖，其被配置用于接收所述手持式光谱仪的至少第一末端，所述手持式光谱仪包括安设在所述第一末端附近的传感器阵列和光源。所述保护盖被配置用于针对所述手持式光谱仪形成液密密封，以防止当放置在所述保护盖内的所述手持式光谱仪的所述第一末端被浸没在液体样品中时所述液体样品直接地接触所述手持式光谱仪。

所述保护盖可以包括开口端和封闭端。所述保护盖可以被配置用于通过所述开口端接收所述手持式光谱仪，使得当所述手持式光谱仪被放置于所述保护盖内时，所述手持式光谱仪的所述第一末端邻近于所述保护盖的所述封闭端。

所述保护盖可以包括窗口，该窗口被配置用于当所述手持式光谱仪被放置于所述保护盖内并浸没在所述液体样品中时将所述手持式光谱仪的所述光源和所述传感器阵列与所述液体样品耦合。所述窗口可以被配置用于允许来自所述光源的光传输到所述液体样品，并且允许来自所述液体样品的反射光传输到所述传感器阵列。所述窗口可以包括第一窗口和第二窗口，其中，所述第一窗口被配置用于允许来自所述光源的光传输到所述液体样品，并且其中，所述第二窗口被配置用于允许来自所述液体样品的反射光传输到所述传感器阵列。所述第一窗口和所述第二窗口被相互光学隔离以抑制光从一个窗口行进至另一窗口。

所述液体测量附件还可以包括反射元件，当所述手持式光谱仪被放置于所述保护盖内时，所述反射元件在与所述光源和所述传感器阵列的固定距离处耦合到所述保护盖。所述反射元件可以耦合到被耦合至所述保护盖的一个或多个支柱，所述一个或多个支柱被配置用于将所述反射器元件保持在与所述光源和所述传感器阵列的固定距离处。所述反射元件可以包括漫反射器、镜面反射器以及放置在光吸收基板上的漫射器中的一个或多个。所述液体测量附件可以包括保护层，其设于所述反射元件上以防止所述反射元件与所述液体样品之间的直接接触。

在另一方面，一种手持式光谱仪装置可以包括手持式光谱仪和如本文所述的耦合到所述手持式光谱仪的液体测量附件。所述手持式光谱仪可以包括安设在所述手持式光谱仪的第一末端附近的光源和传感器阵列。所述液体测量附件可以允许在所述手持式光谱仪被至少部分地浸没在液体样品中时测量所述液体样品，从而减少光从所述光源行进至所述液体样品和从所述液体样品行进至所述传感器阵列时的光折射。

在另一方面，一种用于手持式光谱仪的样品容器附件包括外壳，所述外壳包括用以在其中接收固体样品的腔体。所述样品容器附件还包括一个或多个卡合结构，其将所述外壳耦合到所述手持式光谱仪的第一末端，所述手持式光谱仪包括安设在所述第一末端附近的传感器阵列和光源。所述样品容器附件还包括安设于所述腔体内且形状和大小被配置为当所述样品容器附件耦合到所述手持式光谱仪时相对于所述光源和所述传感器阵列以固定位置和定向接收固体样品的结构。

所述外壳可以包括非光学透射材料，其被配置用于当所述样品容器附件耦合到所述手持式光谱仪时抑制来自环境光的干扰。所述结构可以包括大小和形状被配置为装配在所述腔体内的插入件。例如，所述结构包括凹陷处、缺口、凹槽、脊状物或孔中的一个或多个。所述结构的大小和形状可以被配置为接收丸剂(pill)。所述一个或多个卡合结构可以包括突出部、轮缘、凸缘、凹部或磁体中的一个或多个。

安设在所述固体样品后面的结构的内底表面可以包括反射材料。所述结构可以被配置用于当所述手持式光谱仪耦合到所述样品容器附件时将所述反射材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的固定距离处。所述反射材料可以包括漫反射材料和镜面反射材料中的一个或多个。邻近于所述内底表面的所述结构的一个或多个内侧表面可以包括用以将来自所述光源的光能朝着所述内底表面反射的第二反射材料。邻近于所述内底表面的所述结构的一个或多个内侧表面可以包括用以吸收来自所述光源的光能的光吸收材料。所述反射材料可以包括基本上恒定的反射率。所述基本上恒定的反射率可以包括针对恒定波长被固定到约1％内的反射率。所述基本上恒定的反射率可以包括针对一定范围的波长被固定到1％内的反射率，其中，所述范围包括至少约250nm。所述基本上恒定的反射率在一定的波长范围内可以包括可变量的反射率。可变反射率的量在约250nm的范围内可以包括不超过约10％。

在另一方面，一种手持式光谱仪装置包括：手持式光谱仪，其包括光源和传感器阵列；以及如本文中公开的样品容器附件。

在另一方面，一种手持式光谱仪装置包括：手持式光谱仪，其包括光源和传感器阵列；以及多个附件，其可以可交换地耦合到所述手持式光谱仪。所述多个附件包括：(1)盖，其包括校准材料，并且被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述校准材料的校准配置中以及在所述光源和所述传感器阵列耦合到不同于所述校准材料的样品材料的测量配置中，耦合到所述手持式光谱仪；以及(2)液体测量附件和样品容器附件中的一个或多个，其被配置用于将所述光源和所述传感器阵列耦合到所述样品材料。

所述盖可以被配置用于当在所述校准配置中所述手持式光谱仪耦合到所述盖时将所述校准材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的预定校准距离处。所述样品容器附件可以被配置用于当所述手持式光谱仪耦合到所述样品容器时将包括固体样品的所述样品材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的预定测量距离处。所述预定测量距离可以类似于所述预定校准距离至约100％内。所述液体测量附件可以被配置用于当所述手持式光谱仪耦合到所述液体测量附件时将反射材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的预定测量距离处。所述预定测量距离可以类似于所述预定校准距离至约100％内。所述手持式光谱仪可以在测量配置中耦合到所述盖，并且同时地耦合到所述液体测量附件和所述样品容器中的一个。

在另一方面，一种用于测量样品光谱的方法包括在校准配置中将手持式光谱仪耦合到盖，其中，所述手持式光谱仪的光源和传感器阵列耦合到所述盖的校准材料。所述方法还包括在所述校准配置中用耦合到所述盖的所述手持式光谱仪来测量所述校准材料以生成校准数据。所述方法还包括在测量配置中将所述手持式光谱仪耦合到所述盖，其中，所述光源和所述传感器阵列耦合到不同于所述校准材料的样品材料。所述方法还包括在所述测量配置中用耦合到所述盖的所述手持式光谱仪来测量所述样品材料以生成样品测量数据。

所述方法还可以包括将所述校准数据和所述样品测量数据传输到处理单元，并且响应于所述校准数据和所述样品测量数据而用所述处理单元生成所述样品光谱。所述方法还可以包括响应于所述校准数据而调整一个或多个校准参数。所述一个或多个校准参数可以包括所述传感器阵列的增益或由所述光源发射的光能的量中的一个或多个。

在另一方面，一种用于测量液体样品的样品光谱的方法包括将手持式光谱仪耦合到液体测量附件。将所述手持式光谱仪耦合到所述液体测量附件包括将所述手持式光谱仪的至少第一末端放置于所述液体测量附件的保护盖内，从而形成所述保护盖与所述手持式光谱仪之间的液密密封。所述手持式光谱仪可以包括安设在所述第一末端附近的传感器阵列和光源。所述方法还包括在所述手持式光谱仪耦合到所述液体测量附件时将所述手持式光谱仪的所述第一末端浸没到所述液体样品中。所述方法还包括用被浸没在所述液体样品中的所述手持式光谱仪的所述第一末端来测量所述液体样品，从而减少光从所述光源行进至所述液体样品以及从所述液体样品行进至所述传感器阵列时的光反射。所述方法还包括响应于测量数据而生成所述液体样品的所述样品光谱。

在另一方面，一种用于测量固体样品的样品光谱的方法包括将所述固体样品放置于安设在样品容器附件的腔体中的结构内，其中，所述结构被配置用于以固定位置和定向接收所述固体样品。所述方法还包括通过将手持式光谱仪的第一末端处的一个或多个卡合结构与所述样品容器附件的一个或多个相应卡合结构卡合来将所述手持式光谱仪耦合到所述样品容器附件。所述手持式光谱仪可以包括安设在所述第一末端附近的传感器阵列和光源。所述方法还包括在所述样品容器附件耦合到所述手持式光谱仪时用所述手持式光谱仪来测量所述固体样品。所述方法还包括响应于测量数据而生成所述固体样品的所述样品光谱。

在许多情况下，工具套装包括光谱仪、保护套盖以及附件样品容器。在许多情况下，所述护套盖包括用以保持所述光谱仪的中空手柄，并且内部卡合结构位于所述护套盖的封闭端附近，并且所述第二卡合结构位于开口端附近，手柄的轴在其间延伸。

在许多情况下，所述护套盖、所述附件盖容器和所述光谱仪被布置成形成外封闭保护容器，其在所述附件盖被放置于所述保护套盖的开口端上以便覆盖所述开口端时使光谱仪被包含在其中。

在许多情况下，所述附件容器包括被成形为接收诸如丸剂或液体之类的样品以便准确地保持所述样品以用于测量的结构。所述附件容器可以包括插入件，其包括被成形为接收所述样品的结构，并且可以提供多个插入件以测量具有不同形状的物体。

在许多情况下，所述光谱仪装置可以包括光源、传感器阵列以及被配置用于允许由所述光谱仪进行液体的采样的附件。所述光谱仪装置还可以包括用以支撑所述光源和所述传感器阵列的外壳。所述附件可以与所述外壳形成液密密封。所述附件可以允许将所述光谱仪浸入液体中。所述附件可以包括限定内室的附件外壳。所述附件外壳可以包括将允许液体进入所述室的内部的一个或多个开口。

在一方面，所述附件外壳可以包括漫射器和反射器。在某些情况下，所述漫射器和所述反射器可以是单个组件。所述外壳可以包括反射漫射器。所述漫射器和所述反射器可以被布置成用所述反射器来反射通过所述漫射器传输的光。所述附件外壳可以包括反射漫射器，所述反射漫射器可以被布置成漫反射通过所述反射漫射器传输的光。所述附件可以配置有用以将所述漫射器和所述反射器放置于与所述光谱仪的固定距离处的卡合结构。所述附件可以包括用以向和从所述液体传输能量的多个能量传输通道。所述多个能量传输通道可以包括光学窗口或热传递能量通道中的一个或多个。在某些情况下，所述热传递通道可以包括金属层，其用以将来自与所述层的第一侧接触的液体的热传导至所述层的相对侧。所述光学窗口可以包括多个光学窗口，在所述多个光学窗口之间具有不透明材料以抑制被投射到所述液体的光束和从所述液体接收到的光的光学串扰。所述多个光学窗口可以包括光透射窗口和光接收窗口，具有不透明材料位于其之间。

在某些情况下，所述光谱仪装置还可以包括热传递窗口，其被配置用于传输红外光能量以测量所述样品的温度，所述不透明材料在所述光透射窗口、所述光接收窗口与所述热传递窗口之间延伸。

在某些情况下，一种光谱仪装置可以包括外壳、光源、传感器阵列以及被配置用于用所述外壳耦合到所述光谱仪的一个或多个附件。

所述一个或多个附件可以包括护套、盖、被成形为接收丸剂的附件或被配置用于接收液体的附件中的一个或多个。所述一个或多个附件可以包括多个所述一个或多个附件。所述外壳可以包括被成形为耦合到所述一个或多个附件的卡合结构。所述外壳和所述一个或多个附件可以被配置用于将所述附件放置于所述光谱仪的末端上。

在某些情况下，可以将工具套装容纳在封装中。在某些情况下，可以提供所述封装以便销售。

在一种情况下，一种光谱仪装置可以包括光源；传感器阵列；以及盖，其耦合到所述光谱仪装置，其中，所述盖包括护套盖，所述护套盖的大小被配置为接收包含包括所述光源和所述传感器阵列的光谱仪的外壳。所述盖可以包括用以保持包含在所述盖中的样品以将所述光源耦合到检测器的支撑件，所述样品被放置在所述检测器上。

在一种情况下，一种光谱仪装置可以包括：光源；传感器阵列；以及盖，其耦合到所述光谱仪装置，其中，所述盖包括护套盖，所述护套盖的大小被配置为接收包含包括所述光源和所述传感器阵列的光谱仪的外壳。

在某些情况下，一种光谱仪装置可以包括：光源；传感器阵列；以及附件，其被配置用于固定或提供校准样品相对于所述光源的位置或定向中的一个或多个，其中，可以基于从所述校准样品检测到的信号来校准所述传感器阵列中的传感器中的一个或多个。

在某些情况下，一种光谱仪装置可以包括：光源；附件，其被配置用于固定丸剂形状样品相对于所述光源的位置或定向中的一个或多个。

在某些情况下，一种光谱仪装置可以包括：光源；附件，其被配置用于固定液体样品相对于所述光源的位置或定向中的一个或多个。

附图说明

在所附权利要求中以特殊性来阐述本发明的新型特征。通过参考阐述其中利用本发明的原理的说明性实例的以下详细描述和附图，将获得本发明的特征和优点的更好理解，在附图中：

图1示出了光学布局的示意图。

图2示出了光谱仪系统的示意图。

图3示出了光谱仪头的示意图。

图4示出了图3中的光谱仪头的横截面A的示意图。

图5示出了图3中的光谱仪头的横截面B的示意图。

图6示出了光谱仪模块的示意图。

图7示出了形成于非透射材料和透镜阵列中的孔径的示意图。

图8示出了光谱仪的示意图。

图9A和图9B示出了盖和可移除附件容器中的光谱仪的透视图。

图9C示出了测量配置中的被放置于盖内的光谱仪的示意图。

图9D示出了校准配置中的被放置于盖内的光谱仪的示意图。

图10示出了光谱仪的分解组装图。

图11示出了盖的分解组装图。

图12示出了校准光谱仪的方法的过程流程图。

图13示出了将样品放置于附件中以用于样品的测量的方法。

图14A示出了可以在被配置用于对样品进行定向的附件上提供的结构的俯视图。

图14B示出了可以在被配置用于对样品进行定向的附件上提供的结构的第一横截面图。

图14C示出了可以在被配置用于对样品进行定向的附件上提供的结构的第二横截面图。

图15A示出了可以在被配置用于对样品进行定向的附件上提供的结构的俯视图。

图15B示出了可以在被配置用于对样品进行定向的附件上提供的如图15A中的结构的横截面图。

图15C示出了可以在被配置用于对样品进行定向的附件上提供的如图15A和图15B中的结构的俯视图。

图16示出了包括多个可连接部分的附件。

图17示出了分解组装图。

图18A和图18B分别地示出了附件的透视图和横截面图。

图19A示出了装配在被配置用于执行液体样品的测量的附件中的光谱仪的横截面图。

图19B示出了在被配置用于执行液体样品的测量的附件上提供的窗口。

图20示出了其中可以容纳光谱仪工具套装的封装。

图21示出了紧凑型手持式光谱仪的等距视图。

图22示出了示出操作按钮的光谱仪的俯视图。

图23示出了示出突出部的光谱仪的仰视图。

图24示出了光谱仪的侧视图。

图25示出了光谱仪头的端视图。

图26示出了包括充电触点的光谱仪的末端。

图27示出了具有包括面朝上的充电触点的侧面的光谱仪的等距视图。

图28示出了具有包括面朝上的光谱仪头的侧面的光谱仪的等距视图。

图29示出了示出孔的盖的俯视图。

图30示出了盖的侧视图。

图31示出了盖的开口侧的端视图。

图32示出了盖的封闭侧的端视图。

图33示出了盖的封闭侧面对视图正面的情况下的盖的等距视图。

图34示出了盖的等距视图，其示出盖的底座。

图35示出了盖的等距视图，其示出了底座的右上角可见的情况下的盖的底座。

图36A和图36B是被配置用于促进液体样品的测量的示例性附件的透视图。

图37A示出了具有放置于盖中的如本文所述的手持式光谱仪的可移除光谱仪盖。

图37B示出了没有光谱仪的盖。

图37C示出了如本文所述的包括校准材料的面板。

具体实施方式

在下文描述中，将会描述本发明的各个方面。为了解释的目的而阐述了具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。对于本领域技术人员将会显而易见的是，存在本发明的其他实施方式，这些实施方式在不影响其本质属性的情况下在细节上有所不同。因此，本发明不受到图中所图示的和说明书中所描述的内容限制，而是仅如所附的权利要求中所指示的，仅由所述权利要求的最宽泛的解释来确定适当的保护范围。

通过参考阐述说明性实施方式的以下详细描述和附图，将会对本发明的特征和优点获得更好的理解，其中说明性实施方式中利用了本发明的实施方式的原理。

如本文所使用的，类似的字符指代类似的元件。

本文公开的示例能够以许多方式中的一种或多种来进行组合，以提供改进的光谱仪方法和装置。

如本文所使用的，类似的字符指代类似的元件。

如本文所使用的，“光”包括电磁辐射，所述电磁辐射的波长在电磁光谱的紫外部分、可见部分或红外部分的一个或多个中。

如本文关于光学组件所使用的，术语“色散”用来描述被设计用于将多色光束的不同波长成分在空间上分开的组件。根据这一定义的“色散”光学元件的非限制性示例包括衍射光栅和棱镜。该术语明确排除由于诸如色差等非理想因素而使光色散的诸如透镜等元件，或者根据入射辐射的角度而具有不同的透射分布的诸如干涉滤光器等元件。该术语还排除本文所描述的滤光器和滤光器矩阵。

可以用许多方式中的一个或多个来确定如本文所述的光束的尺度。波束的大小可以包括例如波束的半高全宽。测量波束可以包括模糊边缘，并且限定样品的测量区域的波束的测量区域可以包括例如延伸超过波束的半高全宽的波束的一部分。可以同样地确定瞄准波束的尺度。

现在参考图1，其图示出本文中公开的紧凑型光谱仪系统100的非限制性配置。如所示，系统包括漫射器164、滤光器矩阵170、透镜阵列174和检测器190。

光谱仪可以具有使得可以由用户仅用一只手来握持光谱仪的大小和重量。光谱仪可以具有使得光谱仪可以为便携式的大小和重量。光谱仪可以具有约1克(g)、5g、10g、15g、20g、25g、30g、35g、40g、45g、50g、55g、60g、65g、70g、80g、85g、90g、95g、100g、110g、120g、130g、140g、150g、160g、170g、180g、190g或200g的重量。光谱仪可以具有小于1g的重量。光谱仪可以具有大于200g的重量。光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的重量。例如，光谱仪可以具有在约1g至约200g、约1g至约100g、约5g至约50g、约5g至约40g、约10g至约40g、约10g至约30g或约20g至约30g范围内的重量。

