集成計(jì)算元件的制造過程的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開加工用于在光學(xué)計(jì)算裝置中使用的集成計(jì)算元件的方法。一種方法包括：提供具有至少第一表面和與所述第一表面基本上相對(duì)的第二表面的基底；通過薄膜沉積過程使多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底的所述第一表面和所述第二表面上，并從而產(chǎn)生多層膜堆疊裝置；使所述基底分裂以便產(chǎn)生至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊；以及將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的一個(gè)或多個(gè)固定到次級(jí)光學(xué)元件用于作為集成計(jì)算元件(ICE)使用。
【專利說明】
集成計(jì)算元件的制造過程
【背景技術(shù)】
[0001]本公開涉及一種光學(xué)處理元件，并且具體地，涉及制造或加工用于在光學(xué)計(jì)算裝置中使用的集成計(jì)算元件的方法。
[0002]通常也被稱為“光分析裝置”的光學(xué)計(jì)算裝置可用于實(shí)時(shí)分析和監(jiān)測(cè)樣本物質(zhì)。此類光學(xué)計(jì)算裝置將通常采用發(fā)射電磁輻射的光源，所述電磁輻射從樣本反射或透射通過樣本并且與光學(xué)處理元件光學(xué)相互作用，以便確定所分析物質(zhì)的一種或多種物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的定量值和/或定性值。光學(xué)處理元件可以是例如集成計(jì)算元件(ICE)。一種類型的ICE 是光學(xué)薄膜干涉裝置，其又稱為多變量光學(xué)元件(M0E)。每個(gè)ICE可被設(shè)計(jì)以便在從UV到中紅外(MIR)范圍的電磁光譜或該區(qū)域的任何子集中的連續(xù)波長(zhǎng)上操作。與樣本物質(zhì)光學(xué)相互作用的電磁輻由ICE改變和處理以便被檢測(cè)器測(cè)量。檢測(cè)器的輸出可以與所分析物質(zhì)的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)相關(guān)。
[0003]ICE(在下文中“ICE核心”)通常包括由各種材料組成的多個(gè)光學(xué)薄膜層，所述多個(gè)光學(xué)薄膜層的折射率和尺寸(例如，厚度)可以在每個(gè)層之間變化。ICE核心設(shè)計(jì)是指基底、 相應(yīng)層的數(shù)目和厚度、以及ICE核心的每一層的折射率。層可被策略地沉積和設(shè)置尺寸，以便選擇性地通過預(yù)先確定比率的處于不同波長(zhǎng)的電磁輻射，所述電磁輻射被配置來基本上模擬對(duì)應(yīng)于感興趣物質(zhì)的感興趣的特定物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的回歸矢量。因此，ICE核心設(shè)計(jì)將表現(xiàn)出相對(duì)于波長(zhǎng)加權(quán)的透射函數(shù)。因此，從ICE核心傳送到檢測(cè)器的輸出光強(qiáng)可以與物質(zhì)的感興趣的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)相關(guān)。
[0004]附圖簡(jiǎn)述
[0005]以下附圖用于說明本發(fā)明的特定方面，并且不應(yīng)視作排它性實(shí)施方案。本公開的主題能夠以不偏離本公開的范圍的形式和功能進(jìn)行相當(dāng)多的修改、改變、結(jié)合和等效物。
[0006]圖1示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的示例性集成計(jì)算元件。
[0007]圖2示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的制造光學(xué)處理元件的示例性方法的示意性流程圖。
[0008]圖3示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的使用原子層沉積產(chǎn)生的示例性多層膜堆疊裝置的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0009]圖4A示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的圖3的多層膜堆疊裝置的俯視圖。
[0010]圖4B示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的從圖3的多層膜堆疊裝置切除或另外切割的光學(xué)薄膜單元的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0011]圖5示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的制造光學(xué)處理元件的另一個(gè)示例性方法的示意性流程圖。
[0012]圖6示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的用于監(jiān)測(cè)樣本物質(zhì)的示例性光學(xué)計(jì)算裝置。
[0013]圖7示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的采用用于監(jiān)測(cè)井下物質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)計(jì)算裝置的示例性井筒鉆井總成。[〇〇14] 詳述
[0015] 本公開涉及一種光學(xué)處理元件，并且具體地，涉及制造或加工用于在光學(xué)計(jì)算裝置中使用的集成計(jì)算元件的方法。
[0016]本公開描述制造諸如集成計(jì)算元件(“ICE核心”)的光學(xué)處理元件的改進(jìn)方法。在一些實(shí)施方案中，相結(jié)合來組成ICE核心的若干薄膜層在原子層沉積(ALD)過程期間沉積在基底的相對(duì)側(cè)面上。所得的多層膜堆疊裝置在下面基底的每個(gè)平坦側(cè)面上展現(xiàn)鏡像薄膜層?；纂S后可通過進(jìn)行平面切割或分離而分裂成兩半，從而呈現(xiàn)出支撐在剩余基底的至少一部分上的鏡像ICE核心。隨后可將基底從薄膜層化學(xué)或機(jī)械地移除，并且薄膜層隨后可覆蓋在表面上，否則所述表面將不能在薄膜加工過程中保存下來，或另外可能不便于使用 ALD技術(shù)來涂覆。因此，所公開的實(shí)施方案可證明在以下方面是有利的:使ALD過程期間加工 ICE核心的生產(chǎn)率加倍，以及使用所得的ICE核心作為可選擇性地布置在目標(biāo)表面上的一種類型的貼花。
[0017]本公開還描述在基底的一個(gè)側(cè)面上構(gòu)造ICE核心的若干薄膜層，所述基底在薄膜沉積室內(nèi)以其相對(duì)側(cè)面支撐在支撐結(jié)構(gòu)上。在適當(dāng)加工ICE核心之后，可隨后將基底從薄膜層化學(xué)或機(jī)械地移除，并且薄膜層隨后可作為一種類型的貼花附接到目標(biāo)表面，所述目標(biāo)表面否則將不能在薄膜制造過程中保存下來。
[0018]本文所公開的方法可適于加工用于在石油和天然氣行業(yè)中使用的光學(xué)處理元件 (例如，ICE核心)，諸如用于監(jiān)測(cè)和檢測(cè)石油/天然氣相關(guān)物質(zhì)(例如，經(jīng)類、鉆井液、完井液、 處理液等)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的方法同樣適于加工用于在其他技術(shù)領(lǐng)域中使用的 ICE核心，所述其他技術(shù)領(lǐng)域包括但不限于:食品行業(yè)、涂料行業(yè)、采礦行業(yè)、農(nóng)業(yè)行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)和制藥行業(yè)、自動(dòng)化行業(yè)、化妝品行業(yè)、水處理設(shè)施和可能期望它實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物質(zhì)的任何其他領(lǐng)域。
[0019]如本文所用的，術(shù)語(yǔ)“特征”或“感興趣特征”是指物質(zhì)或物質(zhì)樣本的化學(xué)性質(zhì)、機(jī)械性質(zhì)或物理性質(zhì)。物質(zhì)的特征可包括在其中存在的一種或多種化學(xué)成分或化合物的定量或定性值或與其相關(guān)聯(lián)的任何物理性質(zhì)。此類化學(xué)成分和化合物在本文中可被稱為“分析物”。物質(zhì)的可在本文所述的光學(xué)處理元件幫助下分析的例示性特征可包括例如:化學(xué)組成 (例如，總組分或單獨(dú)組分的身份和濃度)、相存在(例如，天然氣、石油、水等)、雜質(zhì)含量、 pH、堿度、黏度、密度、離子強(qiáng)度、總?cè)芙夤腆w、鹽含量(例如，鹽度)、多孔性、不透明度、細(xì)菌含量、總硬度、透射率、物質(zhì)狀態(tài)(固體、液體、氣體、乳劑、其混合物等)等。
[0020]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“物質(zhì)”或其變型是指在本文所述的光學(xué)處理元件的幫助下待測(cè)試或另外待評(píng)估的感興趣的物質(zhì)或材料的至少一部分。物質(zhì)可以是能夠流動(dòng)的任何流體， 包括微粒固體、液體、氣體(例如，空氣、氮?dú)?、二氧化碳、氬氣、氦氣、甲烷、乙烷、丁烷和其他烴氣體、硫化氫、以及其組合)、泥漿、乳劑、粉末、泥、玻璃、混合物、其組合，并且可包括但不限于含水流體(例如，水、鹵水等)、非含水流體(例如，有機(jī)化合物、烴類、油、油的精煉組分、 石化產(chǎn)品等)、酸、表面活性劑、殺蟲劑、漂白劑、腐蝕抑制劑、起泡劑和發(fā)泡劑、破乳劑、清除劑、穩(wěn)定劑、澄清劑、清潔劑、處理流體、壓裂流體、地層流體、或通常在石油和天然氣工業(yè)中發(fā)現(xiàn)的任何油田流體、化學(xué)品或物質(zhì)。物質(zhì)也可以是指固體材料，諸如但不限于，巖層、混凝土、固體井筒表面、管道或流線和任何井筒工具或拋射體(例如，球、飛鏢、塞等)的固體表面。[0021 ]如本文所用的，術(shù)語(yǔ)“電磁輻射”是指無線電波、微波輻射、太赫茲、紅外和近紅外福射、可見光、紫外光、X射線福射和伽馬射線福射。