光谱仪可以具有至多约200cm³、150cm³、100cm³、95cm³、90cm³、85cm³、80cm³、75cm³、70cm³、65cm³、60cm³、55cm³、50cm³、45cm³、40cm³、35cm³、30cm³、25cm³、20cm³、15cm³、10cm³、5cm³或1cm³的总体积。光谱仪可以具有小于1cm³的体积。光谱仪可以具有大于100cm³的体积。光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的体积。例如，光谱仪可以具有在约1cm³至约200cm³、约40cm³至约200cm³、约60cm³至约150cm³、约80cm³至约120cm³、约80cm³至约100cm³范围内或约90cm³的体积。

光谱仪形状可以包括矩形棱柱、圆柱或其他三维形状。光谱仪可以具有至多约500mm、400mm、300mm、200mm、250mm、100mm、95mm、90mm、85mm、80mm、75mm、70mm、65mm、60mm、55mm、50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm或5mm的长度。光谱仪可以具有小于5mm的长度。光谱仪可以具有大于500mm的长度。光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的长度。例如，光谱仪具有在约10mm至约100mm、约25mm至约75mm或约50mm至约70mm范围内的长度。光谱仪可以具有至多约500mm、400mm、300mm、200mm、250mm、100mm、95mm、90mm、85mm、80mm、75mm、70mm、65mm、60mm、55mm、50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm或5mm的宽度。光谱仪可以具有小于5mm的宽度。光谱仪可以具有大于500mm的宽度。光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的宽度。例如，光谱仪可以具有在从约10mm至约75mm、约20mm至约60mm或约30mm至约50mm范围内的宽度。光谱仪可以具有至多约500mm、400mm、300mm、200mm、250mm、100mm、95mm、90mm、85mm、80mm、75mm、70mm、65mm、60mm、55mm、50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm或5mm的高度。光谱仪可以具有小于5mm的高度。光谱仪可以具有大于500mm的高度。光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的高度。例如，光谱仪可以具有在约1mm至约50mm、约5mm至约40mm或约10mm至约20mm范围内的高度。光谱仪可以例如具有在从约0.1cm×0.1cm×2cm至约5cm×5cm×10cm范围内的尺度。在圆柱形光谱仪的情况下，光谱仪可以具有至多约500mm、400mm、300mm、200mm、250mm、100mm、95mm、90mm、85mm、80mm、75mm、70mm、65mm、60mm、55mm、50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm或5mm的半径。光谱仪可以具有小于5mm的半径。光谱仪可以具有大于500mm的半径。光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的半径。

光谱仪的组件中的一个或多个可以由电池供电。电池可以是光谱仪机载的。电池可以具有至多约50g、45g、40g、35g、30g、25g、20g、15g、10g、5g、1g或0.1g的重量。电池可以具有小于0.1g的重量。电池可以具有大于50g的重量。电池可以具有在上文给定的任何两个值之间的重量。例如，电池可以具有在约2g至约6g、约3g至约5g范围内或约4g的重量。

紧凑型光谱仪102可以具有小于10nm、小于5nm、小于4nm、小于3nm、小于2nm、小于1nm、小于0.5nm或小于0.1nm的光学分辨率。光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的光学分辨率。例如，光谱仪可以具有在约0.1nm至约100nm、约1nm至约50nm、约1nm至约10nm或约2nm至约5nm范围内的光学分辨率。光谱仪可以具有近似5nm的光学分辨率，其等价于约700nm的波长下的近似100cm^-1且等价于约1100nm的波长下的近似40cm^-1。光谱仪可以具有在100cm^-1与40cm^-1之间的光学分辨率。光谱仪可以具有针对约1000nm的波长的用于单个传感器读数(未取平均值，在最大光谱分辨率下)的约1000的时间信噪比(SNR)或者针对约850nm的波长的约2500的SNR。紧凑型光谱仪在被配置用于执行测量光谱数据的算法处理或修正时可以能够检测大约为约1×10^-3至约1×10^-4或约5×10^-4的归一化信号的变化。照明模块的光源可以被配置成具有小于1min、小于1s、小于1ms或者约0s的稳定时间。

光谱仪系统可以包括滤光器矩阵170的多个光学滤光器。光学滤光器可为本领域中已知的任何类型。合适的光学滤光器的非限制性示例包括法布里-珀罗(FP)共振器、级联FP共振器和干涉滤光器。例如，可以使用具有在通带(至少200nm)之外的宽阻挡范围的窄带通滤光器(≤10nm)。滤光器的中心波长(CWL)可以随着射在其上的光的入射角而变化。

在某些情况下，中央带的中心波长可变化10nm或更多，使得穿过滤光器的波长的有效范围大于该滤光器的带宽。在某些情况下，中心波长比滤光器的带宽变化更大量。例如，带通滤光器可具有不多于10nm的带宽，而中央带的波长可以跨传感器的视野变化多于10nm。

在某些情况下，光谱仪系统可以包括检测器190，该检测器可以包括传感器的阵列。在某些情况下，检测器可以能够检测处于感兴趣的波长范围之中的光。根据获得的光谱的性质和被测试样品的特定光谱特性，本文所公开的紧凑型光谱仪系统可在从UV到IR范围内使用。在某些情况下，可以使用能够测量强度作为位置的函数的检测器(例如，阵列检测器或二维图像传感器)。

在某些情况下，光谱仪不包括柱形光束体全息图(CVBH)。

在某些情况下，光谱仪系统可以包括漫射器。当从样品发出的光未充分漫射时，可以在光谱仪的其他元件前面放置漫射器。准直光(或部分准直光)可以射在漫射器上，漫射器继而产生漫射光，该漫射光继而射在光谱仪的其他方面上，例如，射在光学滤光器上。

在某些情况下，光谱仪系统可以包括滤光器矩阵。滤光器矩阵可以包括一个或多个滤光器，例如多个滤光器。滤光器矩阵可以包括多于2个、10个、50个或100个滤光器(亦称为子滤光器)。使用单一滤光器可能会限制可用于光谱仪的光谱范围。例如，如果光的入射角大于30°，则由于大角度下的透镜像差和检测器效率降低，系统可能不会产生足够强度的信号。例如，对于30°的角度范围和～850nm的光学滤光器CWL，可用于光谱仪的光谱范围例如可以为约35nm。由于该范围对于一些基于光谱法的应用而言可能是不够的，所以具有更大光谱范围的情况可以包括由多个子滤光器组成的光学滤光器矩阵。每个子滤光器可以具有不同的CWL，并且由此覆盖光学光谱的不同部分。例如，子滤光器能够以许多方式中的一种或多种方式来配置并且平铺在两个维度上。

根据子滤光器的数目，可进入光谱仪的波长范围可达到几百纳米。在包括多个子滤光器的配置中，形成于像平面(即，每个子滤光器一个)处的近似傅里叶变换重叠，并且在检测器的任何特定像素处获得的信号可能是由不同的傅里叶变换的混合所产生的。

在某些情况下，可以按特定顺序来布置滤光器矩阵，以抑制从不同滤光器出来的光在检测器上的串扰，并且使杂散光的影响最小化。例如，如果矩阵由3x 4滤光器组成，则存在2个滤光器位于矩阵内部并且存在10个滤光器位于矩阵的外围。处于内部的2个滤光器可被选择作为处于波长范围边缘的那些滤光器。因为不受特定理论的约束，所选择的内部滤光器可能经历最多的空间串扰，但在光谱上对串扰最不敏感。

光谱仪系统可以包括检测器190。检测器可以对于以下各项中的一项或多项敏感：光的紫外波长、光的可见波长或者光的红外波长。

检测器可位于预定平面中。预定平面可以是透镜阵列的焦平面。不同波长(X1、X2、X3、X4等)的光可以到达检测器，作为具有与波长成比例的不同半径的一系列基本上同心的圆。波长和对应圆的半径之间的关系可以不是线性的。

检测器可以被配置用于接收非连续光谱，例如可能与色散元件产生的光谱不同的非连续光谱。非连续光谱可以是光谱的缺失部分。例如，非连续光谱可以具有至少部分地空间失序的光谱的波长。在某些情况下，第一短波长可以与靠近较长波长的检测器相接触，而第二短波长可以与相比于较长波长而言更远离第一短波长的距离处的检测器相接触。

检测器可以包括多个检测器元件，举例而言，诸如像素。可以配置每个检测器元件以便接收宽光谱范围的信号。在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约10nm延伸至约400nm。在某些情况下，在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约10nm延伸至约700nm。在某些情况下，在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约10nm延伸至约1600nm。在某些情况下，在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约400nm延伸至约1600nm。在许多情况下，在第一多个检测器元件和第二多个检测器元件上接收到的光谱范围可以至少从约700nm延伸至约1600nm。

在某些情况下，透镜阵列、滤光器矩阵和检测器可以不以公共光轴为中心。在许多情况下，透镜阵列、滤光器矩阵和检测器在公共光轴上对准。

在许多情况下，紧凑型光谱仪的操作原理包括以下属性中的一个或多个。光射在漫射器上。光接着以宽的传播角范围射在滤光器矩阵上，并且穿过子滤光器的光的光谱被角度编码。经角度编码的光继而穿过透镜阵列(例如，傅里叶变换聚焦元件)，该透镜阵列对经角度编码的光(近似地)进行空间傅里叶变换，从而将其变换为空间编码光谱。最终，光到达检测器。检测器元件相对于阵列中的透镜的光轴的位置与光的波长相对应，而像素位置处的光的波长可以基于像素相对于阵列中的透镜的光轴的位置来确定。诸如像素等检测器元件所记录的作为传感器上的位置(例如，像素编号或坐标参考位置)的函数的光强与该位置的光的分辨波长相对应。

在某些情况下,可以在紧凑型光谱仪系统的前面放置附加的滤光器，以便阻挡处于感兴趣的光谱范围之外的光(即，防止不需要的光到达检测器)。

在其中由光学滤光器所覆盖的光谱范围不足够的情况中，可以使用附加的、具有不同CLW的子滤光器。

在某些情况下，一个或多个光阀可以允许包含或者排除来自系统的一部分的光。例如，光阀可以用于排除特定子滤光器。光阀还可以用于排除个体透镜。

在某些情况下，可以使用散射的环境光来进行样品的测量。

在许多情况下，光谱仪系统可以包括光源。光源可以是本领域中已知的适合于所要进行的光谱测量的任何类型(例如，激光器或发光二极管)。在某些情况下，光源可以发射350nm至1100nm的光。光源的一个或多个波长和强度将会取决于光谱仪将投入到的特定用途。在某些情况下，光源可以发射0.1mW至500mW的光。

由于其小尺寸和低复杂度，本文所公开的紧凑型光谱仪系统可集成到诸如蜂窝电话等移动通信设备中。其可以封装在设备本身内，或者可以安装在设备上并通过用于提供功率和数据链路的有线或无线装置与之相连接。通过将光谱仪系统并入到移动设备中，可以将所获得的光谱上传到远程位置，可以在那里进行分析，并将分析结果告知用户。光谱仪系统还可以配备GPS设备和/或高度计，以便可以报告正在测量的样品的位置。此类组件的进一步非限制性示例包括用于记录样品的视觉印象的相机以及用于测量诸如温度和湿度等环境变量的传感器。

由于其小尺寸和低成本，本文所公开的光谱仪系统还可以集成到诸如烤箱(例如微波炉)、食品加工机、坐便器、冰箱等厨房用具中。用户继而可以在食品存储和制备的过程期间实时地对成分的安全性做出确定。

在许多情况下，光谱仪还可以包括功率源(例如，电池或电源)。在某些情况下，光谱仪可以由来自消费者手持设备(例如，蜂窝电话)的电源供电。在某些情况下，光谱仪可以具有独立电源。在某些情况下，来自光谱仪的电源可以向消费者手持设备供电。

在许多情况下，光谱仪可以包括处理与控制单元。在某些情况下，光谱仪可以不分析所收集到的数据，并且光谱仪可以将数据中继至远程处理与控制单元，诸如后端服务器。备选地或组合地，光谱仪可以在将数据传输至远程处理与控制单元之前，部分地分析数据。远程处理与控制单元可以利用消费者手持设备(例如，蜂窝电话)而耦合至光谱仪。远程处理与控制单元可以是基于云的系统，该系统可以将经分析的数据或结果传输至用户。在某些情况下，手持设备可以被配置用于接收经分析的数据，并且可以与光谱仪相关联。例如，关联可以通过物理连接或无线通信。

利用对光源、检测器和相关联的光学器件的适当选择，如本文所描述的光谱仪可以适于与多种多样的光谱技术一起使用。非限制性示例包括拉曼光谱法、荧光光谱法以及IR或UV-VIS反射和吸收光谱法。如上文所述，因为紧凑型光谱仪系统可以从荧光信号中分离出拉曼信号，所以在某些情况下，可以针对这两种光谱法使用同一光谱仪。

在某些情况下，光谱仪系统可以配备有存储器和微处理器，所述存储器具有存储于其中的光谱数据的数据库，而所述微处理器具有利用指令而编程的分析软件。在某些情况下，光谱仪系统可以与计算机存储器和微处理器相通信，所述计算机存储器具有存储于其中的光谱数据的数据库，而所述微处理器具有编程于其中的分析软件。存储器可为易失的或非易失的，以便将用户自己的测量存储到存储器中。数据库和/或全部或部分的分析软件可以远程地存储，并且光谱仪系统可以通过任何合适的方法经由网络(例如，无线网络)而与远程存储器相通信。备选地，可以为光谱数据的数据库提供位于光谱仪附近的计算机，例如位于同一房间中的计算机。

在其中数据库远程定位的某些情况下，数据库可以每隔一定时间经常更新，例如，持续更新。在这些情况下，由光谱仪的用户进行的每个测量可以提高任何用户进行的日后测量的质量和可靠性。

一旦继而获得光谱，即可对其进行分析。在某些情况下，分析可以不是同时发生的。在某些情况下，分析可以实时地发生。可以使用任何适当的分析方法来分析光谱。可以使用的光谱分析技术的非限制性示例包括主成分分析、偏最小二乘分析，以及使用神经网络算法来确定光谱成分。

经分析的光谱可以确定正在调查的复杂混合物是否含有与成分相关联的光谱。所述成分例如可以是物质、物质混合物或微生物。

光谱中这些成分的强度可以用于确定某一成分是否处于特定浓度，例如，确定它们的某一不期望成分的浓度是否高达足以引起关注。此类物质的非限制性示例包括毒素、分解产物或有害微生物。在某些情况下，如果认为样品可能不适合食用，则可以给用户提供警告。

在某些情况下，光谱仪可以连接到通信网络，通信网络允许用户分享在特定测量中获得的信息。位于“云”(即，分布式网络)中的可更新的数据库不断接收由个人用户进行的测量的结果并实时地更新其自身，从而能够以更高的精度和置信度来进行每个相继的测量，以及扩展光谱特征可用的物质的数目。

在各种情况下，原始强度数据到光谱的转换可以在本地(用随同光谱仪系统一起提供的处理器和软件)或远程进行。例如，可以远程地进行针对样品的较复杂分析的较大量计算。

在合并有远程数据分析的情况下，传送到远程系统的数据可以包括以下数据中的一项或多项：原始检测器数据；在本地进行处理的预处理的检测器数据或后处理的检测器数据；或者从原始检测器数据导出的光谱。

在某些情况下，光谱仪可以不包括单色仪。

在某些情况下，可以使用以下的信号处理方案。首先，可以通过上文所述的光谱仪中的图像传感器来捕捉一幅图像或一系列图像。可以通过本地处理单元来分析图像。这个阶段的分析可以包括图像平均、补偿光学单元像差、通过使用降噪算法来降低检测器噪声或者将图像转换为原始光谱之中的任一个或全部。继而将原始光谱传输到远程处理单元；在某些情况下，传输可以使用无线通信来进行。

可以远程地分析原始光谱。可以远程地进行降噪。

在其中获得拉曼光谱的情况下，可以从任何荧光信号中分离拉曼信号。可以将拉曼光谱和荧光光谱两者与现有的校准光谱进行比较。在进行校准之后，可以使用用于光谱分解的任意适当的算法对光谱进行分析；此类算法的非限制性示例包括主成分分析、偏最小二乘分析和使用神经网络算法的光谱分析。这样的分析提供了对使用光谱仪测试的样品进行表征所需的信息。继而，将分析的结果呈现给用户。

图2示出了根据配置的光谱仪系统的示意图。在许多情况下，光谱仪系统100可以包括光谱仪102以及与基于云的存储系统118进行无线通信116的消费者手持设备110。如本文所述，光谱仪102可以获取数据。手持光谱仪102可以包括耦合至光谱仪头120的通信电路104和处理器106，光谱仪头120具有如本文所描述的光谱仪组件。光谱仪可以利用具有通信链路的通信电路104来将数据传输至手持设备110，通信链路诸如无线串行通信链路，例如，Bluetooth^TM。手持设备可以从光谱仪102接收数据，并且将数据传输至基于云的存储系统118的后端服务器。

手持设备110可以包括智能电话的一个或多个组件，诸如显示器112、接口114、处理器、计算机可读存储器以及通信电路。例如，在使用时，设备110可以包括基本上固定的设备，诸如无线通信网关。

处理器106可以包括使指令具体化的有形介质，诸如使计算机程序的指令具体化的计算机可读存储器。备选地或组合地，处理器可以包括诸如门阵列逻辑等逻辑以便执行一个或多个逻辑步骤。

图3示出了根据配置的光谱仪头的示意图。在许多情况下，光谱仪102可以包括光谱仪头120。光谱仪头包括以下各项中的一项或多项：光谱仪模块160、温度传感器模块130和照明模块140。当每个模块存在时，可以用模块窗口来覆盖每个模块。例如，光谱仪模块160可以包括光谱仪窗口162，温度传感器模块130可以包括温度传感器窗口132，而照明模块140可以包括照明窗口142。

在许多情况下，照明模块和光谱仪模块被配置成在样品处具有重叠的视野。重叠的视野能够以许多方式中的一种或多种来提供。例如，照明源的光轴、温度传感器和矩阵阵列能够以基本上平行的配置延伸。备选地，一个或多个光轴可以朝向另一模块的另一光轴定向。

图4示出了根据配置的、图3中的光谱仪头的横截面A的示意图。为了减少由温度波动而产生的噪声和/或光谱移位，包括温度传感器模块130的光谱仪头102可以用于测量并记录测量期间的温度。在某些情况下，温度传感器元件可以响应于从样品发射的红外辐射而测量该样品的温度，并且将该温度测量传输至处理器。准确的和/或精确的温度测量可以用于标准化或修改产生的光谱。例如，可以基于光谱获得时的温度而测量给定样品的不同光谱。在某些情况下，光谱可以与元数据存储在一起，所述元数据与测量光谱时的温度有关。在某些情况下，温度传感器模块130包括温度传感器窗口132。温度传感器窗口可以密封传感器模块。温度传感器窗口132可以由对可见光基本上非透射而透射红外光谱中的光的材料制成。在某些情况下，温度传感器窗口132例如包括锗。在某些情况下，温度传感器窗口为约0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1.0mm厚。

温度传感器可以包括视野(以下称“FoV”)限制器。在许多情况下，温度传感器具有被定向为与检测器的视野和照明器的视野相重叠的视野。例如，视野可能受到在支撑温度传感器模块的窗口132的材料中形成的孔径以及温度传感器134的尺寸的限制。在某些情况下，温度传感器模块可以具有有限的视野，并且包括安设于柔性印刷电路板(PCB)136上的导热金属笼。PCB 136可以安装在加强板138上以便抑制相对于传感器头上的其他模块的移动。在某些情况下，柔性电路板可以由包括金属的加强板138支持。温度传感器134可以是远程温度传感器。在某些情况下，温度传感器可以给出精确到样品的环境温度的约5、4、3、2、1、0.7、0.4、0.3、0.2或0.1摄氏度以内的温度。在某些情况下，温度传感器可以测量环境温度，其测量精度达3、2、1、0.5或0.1摄氏度。

在许多情况下，光谱仪头可以包括照明模块140。照明模块可以利用光来照明样品。在某些情况下，照明模块可以包括照明窗口142。照明窗口可以密封照明模块。照明窗口对产生于照明模块中的光可以是基本上透射的。例如，照明窗口可以包括玻璃。照明模块可以包括光源148。在某些情况下，光源可以包括一个或多个发光二极管(LED)。在某些情况下，光源可以包括蓝色LED。在某些情况下，光源包括红色LED或绿色LED或红外LED。

光源148可以安装在安装固定装置150上。在某些情况下，安装固定装置包括陶瓷封装。例如，灯具可以是安装在陶瓷封装上的倒装LED管芯。安装固定装置150可以附接至柔性印刷电路板(PCB)152，该柔性印刷电路板152可以可选地安装在加强板154上以减少照明模块的移动。照明模块的柔性PCB和温度传感器模块的PCT可以包括同一柔性PCB的不同部分，其还可以包括光谱仪PCB的多个部分。

由光源148产生的光的波长可以通过板146而偏移。板146可以是波长偏移板。在某些情况下，板146包括嵌入在玻璃中的磷光体。备选地或组合地，板146可以包括纳米晶体、量子点或其组合。所述板可以吸收来自光源的光，并且释放具有比所吸收的光更低的频率的光。在某些情况下，光源可以产生可见光，而板146吸收所述光并且发射近红外光。在某些情况下，光源可以紧靠或直接接触板146。在某些情况下，可以通过间隙而使光源以及相关联的封装与板分离开来以限制热传递。例如，光源与板之间的间隙可以是至少0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、8.0mm、9.0mm或10.0mm。在某些情况下，光源封装接触板146，以便将热量从该板导出，使得光源封装包括散热器。

照明模块还可以包括诸如抛物面聚光器144或聚光透镜等聚光器，以便聚集光。在某些情况下，抛物面聚光器144是反射镜。在某些情况下，抛物面聚光器144包括不锈钢。在某些情况下，抛物面聚光器144包括镀金不锈钢。在某些情况下，聚光器可以将光聚集成圆锥。例如，光可被聚集成视野为约30-45、25-50或20-55度的圆锥。

在某些情况下，照明模块可以被配置用于发射光，而光谱仪模块可以被配置用于沿着光学路径来接收光，光学路径与光谱仪头的入射面基本上垂直地延伸。在某些情况下，模块可以被配置成使得光可以从一个模块传输至一个物体(诸如样品108)并且反射或散射至接收所述光的另一模块。

在某些情况下，照明模块和光谱仪模块的光轴可以被配置成非平行的，以使得表示光谱仪模块的光轴与照明模块的光轴成某一偏置角度。该非平行配置能够以许多方式中的一种或多种来提供。例如，一个或多个组件可以被支撑在公共支撑件上，并且关于光学器件(诸如透镜)而偏置，以便将一个或多个光轴定向为朝向彼此。备选地或组合地，模块可以关于另一模块成角度地倾斜。在某些情况下，每个模块的光轴以约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、45或50度的偏置角度而对准。在某些情况下，照明模块和光谱仪模块被配置成以小于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、25、30、35、40、45或50度的偏置角度而对准。在某些情况下，照明模块和光谱仪模块被配置成以介于约1-10、11-20、21-30、31-40或41-50度之间的偏置角度而对准。在某些情况下，模块的偏置角度可以被设定为固定的且不可调整的。在某些情况下，模块的偏置角度可以是可调整的。在某些情况下，模块的偏置角度可以是基于光谱仪头与样品之间的距离而自动选择的。在某些情况下，两个模块具有平行的光轴。在某些情况下，两个或更多个模块可以具有偏置的光轴。在某些情况下，模块可以具有光轴偏置以使得它们会聚在样品上。模块可以具有光轴偏置以使得它们会聚在设定距离处。例如，模块可以具有光轴偏置以使得它们会聚在约10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm或500mm远的距离处。

图5示出了根据配置的、图3和图4中的光谱仪头的横截面B的示意图。在许多情况下，光谱仪头102可以包括光谱仪模块160。光谱仪模块可以由光谱仪窗口162密封。在某些情况下，光谱仪窗口162可以关于波长而选择性透光以便分析光谱样品。例如，光谱仪窗口162可以是IR通滤光器。在某些情况下，窗口162可以是玻璃。光谱仪模块可以包括一个或多个漫射器。例如，光谱仪模块可以包括安设在光谱仪窗口162下方的第一漫射器164。第一漫射器164可以分散射入的光。例如，第一漫射器可以是余弦漫射器。可选地，光谱仪模块包括光滤光器188。光滤光器188可以是厚的IR通滤光器。例如，滤光器188可以吸收低于阈值波长的光。在某些情况下，滤光器188吸收具有低于约1000nm、950nm、900nm、850nm、800nm、750nm、700nm、650nm或600nm的波长的光。在某些情况下，光谱仪模块可以包括第二漫射器166。第二漫射器可以在滤光器矩阵170的输入处生成朗伯光分布。滤光器组装件可以由玻璃板168密封。备选地或组合地，滤光器组装件还可以由滤光器框架182支撑，滤光器框架182可以将滤光器组装件附接至光谱仪外壳180。光谱仪外壳180可以使光谱仪窗口162保持在合适的位置，并且进一步为模块提供机械稳定性。

第一滤光器和第二滤光器能够以许多方式中的一种或多种来布置以向滤光器提供基本上一致的光分布。基本上一致的光分布可以关于平均能量而一致到约25％之内，例如一致到约10％之内。在某些情况下，第一漫射器可以按照基本上一致的能量分布曲线而在空间上将入射光能分布在第二漫射器上。在某些情况下，第一漫射器可以使光关于角分布而言基本上是均匀的。第二漫射器还使基本上一致的能量分布曲线的光能漫射成基本上一致的角分布曲线，使得传输至每个滤光器的光可以既关于空间分布曲线又关于入射到每个滤光器上的光能的角分布曲线而言都是基本上均匀的。例如，传输至每个滤光器上的光能的角分布可以一致到约+/-25％之内，例如，基本上一致到约+/-10％。

在许多情况下，光谱仪模块可以包括滤光器矩阵170。滤光器矩阵可以包括一个或多个滤光器。在许多情况下，滤光器矩阵可以包括多个滤光器。例如，滤光器矩阵可以包括被布置成正方形、矩形、圆形、椭圆形的滤光器，或无序布置的滤光器。滤光器阵列可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200个或更多个滤光器。在某些情况下，滤光器矩阵可以包括介于1个到36个之间的所包含的滤光器，滤光器被布置成以选自包括以下各项的组中的正方形或矩形布置：1×1、1×2、2×2、3×1、2×3、3×3、4×1、4×2、4×3、4×4、5×1、5×2、5×3、5×4、5×5、6×1、6×2、6×3、6×4、6×5或6×6。在某些情况下，滤光器阵列可以包括介于约10个至约100个之间的滤光器。在某些情况下，滤光器阵列包括介于约10至约30个之间的滤光器。在某些情况下，滤光器阵列包括4行滤光器，其中每行包括3个滤光器。

在某些情况下，滤光器矩阵170中的每个滤光器可以被配置用于透射分布于中心波长附近的波长范围。本领域普通技术人员将会理解，针对基本上垂直于滤光器的表面而透射的光束，上述波长范围可被定义为透射波长的分布的半峰全宽(以下称“FWHM”)。波长范围可以由中心波长和光谱宽度来限定。中心波长可以是通过滤光器的光的平均波长，而滤光器的带光谱宽度可以是通过滤光器而透射的光的最大波长与最小波长之间的差值。例如，滤光器可以具有300nm的中心波长和20nm的波长范围，其将透射具有从290nm至310nm的波长的光，并且该滤光器将基本上不透射低于290nm或高于310nm的光。在某些情况下，多个滤光器中的每个滤光器被配置用于透射与多个滤光器中的其他滤光器不同的波长范围。在某些情况下，上述波长范围可以与多个滤光器中的所述其他滤光器的范围重叠，并且其中所述每个滤光器包括与多个滤光器中的所述其他滤光器不同的中心波长。在某些情况下，每个滤光器的光谱宽度可以小于200nm、190nm、180nm、170nm、160nm、150nm、140nm、130nm、120nm、110nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、18nm、16nm、14nm、12nm、10nm、8nm、6nm、4nm、3nm、2nm或1nm。在某些情况下，每个滤光器的光谱宽度是至少1nm、2nm、4nm、6nm、8nm、10nm、12nm、14nm、16nm、18nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm或100nm。在某些情况下，每个滤光器的光谱宽度可以介于约1nm至约60nm、约2nm至约50nm、约4nm至约40nm或者约8nm至约30nm之间。在某些情况下，每个滤光器的中心波长与每个其他滤光器的中心波长至少相距1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、14nm、16nm、18nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm或200nm。

在许多情况下，滤光器阵列可以包括具有厚度和第一侧面以及第二侧面的基底，第一侧面可以定向为朝向漫射器，第二侧面可以定向为朝向透镜阵列。在某些情况下，滤光器阵列中的每个滤光器可以包括具有厚度和第一侧面以及第二侧面的基底，第一侧面定向为朝向漫射器，第二侧面定向为朝向透镜阵列。滤光器阵列可以包括在第一侧面、第二侧面或其组合上的一个或多个涂层。滤光器阵列中的每个滤光器可以包括在第一侧面、第二侧面或其组合上的一个或多个涂层。在某些情况下，滤光器阵列中的每个滤光器可以包括在定向为朝向透镜阵列的第二侧面上的一个或多个涂层。在某些情况下，滤光器阵列中的每个滤光器可以包括在定向为朝向透镜阵列的第二侧面以及定向为朝向漫射器的第一侧面上的一个或多个涂层。第二侧面上的一个或多个涂层可以是光学滤光器。例如，一个或多个涂层可以允许波长范围选择性地穿过滤光器。备选地或组合地，一个或多个涂层可以用于抑制阵列的多个透镜之间的串扰。在某些情况下，第二侧面上的多个涂层可以包括多个干涉滤光器，第二侧面上的多个干涉滤光器中的每个干涉滤光器被配置用于将中心波长的光透射至多个透镜中的一个透镜。在某些情况下，滤光器阵列可以包括在滤光器阵列的第一侧面上的一个或多个涂层。阵列的第一侧面上的一个或多个涂层可以包括用以平衡机械应力的涂层。在某些情况下，滤光器阵列的第一侧面上的一个或多个涂层可以包括光学滤光器。例如，滤光器阵列的第一侧面上的光学滤光器可以包括IR通滤光器，以选择性地通过红外光。在许多情况下，第一侧面可以不包括带通干涉滤光器涂层。在某些情况下，第一侧面可以不包括涂层。

在许多情况下，滤光器的阵列可以包括在该阵列的第二侧面上的多个带通干涉滤光器。将精细频率分辨滤光器放置在定向为朝向透镜阵列和孔径的第二侧面上可以抑制滤光器之间的串扰和滤光器之间的相关噪声。在许多情况下，滤光器的阵列可以包括在该阵列的第二侧面上的多个带通干涉滤光器，并且可以不包括在该阵列的第一侧面上的带通干涉滤光器。

在许多情况下，每个滤光器可以限定光谱仪的光学通道。光学通道可以从滤光器延伸，通过孔径和阵列的透镜而到达传感器阵列中的区域。多个平行的光学通道可以提供增大的分辨率和减小的光学路径长度。

光谱仪模块可以包括孔径阵列172。孔径阵列可以防止滤光器之间的串扰。孔径阵列包括形成于不透光材料中的多个孔径。在某些情况下，多个孔径的尺寸可以被配置成限定阵列中每个透镜的通光透镜孔径，其中每个透镜的通光透镜孔径限制于阵列中的一个滤光器。在某些情况下，每个透镜的通光透镜孔径可以限制于阵列中的一个滤光器。

在许多情况下，光谱仪模块包括透镜阵列174。透镜阵列可以包括多个透镜。透镜的数目可以确定为使得滤光器阵列中的每个滤光器与透镜阵列中的透镜相对应。备选地或组合地，透镜的数目可以确定为使得通过支撑件阵列的每个通道与透镜阵列中的透镜相对应。备选地或组合地，透镜的数目可以选择为使得图像传感器的多个区域中的每个区域与光学通道和透镜阵列中的对应透镜以及滤光器阵列中的滤光器相对应。

在许多情况下，透镜阵列中的每个透镜包括一个或多个非球面，使得透镜阵列中的每个透镜包括非球面透镜。在许多情况下，透镜阵列中的每个透镜可以包括两个非球面。备选地或组合地，透镜阵列中的一个或多个单独的透镜可以具有两个弯曲的光学表面，其中两个光学表面基本上都是凸面。备选地或组合地，透镜阵列中的透镜可以包括一个或多个衍射光学表面。

在许多情况下，光谱仪模块可以包括支撑件阵列176。支撑件阵列176可以包括利用诸如互连环等多个支撑结构179而限定的多个通道177。多个通道177可以限定光谱仪的光学通道。支撑结构179可以包括刚度以增加支撑件阵列176的刚性。支撑件阵列可以包括限位器，以限制移动并且固定透镜阵列相关于传感器阵列的位置。支撑件阵列176可被配置用于支撑透镜阵列174，并且固定透镜阵列到传感器阵列的距离，以便将透镜阵列与传感器阵列之间的距离固定在透镜阵列中的透镜的焦距。在许多情况下，阵列的透镜可以包括基本上相同的焦距，以使得透镜阵列和传感器阵列是以基本上平行的配置而布置的。

支撑件阵列176可以在透镜阵列174与限位器安装件178之间延伸。支撑件阵列176可以服务于一个或多个目的，举例而言，诸如1)提供透镜阵列170中的每个透镜与图像传感器190的多个区域中的每个区域之间的正确的间隔距离，和/或2)防止杂散光进入或离开每个通道。在某些情况下，可以将支撑件阵列176中的每个支撑件的高度校准为其所支撑的透镜阵列174内的透镜的焦距。在某些情况下，支撑件阵列176可以由诸如基本上不透明的塑料等不允许光穿过的材料来构造。在某些情况下，支撑件阵列176可以是黑色的，或者包括黑色涂层，以进一步减少通道之间的串扰。光谱仪模块还可以包括用以支撑支撑件阵列的限位器安装件178。在许多情况下，例如，支撑件阵列可以包括吸光材料和/或漫射材料以减少杂散光。

在许多情况下，支撑件阵列176可以包括多个通道，其具有通过其而延伸的滤光器和透镜的光学通道。在某些情况下，支撑件阵列包括从透镜阵列延伸至检测器(即，CCD或CMOS阵列)的单一的一件材料。

透镜阵列可以直接附接至孔径阵列172，或者可以由至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20、30、40或50微米的空气间隙而分隔开。透镜阵列可以直接位于支撑件阵列178的顶部上。备选地或组合地，透镜阵列可以定位为使得每个透镜与单一支撑件限位器或单一光学隔离器基本上对准，以便隔离光学通道并且抑制串扰。在某些情况下，将透镜阵列定位在距图像传感器约等于透镜焦距的距离处，以使得来自每个透镜的光基本上聚焦在图像传感器上。

在某些情况下，光谱仪模块可以包括图像传感器190。图像传感器可以是光检测器。例如，图像传感器可以是CCD或2D CMOS或其他传感器。检测器可以包括多个区域，所述多个区域中的每个区域包括多个传感器。例如，检测器可以由多个区域组成，其中每个区域是2D CMOS的像素的集合。检测器或图像传感器190可以定位为使得多个区域中的每个区域直接位于支撑件阵列176的不同通道下方。在许多情况下，建立从滤光器阵列170中的单一滤光器到孔径阵列172中的单一孔径、到透镜阵列174中的单一透镜、到支撑件阵列176中的单一限位器通道、到图像传感器190的多个区域中的单一区域的隔离光路径。类似地，可以针对滤光器阵列170中的每个滤光器建立平行的光路径，以使得存在与滤光器阵列170中的滤光器相同数目的平行(非交叉)光路径。

图像传感器190可以安装在柔性印刷电路板(PCB)184上。PCB 184可以附接至加强板186。在某些情况下，加强板可以包括金属加强板以防止光谱仪模块相对于光谱仪头120的运动。

图6示出了根据配置的光谱仪模块160的等距视图。光谱仪模块160包括如本文所述的许多组件。在许多情况下，支撑件阵列176可以定位在传感器顶部的封装上。在许多情况下，支撑件阵列可以定位在传感器阵列的裸芯片的顶部上方，以使得存在空气间隙。空气间隙可以小于10、9、8、7、6、5、4、3、2或1微米。

图7示出了根据配置的光谱仪模块160内的透镜阵列174。该等距视图示出了根据配置的、形成于孔径阵列172的不透光材料中的孔径194。在许多情况下，支撑件阵列176中的每个通道与滤光器阵列170中的滤光器、透镜阵列174中的透镜以及孔径阵列中的孔径194对准，以便形成抑制了串扰的多个光路径。

图8示出了根据配置的光谱仪102。光谱仪可以包括光学头，光学头可以包括光谱仪模块160。光谱仪还可包括温度传感器模块。在许多情况下，光谱仪可以包括照明模块。在许多情况下，光谱仪可以包括不同于照明模块的发光二极管196。光谱仪还可以进一步包括其他的组件，诸如用以向另一设备传递数据的Bluetooth^TM模块、光谱仪处理器106、电源或其组合。

可以将如本文所述的光谱仪与包括护套的保护盖组合。保护盖可以包括允许当光谱仪被放置于护套中时校准光谱仪的内部校准材料。光谱仪还可以提供有附件容器，当光谱仪被放置于护套中时，附件容器耦合到护套的一端。在某些情况下，当光谱仪未被放置于护套中时，附件可以耦合到光谱仪的末端。