[0022]如本文所用的，術(shù)語(yǔ)“光學(xué)相互作用”或其變型是指電磁輻射在光學(xué)處理元件(例如，集成計(jì)算元件)或借助光學(xué)處理元件來分析的物質(zhì)上、通過其或從其的反射、透射、散射、衍射或吸收。因此，光學(xué)相互作用光是指例如已經(jīng)使用光學(xué)處理元件反射、透射、散射、 衍射或吸收、發(fā)射或再輻射的電磁輻射，但也可應(yīng)用于與物質(zhì)的光學(xué)相互作用。[〇〇23]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“光學(xué)計(jì)算裝置”是指光學(xué)裝置，其被配置來接收與物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的電磁輻射輸入，并且從布置在光學(xué)計(jì)算裝置內(nèi)或另外與其相關(guān)聯(lián)的光學(xué)處理元件產(chǎn)生電磁輻射輸出。光學(xué)處理元件可以是例如集成計(jì)算元件(ICE)。與光學(xué)處理元件光學(xué)相互作用的電磁輻射發(fā)生改變以便可由檢測(cè)器讀取，以使得檢測(cè)器輸出可與所分析物質(zhì)的特定特征相關(guān)。來自光學(xué)處理元件的電磁福射輸出可以是反射、透射和/或分散的電磁福射。檢測(cè)器分析反射的、透射的還是分散的電磁輻射可由光學(xué)計(jì)算裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其他考慮支配。此外，流體例如通過熒光、冷光、拉曼、米氏散射和/或瑞利散射的發(fā)射和/或散射也可由光學(xué)計(jì)算裝置監(jiān)測(cè)。
[0024]如以上指出的，本公開提供制造或加工用于在光學(xué)計(jì)算裝置中使用的諸如集成計(jì)算元件(ICE核心)的光學(xué)處理元件的改進(jìn)方法。在操作中，ICE核心能夠辨別與物質(zhì)的感興趣特征相關(guān)的電磁輻射和與物質(zhì)的其他組分相關(guān)的電磁輻射。
[0025]參考圖1，示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的可使用現(xiàn)行公開方法來加工的示例性 ICE核心100。如圖所示，ICE核心100可包括多個(gè)交替的薄膜層102和104,分別諸如硅(Si)和 Si02(石英)。一般來講，這些層102、104由折射率分別是高的和低的材料組成。材料的其他實(shí)例可包括氧化銀和銀、鍺和二氧化鍺、]\%?、310、11〇2、412〇3以及本領(lǐng)域中已知的其他高折射率材料和低折射率材料。層102、104可策略地沉積在基底106上。在一些實(shí)施方案中，基底 106是BK-7光學(xué)玻璃。在其他實(shí)施方案中，基底106可以是另一種類型的光學(xué)基底，諸如另一種光學(xué)玻璃、二氧化硅、藍(lán)寶石、硅、鍺、硒化鋅、硫化鋅或各種塑料(諸如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC))、金剛石、陶瓷、其組合等。
[0026]然而如以下將描述的，基底106可替代性地由可在單個(gè)平面上分裂的，并且另外通過物理方式或化學(xué)方式可從層102、104輕易移除的材料制成。例如，基底106可由云母、熱解炭、石墨或石墨稀制成。
[0027]在相對(duì)端處(例如，與圖1中的基底106相對(duì))，ICE核心100可包括通常暴露于裝置環(huán)境或安裝環(huán)境，并且可以能夠檢測(cè)樣本物質(zhì)的層108。根據(jù)從使用常規(guī)光譜儀器來光譜分析所分析物質(zhì)的特征獲得的光譜屬性，確定層1〇2、104的數(shù)目和每個(gè)層102、104的厚度。具有給定特征的感興趣光譜通常包括任何數(shù)目的不同波長(zhǎng)。[〇〇28]應(yīng)當(dāng)理解，圖1所描繪的ICE核心100事實(shí)上不表示被配置來檢測(cè)給定物質(zhì)的具體特征的任何特定ICE核心，而是僅為說明目的提供。因此，如圖1所示，層102、104的數(shù)目和其相對(duì)厚度與其任何特定物質(zhì)或特征沒有任何相關(guān)性。層102、104和其相對(duì)厚度也不必要按比例繪制，并且因此不應(yīng)認(rèn)為是本公開的限制。
[0029]在一些實(shí)施方案中，每個(gè)層102、104的材料可以是摻雜的，或兩種或更多種材料可以由一種方式結(jié)合以便實(shí)現(xiàn)期望的光學(xué)特征。除固體之外，示例性ICE核心100也可包含液體和/或氣體，任選地與固體結(jié)合，以便產(chǎn)生期望的光學(xué)特征。在氣體和液體的情況下，ICE 核心100可包含盛放氣體或液體的對(duì)應(yīng)容器(未示出)<JCE核心100的示例性變型也可包括例如可產(chǎn)生感興趣的透射、反射和/或吸收特性的全息光學(xué)元件、光柵、壓電、光管和/或聲光元件。
[0030]多個(gè)層102、104可表現(xiàn)出不同的折射率。通過適當(dāng)選擇層102、104的材料以及其相對(duì)厚度和間距，ICE核心100可被配置來選擇性地透射或反射預(yù)先確定比率的不同波長(zhǎng)的電磁輻射。每個(gè)波長(zhǎng)給定一個(gè)預(yù)先確定的權(quán)重或加載系數(shù)?？墒褂酶鞣N近似法從感興趣的特征或分析物的光譜來確定層102、104的厚度和間距。這些方法可包括光學(xué)透射光譜的傅立葉逆變換(IFT)以及將ICE核心100構(gòu)造成IFT的物理表示。近似值將IFT轉(zhuǎn)換成基于具有恒定折射率的已知材料的結(jié)構(gòu)。
[0031] ICE核心100的層102、104在每個(gè)波長(zhǎng)處應(yīng)用的權(quán)重被設(shè)置成相對(duì)于已知的等式或數(shù)據(jù)或光譜特征而描述的回歸權(quán)重。例如，當(dāng)電磁輻射與物質(zhì)相互作用時(shí)，關(guān)于物質(zhì)的獨(dú)特物理信息和化學(xué)信息被編碼在從物質(zhì)反射、通過物質(zhì)透射或從物質(zhì)輻射的電磁輻射中。此信息通常被稱為物質(zhì)的光譜“指紋”。ICE核心100可被配置來執(zhí)行所接收的電磁輻射的點(diǎn)乘積，以及ICE核心100的波長(zhǎng)相關(guān)的透射函數(shù)。ICE核心100的波長(zhǎng)相關(guān)的透射函數(shù)取決于每個(gè)層的材料折射率，層102、104的數(shù)目，和每個(gè)層102、104的厚度。因此，ICE核心100的輸出光強(qiáng)度與感興趣的特征或分析物相關(guān)。[〇〇32]作為另外解釋，準(zhǔn)確確定樣本物質(zhì)中的感興趣特征的回歸矢量提供了用于光學(xué)計(jì)算裝置確定或另外計(jì)算所述特征在樣本物質(zhì)中的濃度的方法?？墒褂帽绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員將熟悉的標(biāo)準(zhǔn)程序來確定每個(gè)特征的回歸矢量。例如，分析樣本物質(zhì)的光譜可包括確定所分析樣本物質(zhì)的每個(gè)特征的回歸矢量的點(diǎn)乘積。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，矢量的點(diǎn)乘積是標(biāo)量(即實(shí)數(shù))。盡管據(jù)信點(diǎn)乘積值單獨(dú)不具有物理意義(例如，它可返回任何量值的正結(jié)果或負(fù)結(jié)果)，然而將樣本物質(zhì)的點(diǎn)乘積值與針對(duì)已知參考標(biāo)準(zhǔn)獲得的并且在校準(zhǔn)曲線中繪制的點(diǎn)乘積值相比較，可允許使樣本物質(zhì)點(diǎn)乘積值與特征的濃度或值相關(guān)，從而允許準(zhǔn)確分析未知樣本物質(zhì)。[〇〇33]為確定點(diǎn)乘積，人們只要將給定波長(zhǎng)下回歸矢量的回歸系數(shù)乘以相同波長(zhǎng)下的光譜強(qiáng)度。對(duì)所有分析波長(zhǎng)重復(fù)此過程，并且將整個(gè)波長(zhǎng)范圍上的所有乘積相加來產(chǎn)生點(diǎn)乘積。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可根據(jù)樣本物質(zhì)的單個(gè)光譜，通過應(yīng)用每個(gè)特征的對(duì)應(yīng)回歸矢量來確定兩個(gè)或更多個(gè)特征。
[0034]實(shí)際上，可從與樣本物質(zhì)相互作用的電磁輻射導(dǎo)出信息，例如通過將來自若干樣本的電磁輻射分離成波長(zhǎng)帶，以及針對(duì)由另一種測(cè)量技術(shù)確定的每個(gè)樣本物質(zhì)的感興趣特征執(zhí)行譜帶強(qiáng)度的多重線性回歸。所測(cè)量的特征可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員將熟悉的多重線性回歸技術(shù)來表達(dá)和建模。具體地，如果y是濃度或特征的測(cè)量值，那么y可被表達(dá)成方程式 1:
[0035]y = ao+aiwi+a2W2+a3W3+a4W4+....方程式(1)