图9A和图9B示出了根据配置的被放置于保护套或盖901中并耦合到诸如容器903之类的可移除附件909的如本文所述的光谱仪102的透视图。在许多情况下，盖901可以包括大小被配置为接收光谱仪的保护套。盖可以包括被配置成装配在光谱仪的末端之上的盖或者被配置成装配在超过光谱仪的末端之上的盖。可以将光谱仪从护套盖移除并以适当的定向放置于护套盖中，以测量样品或校准光谱仪。在许多情况下，盖可以具有开口端和封闭端。在许多情况下，光谱仪可以包括大小被配置为装配在保护套内的保护外壳。包括外壳的光谱仪可以被放置于盖护套中，同时光谱仪头的光学器件指向盖护套的封闭端，以便校准光谱仪。盖可以包括将耦合到光谱仪的光源和传感器阵列的反射校准材料，以便以可重复方式将来自校准材料的光反射到传感器阵列。反射材料可以是漫反射材料。盖可以是可从光谱仪移除的。为了测量样品，可以将光谱仪放置于盖901中，使得光谱仪头面向盖的开口端。在某些情况下，盖可以被配置成被用户移除和/或替换。在储存和使用期间，盖可以为光谱仪提供保护覆盖。在许多情况下，盖可以包括用于校准光谱仪的参考材料。盖可以附加地耦合到附件909以提供用于执行样品的测量的受控测量环境。

图9C示出了以测量配置或定向910放置于盖901内的光谱仪102的示意图。盖901可以包括封闭端901a和开口端901b。光谱仪102可以包括如本文所述的光谱仪头或光学模块120。在测量配置中，可以将光谱仪放置于盖中，使得光学模块邻近于盖的开口端。在测量配置中，光谱仪可以用于测量邻近于光学模块放置的样品108。可以在样品被放置在光学头与样品表面之间的测量距离912处时测量样品。在某些配置中，测量距离912可以是预定测量距离。例如，如本文中更详细地描述的，可以将样品放置于被配置成耦合到光谱仪和/或盖的样品容器中，使得样品被放置于与光谱仪的光学模块的预定测量距离处。

图9D示出了以校准配置或定向920放置于盖901内的光谱仪102的示意图。盖901可以包括封闭端901a和开口端901b，其中，盖901可以包括安设在封闭端附近的参考材料或校准材料924，如在本文中其他各处更详细地描述的。在校准配置中，可以将光谱仪放置于盖中，使得光谱仪的光学模块120邻近于盖的封闭端901b，并且面对校准材料924。在校准配置中，可以通过测量校准材料来校准光谱仪。可以将校准材料放置于光学模块与校准材料之间的预定校准距离922处。例如，如本文中更详细地描述的，盖可以包括底座926，底座926被配置成耦合到光谱仪的光学模块并将光学模块放置于与校准材料的固定校准距离922处。

在某些情况下，可以将光谱仪放置于盖或护套901中。护套可以由轻质材料制成。护套可以由聚合物、金属或复合材料制成。护套可以具有至多约50g、45g、40g、35g、30g、25g、20g、15g、10g、5g、4g、3g、2g、1g、0.1g或0.001g的重量。护套可以具有小于0.001g的重量。护套可以具有大于50g的重量。护套可以具有在上文给定的任何两个值之间的重量。护套和光谱仪可以具有约1克(g)、5g、10g、15g、20g、25g、30g、35g、40g、45g、50g、55g、60g、65g、70g、80g、85g、90g、95g、100g、110g、120g、130g、140g、150g、160g、170g、180g、190g或200g的组合重量。护套和光谱仪可以具有小于1g的组合重量。护套和光谱仪可以具有大于200g的组合重量。护套和光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的组合重量。

可以将盖或护套的大小和形状配置成使得护套不向光谱仪的体积增加显著的块体。光谱仪在被放置于光谱仪中时可以具有适贴配合。装配在护套中的光谱仪可以具有至多约100cm³、95cm³、90cm³、85cm³、80cm³、75cm³、70cm³、65cm³、60cm³、55cm³、50cm³、45cm³、40cm³、35cm³、30cm³、25cm³、20cm³、15cm³、10cm³、5cm³或1cm³的总体积。装配在护套中的光谱仪可以具有小于1cm³的体积。装配在护套中的光谱仪可以具有大于100cm³的体积。装配在护套中的光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的体积。

光谱仪在被装配在盖或护套中时可以具有包括矩形棱柱、圆柱或其他三维形状的形状。护套可以具有与光谱仪类似的形状。装配在护套中的光谱仪可以具有至多约500mm、400mm、300mm、200mm、250mm、100mm、95mm、90mm、85mm、80mm、75mm、70mm、65mm、60mm、55mm、50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm或5mm的长度。装配在护套中的光谱仪可以具有至多约500mm、400mm、300mm、200mm、250mm、100mm、95mm、90mm、85mm、80mm、75mm、70mm、65mm、60mm、55mm、50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm或5mm的宽度。装配在护套中的光谱仪可以具有小于5mm的长度。装配在护套中的光谱仪可以具有大于500mm的长度。装配在护套中的光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的长度。装配在护套中的光谱仪可以具有至多约500mm、400mm、300mm、200mm、250mm、100mm、95mm、90mm、85mm、80mm、75mm、70mm、65mm、60mm、55mm、50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm或5mm的高度。装配在护套中的光谱仪可以具有小于5mm的高度。装配在护套中的光谱仪可以具有大于500mm的高度。装配在护套中的光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的高度。在圆柱形光谱仪的情况下，装配在护套中的光谱仪可以具有至多约500mm、400mm、300mm、200mm、250mm、100mm、95mm、90mm、85mm、80mm、75mm、70mm、65mm、60mm、55mm、50mm、45mm、40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm或5mm的半径。装配在护套中的光谱仪可以具有小于5mm的半径。装配在护套中的光谱仪可以具有大于500mm的半径。装配在护套中的光谱仪可以具有在上文给定的任何两个值之间的半径。

在许多情况下，附件909可以包括光源。可以将光源定向成使得被放置于附件中的样品在附件中的光源与光谱仪的光学头之间。在某些情况下，附件可以被配置成通过样品传输光能。通过样品传输的光能可以被光谱仪的光学头检测到。附件中的光源可以由附件中的电源或储能设备供电。在某些情况下，附件中的光源可以由光谱仪中的电源或储能设备供电。附件可以包括被配置成接触光谱仪上的一个或多个电触点的一个或多个电触点。当附件上的一个或多个电触点接触光谱仪上的一个或多个电触点时，可以从光谱仪中的电源或储能设备向附件中的光源传递能量。在某些情况下，附件中的光源可以通过光纤传输线路从光谱仪中的光源接收光。在某些情况下，附件还可以包括温度传感器。该温度传感器可以测量附件中的温度，并且可以在解释被放置于附件中的样品的光谱仪测量结果时使用测量温度。

附件909可以包括空心区域或腔体。该腔体可以是样品容器903。当附件被耦合到光谱仪时，样品容器可以被暴露于光谱仪光源。当附件被耦合到光谱仪时，可以不允许环境光进入腔体。样品容器可以包括非光学透射材料，其具有在其中形成以从光谱仪光源接收光能的通道930。样品容器可以具有涂有不反射光能的材料的壁。在某些情况下，样品容器可以包括具有高反射涂层的至少一个表面。备选地或组合地，样品容器可以具有涂有黑色着色或涂层的壁。黑色着色或涂层可以不反射光能，或者可以反射基本上小百分比的光能。

样品容器903的至少一个内表面可以包含光学反射表面或实体或者被其覆盖。光学反射表面或实体可以包括具有预定光学性质的第一反射材料。样品容器可以将反射光(例如从反射表面或实体或者第一反射材料反射的光)透射到光谱仪传感器。样品容器可以抑制或防止来自环境光的干扰。在许多情况下，环境光可以是在样品容器外面的光。在某些情况下，第一反射材料可以是具有被配置成装配在形成于样品容器中的凹部内的大小和形状的反射材料。反射材料可以具有已知的光学性质。例如，对于反射材料而言可以已知的光学性质可以是反射率、吸收率和/或透射率。反射材料的已知光学性质关于一个或多个环境性质(例如温度、湿度和/或压力)可以是恒定的。反射材料的已知光学性质关于入射在反射材料上的光的性质可以是恒定的。在许多情况下，入射在反射材料上的光的性质可以包括波长、强度和/或频率。在某些情况下，样品容器可以包括在通道的内侧壁上的第二反射材料，其将从光谱仪光源朝着第一反射材料并从第一反射材料朝着光谱仪传感器阵列反射光能。第二反射材料可以具有一定的大小和形状，使得其被配置成沿着样品容器通道的侧壁装配。第二反射材料可以具有已知的光学性质。

光谱仪还可以包括用以卡合附件909或盖901并将样品容器903的反射材料放置于与光谱仪光源和传感器阵列的预定距离处的支撑件。预定距离可以是固定或可变距离。附件可以包括用以卡合光谱仪上的支撑件的卡合结构。支撑件的形状可以被配置为接收、耦合到附件的卡合结构和/或与其相配合。该卡合结构可以可移除地耦合到支撑件。当支撑件和卡合结构正配合或耦合时，附件可以附接到光谱仪。卡合结构可以允许附件在光谱仪上的放置和移除。卡合结构可以将附件耦合到光谱仪，使得环境光不能进入容器。在某些情况下，卡合结构可以包括突出部、轮缘、凸缘、凹部或磁体中的一个或多个。支撑件可以包括被配置成卡合所述卡合结构的相应部分的突出部、轮缘、凸缘、凹部或磁体中的一个或多个。在某些情况下，锁定机构可以进一步耦合光谱仪和盖。用户可以释放锁定机构以将附件从光谱仪移除。在许多情况下，锁定机构可以是销和转向轮(tumbler)锁定机构。

另外，可以将包括样品容器903的附件909耦合到如本文所述的光谱仪102。在某些情况下，样品容器903和盖901可以可交换地耦合到光谱仪。备选地，样品容器和盖可以同时地耦合到光谱仪。在图9A和图9B中示出了光谱仪102、盖901和样品容器903。图9A示出了在盖901的容器内部的光谱仪102，具有样品容器903。样品容器903可以包含要通过光谱仪来测量的材料。如图9A和图9B中所示，以光谱仪头面朝外的方式将光谱仪放置于盖中。这些配置可以用来收集样品测量结果。在备选配置中，可以将光谱仪翻转，使得光谱仪头面向盖中，其中，此配置可以在校准期间使用。

在许多情况下，盖901的容器包括护套盖，其可以被配置成如本文所述地接收包含在外壳内的光谱仪102。盖901可以包括一个或多个开口906，通过该开口可以接入光谱仪的一个或多个结构特征。在某些情况下，可以通过一个或多个开口906来接入光谱仪102上的突出部907。突出部907可以包括凸起的凸块、凸起的线、凹槽、凹陷处、纹理表面、结块和/或凸起的结构特征，其可以被用户的手和/或手指握持。用户可以通过在突出部907上推和/或拉以向光谱仪施加剪切力来将光谱仪102从容器902推出。护套盖可以包括大小被配置为接收光谱仪和外壳的开口端和与开口端相对的封闭端。光谱仪能够以光谱仪光学头朝着封闭端定向的方式被接收在护套盖中，使得光谱仪和护套包括校准配置。备选地，光谱仪能够以光谱仪光学头朝着开口端定向的方式被接收在护套盖中，使得光谱仪和护套包括测量配置。校准材料可以定位成与开口端相比更接近于封闭端，以便校准光谱仪。

护套或盖可以包括具有开口端、封闭端和大小被配置为接收光谱仪的内部的结构以及一个或多个卡合结构，一个或多个卡合结构用于以光谱仪光学器件朝着封闭端定向的第一定向和光谱仪光学器件朝着开口端定向的第二定向接收光谱仪。

样品容器903(例如，附件909)可以提供用于由光谱仪测量样品材料的受控环境。样品容器可以可移除地附接到光谱仪。在许多情况下，用户可以通过将材料放置于样品容器中、将样品容器附接到光谱仪并使用光谱仪来测量样品容器中的材料而测量样品材料的性质。样品容器可以将材料放置于与光谱仪光源的已知距离处。当被附接到光谱仪时，样品容器可以抑制来自环境光源的噪声信号。环境光源可以是并非源自于光谱仪的光源的任何光源。

在许多情况下，校准材料可以采取校准定向以一定的校准距离与光学头间隔开，并且其中，样品容器的大小和形状被配置为将样品放置成采取测量定向以测量距离(类似于校准距离至约100％内)与光学头间隔开。

在许多情况下，样品容器和光谱仪可以包括配合或耦合附接结构特征。可以将样品容器安装在光谱仪的光学头侧。在许多情况下，耦合附接结构特征可以是样品容器和光谱仪上的互补结构特征。互补结构特征可以包括被配置用于将样品容器耦合到光谱仪的突出部、轮缘、凸缘、凹部或磁体中的一个或多个。图9B示出了被配置成装配在光谱仪102上的台阶式突出部904之上的样品容器903。备选地，图9B还示出了被配置成耦合到光谱仪102的齐平表面905的样品容器903。

样品容器和/或盖可以包括不对称配合结构特征，使得样品容器可以仅以优选定向连接至光谱仪。在许多情况下，不对称配合结构特征可以是在容器和/或盖和光谱仪中的任一者或两者上提供的凹槽、通道、销或其他形状因数。不对称配合结构特征可以防止样品容器以至少一个定向连接至光谱仪。不对称结构特征可以迫使样品容器被安装在光谱仪上，使得样品容器中的样品相对于光谱仪在已知位置上。该已知位置可以是相对于光谱仪中的光源的已知位置。在某些情况下，相对于光谱仪中的光源的已知位置是水平或垂直距离。在某些情况下，相对于光谱仪中的光源的已知位置是相关于光源和传感器阵列的角定向。

图10示出了光谱仪102的分解图。可以如本文所述地将图10中所示的光谱仪放置于盖中。光谱仪可以被一组外壳件包围。外壳件可以由一个或多个螺钉或紧固件1111连接。外壳件可以包括头外壳180、尾外壳1001、顶外壳1002以及底外壳1003。外壳件可以被可移除地连接。在某些情况下，外壳件可以扣合或滑动打开或分开以打开被外壳件围绕的内部区域并提供对其的接入。在某些情况下，可以打开外壳件以提供对电池1004的接入。电池可以是可再充电或可替换电池。在可再充电电池的情况下，可以将电池从外壳移除以进行再充电，或者光谱仪可以包括充电触点以在电池在设备中时对电池充电。充电触点可以提供电池与外壳的外表面之间的电连接。电池1004可以是用于光谱仪组件的电源，例如，电池可以对被配置用于执行测量的光谱仪机载的一个或多个处理器和光源供电。可以用粘合剂(例如电池胶带1010)将电池固定在外壳中。操作按钮1006可以允许用户控制到光谱仪中的一个或多个组件的电池供电。在某些情况下，用户可以通过操纵控制按钮来将光谱仪通电和断电。操作按钮可以是可压按钮、开关或触摸屏(例如电容屏幕)。在许多情况下，用户可以按下操作按钮1006以完成电路，使得当用户按下按钮且电池1004向光谱仪中的一个或多个组件供电时电路被闭合。用户可以再次地按下按钮1006以断开电路，并且防止电池1004向光谱仪中的一个或多个组件供电。在某些情况下，可以按照特定序列按压操作按钮1006以对光谱仪的一个或多个特征进行编程。按钮1006可以是通过外壳件中的一个或多个上的开口而可接入的，例如，按钮1006可以是通过顶外壳1002而可接入的。电池1004可以连接至电池指示器1007。电池指示器1007可以被配置用于感测电池1004的电压。电池指示器可以向用户传达电池的健康(例如剩余电量)。在许多情况下，电池指示器1007可以是LED。电池指示器可以是通过经由外壳件或经由外壳件上的窗口压出而可见的。在许多情况下，电池指示器可以是通过尾外壳1001而可见的。在某些情况下，电池指示器可以是当电池具有低电量时为红色和/或闪烁的LED。

电池1004可以向也可以称为光学模块的光谱仪头120供电。光学模块120可以与PCB 184通信。光学模块120可以连接至散热器1008。散热器1008可以是被配置用于从光学模块120和PCB 184中的任一者或两者去除热的导热材料。在某些情况下，散热器1008可以包括加热翅片。光学模块可以被头外壳180覆盖。头外壳可以包括一个或多个窗口，使得光学模块的光学组件可以被暴露于外壳的外部。

光谱仪可以包括测量部分和用以使测量部分指向样品的手柄部分。手柄部分可以被配置大小，并配置成用于由用户用一只手操纵。光谱仪可以包括被配置成耦合到盖上的卡合结构的支撑件。测量部分可以包括支撑件。手柄部分可以包括大小和形状被配置为接收盖的支撑件。盖可以被耦合到测量部分或手柄部分中的任一者或两者。支撑件可以包括用以包围光源和传感器阵列的外壳。光谱仪可以具有用以从样品接收光的窗口。支撑件和盖可以被配置成将反射材料放置于与窗口的预定距离处，并且具有在反射材料与窗口之间延伸的间隙。

头外壳和尾外壳可以包括一个或多个磁体1009。可以将磁体暴露于外壳的外表面，或者可以将磁体嵌入外壳中，使得其不被暴露在外表面上。可以将磁体配置成吸引、耦合到在盖和/或样品容器上提供的磁体或磁性材料或者与其相配合。磁体可以是光谱仪上的支撑件，其被配置用于耦合到盖上的卡合结构。卡合结构可以包括被配置用于耦合到支撑件磁性材料的盖磁性材料。在某些情况下，卡合结构和支撑件可以包括相应不对称卡合结构以将盖定位于相关于光源和传感器阵列的预定位置和角定向处。在许多情况下，当磁体的极性被选择时，该极性可以是不对称卡合结构，使得盖和光谱仪的某些定向被允许、而其他配置被阻止。

图11示出了盖901的分解图。盖可以具有主体1101和底座1102。底座1102可以容纳反射材料1103。在完全组装(例如未被分解)中，可以将底座1102放置于主体1101中。用点线1107示出了完全组装中的底座的近似位置。可以用粘合剂1105将反射材料粘附到盖的内表面。粘合剂1105可以是可压缩粘合剂，例如泡沫。底座可以在被嵌入底座中的反射器箱1106中容纳反射材料1103。在某些情况下，反射器箱可以具有用反射层覆盖或涂敷的内壁。反射层材料可以是金属的，例如金。反射层可以是漫反射器。反射层可以是镜面反射器。涂敷内壁的反射层可以充当反射镜，使得反射材料1103在入射光源看起来是无穷大的。反射材料1103的无穷大外观可以减少或消除来自除反射材料1103之外的材料的污染。反射材料1103可以具有基本上恒定的反射率。基本上恒定的反射率可以是已知的。可以针对恒定波长光源将基本上恒定的反射率固定至约1％内。在某些情况下，可以针对一定范围的波长将基本上恒定的反射率固定至约1％内。波长的范围可以是至少400nm的范围。备选地，基本上恒定的反射率对于一定波长范围而言可以是可变的。基本上恒定的反射率在至少约400nm的波长范围内可以改变不超过约10％。反射率作为波长的函数的变化性可以是已知的。

底座1102还可以包括被配置成耦合或配合到光谱仪上的支撑件的一个或多个卡合结构特征。在许多情况下，卡合结构特征可以是一个或多个磁体1104。当被插入盖主体1101中时，光谱仪100上的磁体1009可以连接至底座1102上的磁体1104。

可以使用反射材料1103来校准光谱仪。校准可以消除或修正光源和/或光谱仪的不一致性。光谱仪还可以包括耦合到传感器阵列的处理器。处理器可以包括体现用以用光学耦合到传感器阵列的盖来测量校准信号的指令的有形介质。处理器可以包括用以响应于校准信号而调整一个或多个校准参数的指令。校准参数可以是测量信号性质。例如，校准参数可以是测量信号的幅度，其包括传感器阵列的增益或来自光源的光能的量中的一个或多个。处理器可以包括对应于基本上恒定的反射材料的一个或多个基本上恒定的校准参数。处理器可以与包括恒定反射材料的预期或已知性质的光谱仪的机载或非机载存储器存储设备通信。如果光谱仪测量到在恒定反射材料的预期或已知性质之外的反射性质，则处理器可以发起一个或多个校准参数的再校准或调整。处理器可以包括用以响应于校准信号和一个或多个基本上恒定的校准参数来调整一个或多个校准参数的指令。

可以提供盖以校准光谱仪。校准可以由光谱仪响应于用以执行校准的用户指令而自动地执行。用户可以通过将具有反射材料的盖附接到光谱仪上或者用物理用户输入(例如按下按钮或扳动开关)来指示光谱仪执行校准。在自动校准的情况下，可以在没有来自用户的输入信号的情况下校准光谱仪。自动校准可以由光谱仪的机载或非机载的处理器发起。处理器可以被配置用于检测设备要求校准并发起校准。

在许多情况下，当用户开启光谱仪时(例如按下电源按钮以完成电池电路以向光谱仪组件供电)，可以发起自动校准算法。处理器可以假设设备在盖中并瞄准盖中的反射材料。该假设可以被传感器确认。例如，传感器可以是指示盖被安装或者在有或者没有光源照明的情况下执行快速读取以验证反射材料的存在的开关。备选地，当用于校准标准(例如反射材料)的基于云的存储系统118中的存储数据比阈值期限更久或者在阈值准确度以下时可以发起自动校准算法。

光谱仪的校准可以导致样品材料的更准确测量。盖可以包括用于校准的单件的光学非透射材料。光学非透射材料可以包括反射材料。反射材料可以是具有已知光学性质的参考材料。在某些情况下，参考材料可以是“白色参考”材料。白色参考材料可以是具有平坦光谱响应的材料。白色参考材料可以包括许多已知白色参考材料中的一个或多个，例如，如在万维网上在域“labsphere.com”处公布的、从Labsphere可商购的Spectralon^TM。

当测量样品材料时，可以使用白色参考材料的测量结果来去除光源和/或光谱仪中的不一致性。盖可以在用于校准的受控环境中提供白色参考材料。在某些情况下，盖可以在基本上没有环境光的环境中且在传感器与样品材料(例如白色参考)之间具有恒定且已知的距离的情况下提供白色参考材料。其他可能材料是玻璃涂敷片材、喷砂铝及其他金属。

在如本文所述的许多情况下，用具有亮或暗信号以及其组合的“白色参考”(在下文中为“WR”)材料来获得校准测量结果。在某些情况下，该测量结果可以包括照明器被关断时的“WR-暗”测量结果。为了获得许多WR测量结果，如本文所述地将护套盖和参考材料放置于光谱仪上。

在许多情况下，可以通过取得“WR-暗”测量结果来校准光谱仪。“WR-暗”测量结果可以是没有照明源的情况下的参考材料的光谱仪测量结果。“WR-暗”测量结果可以提供关于环境光和类似于传感器暗噪声的其他效应的数据。环境光和类似于传感器暗噪声的其他效应可以抑制测量结果解释，因此其可以帮助量化这些参数，以便在样品测量中将其减除或者将其忽视。可以将“WR-暗”测量结果重复至少约5、10、15、20、25或30次试验，并且可以在重复试验范围内对“WR-暗”测量结果求平均。“WR-暗”测量结果可以为至少约15毫秒长。在执行“WR-暗”测量之后，可以测量白色参考(WR)信号。在某些情况下，可以不测量“WR-暗”信号，并且校准方法可以通过测量WR信号开始。还可以重复地或用一系列重复试验来测量WR信号。可以针对至少约10、20、30、40、50、60、70、80、90或100次试验重复WR信号。每次测量可以花费至少约15毫秒。可以对所有WR信号测量试验求平均。如果取得了“WR-暗”测量结果，则可以用平均WR信号测量结果减去“WR-暗”测量结果平均值。可以将WR信号测量结果传输或者以其他方式传送至基于云的存储系统118。基于云的存储系统118可以进一步验证该信号测量结果，并且如果有效，则可以将该信号存储为参考信号。

图12示出了可以执行以自动地、半自动地或手动地发起并执行光谱仪的校准的方法1200。在步骤1202中，可以发起白色参考过程。在步骤1204中，光谱仪可以检测到盖被连接。盖可以包括如本文所述的参考反射材料。在步骤1204中，可以确认光谱仪被插入盖或护套中，并且光谱仪的光学头被正确地定向为朝着盖的封闭端。正确定向可以是朝向护套的底部。在步骤1206中，可以取得或收集参考反射材料的测量结果或读数。在步骤1208中，可以将收集的测量结果与先前的测量结果或后续测量结果求平均。在步骤1210中，可以考虑平均值中的读数或测量结果的总数。如果读数的数目在值N以下，其中，N是大于或等于零的整数，则可以重复步骤1206。在当N等于或大于选定阈值时可能发生的步骤1212中，可以处理平均信号或测量结果。在步骤1214中，可以将测量结果传输到基于云的存储系统118。可以通过移动设备来传输信号。在步骤1214中，测量可以是暗测量。在步骤1216中，可以开启光源。在步骤1218中，可以用光谱仪传感器来收集或取得测量结果或读数。在步骤1220中，可以将测量结果或读数与先前的测量结果或后续测量结果求平均。在步骤1222中，可以考虑平均值中的读数或测量结果的总数。如果读数的数目在值M以下，其中，M是大于或等于零的整数，则可以重复步骤1218。在步骤1224中，可以关断光源。在当N等于或大于选定阈值时可能发生的步骤1226中，可以处理平均信号或测量结果。在步骤1228中，可以将测量结果传输到基于云的存储系统118。可以通过移动设备来传输信号。在步骤1230中，可以将暗测量和亮测量组合以检查参考材料(例如白色参考)的测量结果的有效性。在步骤1232中，可以进行关于参考材料的测量结果的有效性的二元判定。在步骤1234中，误差可以指示测量结果不是有效的判定。在步骤1236中，测量结果可以是有效的，并被存储在云设备118上。在步骤1238中，可以确定校准方法完成。

图12示出了校准光谱仪的方法1200。本领域技术人员将认识到基于本文中提供的公开内容的许多变化、变更和修改。例如，可以适当地改变方法的步骤的顺序、去除某些步骤、重复某些步骤以及添加附加步骤。某些步骤可以包括子步骤。某些步骤可以是自动化的，并且某些步骤可以是手动的。如本文所述的处理器可以包括用以执行方法1200的一个或多个步骤的至少一部分的一个或多个指令。

在许多情况下，附件909可以包括被配置成以相对于光谱仪光源和/或光谱仪检测器的限定且可重复的位置和定向来定向样品的结构特征。附件可以被配置用于对液体或固体样品进行定位和定向。附件909可以包括腔体，该腔体具有诸如凹槽、缺口、凹痕、凹陷处、孔、脊状物和/或被配置用于以相对于光谱仪的预定定向来保持样品的任何其他物理结构。在某些情况下，附件可以被配置成使样品在腔体中居于中心。具有不同形状的样品在每次其被测量时能够以类似的方式在结构特征中定向，使得可以实现关于同一样品的测量结果之间的一致性。在某些情况下，样品相对于光谱仪可以是小的。在某些情况下，样品可以是丸剂(例如，医务辅助丸剂)。可以提供多个附件，其中每个附件包括结构凹部，其大小和形状被配置为接收特定物体，诸如药物的特定丸剂制剂。

图13示出了被放置于包括附件909的样品容器903中的丸剂样品1301的示意图。可以将样品1301放置于结构1303中，其在测量期间将样品相对于光谱仪以预定定向保持在附件中。可以用反射材料来涂敷结构1303的内壁1304。可以用金属材料来涂敷结构1303的内壁。在某些情况下，可以用光谱平坦漫射材料(例如，Spectralon^TM)来涂敷结构的至少一个内表面。当样品被放置于结构中时，光谱平坦漫射材料可以在样品后面。结构1303的内壁可以包括围绕样品的结构1303的壁和/或表面。可以将附件909配置大小并配置成使得可以在测量样品的同时将附件909放置于表面上。表面可以包括稳定表面，诸如工作台或其他光滑水平表面。为了测量样品1301，可以将光谱仪102装配在附件909上。可以用在光谱仪和附件上提供的互补磁体来连接光谱仪和附件。当光谱仪102被放置于附件909上时，样品1301可以被包围在光谱仪与附件之间，使得环境光不能到达样品。在许多情况下，光谱仪的大小和形状被配置为装配到附件容器上。

图14A示出了附件909的俯视图，该附件909包括具有大小和形状可以被配置为保持固体物体的结构的样品容器903。在第一情况下，附件包括具有包括通道930的圆形凹陷处1405的第一结构。圆形凹陷处可以具有例如至少约1mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm的直径1402。在附件的俯视图中示出了圆形凹陷处。沿着线A的横截面(图14B中所示)和沿着线B的横截面(图14C中所示)可以是相同的。图14A中所示的附件可以被配置用于保持具有圆形或球形形状的样品。图14A中所示的附件可以被配置用于保持例如圆形或球形丸剂。在图15A中所示的第二情况下，包括样品容器903的附件909可以具有第二结构，其具有不规则凹陷处1505，包括通道930。不规则凹陷处可以具有例如至少约1mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm的最长尺寸1502。不规则凹陷处可以具有例如至少约1mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm的相对较短尺寸1503。一般地可以将不规则凹陷处描述为覆盖在长方形上的圆形。在附件903的图15A中的俯视图中示出了不规则凹陷处。在第二情况下，沿着线C的横截面(图15B中所示)和沿着线D的横截面(图14C中所示)可以具有不同的宽度，使得两个横截面图中所示的凹陷处中的一个比另一个更长。通过第二情况示出并描述的附件可以被配置成保持具有圆形、球形或长方形形状的样品。通过第一情况示出并描述的附件可以被配置成保持圆形、球形或长方形丸剂。

在某些情况下，附件可以包括多个部件。各部件可以被机械连接而形成附件。在某些情况下，可以用磁性连接来连接各部件以形成包括容器903的附件909。图16示出了包括多个可连接部件的附件909的示意图。在某些情况下，附件可以包括超过两个可连接部件。在图16中所示的情况下，第一部件1601可以连接到第二部件1602。可以通过机械配合或磁性连接来连接第一部件1601和第二部件1602。另外，可以将光谱仪100装配在第一部件1601上以便测量附件容器903内部的样品。可以用磁性连接将光谱仪102装配在第一部件1601上。光谱仪102与第一部件1601之间的磁性连接可以比第一部件1601与第二部件1602之间的磁性连接更强。在某些情况下，可以在连接第一部件1601和第二部件1602之前将样品1604放置于第二部件1602上。在第一部件1601被连接之前将样品1604放置于第二部件1602上可以允许用户实现样品1604在第二部件1602上的期望定向而不被第一部件1601阻挡。

图17示出了包括样品容器903的附件909的详细分解图。附件可以包括具有通道930的主体1701。主体可以是用于附件的一个或多个组件装配在主体1701内部的外壳。主体可以包括两个或更多个磁体1702。所述两个或更多个磁体可以被配置用于当附件容器903被连接到光谱仪时与光谱仪上的两个或更多个磁体或光谱仪的磁性表面相连。外壳的内侧的至少一小部分可以被涂敷反射材料1703或者被耦合到包括反射材料1703的反射箱。反射材料1703可以是金属材料。当正在测量样品时，反射材料可以反射由光谱仪的光源发射的光的至少一小部分。光谱仪外壳可以包括插入件1704，其包括被配置用于以预定位置和定向保持样品的结构1303。

插入件1704可以包括顶面1705。顶面可以是在样品的测量期间面向光谱仪的表面。顶面1705可以被涂敷漫射和/或光谱平坦涂层。同样地，插入件1704的底面1706可以包括漫射和/或光谱平坦涂层。底面可以是当用光谱仪来测量样品时在样品后面的表面。可以用粘合剂1707将插入件1704连接至附件的底座1708。底座1708可以连接至附件903的主体1702以完全包围附件903中的组件。可以邻近于结构的表面放置反射箔1709。反射箔可以防止杂散环境光进入插入件1704的结构1303。在某些情况下，可以在箔1709与粘合剂1707之间放置泡沫(未示出)。泡沫可以选择为使得可以在样品与光源之间提供期望的间距。可以使用较薄的泡沫来增加光源与样品之间的距离，同时可以使用相对较厚的泡沫来减小光源与样品之间的距离。

图18A示出了包括样品容器903的组装附件909的透视图。图18B示出了包括容器903的附件909的横截面图。附件可以具有被配置用于连接至光谱仪的第一末端1801。第一末端可以包括两个或更多个磁体1802，其被配置成连接至光谱仪的磁性表面或两个或更多个磁体。第一末端1801可以包括开口1803，通过开口1903可以将样品装载到附件的通道930中。附件的内壁1804可以包括反射涂层。附件的底面1805可以包括被配置用于保持样品的凹陷处1806。

可以使用校准样品的方法来如本文所述地用附件保持器来测量样品，并且测量的方法可以包括校准方法的一个或多个步骤。

如本文所述的附件、盖和容器非常适合于与许多类型的光谱仪一起使用，包括手持和固定光谱仪。

在某些情况下，可以将附件配置成允许测量液体样品。液体样品可以包括透明或不透明液体。液体样品可以包括溶液、浆料、牛顿流体、非牛顿流体、均匀混合物或者不均匀混合物。在某些情况下，液体样品可以包括气泡。液体样品可以包括可以被动物消耗的液体(例如，牛奶、水、碳酸饮料、酒精饮料或果汁)。液体样品可以包括马达油。液体样品可以包括尿液。液体样品可以包括血液。

附件可以由对于与食品和/或饮料一起使用而言安全的材料。附件可以由将不会用对于由动物消耗而言有毒的化学制品污染食品和/或饮料的材料形成。在某些情况下，附件可以由可以用手或者在洗碗机中洗涤而不会熔化、退化和/或折断的材料形成。在某些情况下，附件可以由一次性的材料形成。一次性材料可以包括层压纸或纸板。

如本文所述的形成于附件或样品容器中的通道的内壁可以包括基本上光吸收材料，使得当光谱仪被耦合到附件时，射到内壁上的来自照明模块的光被内壁吸收而不是被反射回到通道。例如，内壁可以涂敷有基本上光吸收材料，或者内壁可以由基本上光吸收材料形成。

图19A示出了被耦合到附件909的光谱仪102的横截面图，附件909包括被配置成允许测量液体样品的样品容器903。附件909可以包括保护盖1901。当光谱仪被连接至附件时，光谱仪102可以被装配在保护盖1902中。光谱仪和保护盖1901可以形成液密密封。光谱仪和保护盖1901可以形成气密密封。当光谱仪被装配并连接至附件时，液体可能不能透过光谱仪与保护盖之间的边界。保护盖可以防止液体接触光谱仪。保护盖可以防止液体损坏光谱仪。在光谱仪与保护盖之间形成的密封可以包括例如垫圈、O形环或其他机械密封。在光谱仪与保护盖之间形成的密封可以包括例如橡胶、特氟纶、塑料或金属密封。

当光谱仪102被耦合到附件909时，光谱仪头120可以邻近于附件的窗口1902。窗口可以包括单个窗口。窗口可以包括布置在单个平面中的两个或更多个窗口。窗口可以包括布置在同一表面上的两个或更多个窗口。窗口可以由被配置成允许光的透射的玻璃、塑料或任何其他材料形成。窗口可以被配置成允许预定波长范围内的光的透射。在其中在窗口上提供了两个或更多个窗口的情况下，窗口中的两个或更多个可以被配置成例如允许不同波长范围内的光的透射。

图19B示出了可以在附件909上提供的窗口1902的表面。该窗口可以具有凸起形状，使得当光谱仪以光谱仪的细长轴垂直地延伸的方式定向时，存在于窗口上的气泡将由于浮力而滚落。减少和/或消除窗口1902上的气泡可以确保液体的准确的光谱学测量。在某些情况下，可以在窗口上提供一个或多个通道以减少或消除气泡。

图19B中所示的窗口可以包括第一窗口1903，其被配置成允许来自光谱仪的照明光进入包含在附件903中的液体样品。窗口1902可以包括第二窗口1904和第三窗口1905。第一窗口、第二窗口和第三窗口中的每一个可以被相互光学隔离以便抑制信号的干扰。不透明材料1913可以在窗口之间延伸以便抑制串扰和光从一个窗口行进至其他窗口。窗口可以包括用以向或从样品透射光的能量传输通道。例如，每个窗口可以包括能量传输通道。每个通道可以被相互光学隔离。备选地或组合地，每个能量传输通道可以包括用以传递除光能之外或作为其备选的能量的材料。例如，能量传输通道中的一个或多个可以包括用以从样品向金属且从金属向红外温度传感器中继热能的金属。

当光谱仪被装配在附件中或者被耦合到附件时，可以邻近于光谱仪102的照明窗口142(图3中所示)布置第一窗口1903。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的照明窗口142布置第一窗口1903，使得第一窗口1903的边缘与光谱仪102的照明窗口142的边缘对准。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的照明窗口142布置第一窗口1903，使得第一窗口1903的周界与光谱仪102的照明窗口142的周界对准。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的照明窗口142布置第一窗口1903，使得第一窗口1903与光谱仪102的照明窗口142对准。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的照明窗口142布置第一窗口1903，使得第一窗口1903与光谱仪102的照明窗口142是共轴的。

窗口1902还可以包括被配置成允许光从样品行进至光谱仪的第二窗口1904。当光谱仪被装配在附件中或者被耦合到附件时，可以邻近于光谱仪102的光谱仪窗口162(图3中所示)布置第二窗口1904。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的光谱仪窗口162布置第二窗口1904，使得第二窗口1904的边缘与光谱仪102的光谱仪窗口162的边缘对准。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的光谱仪窗口162布置第二窗口1904，使得第二窗口1904的周界与光谱仪102的光谱仪窗口162的周界对准。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的光谱仪窗口162布置第二窗口1904，使得第二窗口1904与光谱仪102的光谱仪窗口162对准。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的光谱仪窗口162布置第二窗口1904，使得第二窗口1904与光谱仪102的光谱仪窗口162是共轴的。