[0036]其中每個(gè)“a”是回歸分析確定的常數(shù)，并且每個(gè)V’是每個(gè)波長(zhǎng)帶的光強(qiáng)度。根椐情況，從方程式(1)獲得的估算值可以是不準(zhǔn)確的，例如由于在樣本物質(zhì)內(nèi)存在可能影響波長(zhǎng)帶強(qiáng)度的其他特征。可通過根據(jù)電磁輻射的主分量表示所述電磁輻射來獲得更準(zhǔn)確的估算值。
[0037]為獲得主分量，使用相同類型的電磁輻射來收集各種類似樣本物質(zhì)的光譜數(shù)據(jù)。 例如，在暴露到每種樣本物質(zhì)之后，可收集電磁輻射，并且可測(cè)量每種樣本物質(zhì)在每個(gè)波長(zhǎng)下的光譜強(qiáng)度。隨后可將此數(shù)據(jù)匯集并經(jīng)受被稱為奇異值分解法(SVD)的線性代數(shù)過程以便確定主分量。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將很好地理解SVD在主分量分析中的使用。不過，簡(jiǎn)言之，主分量分析是一種降維技術(shù)，其采用“m”個(gè)光譜與“n”個(gè)獨(dú)立變量并構(gòu)造一組新的為原始變量的線性組合的本征矢量。本征矢量可被認(rèn)為是一組新的繪制軸。被稱為第一主分量的主軸是描述大部分?jǐn)?shù)據(jù)可變性的矢量。隨后的主分量描述依次減小的樣本可變性，直到高階主分量基本上僅描述光譜噪聲。
[0038]通常，主分量被確定成歸一化矢量。因此，電磁福射樣本的每個(gè)分量可被表不成 XnZn，其中Xn是標(biāo)量乘數(shù)，并且Zn是第n個(gè)分量的歸一化分量矢量。即，Zn為其中每個(gè)波長(zhǎng)是一個(gè)維度的多維空間中的矢量。歸一化確定每個(gè)波長(zhǎng)下分量的值，以使得分量維持其形狀，并且主分量矢量的長(zhǎng)度等于1。因此，每個(gè)歸一化分量矢量具有一定形狀和量值，以使得分量可用作具有那些主分量的任何電磁輻射樣本的基本構(gòu)建塊。因此，每個(gè)電磁輻射樣本可通過歸一化的主分量乘以適當(dāng)標(biāo)量乘數(shù)的組合來描述，如在方程式(2)中列出的:
[0039]X1Z1+X2Z2+...+XnZn 方程式(2)
[0040]當(dāng)主分量被理解成具有通過歸一化提供的標(biāo)準(zhǔn)化量值時(shí)，標(biāo)量乘數(shù)Xn可被認(rèn)為是給定電磁輻射樣本中的主分量的“量值”。
[0041]因?yàn)橹鞣至渴钦坏?，所以可將它們用在相?duì)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)過程中，以便將電磁輻射樣本分解成可準(zhǔn)確描述原始電磁輻射樣本中的數(shù)據(jù)的分量量值。由于原始電磁輻射樣本也可被認(rèn)為是在多維波長(zhǎng)空間中的矢量，原始信號(hào)矢量與主分量矢量的點(diǎn)乘積是在歸一化分量矢量方向上的原始信號(hào)的量值。即，它是存在于原始信號(hào)中的歸一化主分量的量值。這類似于將矢量在三維笛卡爾空間中分成其X分量、Y分量和Z分量。假定每個(gè)軸矢量具有1的量值，三維矢量與每個(gè)軸矢量的點(diǎn)乘積給出三維矢量在三個(gè)方向中的每一個(gè)上的量值。原始信號(hào)與不垂直于其他三個(gè)維度的某個(gè)其他矢量的點(diǎn)乘積提供冗余數(shù)據(jù)，因?yàn)榇肆恐狄呀?jīng)由兩個(gè)或更多個(gè)正交軸貢獻(xiàn)。[〇〇42]因?yàn)橹鞣至勘舜苏?，所以任何主分量與任何其他主分量的點(diǎn)乘積是零。在物理上，這意味著分量彼此不干擾。如果數(shù)據(jù)更改而改變?cè)茧姶泡椛湫盘?hào)中的一個(gè)分量的量值，那么其他分量保持不變。在類似的笛卡爾實(shí)例中，三維矢量的X分量的減少不影響Y分量和Z分量的量值。[〇〇43]主分量分析提供可準(zhǔn)確描述由電磁輻射樣本攜帶的數(shù)據(jù)的最少正交分量。因此， 在數(shù)學(xué)意義上，主分量是原始電磁輻射的不彼此干擾并表示光譜信號(hào)的最緊湊描述的分量。在物理上，每個(gè)主分量是形成原始電磁輻射信號(hào)的一部分的電磁輻射信號(hào)。每個(gè)主分量都具有在原始波長(zhǎng)范圍內(nèi)的某個(gè)波長(zhǎng)范圍上的形狀。如果每個(gè)分量都具有無論正負(fù)的合適量值，則將主分量相加可產(chǎn)生原始信號(hào)。
[0044]主分量可包括由總光信號(hào)攜帶的信息的壓縮。在物理意義上，主分量的形狀和波長(zhǎng)范圍描述什么樣的信息在總電磁輻射信號(hào)中，并且每個(gè)分量的量值描述存在多少該信息。如果若干電磁輻射樣本包含相同類型但數(shù)量不同的信息，那么單個(gè)組的主分量就可用于通過將適當(dāng)量值應(yīng)用到分量來描述(除噪聲之外)每個(gè)電磁輻射樣本。主分量可用于基于與樣本物質(zhì)相互作用的電磁輻射所攜帶的信息，提供該樣本物質(zhì)的特征的估算值。在具有變化量的分析物或特征值的樣本物質(zhì)的光譜中觀察到的差異可被描述成主分量的量值差異。因此，在使用四個(gè)主分量的情況下，特征的濃度可根據(jù)方程式(3)由主分量表示:
[0045]y = ao+aixi+a2X2+a3X3+a4X4 方程式(3)
[0046]其中“y”是特征的濃度或值，每個(gè)a是由回歸分析確定的常數(shù)，并且x1、X2、X3和X4分別是第一主分量、第二主分量、第三主分量和第四主分量。方程式(3)可被稱為回歸矢量?；貧w矢量可用于提供未知樣本的特征的濃度或值的估算值。
[0047]回歸矢量計(jì)算可由計(jì)算機(jī)基于電磁輻射按波長(zhǎng)的攝譜儀測(cè)量值來執(zhí)行。攝譜儀系統(tǒng)將電磁輻射擴(kuò)展到其光譜中，并且測(cè)量在波長(zhǎng)范圍上的每個(gè)波長(zhǎng)的光譜強(qiáng)度。使用方程式(3)，計(jì)算機(jī)可讀取強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并且通過確定總信號(hào)與每個(gè)分量的點(diǎn)乘積將電磁輻射樣本分解成主分量量值xn。隨后將分量量值應(yīng)用到回歸方程以便確定特征的濃度或值。
[0048]然而，為簡(jiǎn)化前述程序，可將回歸矢量轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)函數(shù)的形式，以使得僅確定一個(gè)點(diǎn)乘積。每個(gè)歸一化主分量矢量zn都具有在總波長(zhǎng)范圍的全部或一部分上的值。如果每個(gè)分量矢量的每個(gè)波長(zhǎng)值乘以回歸常數(shù)并且對(duì)應(yīng)于分量矢量，并且如果所得的加權(quán)主分量按波長(zhǎng)相加，那么回歸矢量采用方程式(4)的形式:
[0049]y = ao+biui+b2U2+...+bnun 方程式(4)
[0050]其中ao是來自方程式(3)的第一回歸常數(shù)，bn是來自方程式(3)的每個(gè)回歸常數(shù)&? 與其在波長(zhǎng)“n”下的相應(yīng)歸一化回歸矢量的值的乘積之和，并且1!?是在波長(zhǎng)“n”下電磁輻射的強(qiáng)度。因此，新常數(shù)限定波長(zhǎng)空間中的直接描述樣本物質(zhì)的濃度或特征的矢量。方程式 (4)形式的回歸矢量表示電磁福射樣品與此矢量的點(diǎn)乘積。
[0051]主分量的歸一化提供用于在回歸分析期間使用的具有任意值的分量。因此，由回歸矢量產(chǎn)生的點(diǎn)乘積值將等于所分析樣本物質(zhì)的實(shí)際濃度值或特征值是不大可能的。然而，點(diǎn)乘積結(jié)果與濃度值或特征值成比例。如以上討論的，可通過以常規(guī)方式測(cè)量一個(gè)或多個(gè)已知的校準(zhǔn)樣本并且將結(jié)果與回歸矢量的點(diǎn)乘積值相比較來確定比例因數(shù)。然后，點(diǎn)乘積結(jié)果可與從校準(zhǔn)基準(zhǔn)獲得的值相比較，以便確定所分析的未知樣本的濃度或特征。[〇〇52]現(xiàn)參考圖2,并繼續(xù)參考圖1，示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的制造光學(xué)處理元件的示例性方法200的示意性流程圖。由遵照方法200產(chǎn)生的光學(xué)處理元件可基本上類似于圖 1的ICE核心100,并且另外在針對(duì)樣本物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的感興趣分析物或特征來分析樣本物質(zhì)中是有用的。[〇〇53]根據(jù)方法200,如在202處，可首先提供光學(xué)處理元件的基底。合適的基底可類似于以上參考圖1描述的基底106。優(yōu)選地，基底表現(xiàn)出符合感興趣的光學(xué)帶寬的光學(xué)性質(zhì)(即， 顯著平坦和高百分比的透射分布)。合適的基底材料也包括表現(xiàn)出足以承受通常與薄膜沉積過程和技術(shù)相關(guān)聯(lián)的升高溫度和極端條件的物理穩(wěn)定性的材料。[〇〇54]在至少一個(gè)實(shí)施方案中，基底可以是大體碟形的，并且因此包括第一表面和與第一表面相對(duì)或基本上相對(duì)的第二表面。在第一表面與第二表面基本上彼此相對(duì)的實(shí)施方案中，第一表面和第二表面可以是彼此平行或從平行稍微偏移，而不脫離本公開范圍的平面表面。
[0055]在一些實(shí)施方案中，基底可由在單個(gè)平面上可分裂的材料制成，以使得它隨后可在平面中分裂或另外使用機(jī)械手段從光學(xué)處理元件移除。在其他實(shí)施方案中，基底可由可使用化學(xué)手段從光學(xué)處理元件移除的材料制成。在其他實(shí)施方案中，基底可由可使用機(jī)械手段和化學(xué)手段從光學(xué)處理元件移除的材料制成?；椎暮线m材料包括但不限于云母、熱解炭、石墨、石墨烯和表現(xiàn)出基本上類似的化學(xué)組成或原子結(jié)構(gòu)的任何其他材料。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，基底可以是鹽(即NaCl)，所述鹽被拋光并隨后后續(xù)地用鋁快速涂覆以得到基底的期望反應(yīng)表面。在又一些實(shí)施方案中，基底可以是塑料，諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯 (PET)或一個(gè)或多個(gè)纖維素膜。[〇〇56] 在一些實(shí)施方案中，方法200可包括準(zhǔn)備基底表面，如在204處。準(zhǔn)備基底表面可包括減少基底厚度，直到實(shí)現(xiàn)基底的期望或預(yù)先確定的厚度。在一些實(shí)施方案中，可通過化學(xué)手段(諸如蝕刻或氧化)來減少基底厚度。然而在其他實(shí)施方案中，尤其在基底是石墨的實(shí)施方案中，可依序地通過使基底表面分裂并從而產(chǎn)生單獨(dú)的石墨層或石墨片來減少基底厚度。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，石墨片例如可用作合適的基底。因此，基底可表現(xiàn)出非常小的厚度，諸如在幾埃的范圍內(nèi)。
[0057]在其他實(shí)施方案中，準(zhǔn)備基底表面可包括化學(xué)處理基底表面，以使得它變得更能經(jīng)受或更能接受特定的薄膜沉積過程。例如，在使用原子層沉積(ALD)的情況下，ALD過程可以是表面選擇性的。換言之，用于構(gòu)建光學(xué)處理元件層(即圖1的層102、104)的一些材料可未化學(xué)粘接到或另外附著到給定基底。為適應(yīng)可未直接附著到給定基底的層化學(xué)性質(zhì)，基底表面可涂覆有反應(yīng)試劑或另外用反應(yīng)試劑預(yù)處理，所述反應(yīng)試劑諸如鋁、鈦、硅、鍺、銦、 鎵和砷。這可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的濺射技術(shù)來完成。隨后可使反應(yīng)試劑反應(yīng)以便產(chǎn)生可更響應(yīng)于ALD技術(shù)的氧化物表面。在其他實(shí)施方案中，基底表面可用氧化產(chǎn)物來處理， 而不脫離本公開的范圍。[〇〇58] 一旦適當(dāng)或合適地準(zhǔn)備基底表面，就可通過薄膜沉積過程將多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在基底上以便產(chǎn)生多層膜堆疊裝置，如在206處。在本實(shí)施方案中，薄膜沉積過程可以是ALD過程，諸如本領(lǐng)域中技術(shù)人員通常已知的ALD過程。然而，在以下討論的實(shí)施方案中，薄膜沉積過程可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何化學(xué)薄膜沉積技術(shù)或物理薄膜沉積技術(shù)，其包括但不限于:電鍍、化學(xué)溶液沉積、旋涂、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、濺射、脈沖激光沉積、陰極電弧沉積、電流體動(dòng)力沉積(即電噴射沉積)和離子輔助電子束沉積。[〇〇59]在本實(shí)施方案中，使基底經(jīng)受ALD過程，如在206處，可包括將基底引入到ALD反應(yīng)室中?？蓪⒒讘铱栈驊抑迷贏LD反應(yīng)室內(nèi)，以使得基底的兩個(gè)平面?zhèn)让娑伎梢栽诔练e過程的每個(gè)階段期間均勻涂覆。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，為將基底適當(dāng)懸置在ALD反應(yīng)室內(nèi)，可將基底固定到與ALD反應(yīng)室相關(guān)聯(lián)的夾具或其他支撐結(jié)構(gòu)。
[0060] 一旦基底合適地布置(即懸空)在ALD反應(yīng)室內(nèi)，ALD過程隨后可進(jìn)行到在基底上使各種層(即圖1的層102、104)依序地(即連續(xù)地)生長(zhǎng)。簡(jiǎn)而言之，此過程包括:將第一氣態(tài)化合物或“前體”引入至l」ALD反應(yīng)室中以便化學(xué)粘接到基底;吹掃或排空ALD反應(yīng)室以便移除任何未反應(yīng)前體和/或氣態(tài)反應(yīng)副產(chǎn)物;將第二前體引入到ALD反應(yīng)室中以便與前一周期的基底粘接前體化學(xué)反應(yīng)來形成單層;吹掃或排空ALD反應(yīng)室以便移除第二前體的任何未反應(yīng)前體和/或氣態(tài)反應(yīng)副產(chǎn)物；以及重復(fù)前述步驟為獲得期望層數(shù)目和期望每層厚度所需要的次數(shù)。[〇〇61]由于ALD處理中固有的自終止反應(yīng)，ALD特征化為表面控制過程，其中主要的過程控制參數(shù)包括前體(和其流速)、基底和ALD反應(yīng)室內(nèi)的周圍溫度。此外，因?yàn)樵贏LD過程中固有的表面控制，所得的沉積在基底上的層在基底的每個(gè)側(cè)面上是極其共形的且另外均勻的。
[0062]簡(jiǎn)要參考圖3,并繼續(xù)參考圖2,示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的可使用前述ALD過程產(chǎn)生的示例性多層膜堆疊裝置300的橫截面?zhèn)纫晥D。如圖3所描繪的，基底106被包圍并且另外整體覆蓋有多個(gè)交替薄膜層102和104,類似于以上參考圖1描述的薄膜層。應(yīng)指出如圖 3描繪的層102、104的數(shù)目和其相對(duì)厚度也不必要按比例繪制，并且因此不應(yīng)認(rèn)為是本公開的限制。
[0063]值得注意的是，層102、104被描繪成均勻沉積在基底106的所有側(cè)面上。更具體地， 基底106分別具有第一表面302a和第二表面302b，并且層102、104在每個(gè)表面302a、b上均勻地建立或“生長(zhǎng)”。因此，多層膜堆疊裝置300表現(xiàn)出在每個(gè)表面302a、b上為鏡像的層102、 104〇
[0064]在至少一個(gè)實(shí)施方案中，沉積在基底上的初始或第一層102可由金屬氧化物材料制成，諸如氧化鋁(A1203)或二氧化鈦(Ti02)。如將理解的，第一層102的氧化物材料可證明在產(chǎn)生對(duì)基底106的良好附著中是有利的，并且從而保護(hù)薄膜免于從基底106不慎移除。在一些實(shí)施方案中，多層膜堆疊裝置300的第一層和最后層102、104中的一個(gè)或兩個(gè)可沉積到大于其他插入層102、104的厚度。如將理解的，提供更厚的第一層和/或最后層102、104可向多層膜堆疊裝置300提供更大的核心機(jī)械強(qiáng)度，從而導(dǎo)致更穩(wěn)健的多層膜堆疊裝置300。 [〇〇65]再次參考圖2,方法200也可包括使基底分裂以便產(chǎn)生至少兩個(gè)鏡像光學(xué)薄膜堆疊，如在208處。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到存在使基底分裂的多個(gè)方式。在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，光學(xué)薄膜堆疊可通過進(jìn)行穿過基底的平面切割而分裂成兩半。例如，這可通過激光或聚焦離子束來完成。在其他實(shí)施方案中，基底可以被機(jī)械分離，諸如通過在基底上施加剪切負(fù)荷，所述剪切負(fù)載導(dǎo)致基底沿與其相關(guān)的原子層的剪切。有利地，由于基底是由沿晶軸可剪切的可分裂材料制成，使基底機(jī)械分裂可不破壞鏡像光學(xué)薄膜堆疊的完整性。
[0066]在又一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)附加層可沉積在基底上，所述附加層表現(xiàn)出不同于沉積平面中的其他薄膜層的熱膨脹系數(shù)。在多層膜堆疊裝置經(jīng)受大的溫度改變之后， 基底可沿具有相異熱膨脹系數(shù)的層分離。在一些實(shí)施方案中，例如，這可通過沉積與一個(gè)或多個(gè)氧化鐵層互相消融(inter-digeted)(例如，交替)的錯(cuò)層來實(shí)現(xiàn)。此類交替層可證明在產(chǎn)生導(dǎo)致基底分離的熱反應(yīng)中是有利的。[〇〇67]在一些實(shí)施方案中，在使基底分裂之前或之后，方法200可包括將多層膜堆疊裝置/堆疊再分成多個(gè)更小的光學(xué)薄膜單元，如在210處。因此，在一些實(shí)施方案中，在使下面基底106分裂之前，圖3的多層膜堆疊裝置300可再分成多個(gè)更小的光學(xué)薄膜單元。然而在其他實(shí)施方案中，在使多層膜堆疊裝置300的基底106分裂以便產(chǎn)生鏡像光學(xué)薄膜堆疊之后， 如以上在208處，每個(gè)所得的光學(xué)薄膜堆疊可再分成多個(gè)更小的光學(xué)薄膜單元。[〇〇68]參考圖4A和圖4B，并繼續(xù)參考圖3,示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的多層膜堆疊裝置300的視圖。更具體地，圖4A描繪多層膜堆疊裝置300的俯視圖，并且圖4B描繪從多層膜堆疊裝置300切除或另外切割的光學(xué)薄膜單元的橫截面?zhèn)纫晥D。[〇〇69]如圖4A所示，用于支撐若干光學(xué)薄膜層102、104的基底106是大體圓形的，從而導(dǎo)致大體圓形的多層膜堆疊裝置300。多層膜堆疊裝置300被描繪成已被再分(例如，切片、分離、分配等)成四個(gè)光學(xué)薄膜單元402(被示出為光學(xué)薄膜單元402a、402b、402c和402d)。將多層膜堆疊裝置300再分成多個(gè)光學(xué)薄膜單元402a-d可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種薄膜切片技術(shù)(諸如激光切片)來實(shí)現(xiàn)。