窗口1902还可以包括第三窗口1905，其被配置成允许测量包含在附件909中的液体样品的温度。当光谱仪被装配在附件中或者耦合到附件时，可以邻近于光谱仪102的温度传感器窗口132布置第三窗口1905。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的温度传感器窗口132(图3中所示)布置第三窗口1905，使得第三窗口1905的边缘与光谱仪102的温度传感器窗口132的边缘对准。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的温度传感器窗口132布置第三窗口1905，使得第三窗口1905的周界与光谱仪102的温度传感器窗口132的周界对准。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的温度传感器窗口132布置第三窗口1905，使得第三窗口1905与光谱仪102的温度传感器窗口132对准。当光谱仪被装配在附件中时可以邻近于光谱仪102的温度传感器窗口132布置第三窗口1905，使得第三窗口1905与光谱仪102的温度传感器窗口132是共轴的。

第三窗口1905可以被配置成允许光学温度测量信号的传输。光学温度测量信号可以包括具有在约1μm至约100μm范围内的波长的光。光学温度测量信号可以包括具有在约1μm至约50μm范围内的波长的光。光学温度测量信号可以包括具有在约5μm至约25μm范围内的波长的光。光学温度测量信号可以包括具有在约4μm至约8μm范围内的波长的光。第三窗口1905可以包括例如锗窗口。第三窗口可以透射具有在所述光学温度测量信号波长范围内的波长的光。

备选地或附加地，第三窗口可以包括具有低热容、高导热率以及高发射率的材料。在某些情况下，第三窗口可以包括具有至多约10J/g·℃、5J/g·℃、1J/g·℃、0.5J/g·℃、0.1J/g·℃或0.01J/g·℃的热容的材料。在某些情况下，第三窗口可以包括具有至少约25W/m·K、50W/m·K、75W/m·K、100W/m·K、150W/m·K、200W/m·K、250W/m·K、300W/m·K、350W/m·K、400W/m·K、450W/m·K或500W/m·K的导热率的材料。在某些情况下，第三窗口可以包括具有至少约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.1、0.5、0.75、0.8、0.9或1的发射率的材料。第三窗口可以包括薄金属(例如，钢、黄铜、铜、铝或铁)板。第三窗口可以包括金属片。第三窗口可以包括由阳极化铝形成的板。在某些情况下，作为测量液体样品的温度的替代或除此之外，可以测量窗口的温度。窗口可以被配置成在接触液体样品之后在约1s、0.5s、0.1s、0.05s、0.01s、0.005s、0.001s、0.0005s或0.0001s内针对液体样品的温度进行调整。窗口温度的测量结果可以提供在约±5℃、±1℃、±0.5℃、±0.1℃、±0.05℃、±0.01℃、±0.005℃或±0.001℃内的液体样品的准确测量结果。

在测量液体样品期间，可以将装配在附件909中的光谱仪102浸入液体中，将光谱仪浸入液体中可以减少来自液面的照明光的镜面反射。在某些情况下，来自液面的照明光的镜面反射可能混淆或抑制准确的光谱学测量结果的获取。在某些情况下，如果光谱仪未被浸入到液体中，则光谱仪与液体的表面之间的从液体至空气的过渡可以引起光折射。光折射可能混淆或抑制准确的光谱学测量结果的获取。将光谱仪浸在液体中可以避免可以由于液体表面的光照关闭而发生的镜面反射和/或光折射的问题。当用户将耦合到光谱仪的附件浸在液体中时，用户可以执行一个或多个步骤以减少附件窗口1902与用于采样的液体之间的气泡的形成。在某些情况下，用户可以通过首先在光谱仪的细长轴相对于液体的表面成小于90°的角的方式将附件浸入其中来减少附件窗口1902与用于采样的液体之间的气泡形成。

当装配在附件909中的光谱仪102被浸入液体中以便测量液体时，一定体积的液体可以填充在窗口1902与反射元件1907之间形成的空间1906。在某些情况下，空间1906可以被不透明壁完全封闭，以防止环境光与光谱学测量相干扰。壁可以包括一个或多个开口，例如多个开口，以允许液体进入空间且气体离开由测量室的壁限定的空间1906。壁的内部可以是接触被壁包围的液体体积的侧面。壁的内侧可以涂敷有反射涂层。备选地，壁的内侧可以涂敷有吸收光的材料。备选地，壁的内侧可以涂敷有不反射光的材料。在测量之前可以打开和/或去除壁中的至少一个以允许液体进入空间。可以通过铰链连接来打开壁中的至少一个。在某些情况下，壁中的至少一个可以包括被配置成允许液体进入空间1906的一个或多个开口。在某些情况下，空间1906可以在至少一个侧面打开以允许液体容易地流入空间中以进行采样。空间1906可以没有壁，并且在某些情况下，支柱可以将附件连接至平台。将在本文中的别处详细地描述支柱。

反射元件1907可以包括作为漫反射器的材料。可以将漫反射器嵌入平台1912中，例如放置于平台1912的凹部中。反射元件1907可以包括作为镜面反射器的材料。反射元件可以包括作为镜面反射器和漫反射器两者的材料。反射元件可以包括光滑涂层(例如，抛光金涂层)以允许镜面反射。可以在反射元件之上提供保护层1909以保护反射元件免受液体影响。可以在反射元件之上提供保护层1909以防止反射元件接触液体。可以在反射元件之上提供保护层1909以防止反射元件被弄湿。保护层1909可以是透明的。保护层1909可以是玻璃。保护层1909可以是塑料。保护层1909可以是固化透明树脂。在某些情况下，反射材料可以由耐液体的材料形成。反射材料可以由可以被暴露于液体而不会例如折断、腐蚀、起反应或者变得不可用的材料形成。在某些情况下，反射元件可以由乳白玻璃或喷砂金属(例如，铝、钢、铜、黄铜或铁)形成。在其中反射元件耐液体的情况下，可以省略保护层。在某些情况下，反射元件可以包括放置于反射基板之上的漫射器。

在某些配置中，反射元件1907可以包括放置于光阻挡和光吸收材料(诸如阳极化铝箔或板)之上的漫射器。放置于光吸收基板之上的漫射器可以产生具有比放置在反射基板之上的漫射器更好的平坦性和稳定性的反射率光谱响应。如果漫射器是足够厚的，则可以不需要单独的基板，因为前向透射光可以是足够弱的，并且反向散射足够强。

当装配在附件中的光谱仪被浸入液体中时，来自照明模块的光照可以照明充满一定体积的液体的空间1906中的液体体积。反射层可以增加被朝着光谱仪反射的光的量。反射层可以增加被朝着光谱仪反射的光的强度。反射层可以通过测量来自透明的液体(例如，对在IR范围内的光透明)的信号而增加准确度。反射层可以通过增加来自具有低散射特性的液体的信号来增加准确度。

反射元件1907对测量本质上透明或清澈的液体的光谱(例如，测量伏特加中的乙醇的百分比)特别有帮助，并且对于测量高度漫射液体(例如，测量牛奶中的脂肪的百分比)而言可以具有相对较低的重要性。将反射元件或底座用于测量透明液体对于使来自背景物体(诸如液体样品容器的底座)的光的反射最小化且对于增加从照明模块通过液体进入光谱仪的光的强度两者而言可以是重要的。

窗口1902与反射元件1907之间的距离1910可以影响光谱学测量结果的准确度。距离1910可以为至少约1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm。距离1910可以定义包含于空间1906中的液体的体积。在某些情况下，距离1910可以是可调整的。两个或更多个支柱1911可以连接附件的窗口1902和反射元件。支柱可以被永久地或可移除地附接到附件和包括反射元件的平台1912中的任一者或两者。在某些情况下，可以将第一组支柱从平台和附件断开连接，并且用相对于第一组支柱而言具有更长或更短的长度的第二组支柱替换。

可以将光谱仪102封装以进行销售和/或运送。封装可以包括光谱仪。封装可以包括用于与光谱仪一起使用的一个或多个附件909。图20示出了可以容纳包括光谱仪和一个或多个附件的工具套装的封装。附件可以包括本文所述的任何附件。该附件可以包括用于测量液体、测量固体、测量丸剂和/或校准光谱仪的附件。

封装2000可以包括外箱2001。内箱2002可以滑入外箱2001中。内箱2002的大小和形状可以被配置为使得其装配到外箱2001中。另外可以将托盘2003装配在外箱中。备选地，可以将托盘装配在内箱中。可以将光谱仪和一个或多个附件包含于内箱2002中。可以将使用说明书2004装配在托盘中。

现在参考图21，用户可以通过与被光谱仪的容器902支撑的用户输入端相交互来发起使用光谱仪102进行的样品材料S的测量。虽然在没有覆盖光谱仪的测量末端的附件的情况下示出了光谱仪，但可以将如本文中所述的一个或多个附件放置于同样地使用的测量末端和光谱仪上。用户输入端例如可以包括操作按钮1006。可以将容器902的大小配置成装配在用户的手H内，允许用户握持光谱仪并使其瞄准样品材料，并且用同一只手H来操纵用户输入端以发起样品材料的测量。容器902可以容纳光谱仪的不同部件，诸如光谱仪模块160、照明模块140以及传感器模块130。光谱仪模块可以包括用以测量在检测器或传感器的视场40内的样品材料的光谱的检测器或传感器。检测器可以被配置成具有宽视场。照明模块可以包括被配置用于使光束10指向视场40内的样品材料S的光源。光源可以被配置用于发射电磁能，包括紫外光、可见光、近红外或红外光能中的一个或多个。光源可以包括一个或多个组件光源。视场40可以限定由光谱仪102从其收集光谱数据的样品材料S的部分。照明模块还可以包括耦合到光源以使光束10指向样品材料S的一个或多个光学器件。一个或多个光学器件可以包括反射镜、光束分离器、透镜、曲面反射器或抛物面反射器中的一个或多个，如本文中进一步详细地描述的。光谱仪102还可以包括耦合到检测器和光源的电路，其中，所述电路被配置用于响应于用户使用握持光谱仪的手H与用户输入端相交互而发射光束10。当用户例如通过用手H按下操作按钮1006来发起使用光谱仪102进行的样品材料S的测量时，光谱仪朝着视场40内的样品材料发射光束10。当光束10撞击样品材料S时，光可以被样品材料部分地吸收和/或部分地反射；备选地或组合地，光束10可以作为响应而促使样品材料发射光。可以包括被样品反射回来的光束10的至少一部分和/或由样品响应于光束10发射的光的样品发射被光谱仪模块160的检测器或传感器感测到。光谱仪模块160因此生成样品材料的光谱数据，如在本文中进一步详细地描述的。

光谱仪102可以被配置用于在没有光束10的情况下仅仅用环境光开始样品材料S的测量。在仅用环境光来完成测量之后，光谱仪102的照明模块140可以生成光束10，并且光谱仪模块160可以用光束10开始样品材料的测量。在这种情况下，在例如通过用户按下操作按钮1006实现的测量的发起与光束10及其可见光部分的产生之间存在短暂的时间间隔。可以使用仅环境光测量来减少或消除样品材料S的光谱数据中的环境光的贡献。例如，可以将用光束10实现的测量结果减去仅用环境光实现的测量结果。

从样品材料S反射的光束10的一部分可以对用户可见；光束10的此可见、反射部分可以限定样品材料S的测量面积50。样品的测量面积50可以与光谱仪的检测器的视场40至少部分地重叠并落在其内。被视场40覆盖的面积大于被光束10照亮的样品的可见面积或者由光束10的可见光部分限定的测量面积50。备选地，视场可以例如小于光束。在许多配置中，光谱仪模块的检测器的视场40大于被光束10照明的面积，并且因此测量面积50由光束10而不是检测器的视场40限定。

光束10的可见光部分可以包括对应于对用户可见的一个或多个色彩的一个或多个波长。例如，光束10的可见光部分可以包括对应于色彩红色、橙色、黄色、蓝色、绿色、靛蓝色、紫罗兰色或其组合的一个或多个波长。从样品材料S反射的光束10的可见光部分可以包括光束10的约0.1％至约10％、约1％至约4％或约2％至约3％。光束10的可见光部分可以包括以在约0.1mW至约100mW、约1mW至约75mW、约1mW至约50mW、约5mW至约40mW、约5mW至约30mW、约5mW至约20mW或者约10mW至约15mW范围内的功率进行操作的光。入射在样品上的光束10的可见光部分可以具有在约0.1mW至约100mW、约1mW至约75mW、约1mW至约50mW、约5mW至约40mW、约5mW至约30mW、约5mW至约20mW或者约10mW至约15mW范围内的强度。入射在样品上的光束10的可见光部分可以具有在约0.001流明至约10流明、约0.001流明至约5流明、约0.005流明至约10流明、约0.01流明至约10流明、约0.005流明至约5流明、约0.05流明至约5流明、约0.1流明至约5流明、约0.2流明至约1流明或者约0.5流明至约5流明范围内的强度或总光输出。

入射在样品S上的光束10可以具有约0.5至约2cm²或者约1cm²的面积。因此，入射在样品S上的光束10可以具有在约0.1mW/cm²至约100mW/cm²、约1mW/cm²至约75mW/cm²、约1mW/cm²至约50mW/cm²、约5mW/cm²至约40mW/cm²、约5mW/cm²至约30mW/cm²、约5mW/cm²至约20mW/cm²或者约10mW/cm²至约15mW/cm²范围内的辐照度。入射在样品S上的光束10可以具有在约20lux(流明/m²)至约100,000lux、约200lux至约75,000lux、约400lux to约50,000lux、约2,000lux至约25,000lux、约2,000lux至约15,000lux、约4,000lux至约15,000lux或者约4,000lux至约6,000lux范围内的照度(E_v)。

光束10的可见光部分的光输出可以根据光源的类型而改变。在某些情况下，光束10的可见光输出可以由于不同类型的光源的不同发光效力而改变。例如，蓝色发光二极管(LED)可以具有约40流明/W的效力，红色LED可以具有约70流明/W的效力，并且绿色LED可以具有约90流明/W的效力。因此，光束10的可见光输出可以根据光源的色彩或波长范围而改变。

光束10的可见光部分的光输出还可以由于光源的不同组件之间的相互作用的性质而改变。例如，光源可以包括与光学元件组合的光源，所述光学元件被配置成使由第一光源产生的光的波长移位，如本文中进一步详细地描述的。在这种情况下，光束10的可见光部分的可见光输出可以根据由光源产生的被配置成通过光学元件而不被吸收或波长移位的光的量而改变，如在本文中进一步详细地描述的。

光束10可以包括可见瞄准光束20。瞄准光束20可以包括对应于对用户可见的一个或多个色彩的一个或多个波长，所述色彩诸如红色、橙色黄色、蓝色、绿色、靛蓝色或紫罗兰色。备选地或者组合地，光束10可以包括被配置成测量样品材料的光谱的测量光束30。测量光束30可以是可见的，使得测量光束30包括且充当可见瞄准光束。光束10可以包括可见测量光束30，其包括可见瞄准光束。测量光束30可以包括在可见光谱、不可见光谱或其组合中的光。瞄准光束20和测量光束30可以由同一光源或者由照明模块140内的不同光源产生，并且可以被布置成照明在光谱仪102的检测器或传感器的视场40内的样品材料S。可见瞄准光束20和光束30可以是部分地或完全重叠、对准和/或共轴的。

可见标准光束20可以包括在可见光谱内(例如在约390nm至约800nm范围内)的光，用户可以看到其在样品材料S的一部分上被反射。瞄准光束20可以提供光谱仪102可操作的基本视觉验证，并且可以向用户提供测量在进行中的视觉指示。瞄准光束20可以帮助用户将被测量的样品材料的面积可视化，并且从而指导用户调整光谱仪102的位置和/或角度以将测量面积定位于样品材料S的期望面积之上。可以用电路将瞄准光束20配置成贯穿测量的整个持续时间被发射，并且当样品材料S的测量完成时被自动地关掉；在这种情况下，瞄准光束20还可以向用户提供用户应保持光谱仪102指向样品材料S多长时间的视觉指示。

可见瞄准光束20和测量光束30可以由同一光源产生，其中，可见瞄准光束20包括测量光束30的一部分。替换地，瞄准光束20可以由第一光源产生，并且测量光束30可以由第二光源产生。例如，测量光束30可以包括红外光束，并且瞄准光束20可以包括可见光束。

测量光束30可以被配置成照明样品S的测量面积，并且标准光束20可以被配置成照明与测量面积重叠的样品的面积，从而向用户显示测量面积。被可见瞄准光束20照明的可见面积可以包括测量面积的约50％至约150％或约75％至约125％或者测量面积的至少约90％、至少约95％或至少约99％。

照明模块的一个或多个光学器件(诸如透镜或抛物面反射器)可以被布置成接收瞄准光束20和测量光束30，并使瞄准光束和测量光束指向样品材料S，瞄准光束和测量光束在样品上重叠。瞄准光束20可以被布置成被沿着瞄准光束轴25引导，而测量光束30可以被布置成被沿着测量光束轴35引导。瞄准光束轴25可以与测量光束轴35同轴。

光谱仪模块160的传感器或检测器可以包括一个或多个滤光器，其被配置成透射测量光束30，但是抑制瞄准光束30的透射。在许多配置中，光谱仪模块包括被配置成抑制可见光的透射的一个滤光器，从而抑制从样品反射的瞄准光束20和测量光束30的各部分(其包括可见光)的透射。在某些配置中，光谱仪模块160可以包括多个光学滤光器，其被配置成抑制从样品材料S反射的瞄准光束20的一部分的透射，并且透射从样品反射的测量光束30的一部分。在包括多个光学通道的光谱仪模块的配置中，光谱仪模块可以包括多个滤光器，其中每个光学滤光器对应于光学通道。每个滤光器可以被配置成抑制特定范围内和/或特定入射角内的光的透射，其中，已滤光特定范围或特定入射角可以是相应通道所特定的。在某些配置中，光谱仪的每个光学通道可以包括视场。光谱仪模块的视场40因此可以包括多个光学通道的多个重叠视场。瞄准光束和测量光束可以与样品S上的多个重叠视场重叠。在某些配置中，可以在多个光学滤光器与来自样品的入射光之间安设漫射器，其中，每个光学滤光器对应于光学通道。在此类配置中，多个光学通道可以包括类似视场，每个视场至少部分地与其他光学通道的视场重叠，其中，光谱仪基本上包括±1—90°的视场。

可选地，可见瞄准光束20可以由与照明模块140分开的光源提供。在这种情况下，该单独光源可以被配置成产生瞄准光束，使得瞄准光束照明与样品的测量面积重叠的样品材料的一部分。

图22示出了俯视图光谱仪102。光谱仪可以包括操作按钮1006。操作按钮1006可以允许用户控制到光谱仪中的一个或多个组件的电池电力。在某些情况下，用户可以通过操纵操作按钮来将光谱仪通电和断电。操作按钮可以是可压按钮、开关或触摸屏(例如电容屏幕)。