[0070]每個(gè)光學(xué)薄膜單元402a-d包括基底106的一部分，類似于圖3所描繪的多層膜堆疊裝置300,每個(gè)光學(xué)薄膜單元402a-d包括在基底106的每個(gè)表面302a、b上均勻建立或生長(zhǎng)的層102、104的鏡像堆疊。圖4B描繪第一光學(xué)薄膜單元402a的橫截面?zhèn)纫晥D，但應(yīng)當(dāng)理解其他光學(xué)薄膜單元402b-d在結(jié)構(gòu)上將是基本上類似的。還應(yīng)理解，盡管在圖4A中僅描繪四個(gè)光學(xué)薄膜單元402a-d，但多層膜堆疊裝置300可被切片成多于或少于四個(gè)光學(xué)薄膜單元402a-d，而不脫離本公開的范圍。光學(xué)薄膜單元的數(shù)目將主要取決于基底106的尺寸，以及所得的光學(xué)處理元件的期望尺寸。
[0071]再次參考圖2,一旦光學(xué)薄膜單元被成功切片或從多層膜堆疊裝置另外再分，隨后就可使來自每個(gè)光學(xué)薄膜單元的基底分裂，如在208處，以及如以上大體描述的。使光學(xué)薄膜單元在基底處分裂將導(dǎo)致具有剩余在其上的一部分基底的對(duì)應(yīng)光學(xué)薄膜堆疊。[〇〇72]方法200隨后可包括將基底的剩余部分從光學(xué)薄膜堆疊移除，如在212處，從而導(dǎo)致可被用作ICE核心的對(duì)應(yīng)光學(xué)薄膜堆疊，如以上大體描述的。應(yīng)當(dāng)指出的是，將基底從光學(xué)薄膜堆疊“移除”也包括使基底厚度最小化，并且另外不將基底的任何剩余部分從光學(xué)薄膜整體移除。因此，術(shù)語(yǔ)“移除”和“最小化”在本文中可互換使用，但通常將在“移除”基底方面討論。
[0073]基底可從光學(xué)薄膜堆疊化學(xué)移除或機(jī)械移除。在化學(xué)移除基底時(shí)，可通過使基底經(jīng)受低溫氧化來移除基底層。在其他實(shí)施方案中，可通過使基底經(jīng)受升高溫度氧化來移除基底層，諸如將基底暴露到氧氣(〇2)或臭氧(〇3)并從而燃燒基底。在又一些實(shí)施方案中，可通過將光學(xué)薄膜堆疊放置在溶劑浴中并且允許溶劑與基底反應(yīng)以及另外蝕刻或溶解基底來移除基底。可通過在減壓下處理基底來控制污染。
[0074]在機(jī)械移除基底時(shí)，可使用針對(duì)基底切向施加的剪切力來依序移除基底層。在其他實(shí)施方案中，尤其在石墨的情況下，常規(guī)粘合帶可用于依序地或系統(tǒng)性地移除石墨的原子層(即石墨烯層)，直到剩下基底的期望厚度或基底完全從第一層移除。在又一些實(shí)施方案中，光學(xué)薄膜可以是柔韌或可彎曲的，以使得當(dāng)光學(xué)薄膜堆疊通過施加在堆疊的相對(duì)側(cè)面上的機(jī)械力稍微彎曲時(shí)，基底能夠“彈出”第一層或另外從光學(xué)薄膜堆疊強(qiáng)制移除。此類例如可以是當(dāng)基底材料為云母的情況。
[0075]應(yīng)當(dāng)指出的是，可在使基底分裂之前移除基底(或代替基底分裂)。因此，在至少一個(gè)實(shí)施方案中，方法200的步驟210和212可以顛倒，而不脫離本公開的范圍。在此類情況下， 移除基底的化學(xué)方法或機(jī)械方法也可導(dǎo)致使基底分裂，如在208處，以使得產(chǎn)生對(duì)應(yīng)光學(xué)薄膜堆疊。[〇〇76] 在一些實(shí)施方案中，方法200可還包括將ICE核心置于目標(biāo)表面上，如在214處。更具體地，由使多層膜堆疊裝置分裂和/或再分導(dǎo)致的ICE核心可附加到或另外附著到次級(jí)光學(xué)元件，否則所述次級(jí)光學(xué)元件將不能從ALD過程(或其他薄膜沉積過程)保存下來或不能放置在ALD反應(yīng)室中。次級(jí)光學(xué)元件可以是可在本文所述的光學(xué)計(jì)算裝置中使用的任何光學(xué)元件、裝置、機(jī)構(gòu)或部件，并且ICE核心可與其一起操作以便確定樣本物質(zhì)的感興趣分析物。例如，次級(jí)光學(xué)元件可以是但不限于，濾光輪的扇區(qū)、帶通濾波器、透鏡、光纖表面、采樣窗口、藍(lán)寶石光學(xué)元件、非平面光學(xué)元件(例如，燈、燈泡或其他電磁輻射源的表面)以及檢測(cè)器。
[0077] 在一些實(shí)施方案中，ICE核心可手動(dòng)置于次級(jí)光學(xué)元件上。這可手動(dòng)實(shí)現(xiàn)或通過工具或裝置(諸如，鉗子、鑷子等)的幫助實(shí)現(xiàn)。在基底是石墨并且石墨基底的至少一部分剩余在給定ICE核心上的實(shí)施方案中，磁性鑷子可用于操縱給定ICE核心的位置。如在本領(lǐng)域中已知的，石墨是通常產(chǎn)生與施加磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)的抗磁材料。因此，磁性鑷子可用于捕獲給定ICE核心并使其漂浮在鑷子的相對(duì)磁體之間。隨后可將給定ICE核心帶入次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面并且適當(dāng)?shù)夭贾迷谄渖稀?br>[0078]粘合劑可用于將ICE核心固定到目標(biāo)表面。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，磁性鑷子(或另一種磁體)可用于將磁性?shī)A緊力或鎖住力施加在ICE核心上抵靠目標(biāo)表面，直到粘合劑適當(dāng)?shù)啬?。由磁體在ICE核心的石墨部分上產(chǎn)生的磁性排斥力可用于維持ICE核心牢固坐落在目標(biāo)表面上。合適的粘合劑包括任何光學(xué)透明的粘合劑，或表現(xiàn)出非常少到?jīng)]有的光譜特點(diǎn)的任何粘合劑。然而在一些實(shí)施方案中，粘合劑也可被施加圍繞ICE核心的周邊(如與其中心位置相對(duì))，以使得穿過ICE核心和次級(jí)光學(xué)元件的光不受粘合劑的不利影響。一旦粘合劑變干，就可將磁性?shī)A緊力從ICE核心移除，并且如果需要，基底的剩余部分也被化學(xué)蝕刻或另外從光學(xué)薄膜層移除。[〇〇79]在其他實(shí)施方案中，可使用已知的燒結(jié)、焊接或粘接技術(shù)將ICE核心粘接或另外附接到次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面處。此類粘接技術(shù)可包括但不限于:低溫玻璃料粘接、玻璃焊接、密封玻璃粘接、壓力粘接和晶片粘接。在此類實(shí)施方案中，ICE核心的邊緣可燒結(jié)到目標(biāo)表面。在目標(biāo)表面由低溫融化玻璃或塑料制成的實(shí)施方案中，目標(biāo)表面可部分融化以便將 ICE核心牢固地粘接到次級(jí)光學(xué)元件。
[0080]在又一些實(shí)施方案中，基底在ICE核心上的剩余部分可被化學(xué)蝕刻或另外反應(yīng)，以便形成對(duì)次級(jí)光學(xué)元件的適當(dāng)粘合。更具體地，在基底被化學(xué)蝕刻或反應(yīng)時(shí)，磁鐵或其他磁裝置(即磁性鑷子等)可用于將ICE核心推動(dòng)或另外釘住而抵靠目標(biāo)表面。在使基底與氧氣 (〇2)或臭氧(〇3)化學(xué)反應(yīng)之后，例如，所得的燃燒過程可用于使次級(jí)光學(xué)元件的塑料或玻璃目標(biāo)表面部分融化并從而將ICE核心粘接至其上。
[0081]將ICE核心置于目標(biāo)表面上，如在214處，也可在溶液浴中實(shí)現(xiàn)。更具體地，在基底于溶劑浴中被化學(xué)移除的實(shí)施方案中，如在212處，ICE核心可在基底的溶解或蝕刻之后漂浮在溶劑浴中。在此類情況下，可操縱次級(jí)光學(xué)元件直到或另外在溶劑浴內(nèi)以便使用表面張力來捕獲給定的ICE核心。給定的ICE核心可接合次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)位置處，并且自身覆蓋在其表面上。在其他實(shí)施方案中，次級(jí)光學(xué)元件可設(shè)置在溶劑浴內(nèi)，并且溶劑可被排放以便允許ICE核心到達(dá)次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)位置處并覆蓋在次級(jí)光學(xué)元件上。一旦溶劑變干，ICE核心就可形成次級(jí)光學(xué)元件的永久部分。然而在一些實(shí)施方案中，ICE核心可被燒結(jié)、焊接或粘接到目標(biāo)表面，如以上大體描述的，而不脫離本公開的范圍。
[0082]現(xiàn)參考圖5,示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的制造光學(xué)處理元件的另一個(gè)示例性方法500的示意性流程圖。方法500可在一些方面中類似于圖2的方法200,并且因此可參照其來最佳理解，其中來自方法200的類似元件或步驟以下不再詳細(xì)描述。類似于圖2的方法 200,由遵照方法500產(chǎn)生的光學(xué)處理元件可基本上類似于圖1的ICE核心100,并且另外在針對(duì)樣本物質(zhì)相關(guān)聯(lián)的感興趣分析物或特征來分析樣本物質(zhì)中是有用的。[〇〇83]根據(jù)方法500,如在502處，可首先提供光學(xué)處理元件的基底。同樣，合適的基底可由在單個(gè)平面上可分裂的材料和/或可使用化學(xué)手段從光學(xué)處理元件移除的材料制成。合適的基底材料也包括能夠承受通常與薄膜沉積過程和技術(shù)相關(guān)聯(lián)的升高溫度的材料。基底的合適材料包括但不限于云母、熱解炭、石墨、石墨烯和表現(xiàn)出基本上類似的化學(xué)組成或原子結(jié)構(gòu)的任何其他材料。
[0084] 在一些實(shí)施方案中，方法500可包括準(zhǔn)備基底表面，如在504處，以及類似于方法 200的202。如以上討論的，準(zhǔn)備基底表面可包括化學(xué)或機(jī)械地減少基底厚度，直到實(shí)現(xiàn)基底的期望或預(yù)先確定的厚度。準(zhǔn)備基底表面也可包括化學(xué)處理基底表面，以使得它變得更能經(jīng)受或更能接受特定的薄膜沉積過程。[〇〇85] 一旦適當(dāng)或合適地準(zhǔn)備基底表面，就可通過薄膜沉積過程將多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在基底上，如在506處，并從而產(chǎn)生多層膜堆疊裝置。在方在方法500的本實(shí)施方案中，薄膜沉積過程不限于ALD過程，而是包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何化學(xué)薄膜沉積過程或物理薄膜沉積過程，其包括但不限于，電鍍、化學(xué)溶液沉積、旋涂、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、濺射、脈沖激光沉積、陰極電弧沉積、電流體動(dòng)力沉積(即電噴射沉積)和離子輔助電子束沉積。
[0086]使多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在基底上可包括將基底引入到反應(yīng)室中，并且將基底布置在反應(yīng)室內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)上，以使得基底的一個(gè)表面暴露到反應(yīng)室環(huán)境。在沉積過程期間，基底的暴露表面將具有依序(即連續(xù)地)沉積在其上的光學(xué)薄膜。如同方法200的實(shí)施方案，表現(xiàn)出任何期望厚度的任何數(shù)目的光學(xué)薄膜層都可沉積在基底上。此外，在至少一個(gè)實(shí)施方案中，沉積在基底上的初始層或第一層可由諸如氧化鋁(Al2〇3)或二氧化鈦(Ti02)的金屬氧化物材料制成，以便產(chǎn)生對(duì)基底的合適附著，并從而保護(hù)沉積的光學(xué)薄膜免于從基底不慎移除。第一光學(xué)薄膜層和/或最終光學(xué)薄膜層也可沉積到通常大于插入的光學(xué)薄膜層的厚度， 并從而產(chǎn)生更穩(wěn)健的多層膜堆疊裝置。[〇〇87]在光學(xué)薄膜層沉積在基底上并產(chǎn)生多層膜堆疊裝置之后，如在506處，方法500可包括將基底從多層薄膜裝置移除，如在508處，并從而提供可用作ICE核心的光學(xué)薄膜堆疊， 如以上大體描述。同樣，應(yīng)當(dāng)指出的是，將基底從光學(xué)薄膜堆疊“移除”也包括使基底厚度最小化，并且另外不將基底的任何剩余部分從光學(xué)薄膜整體移除。因此，術(shù)語(yǔ)“移除”在本文中用于指示最小化基底或?qū)⑵渫耆珡墓鈱W(xué)薄膜移除。
[0088]如同方法200的實(shí)施方案，基底可從光學(xué)薄膜堆疊化學(xué)移除或機(jī)械移除。在化學(xué)移除基底時(shí)，可通過使基底經(jīng)受低溫氧化、將基底暴露到氧氣(〇2)或臭氧(〇3)和/或?qū)⒐鈱W(xué)薄膜堆疊放置在溶劑浴中并允許溶劑蝕刻或溶解基底，來移除基底層。在化在機(jī)械移除基底時(shí)，可使用針對(duì)基底切向施加的剪切力來依序移除基底層或，如在石墨的情況下，常規(guī)粘合帶可用于依序地移除石墨的原子層(即石墨烯層)，直到剩余基底的期望厚度(包括無厚度)。在又一些實(shí)施方案中，光學(xué)薄膜可以是柔韌的，以使得當(dāng)光學(xué)薄膜堆疊彎曲時(shí)，基底能夠“彈出”第一層或另外從光學(xué)薄膜堆疊強(qiáng)制移除。此類例如可以是當(dāng)基底材料為云母的情況。[〇〇89] 方法500可還包括將光學(xué)薄膜堆疊再分成多個(gè)更小的光學(xué)薄膜堆疊，如在510處， 從而每個(gè)更小的光學(xué)薄膜堆疊可用作ICE核心。然而，如將理解的，可同樣在將基底從多層膜堆疊裝置移除之前執(zhí)行光學(xué)薄膜堆疊的再分，如在508處，并從而產(chǎn)生具有剩余在其上的一部分基底的多個(gè)更小的光學(xué)薄膜堆疊。因此，在至少一個(gè)實(shí)施方案中，方法500的步驟508 和510可以顛倒，而不脫離本公開的范圍。
[0090] 方法500可還包括將ICE核心置于目標(biāo)表面上，如在512處。將ICE核心置于目標(biāo)表面上可包括將ICE核心附接或另外附著到次級(jí)光學(xué)元件，否則所述次級(jí)光學(xué)元件將不能在薄膜沉積過程中保存下來，或否則將不能放置在薄膜反應(yīng)室中。次級(jí)光學(xué)元件如上限定，因此將不再詳細(xì)描述。
[0091]類似于圖2中方法200的步驟214, ICE核心可手動(dòng)置于次級(jí)光學(xué)元件上，諸如通過手或另外通過使用工具或裝置。ICE核心也可在漂浮于溶劑浴中時(shí)置于目標(biāo)表面上，諸如通過在ICE核心漂浮于溶劑浴中時(shí)使用表面張力來捕獲給定ICE核心，或?qū)⒘黧w從溶劑浴排放，以使得給定的ICE核心到達(dá)次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面處并自身覆蓋在次級(jí)光學(xué)元件上。 一旦溶劑變干，ICE核心就可附接到次級(jí)光學(xué)元件。然而在其他實(shí)施方案中，可使用已知的燒結(jié)、焊接或粘接技術(shù)將ICE核心粘接或另外附接到次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面處。
[0092]在一些實(shí)施方案中，粘合劑可用于將ICE核心固定到目標(biāo)表面。粘合劑可以是光學(xué)透明的或另外被施加圍繞ICE核心的周邊(如與其中心位置相對(duì))，以使得穿過ICE核心和次級(jí)光學(xué)元件的光不受粘合劑的不利影響。一旦粘合劑變干，ICE核心就可有效地粘接到次級(jí)光學(xué)元件。在一些實(shí)施方案中，基底的剩余部分(如果有的話)隨后可被化學(xué)蝕刻或另外從光學(xué)薄膜層移除。在其他實(shí)施方案中，可使用已知的燒結(jié)、焊接或粘接技術(shù)將ICE核心粘接或另外附接到次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面處。在又一些實(shí)施方案中，基底在ICE核心上的任何剩余部分可被化學(xué)蝕刻或另外反應(yīng)，以便使下面的目標(biāo)表面的部分或ICE核心融化并從而形成對(duì)次級(jí)光學(xué)元件的適當(dāng)粘合。
[0093]現(xiàn)參考圖6,示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的用于監(jiān)測(cè)樣本物質(zhì)602的示例性光學(xué)計(jì)算裝置600。在所示的實(shí)施方案中，樣本物質(zhì)602可以包含在示例性流動(dòng)路徑604內(nèi)或另外在其內(nèi)流動(dòng)。流動(dòng)路徑604可以是流線、管線、井筒、限定在井筒內(nèi)的環(huán)孔或延伸到井筒/從井筒延伸的任何流線或管線。在流動(dòng)路徑604內(nèi)存在的樣本物質(zhì)602可在由箭頭A指示的總體方向(即從上游到下游)上流動(dòng)。然而如將理解的，流動(dòng)路徑604可以是任何其他類型的流動(dòng)路徑，諸如泥坑(即用于鉆井液等)或任何其他封閉容器或存儲(chǔ)容器，并且在監(jiān)測(cè)樣本物質(zhì)602時(shí)，樣本物質(zhì)602可不必須在方向A上流動(dòng)。這樣，流動(dòng)路徑604的部分可被布置成基本上垂直的、基本上水平的或在其間的任何方向配置，而不脫離本公開的范圍。
[0094]光學(xué)計(jì)算裝置600可被配置來確定樣本物質(zhì)602中的感興趣特征或樣本物質(zhì)602內(nèi)存在的組分。在一些實(shí)施方案中，裝置600可包括被配置來發(fā)射或另外產(chǎn)生電磁輻射610的電磁輻射源608。電磁輻射源608可以是能夠發(fā)射或產(chǎn)生電磁輻射的任何裝置，諸如但不限于，燈泡、發(fā)光二極管(LED )、激光、黑體、光子晶體、X射線源、其組合等。在一些實(shí)施方案中， 透鏡612可被配置來收集或另外接收電磁輻射610,并且將電磁輻射610的射束614引導(dǎo)朝向樣本物質(zhì)602。在其他實(shí)施方案中，透鏡612可從裝置600省略，并且電磁福射610可代替地直接從電磁輻射源608被引導(dǎo)朝向樣本物質(zhì)602。[0〇95] 在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，裝置600也可包括米樣窗口616,所述米樣窗口616為檢測(cè)目的而被布置鄰近樣本物質(zhì)602或另外與其接觸。采樣窗口616可由被配置來允許電磁輻射610透射通過的各種透明的、剛性或半剛性材料制成。在穿過采樣窗口 616之后，電磁輻射 610沖擊在樣本物質(zhì)602上并且與其(包括存在于樣本物質(zhì)602內(nèi)的任何組分)光學(xué)相互作用。因此，由樣本物質(zhì)602產(chǎn)生光學(xué)相互作用的輻射618并且從其反射。然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，裝置600的替代性變型可允許光學(xué)相互作用輻射618通過由樣本物質(zhì)602 和/或從其透射、散射、衍射、吸收、發(fā)射或再輻射來產(chǎn)生，而不脫離本公開的范圍。[〇〇96]通過與樣本物質(zhì)602相互作用而產(chǎn)生的光學(xué)相互作用輻射618可被引導(dǎo)到或另外由布置在裝置600內(nèi)的ICE核心620接收。ICE核心620可以是基本上類似于以上參考圖1描述的并且分別使用圖2的方法200和圖5的方法500中的一種加工的ICE核心100的光譜部件，如以上所討論的。因此，在操作中，ICE核心620可被配置來接收光學(xué)相互作用輻射618并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于樣本物質(zhì)602的特定特征的修改電磁輻射622。具體地，修改電磁輻射622是已經(jīng)與 ICE核心620光學(xué)相互作用的電磁輻射，從而獲得對(duì)應(yīng)于樣本物質(zhì)602的特征的回歸矢量的近似模擬。[〇〇97]盡管圖6將ICE核心620描繪成從樣本物質(zhì)602接收反射電磁輻射，但I(xiàn)CE核心620可布置在沿裝置600的光學(xué)鏈(optical train)的任何點(diǎn)處，而不脫離本公開的范圍。