图23示出了与包括操作按钮的光谱仪的侧面相对的光谱仪102的仰视图。光谱仪可以包括光谱仪上的突出部907。当光谱仪被装配在盖或护套中时，可以通过护套中的一个或多个开口接入突出部。突出部907可以包括凸起的凸块、凸起的线、凹槽、凹陷处、纹理表面、结块和/或凸起的结构特征，其可以被用户的手和/或手指握持。用户可以通过在突出部907推动和/或拉动以向光谱仪施加剪切力来在护套被放置于容器中时将光谱仪100从容器推出。在某些情况下，突出部可以在光谱仪的表面中凹陷，使得当光谱仪被推入容器中或从其拉出时突出部不与护套(例如，容器)相干扰。突出部可以在包括按钮1006的光谱仪的侧面上。突出部可以在不包括突出部的光谱仪的侧面上。突出部可以在与包括按钮的光谱仪的侧面相对的光谱仪的侧面上。

图24示出了光谱仪102的侧视图。

图25示出了光谱仪头120的端视图。光谱仪头包括光谱仪模块160、温度传感器模块130以及照明模块140中的一个或多个。每个模块当存在时可以被模块窗口覆盖。例如，光谱仪模块160可以包括光谱仪窗口162，温度传感器模块130可以包括温度传感器窗口132，并且照明模块140可以包括照明窗口142。

图26示出了包括充电端口2500的光谱仪102的末端。充电端口可以提供容纳在光谱仪中的储能设备(例如，电池)与被配置成向储能设备提供能量的能量源之间的电连接。在某些情况下，充电端口可以是USB充电端口。在某些情况下，充电端口可以包括插销电连接。该电连接可以被配置成装配在充电托架上。在某些情况下，可以在与包括光谱仪头的光谱仪的侧面相对的光谱仪的侧面上提供充电端口2500。

图27示出了光谱仪102的等距视图。

图28示出了光谱仪的另一等距视图，其示出了光谱仪头120和突出部907。

图29示出了被配置成容纳光谱仪的盖901的俯视图。光谱仪在仰视图中看起来类似，并且例如可以是对称的。盖可以是用于光谱仪的保护盖。盖可以提供用于用光谱仪来测量一个或多个样品的受控环境。盖可以提供用于校准光谱仪的受控环境。盖901可以包括一个或多个孔2800，当光谱仪被装配在盖中时可以通过该孔2800来接入光谱仪。可以通过该孔接入光谱仪的按钮。可以通过该孔接入光谱仪的突出部。盖可以具有开口端2801，光谱仪可以通过该开口端进入和离开盖。盖可以具有与开口端相对的封闭端2802。

图30示出了盖901的侧视图。

图31示出了盖901的开口端2801的端视图。当向开口端中看时可以看到盖的内表面。盖的底部内表面(例如，底座)1102可以包括腔体3000。底座1102可以容纳反射材料1103。可以用粘合剂将反射材料粘附到盖的内表面。底座可以在嵌入底座中的反射器箱1106中容纳反射材料1103。

图32示出了盖901的封闭端的端视图。盖的封闭端可以包括平坦表面。盖的封闭端可以包括固体表面。盖的封闭端可以包括封闭表面。

图33示出了盖901的等距视图。

图34示出了盖901的等距视图，其示出了包括底座1102的盖的内部。

图35示出了盖901的等距视图，其示出了包括底座1102的盖的内部。

图36A和图36B是被配置用于促进液体样品的测量的示例性液体测量附件3609的透视图。附件3609包括保护盖3601，其中当附件被耦合到光谱仪时，可以将光谱仪放置于保护盖内。如在本文中参考图19A—图19B所述，保护盖可以形成针对光谱仪的液密密封或气密密封，使得当光谱仪被耦合到附件时，液体可能不能渗透光谱仪与保护盖之间的边界。例如，保护盖可以包括垫圈、o形环或其他机械密封，该密封包括例如橡胶、特氟纶、塑料或金属材料。保护盖因此可以允许将耦合到附件并放置于保护盖内的光谱仪浸入液体样品中而液体并不直接地接触或损坏光谱仪。

类似于参考图19A—图19B所述的窗口1902，附件3609可以包括窗口3602。窗口3602可以被配置成允许来自光谱仪头的照明模块的光能的传输。在其中窗口包括不同于保护盖的材料的实施方式中，窗口可以被配置成针对保护盖的材料形成液密密封，使得可以阻止液体到达被放置于保护盖内的光谱仪。窗口3602可以包括第一窗口3603和第二窗口3604，其中，第一窗口和第二窗口可以被相互光学隔离以便抑制信号的干扰。当光谱仪被耦合到附件时，可以邻近于光谱仪的照明窗口142布置第一窗口(如图3中所示)，使得来自照明模块的光可以通过照明窗口和第一窗口被透射到液体样品。当光谱仪被耦合到附件时，可以邻近于光谱仪的光谱仪窗口162布置第二窗口(如图3中所示)，使得来自液体样品的光可以通过第二窗口和光谱仪窗口被透射到光谱仪的检测器。窗口3602、第一窗口3603以及第二窗口3604的许多方面可以类似于参考图19A—图19B描述的窗口1902、第一窗口1903、第二窗口1904或第三窗口1905的各方面。

附件3609还可以包括被耦合到保护盖3601的平台或底座3612，其中，底座支撑反射元件3607。反射元件3607可以在许多方面类似于参考图19A—图19B描述的反射元件1907。例如，反射元件3607可以包括作为漫反射器的材料，并且可以在有或者没有设于反射元件上的保护层的情况下被嵌入底座3612中。底座可以用被配置成将反射元件放置于与窗口3602的预定测量距离3610处的臂或支柱3611而耦合到保护盖。备选地，可以用两个或更多个臂或支柱将底座耦合到保护盖。当被耦合到附件的光谱仪被部分地浸入或浸没在液体样品中以便测量样品时，液体样品可以填充包括窗口3602的保护盖3601的末端与反射元件3607之间的空间3606。来自照明模块的光照可以照明填充空间3606的液体样品的体积。反射元件可以增加朝着光谱仪反射回去的光的量和/或强度，从而帮助增加测量准确度。可以将距离3610配置成在许多方面类似于参考图19A—图19B所述的距离1910。

附件3609的保护盖3601还可以包括液位指示器3614。液位指示器可以被配置成随着被耦合到液体测量附件的手持式光谱仪被浸入或浸没在液体样品中而指示保护盖上的理想液体高度。随着用户开始将光谱仪/液体附件组合件浸没到液体样品中且保护盖上的液位上升，用户可以使用液位指示器作为用于确定何时停止在液体样品中将光谱仪组合件进一步向下降低的视觉指导。

保护盖3601还可以包括可移动部分3616，其被配置成当手持式光谱仪被放置于保护盖内时允许接入手持式光谱仪的操作机构(例如，图10中所示的操作按钮1006)。当光谱仪被放置于保护盖内时，该可移动部分可以被定位成从而与光谱仪的操作机构对准。该可移动部分可以例如包括软的柔性材料，其可以响应于压力而变形，以允许操作位于可移动部分下面的操作结构。该可移动部分优选地被配置成绕着可移动部分的周界针对保护盖形成液密密封，以防止液体渗透可移动部分的边界并从而防止液体直接地接触手持式光谱仪。

图37A示出了具有如本文所述的放置于盖中的手持式光谱仪102的可移除光谱仪盖901。盖具有开口及大小和形状被配置为接收并保持手持式光谱仪102的内部。盖901包括开口3718，光谱仪可以通过该开口3718取得测量结果。光学头120的照明模块140可以通过开口3718透射光。传感器模块130被配置成如本文所述地接收从样品反射的光。可以使用操作按钮1006来如本文所述地操作光谱仪。盖包括如本文所述的校准材料。

盖901和手持式光谱仪102被配置用于校准手持式光谱仪并用耦合到盖的手持式光谱仪来测量样品。盖901包括可移动部分，诸如包括例如可移动面板3712和引导件3714的滑块3710。包括面板和引导件的可移动部分被布置成允许用户在开口3718上滑动面板3712以将如本文所述的校准材料924放置于照明模块和传感器模块的前面，使得校准材料在光谱仪的视场内以便如本文所述地校准光谱仪。盖901可以包括用以限制面板的移动并如本文所述地将校准材料相对于光谱仪和照明模块以预定位置和定向进行定位的止动件3716。如本文所述的校准材料924位于例如面板的内表面上。为了测量样品，用户可以滑动面板以暴露开口3712、光源和如本文所述的光谱仪的测量窗口。用户可以使光谱仪瞄准样品并用如本文所述的被校准的光谱仪来测量样品的光谱数据。

图37B示出了没有光谱仪的盖910。盖910的开口3720的大小和形状被配置为接收光谱仪。盖910的开口3718的大小和形状被配置为透射来自光学头120的照明模块140的光，并用传感器模块130来接收从样品反射的光。盖901可以包括开口3730，用户可以通过开口3730接入光谱仪控件，诸如操作按钮1006。

图37C示出了包括如本文所述的校准材料924的面板3712。校准材料924可以位于例如面板的内表面上。

虽然本文已示出和描述了本公开内容的优选实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，此类实施方式仅以示例的方式提供。在不偏离本公开内容的范围的情况下，许多变型、变化和替换对于本领域技术人员将会是显而易见的。应当理解，在不偏离本发明的范围的情况下，可以采用本文描述的本公开内容的实施方式的各种备选方案。因此，本发明的范围将仅由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (145)

1.一种用于手持式光谱仪的盖，该盖包括：

开口和内部，其大小和形状被配置为接收包括光源和传感器阵列的手持式光谱仪；以及

校准材料，其被耦合到盖的内表面；

其中，所述盖和所述手持式光谱仪被配置用于校准所述手持式光谱仪并用耦合到所述盖的所述手持式光谱仪来测量样品材料。

2.如权利要求1所述的盖，其中，所述盖被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述校准材料的校准配置中耦合到所述手持式光谱仪，并且其中，所述盖被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述样品材料的测量配置中耦合到所述手持式光谱仪。

3.如权利要求2所述的盖，其中，所述盖还包括封闭端，并且所述校准材料耦合到所述封闭端附近的所述内表面。

4.如权利要求3所述的盖，其中，在所述校准配置中，在所述光源和所述传感器阵列面向所述盖的所述封闭端的情况下，所述手持式光谱仪被接收在所述盖内，并且其中，在所述测量配置中，在所述光源和所述传感器阵列面向所述盖的所述开口的情况下，所述手持式光谱仪被接收在所述盖内。

5.如权利要求1所述的盖，还包括支撑件，其被耦合到所述校准材料和所述盖，并被配置用于当所述盖耦合到所述手持式光谱仪以校准所述手持式光谱仪时，将所述校准材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的预定校准距离处。

6.如权利要求1所述的盖，其中，所述盖包括非光学透射材料，其被配置用于当所述盖耦合到所述手持式光谱仪以校准所述手持式光谱仪时抑制来自环境光的干扰。

7.如权利要求1所述的盖，其中，所述盖还包括用以允许接入被接收在所述盖内的所述手持式光谱仪的一个或多个特征的一个或多个开口。

8.如权利要求1所述的盖，其中，所述校准材料包括反射材料。

9.如权利要求8所述的盖，其中，所述反射材料包括漫反射器。

10.如权利要求8所述的盖，其中，所述反射材料包括镜面反射器。

11.如权利要求8所述的盖，其中，所述反射材料包括基本上恒定的反射率。

12.如权利要求11所述的盖，其中，所述基本上恒定的反射率包括针对恒定波长被固定到约1％内的反射率。

13.如权利要求11所述的盖，其中，所述基本上恒定的反射率包括针对一定波长范围被固定到1％内的反射率，其中，所述范围包括至少约250nm。

14.如权利要求11所述的盖，其中，所述基本上恒定的反射率包括在一定的波长范围内包括可变量的反射率。

15.如权利要求14所述的盖，其中，可变反射率的量在约250nm的范围内包括不超过约10％。

16.如权利要求1所述的盖，还包括一个或多个卡合结构，其被耦合到所述盖并被配置用于当所述盖耦合到所述手持式光谱仪时可移除地卡合所述手持式光谱仪的一个或多个相应卡合结构。

17.如权利要求16所述的盖，其中，所述一个或多个卡合结构包括突出部、轮缘、凸缘、凹部或磁体中的一个或多个。

18.如权利要求16所述的盖，其中，所述一个或多个卡合结构包括用以将所述手持式光谱仪相对于盖以预定定向进行定位的一个或多个不对称卡合结构。

19.如权利要求1所述的盖，其中，所述盖包括第二开口和滑块，所述滑块包括所述校准材料以便覆盖所述第二开口以用于校准并揭开所述第二开口以用于样品测量。

20.如权利要求19所述的盖，其中，所述滑块包括耦合到引导件的面板，该面板包括或者耦合到所述校准材料以便用该面板使所述校准材料在所述第二开口之上滑动。

21.一种手持式光谱仪装置，包括：

手持式光谱仪，其包括光源和传感器阵列；以及

如权利要求1所述的盖。

22.如权利要求21所述的手持式光谱仪装置，其中，所述盖和所述手持式光谱仪被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述校准材料的情况下校准所述手持式光谱仪，使得从所述光源发出的光照明所述校准材料，并且从所述校准材料反射的光被所述传感器阵列检测。

23.如权利要求21所述的手持式光谱仪装置，其中，所述盖和所述手持式光谱仪被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述样品材料的情况下测量所述样品材料，使得从所述光源发出的光照明所述样品材料，并且从所述样品材料反射的光被所述传感器阵列检测。

24.如权利要求21所述的手持式光谱仪装置，其中，所述手持式光谱仪包括光谱仪卡合结构，并且所述盖包括盖卡合结构，其中，所述光谱仪卡合结构被配置用于耦合到所述盖卡合结构。

25.如权利要求24所述的手持式光谱仪装置，其中，所述光谱仪卡合结构包括邻近于所述手持式光谱仪的第一末端安设的第一卡合结构和邻近于与所述第一末端相对的所述手持式光谱仪的第二末端安设的第二卡合结构，并且其中，所述第一卡合结构与所述第二卡合结构相同。

26.一种用于手持式光谱仪的液体测量附件，所述液体测量附件包括：

保护盖，其被配置用于接收所述手持式光谱仪的至少第一末端，所述手持式光谱仪包括安设在所述第一末端附近的传感器阵列和光源，

其中，所述保护盖被配置用于针对所述手持式光谱仪形成液密密封，以防止当放置在所述保护盖内的所述手持式光谱仪的所述第一末端被浸没在液体样品中时所述液体样品直接地接触所述手持式光谱仪。

27.如权利要求26所述的液体测量附件，其中，所述保护盖包括开口端和封闭端，并且其中，所述保护盖被配置用于通过所述开口端接收所述手持式光谱仪，使得当所述手持式光谱仪被放置于所述保护盖内时，所述手持式光谱仪的所述第一末端邻近于所述保护盖的所述封闭端。

28.如权利要求26所述的液体测量附件，其中，所述保护盖包括窗口，该窗口被配置用于当所述手持式光谱仪被放置于所述保护盖内并浸没在所述液体样品中时将所述手持式光谱仪的所述光源和所述传感器阵列与所述液体样品耦合。

29.如权利要求28所述的液体测量附件，其中，所述窗口被配置用于允许来自所述光源的光传输到所述液体样品，并且其中，所述窗口被配置用于允许来自所述液体样品的反射光传输到所述传感器阵列。

30.如权利要求28所述的液体测量附件，其中，所述窗口包括第一窗口和第二窗口，其中，所述第一窗口被配置用于允许来自所述光源的光传输到所述液体样品，并且其中，所述第二窗口被配置用于允许来自所述液体样品的反射光传输到所述传感器阵列。

31.如权利要求30所述的液体测量附件，其中，所述第一窗口和所述第二窗口被相互光学隔离以抑制光从一个窗口行进至另一窗口。

32.如权利要求26所述的液体测量附件，还包括反射元件，当所述手持式光谱仪被放置于所述保护盖内时，所述反射元件在与所述光源和所述传感器阵列的固定距离处耦合到所述保护盖。

33.如权利要求32所述的液体测量附件，其中，所述反射元件耦合到被耦合至所述保护盖的一个或多个支柱，所述一个或多个支柱被配置用于将所述反射器元件保持在与所述光源和所述传感器阵列的固定距离处。

34.如权利要求32所述的液体测量附件，其中，所述反射元件包括漫反射器。

35.如权利要求32所述的液体测量附件，其中，所述反射元件包括镜面反射器。

36.如权利要求32所述的液体测量附件，其中，所述反射元件包括被放置于光吸收基板之上的漫射器。

37.如权利要求32所述的液体测量附件，还包括保护层，其设于所述反射元件之上以防止所述反射元件与所述液体样品之间的直接接触。

38.一种手持式光谱仪装置，包括：

手持式光谱仪，其包括安设在所述手持式光谱仪的第一末端附近的传感器阵列和光源；以及

如权利要求18所述的液体测量附件，其耦合到所述手持式光谱仪，

其中，所述液体测量附件允许在所述手持式光谱仪被至少部分地浸没在液体样品中时测量所述液体样品，从而减少光从所述光源行进至所述液体样品和从所述液体样品行进至所述传感器阵列时的光折射。

39.一种用于手持式光谱仪的样品容器附件，所述样品容器附件包括：

外壳，其包括用以在其中接收固体样品的腔体；

一个或多个卡合结构，其将所述外壳耦合到所述手持式光谱仪的第一末端，所述手持式光谱仪包括安设在所述第一末端附近的传感器阵列和光源；以及

安设于所述腔体内且形状和大小被配置为当所述样品容器附件耦合到所述手持式光谱仪时相对于所述光源和所述传感器阵列以固定位置和定向接收固体样品的结构。

40.如权利要求39所述的样品容器附件，其中，所述外壳包括非光学透射材料，其被配置用于当所述样品容器附件耦合到所述手持式光谱仪时抑制来自环境光的干扰。

41.如权利要求39所述的样品容器附件，其中，所述结构包括大小和形状被配置为装配在所述腔体内的插入件。

42.如权利要求39所述的样品容器附件，其中，所述结构包括凹陷处、缺口、凹槽、脊状物或孔中的一个或多个。

43.如权利要求39所述的样品容器附件，其中，所述一个或多个卡合结构包括突出部、轮缘、凸缘、凹部或磁体中的一个或多个。

44.如权利要求39所述的样品容器附件，其中，安设在所述固体样品后面的结构的内底表面包括反射材料。

45.如权利要求44所述的样品容器附件，其中，所述结构被布置为当所述手持式光谱仪耦合到所述样品容器附件时，将所述反射材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的固定距离处。

46.如权利要求44所述的样品容器附件，其中，所述反射材料包括漫反射材料。

47.如权利要求44所述的样品容器附件，其中，所述反射材料包括镜面反射材料。

48.如权利要求44所述的样品容器附件，其中，邻近于所述内底表面的所述结构的一个或多个内侧表面包括用以将来自所述光源的光能朝着所述内底表面反射的第二反射材料。

49.如权利要求44所述的样品容器附件，其中，邻近于所述内底表面的所述结构的一个或多个内侧表面包括用以吸收来自所述光源的光能的光吸收材料。

50.如权利要求44所述的样品容器附件，其中，所述反射材料包括基本上恒定的反射率。

51.如权利要求50所述的样品容器附件，其中，所述基本上恒定的反射率包括针对恒定波长被固定到约1％内的反射率。

52.如权利要求50所述的样品容器附件，其中，所述基本上恒定的反射率包括针对一定波长范围被固定到1％内的反射率，其中，所述范围包括至少约250nm。

53.如权利要求50所述的样品容器附件，其中，所述基本上恒定的反射率在一定的波长范围内包括可变量的反射率。

54.如权利要求53所述的样品容器附件，其中，可变反射率的量在约250nm的范围内包括不超过约10％。

55.如权利要求39所述的样品容器附件，其中，所述结构的大小和形状可以被配置为接收丸剂。

56.一种手持式光谱仪装置，包括：

手持式光谱仪，其包括光源和传感器阵列；以及

如权利要求39所述的样品容器附件。

57.一种手持式光谱仪装置，包括：

手持式光谱仪，其包括光源和传感器阵列；以及

多个附件，其可以可交换地耦合到所述手持式光谱仪，所述多个附件包括：(1)盖，其包括校准材料，并且被配置用于在所述光源和所述传感器阵列耦合到所述校准材料的校准配置中以及在所述光源和所述传感器阵列耦合到不同于所述校准材料的样品材料的测量配置中，耦合到所述手持式光谱仪；以及(2)液体测量附件和样品容器附件中的一个或多个，其被配置用于将所述光源和所述传感器阵列耦合到所述样品材料。

58.如权利要求57所述的手持式光谱仪装置，其中，所述盖被配置用于当在所述校准配置中所述手持式光谱仪耦合到所述盖时，将所述校准材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的预定校准距离处。

59.如权利要求58所述的手持式光谱仪装置，其中，所述样品容器附件被配置用于当所述手持式光谱仪耦合到所述样品容器时，将包括固体样品的所述样品材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的预定测量距离处，其中，所述预定测量距离类似于所述预定校准距离至约100％内。

60.如权利要求58所述的手持式光谱仪装置，其中，所述液体测量附件被配置用于当所述手持式光谱仪耦合到所述液体测量附件时将反射元件放置于与所述光源和所述传感器阵列的预定测量距离处，其中，所述预定测量距离类似于所述预定校准距离至约100％内。

61.如权利要求57所述的手持式光谱仪装置，其中，所述手持式光谱仪在测量配置中耦合到所述盖，并且同时地耦合到所述液体测量附件和所述样品容器中的一个。

62.一种用于测量样品光谱的方法，所述方法包括：

在校准配置中将手持式光谱仪耦合到盖，其中，所述手持式光谱仪的光源和传感器阵列耦合到所述盖的校准材料；

在所述校准配置中用耦合到所述盖的所述手持式光谱仪来测量所述校准材料以生成校准数据；

在测量配置中将所述手持式光谱仪耦合到所述盖，其中，所述光源和所述传感器阵列耦合到不同于所述校准材料的样品材料；以及

在所述测量配置中用耦合到所述盖的所述手持式光谱仪来测量所述样品材料以生成样品测量数据。

63.如权利要求62所述的方法，还包括将所述校准数据和所述样品测量数据传输到处理单元，并且响应于所述校准数据和所述样品测量数据而用所述处理单元生成所述样品光谱。

64.如权利要求62所述的方法，还包括响应于所述校准数据而调整一个或多个校准参数。

65.如权利要求64所述的方法，其中，所述一个或多个校准参数包括所述传感器阵列的增益或由所述光源发射的光能的量中的一个或多个。

66.一种用于测量液体样品的样品光谱的方法，所述方法包括：

通过将手持式光谱仪的至少第一末端放置于液体测量附件的保护盖内并从而形成所述保护盖与所述手持式光谱仪之间的液密密封来将所述手持式光谱仪耦合到所述液体测量附件，其中，所述手持式光谱仪包括安设在所述第一末端附近的传感器阵列和光源；

在所述手持式光谱仪耦合到所述液体测量附件时，将所述手持式光谱仪的所述第一末端浸没到所述液体样品中；

用被浸没在所述液体样品中的所述手持式光谱仪的所述第一末端来测量所述液体样品，从而减少光从所述光源行进至所述液体样品以及从所述液体样品行进至所述传感器阵列时的光折射；以及

响应于测量数据而生成所述液体样品的所述样品光谱。

67.一种用于测量固体样品的样品光谱的方法，所述方法包括：

将所述固体样品放置于安设在样品容器附件的腔体中的结构内，所述结构被配置用于以固定位置和定向接收所述固体样品；

通过将手持式光谱仪的第一末端处的一个或多个卡合结构与所述样品容器附件的一个或多个相应卡合结构卡合来将所述手持式光谱仪耦合到所述样品容器附件，其中，所述手持式光谱仪包括安设在所述第一末端附近的传感器阵列和光源；

在所述样品容器附件耦合到所述手持式光谱仪时，用所述手持式光谱仪来测量所述固体样品；以及

响应于测量数据而生成所述固体样品的所述样品光谱。

68.一种光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

盖，其耦合到所述光源和所述传感器阵列。

69.如权利要求68所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括容器，所述容器包括非光学透射材料，该非光学透射材料具有在其中形成的通道以从所述光源接收光能并将反射光传输到所述传感器，并且其中，所述盖抑制来自环境光的干扰。

70.如权利要求68所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括非光学透射材料，该非光学透射材料具有在其中形成的通道以从所述光源接收光能并将反射光传输到所述传感器，并且其中，所述盖抑制来自环境光的干扰。

71.如权利要求70所述的光谱仪装置，其中，所述盖还包括反射材料。

72.如权利要求71所述的光谱仪装置，其中，所述反射材料包括大小和形状被配置为装配在形成于所述盖中的凹部内的插入件的反射材料。

73.如权利要求71所述的光谱仪装置，其中，所述反射材料包括漫反射材料。

74.如权利要求71所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括在所述通道的内侧壁上用以从所述光源朝着所述反射材料并且从所述反射材料朝着所述传感器阵列反射光能的第二反射材料。

75.如权利要求74所述的光谱仪装置，其中，所述第二反射材料包括漫反射材料。

76.如权利要求74所述的光谱仪装置，其中，所述第二反射材料包括镜面反射材料。

77.如权利要求74所述的光谱仪装置，其中，所述内侧壁上的所述第二反射材料包括大小和形状被配置为装配在与所述盖一起形成的凹部内的插入件的反射材料。

78.如权利要求68所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括护套盖，所述护套盖的大小被配置为接收包含光谱仪的外壳，所述光谱仪包括光源和传感器阵列。

79.如权利要求78所述的光谱仪装置，其中，护套盖包括开口端和封闭端，并且校准材料位于所述护套盖内，与所述开口端相比更接近于所述封闭端。

80.如权利要求79所述的光谱仪装置，其中，所述护套盖和所述光谱仪外壳的大小和形状被配置为以所述光谱仪的光学头朝着所述校准材料和所述封闭端定向的校准定向或所述光谱仪的所述光学头朝着所述护套的所述开口端定向的测量定向在所述护套盖中接收所述光谱仪。

81.如权利要求80所述的光谱仪装置，还包括附件盖，其大小和形状被配置为放置在所述护套的所述开口端上，从而覆盖所述护套的所述开口端，所述附件盖包括大小和形状被配置为放置包含于样品容器内的样品的样品容器。

82.如权利要求80所述的光谱仪装置，还包括附件盖，其大小和形状被配置为用于放置在所述光谱仪上，从而覆盖所述光学头，所述附件盖包括大小和形状被配置为放置包含于样品容器内的样品的样品容器。

83.如权利要求82所述的光谱仪装置，其中，所述附件盖包括用以将所述样品相对于所述光谱仪定向的一个或多个结构。

84.如权利要求83所述的光谱仪装置，其中，所述结构包括凹陷处、凹槽、脊状物或孔中的一个或多个。

85.如权利要求81所述的光谱仪装置，其中，所述校准材料采取所述校准定向以一定的校准距离与所述光学头间隔开，并且其中，所述样品容器的大小和形状被配置为将所述样品放置成采取所述测量定向以测量距离，类似于所述校准距离至约100％内，与所述光学头间隔开。

86.如权利要求68所述的光谱仪装置，其中，所述光谱仪装置还包括：

支撑件，其用以卡合所述盖并将所述反射材料放置于与所述光源和所述传感器阵列的预定距离处。

87.如权利要求86所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括用以卡合所述支撑件的卡合结构，并且所述支撑件的形状被配置为接收所述卡合结构，以便在与所述光源和所述传感器阵列的预定距离处且以相对于所述光源和所述传感器阵列的预定定向放置所述校准材料。

88.如权利要求87所述的光谱仪装置，其中，所述卡合结构包括突出部、轮缘、凸缘、凹部或磁体中的一个或多个，并且其中，所述支撑件包括被配置用于卡合所述卡合结构的相应部分的突出体、轮缘、凸缘、凹部或磁体中的一个或多个。

89.如权利要求87所述的光谱仪装置，其中，所述卡合结构包括盖磁性材料，并且所述支撑件包括用以卡合包括所述盖磁性材料的所述卡合结构的相应部分的支撑件磁性材料。

90.如权利要求87所述的光谱仪装置，其中，所述卡合结构和所述支撑件包括相应不对称卡合结构以将所述盖相对于所述光源和所述传感器阵列定位于预定位置和角定向处。

91.如权利要求89所述的光谱仪装置，其中，所述光谱仪装置包括测量部分和用以使所述测量部分指向样品的手柄部分，所述测量部分包括支撑件，并且其中，所述手柄部分包括大小和形状被配置为装配在所述盖内的支撑件。

92.如权利要求86所述的光谱仪装置，其中，所述支撑件包括用以包围所述光源和所述传感器阵列的外壳。

93.如权利要求86所述的光谱仪装置，其中，所述光谱仪装置还包括：

窗口，其用以从样品接收光，并且其中，所述支撑件和盖被配置用于将所述反射材料放置于与所述窗口的预定距离处，并且具有在所述反射材料与所述窗口之间延伸的间隙。

94.如权利要求68所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括具有基本上恒定的反射率的反射材料。

95.如权利要求94所述的光谱仪装置，其中，所述基本上恒定的反射材料包括针对恒定波长被固定到约1％内的反射率。

96.如权利要求94所述的光谱仪装置，其中，所述基本上恒定的反射材料包括针对一定波长范围被固定到约1％内的反射率，其中，所述范围包括至少约250nm。

97.如权利要求94所述的光谱仪装置，其中，所述基本上恒定的反射材料在一定的波长范围内包括可变量的反射率。

98.如权利要求97所述的光谱仪装置，其中，可变反射率的量在约250nm的范围内包括不超过约10％。

99.如权利要求68所述的光谱仪装置，还包括处理器，其被耦合到所述传感器阵列，所述处理器包括体现用以用光学耦合到所述传感器阵列的所述盖来测量校准信号的指令的有形介质，其中，所述处理器包括用以响应于所述校准信号而调整一个或多个校准参数的指令。

100.如权利要求99所述的光谱仪装置，其中，所述一个或多个校准参数对应于测量信号的幅度，所述测量信号包括所述传感器阵列的增益或来自所述光源的光能的量中的一个或多个。

101.如权利要求99所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括基本上恒定的反射材料，并且所述处理器包括对应于所述基本上恒定的反射材料的一个或多个基本上恒定的校准参数，并且其中，所述处理器包括用以响应于所述校准信号和所述一个或多个基本上恒定的校准参数来调整所述一个或多个校准参数的指令。

102.如权利要求68所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括单件的光学非透射材料，所述非透射材料包括所述反射材料。

103.如权利要求68所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括校准容器，其包括用以校准所述光谱仪装置的参考材料，所述光谱仪装置还包括用以包含样品的样品容器，其中，校准容器和所述样品容器包括类似的内部尺度，以便将所述样品和所述参考材料定位于与所述光源和所述传感器阵列的类似距离处。

104.一种方法，所述方法包括：

将盖放置于光谱仪上以在所述盖支撑测量材料时将光源耦合到检测器。

105.如权利要求104所述的方法，其中，所述测量材料包括样品材料或校准材料中的一个或多个。

106.如权利要求104所述的方法，其中，所述盖包括用以将所述测量材料、所述光源和所述检测器与环境光隔离的容器。

107.如权利要求104所述的方法，其中，所述测量材料被放置在相关于所述光源和所述传感器阵列的预定位置处。

108.如权利要求104所述的方法，其中，所述测量材料被放置在相关于所述光源和所述传感器阵列的预定角定向处。

109.如权利要求104所述的方法，其中，所述盖包括用以将所述盖耦合到光谱仪支撑件的一个或多个磁体。

110.一种光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

附件，其被配置用于固定样品相对于所述光源的位置或定向中的一个或多个。

111.如权利要求110所述的光谱仪装置，还包括外壳，其用以支撑所述光源和所述传感器阵列，并且其中，所述附件包括用以耦合到所述外壳以便将所述样品相对于所述光源进行定位和定向的卡合结构。

112.如权利要求110所述的光谱仪装置，其中，所述附件包括盖。

113.如权利要求110所述的光谱仪装置，其中，所述附件包括大小和形状被配置为以相对于所述光源的预定定向来接收所述样品的结构。

114.如权利要求110所述的光谱仪装置，其中，所述附件包括一个或多个插入件，所述一个或多个插入件中的每一个具有大小和形状被配置为接收固体样品物体的结构。

115.如权利要求110所述的光谱仪装置，其中，所述光谱仪装置被容纳在封装中。

116.如权利要求110所述的光谱仪装置，其中，所述封装是为了销售而提供的。

117.一种光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

附件，其被配置用于允许由所述光谱仪对液体进行采样。

118.如权利要求117所述的光谱仪装置，还包括外壳，其用以支撑所述光源和所述传感器阵列，并且其中，所述附件与所述外壳形成液密密封。

119.如权利要求117所述的光谱仪装置，其中，所述附件允许将所述光谱仪浸入所述液体中。

120.如权利要求117所述的光谱仪装置，其中，所述附件包括限定内室的附件外壳，并且其中，所述附件外壳包括用以允许液体进入所述室的内部的一个或多个开口。

121.如权利要求120所述的光谱仪装置，其中，所述附件外壳包括漫射器和反射器，所述漫射器和所述反射器被布置成用所述反射器来反射通过所述漫射器传输的光。

122.如权利要求120所述的光谱仪装置，其中，所述附件外壳包括反射漫射器，所述反射漫射器被布置成漫反射通过所述反射漫射器传输的光。

123.如权利要求121所述的光谱仪装置，其中，所述附件配置有用以将所述漫射器和所述反射器放置于与所述光谱仪的固定距离处的卡合结构。

124.如权利要求117所述的光谱仪装置，其中，所述附件包括用以向和从所述液体传输能量的多个能量传输通道。

125.如权利要求124所述的光谱仪装置，其中，所述多个能量传输通道包括光学窗口或热传递能量通道中的一个或多个。

126.如权利要求125所述的光谱仪装置，其中，所述热传递通道包括金属层，其用以将来自与所述层的第一侧接触的液体的热传导至所述层的相对侧。

127.如权利要求125所述的光谱仪装置，其中，所述光学窗口包括多个光学窗口，在所述多个光学窗口之间具有不透明材料以抑制被投射到所述液体的光束和从所述液体接收到的光的光学串扰。

128.如权利要求127所述的光谱仪装置，其中，所述多个光学窗口包括光透射窗口和光接收窗口，具有不透明材料位于其之间。

129.如权利要求128所述的光谱仪装置，还包括热传递窗口，其被配置用于传输红外光能量以测量所述样品的温度，所述不透明材料在所述光透射窗口、所述光接收窗口与所述热传递窗口之间延伸。

130.一种用于与光谱仪一起使用的护套，所述护套包括：

细长结构，其具有大小被配置为接收所述光谱仪的内部，所述细长结构包括开口端和封闭端，所述开口端和所述内部的大小被配置为接收所述光谱仪。

131.一种用于与光谱仪一起使用的护套，所述护套包括：

具有开口端、封闭端以及大小被配置为接收所述光谱仪的内部的结构；以及

一个或多个卡合结构，其用以以光谱仪光学器件朝着所述封闭端定向的第一定向和所述光谱仪光学器件朝着所述开口端定向的第二定向接收所述光谱仪。

132.一种用以测量样品的光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

外壳，其包含所述光源和所述传感器阵列；

一个或多个附件，其被配置用于将所述光源和所述传感器阵列与所述样品耦合，其中，所述一个或多个附件包括护套、盖、被成形为接收丸剂的附件或被配置用于接收液体的附件中的一个或多个。

133.如权利要求132所述的光谱仪装置，其中，所述一个或多个附件包括多个所述一个或多个附件。

134.如权利要求132所述的光谱仪装置，其中，所述外壳包括被成形为耦合到所述一个或多个附件的卡合结构。

135.如权利要求132所述的光谱仪装置，其中，所述外壳和所述一个或多个附件被配置用于将所述附件放置于所述光谱仪的末端上。

136.一种光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

盖，其耦合到所述光谱仪装置，其中，所述盖包括护套盖，所述护套盖的大小被配置为接收包含包括所述光源和所述传感器阵列的光谱仪的外壳。

137.如权利要求136所述的光谱仪装置，其中，所述盖包括用以保持包含在所述盖中的样品以将所述光源耦合到检测器的支撑件，所述样品被放置在所述检测器上。

138.一种光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

盖，其耦合到所述光谱仪装置，其中，所述盖包括护套盖，所述护套盖的大小被配置为接收包含包括所述光源和所述传感器阵列的光谱仪的外壳。

139.一种光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

附件，其被配置用于固定校准样品相对于所述光源和所述传感器阵列的位置或定向中的一个或多个，其中，可以基于从所述校准样品检测到的信号来校准所述传感器阵列中的传感器中的一个或多个。

140.一种光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

附件，其被成形为提供丸剂形状样品相对于所述光源和所述传感器阵列的位置或定向中的一个或多个。

141.一种用以测量丸剂的光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

支撑件，其被成形为接收所述丸剂并将所述光源耦合到所述传感器阵列。

142.一种用以测量丸剂的光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

支撑件，其被成形为接收所述丸剂，所述支撑件耦合到所述光源和所述传感器阵列以提供所述丸剂相对于所述光源和所述传感器阵列的位置或定向中的一个或多个。

143.一种用以测量丸剂的光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

附件，其将所述光源和所述传感器阵列耦合到所述丸剂，并且提供所述丸剂相对于所述光源和所述传感器阵列的位置或定向中的一个或多个。

144.一种用以测量液体的光谱仪装置，所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

附件，其包括被配置用于在所述附件被至少部分地浸没在所述液体中的情况下将所述光源和所述传感器阵列耦合到所述液体的多个窗口。

145.一种光谱仪装置，用以测量样品的所述光谱仪装置包括：

光源；

传感器阵列；以及

可移除附件，其包括用以将所述光源和所述传感器阵列与所述样品耦合以测量所述样品的多个窗口。