例如，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，ICE核心620(如以虛線不出的)可在米樣窗口 616之前布置在光學(xué)鏈內(nèi)并且同樣獲得基本上相同的結(jié)果。此外，在其他實(shí)施方案中，ICE核心620可代替透射穿過而通過反射產(chǎn)生修改電磁福射622。[〇〇98]由ICE核心620產(chǎn)生的修改電磁輻射622隨后可傳送到檢測(cè)器624用于信號(hào)的定量。 檢測(cè)器624可以是能夠檢測(cè)電磁輻射的任何裝置，并且可以大體特征化為光學(xué)換能器。在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)器624可以是但不限于:熱檢測(cè)器(諸如熱電堆或光聲檢測(cè)器)、半導(dǎo)體檢測(cè)器、壓電檢測(cè)器、電荷耦合器件(CCD)檢測(cè)器、視頻或陣列檢測(cè)器、分裂檢測(cè)器、光子檢測(cè)器(諸如光電倍增管)、光電二極管、其組合等或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他檢測(cè)器。 [〇〇99] 在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)器624可被配置來實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)地產(chǎn)生以電壓(或電流)形式的對(duì)應(yīng)于樣本物質(zhì)602內(nèi)特定感興趣特征的輸出信號(hào)626。由檢測(cè)器624返回的電壓本質(zhì)上是光學(xué)相互作用輻射618與相應(yīng)ICE核心620的光學(xué)相互作用的點(diǎn)乘積，其作為樣本物質(zhì)602的感興趣特征的濃度的函數(shù)。這樣，由檢測(cè)器624產(chǎn)生的輸出信號(hào)626和特征的濃度可以是相關(guān)的(例如，成正比)。然而在其他實(shí)施方案中，所述關(guān)系可以對(duì)應(yīng)于多項(xiàng)式函數(shù)、 指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)和/或其組合。
[0100]在一些實(shí)施方案中，裝置600可包括第二檢測(cè)器628，所述第二檢測(cè)器628可類似于第一檢測(cè)器624,由于其可以是能夠檢測(cè)電磁輻射的任何裝置。第二檢測(cè)器628可用于檢測(cè)源于電磁輻射源608的輻射偏差。不期望的輻射偏差可能由于各種各樣的原因而發(fā)生在電磁輻射610的強(qiáng)度中，并且潛在地造成對(duì)裝置600的各種負(fù)面影響。這些負(fù)面影響對(duì)于在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行的測(cè)量可能是特別不利的。在一些實(shí)施方案中，輻射偏差可能由于膜或材料在采樣窗口 616上的積累而發(fā)生，這造成的影響是降低最終到達(dá)第一檢測(cè)器624的光的數(shù)量和質(zhì)量。在沒有適當(dāng)補(bǔ)償?shù)那闆r下，此類輻射偏差可能導(dǎo)致錯(cuò)誤讀數(shù)，并且輸出信號(hào)626 將不再與感興趣特征主要相關(guān)或準(zhǔn)確相關(guān)。
[0101]為補(bǔ)償這些類型的不期望影響，第二檢測(cè)器628可被配置來產(chǎn)生大體指示電磁輻射源608的輻射偏移的補(bǔ)償信號(hào)630,并且從而歸一化由第一檢測(cè)器624產(chǎn)生的輸出信號(hào) 626。如圖所示，第二檢測(cè)器628可被配置來通過分束器632接收光學(xué)相互作用輻射618的一部分以便檢測(cè)輻射偏差。然而在其他實(shí)施方案中，第二檢測(cè)器628可被布置來從裝置600內(nèi)光學(xué)鏈的任何部分接收電磁輻射以便檢測(cè)輻射偏差，而不脫離本公開的范圍。[〇1〇2] 在一些應(yīng)用中，輸出信號(hào)626和補(bǔ)償信號(hào)630可傳送到或另外接受于與檢測(cè)器624、 628通信聯(lián)接的單個(gè)處理器634。信號(hào)處理器634可以是包括處理器和具有存儲(chǔ)在其上的指令的機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)，所述指令在被處理器634執(zhí)行時(shí)，致使光學(xué)計(jì)算裝置600 執(zhí)行多個(gè)操作，諸如確定樣本物質(zhì)602的感興趣特征。例如，可將通過光學(xué)計(jì)算裝置600檢測(cè)的每個(gè)特征的濃度饋送到由信號(hào)處理器634運(yùn)行的算法中。算法可以是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一部分，所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被配置來使用每個(gè)檢測(cè)特征的濃度，以便評(píng)估樣本物質(zhì)602的總體特征或質(zhì)量。[〇1〇3]信號(hào)處理器634也可被配置來將補(bǔ)償信號(hào)630與輸出信號(hào)626在計(jì)算上相結(jié)合，以便根據(jù)第二檢測(cè)器628檢測(cè)到的任何輻射偏差來歸一化輸出信號(hào)626。實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)地， 信號(hào)處理器634可被配置來提供對(duì)應(yīng)于樣本物質(zhì)602中感興趣特征的濃度的所得輸出信號(hào) 636〇[〇1〇4]現(xiàn)參考圖7,并繼續(xù)參考圖6,示出根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的可采用圖6的光學(xué)計(jì)算裝置600的示例性井筒鉆井總成700,所述光學(xué)計(jì)算裝置600包括ICE核心620以便監(jiān)測(cè)鉆井操作。鉆井總成700可包括鉆井平臺(tái)702,所述鉆井平臺(tái)702支撐具有用于升起和降低鉆柱 708的游動(dòng)滑車706的井塔704。主動(dòng)鉆桿710在鉆柱708通過旋轉(zhuǎn)鉆頭714降低時(shí)支撐所述鉆柱。鉆頭714附接到鉆柱708的遠(yuǎn)側(cè)端部，并且由井下電機(jī)和/或通過鉆柱708的旋轉(zhuǎn)從井表面驅(qū)動(dòng)。當(dāng)鉆頭714旋轉(zhuǎn)時(shí)，其產(chǎn)生穿透各種地下地層718的井孔716。
[0105]栗720(例如，泥漿栗)使鉆井液722經(jīng)過進(jìn)料管724循環(huán)并到達(dá)主動(dòng)鉆桿710,從而經(jīng)過限定在鉆柱708中的內(nèi)部管道并且經(jīng)過鉆頭714中的一個(gè)或多個(gè)孔口向井下輸送鉆井液722。鉆井液722隨后通過限定在鉆柱708與井孔716的壁之間的環(huán)孔726循環(huán)返回地面。在地面處，再循環(huán)或用過的鉆井液722離開環(huán)孔726,并且可通過互連流線傳送到一個(gè)或多個(gè)固體控制設(shè)備728以及隨后傳送到儲(chǔ)料坑730。隨后可使鉆井液722通過栗720再循環(huán)回到井下。[〇1〇6] 井底總成(BHA)732可在鉆柱708中位于鉆頭714處或附近。BHA 732可包括多種傳感器模塊中的任一種，其可包括地層評(píng)價(jià)傳感器和定向傳感器(諸如隨鉆測(cè)量工具和/或隨鉆測(cè)井工具)JHA 732可還包括類似于圖6的光學(xué)計(jì)算裝置600的至少一個(gè)光學(xué)計(jì)算裝置 734。光學(xué)計(jì)算裝置734可被配置來在鉆井液722返回地面時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)孔726內(nèi)的鉆井液722。光學(xué)計(jì)算裝置734可包括基本上類似于以上描述的和分別使用圖2的方法200和圖5的方法500 加工的ICE核心100、600的至少一個(gè)ICE核心(未示出)，如以上所討論的。在一些實(shí)施方案中，鉆井總成700可還包括另一個(gè)光學(xué)計(jì)算裝置736,其可被布置來在鉆井液722再循環(huán)或另外離開井孔716時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井液722。光學(xué)計(jì)算裝置734也可包括基本上類似于以上描述的和分別使用圖2的方法200和圖5的方法500加工的ICE核心100、600的至少一個(gè)ICE核心(未示出)，如以上所討論的。[〇1〇7]盡管光學(xué)計(jì)算裝置734、736被描繪成結(jié)合鉆井總成700使用，但應(yīng)當(dāng)理解光學(xué)計(jì)算裝置734、736中的一個(gè)或兩個(gè)可結(jié)合若干其他井下工具在獲得各種井下測(cè)量值中使用。例如，光學(xué)計(jì)算裝置734、736可結(jié)合但不限于，繩索應(yīng)用的采樣工具、與生產(chǎn)管件相關(guān)聯(lián)的測(cè)量裝置等，而不脫離本公開的范圍。
[0108]本文所公開的實(shí)施方案包括:
[0109]A.—種方法，其包括:提供具有至少第一表面和與第一表面相對(duì)的第二表面的基底;通過薄膜沉積過程使多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在基底的第一表面和第二表面上，并從而產(chǎn)生多層膜堆疊裝置;使基底分裂以便產(chǎn)生至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊；以及將至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的一個(gè)或多個(gè)固定到次級(jí)光學(xué)元件用于作為集成計(jì)算元件(ICE)使用。[011 〇] B.—種方法，其包括:提供基底;通過薄膜沉積過程使多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在基底表面上，并從而產(chǎn)生光學(xué)薄膜堆疊;將基底的至少一部分從光學(xué)薄膜堆疊移除；以及將光學(xué)薄膜堆疊固定到次級(jí)光學(xué)元件用于作為集成計(jì)算元件(ICE)使用。
[0111]C.—種系統(tǒng)，其包括:井下工具，其在穿透地下地層的井筒內(nèi)可延伸；以及光學(xué)計(jì)算裝置，其布置在井下工具上并且被配置來監(jiān)測(cè)井筒內(nèi)的物質(zhì)，所述光學(xué)計(jì)算裝置包括至少一個(gè)集成計(jì)算元件(ICE)，所述集成計(jì)算元件(ICE)已經(jīng)根據(jù)以下步驟來加工:提供具有至少第一表面和與第一表面基本上相對(duì)的第二表面的基底;通過薄膜沉積過程使多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在基底的第一表面和第二表面上，并從而產(chǎn)生多層膜堆疊裝置；以及使基底分裂以便產(chǎn)生至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊，其中至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的一個(gè)是至少一個(gè)ICE。
[0112]實(shí)施方案A、B和C中的每一個(gè)可能以任意組合具有下面另外要素中的一個(gè)或多個(gè):要素1:其中所述基底是平面。要素2:其中所述基底是云母、熱解炭、石墨和石墨烯中的至少一種。要素3:其中在使所述多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底上之前，準(zhǔn)備所述基底的所述第一表面和所述第二表面。要素4:其中準(zhǔn)備所述基底的所述第一表面和所述第二表面包括化學(xué)或機(jī)械地減少所述基底的厚度。要素5:其中準(zhǔn)備所述基底的所述第一表面和所述第二表面包括化學(xué)處理所述第一表面和所述第二表面中的至少一個(gè)，以使得它變得更易接受所述薄膜沉積過程。要素6:其中所述薄膜沉積過程是原子層沉積(ALD)過程，并且其中使所述多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底的所述第一表面和所述第二表面上包括:將所述基底懸置在ALD反應(yīng)室內(nèi)；以及使所述多個(gè)光學(xué)薄膜層在所述基底的所述第一表面和所述第二表面上依序生長(zhǎng)。要素7:其中所述多個(gè)光學(xué)薄膜層的第一光學(xué)薄膜層由金屬氧化物制成。要素8:其還包括使所述第一光學(xué)薄膜層沉積到大于鄰近光學(xué)薄膜層的厚度。要素9:其中在使所述基底分裂之前，將所述多層膜堆疊裝置再分成多個(gè)光學(xué)薄膜單元。要素10:其中在將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè)固定到所述次級(jí)光學(xué)元件之前，將所述基底從所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè)移除。要素11:其還包括通過使所述基底經(jīng)受低溫氧化、燃燒所述基底以及將所述基底溶解在溶劑浴中的至少一種，將所述基底從所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊的所述一個(gè)或多個(gè)化學(xué)移除。要素12:其中將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè)固定到所述次級(jí)光學(xué)元件包括以下中的至少一種:使用粘合劑;燒結(jié)所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè)的邊緣；以及使所述次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面融化。要素13:其中將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè)固定到所述次級(jí)光學(xué)元件包括使所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè)的所述基底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以及使所述次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面融化以便將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè)粘接到所述次級(jí)光學(xué)元件。
[0113]要素14:其中在使所述多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底上之前，化學(xué)或機(jī)械地準(zhǔn)備所述基底的所述表面。要素15:其中在將所述光學(xué)薄膜堆疊固定到所述次級(jí)光學(xué)元件之前，將所述光學(xué)薄膜堆疊再分成多個(gè)光學(xué)薄膜堆疊。要素16:其中在將所述基底的所述至少一部分從所述光學(xué)薄膜堆疊移除之前，將所述光學(xué)薄膜堆疊固定到所述次級(jí)光學(xué)元件。要素17:其還包括使所述基底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并從而使所述次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面融化以便將所述光學(xué)薄膜堆疊粘接到所述次級(jí)光學(xué)元件。要素18:其中將所述基底的所述部分從所述光學(xué)薄膜堆疊移除包括通過使所述基底經(jīng)受低溫氧化、燃燒所述基底以及將所述基底溶解在溶劑浴中的至少一種，將所述基底從所述光學(xué)薄膜堆疊化學(xué)移除。要素19:其中所述次級(jí)光學(xué)元件是選自由以下項(xiàng)組成的組的光學(xué)計(jì)算裝置的部件:濾光輪的扇區(qū)、帶通濾波器、透鏡、光纖表面、采樣窗口、藍(lán)寶石光學(xué)元件、非平面光學(xué)元件和檢測(cè)器。要素20:其中將所述光學(xué)薄膜堆疊固定到所述次級(jí)光學(xué)元件包括以下中的至少一種:使用粘合劑;燒結(jié)所述光學(xué)薄膜堆疊的邊緣；以及使所述次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面融化。要素21:其中將所述光學(xué)薄膜堆疊固定到所述次級(jí)光學(xué)元件包括使所述光學(xué)薄膜堆疊的所述基底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并從而使所述次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面融化以便將所述光學(xué)薄膜堆疊粘接到所述次級(jí)光學(xué)元件。
[0114]要素22:其中所述至少一個(gè)ICE固定到所述光學(xué)計(jì)算裝置的次級(jí)光學(xué)元件，并且其中所述次級(jí)光學(xué)元件是選自由以下項(xiàng)組成的組的部件:濾光輪的扇區(qū)、帶通濾波器、透鏡、光纖表面、采樣窗口、藍(lán)寶石光學(xué)元件、非平面光學(xué)元件和檢測(cè)器。要素23:其中所述井下工具是選自由以下項(xiàng)組成的組的工具:井底總成、繩索應(yīng)用的采樣工具和與生產(chǎn)管件相關(guān)聯(lián)的測(cè)量裝置。
[0115]因此，所公開系統(tǒng)及方法良好適合于獲得所提到的目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)以及本發(fā)明固有的那些目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)。以上公開的特定實(shí)施方案只是說明性的，因?yàn)楸竟_的教導(dǎo)內(nèi)容可以對(duì)受益于本文教導(dǎo)內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易知的不同但等效的方式來修改和實(shí)踐。此夕卜，并不意圖限制本文示出的構(gòu)造或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，除了所附權(quán)利要求書中描述的。因此明顯的是以上公開的特定例示性實(shí)施方案可被改變、結(jié)合、或修改，并且所有的此類變化被認(rèn)為在本公開的范圍內(nèi)。本文說明性公開的系統(tǒng)和方法可以在缺少本文未特定公開的任何要素和/或本文所公開的任何任選要素的情況下得以適當(dāng)實(shí)踐。雖然組合物和方法在“包括”、“含有”或“包括”各種組分或步驟方面來描述，但是組合物和方法還可“基本上由各種組分和步驟組成”或“由各種組分和步驟組成”。上文所公開的所有數(shù)字和范圍可變化某一量。每當(dāng)公開具有下限和上限的數(shù)字范圍時(shí)，就明確公開了落在范圍內(nèi)的任何數(shù)字和任何包括的范圍。具體地說，本文公開的值的每個(gè)范圍(形式為“約a至約b”，或等效地“大致a至b”，或等效地“大致a-b”)應(yīng)理解為闡述涵蓋在值的較寬范圍內(nèi)的每個(gè)數(shù)字和范圍。另外，除非專利權(quán)人另外明確并清楚地定義，否則權(quán)利要求書中的術(shù)語(yǔ)具有其平常、普通的意思。此外，如權(quán)利要求書中所用的不定冠詞“一個(gè)”或“一種”在本文中定義為意指引入的一個(gè)或多于一個(gè)元件。如果本說明書和可以引用方式并入本文的一個(gè)或多個(gè)專利或其它文件中存在詞語(yǔ)或術(shù)語(yǔ)用法的任何矛盾，那么應(yīng)采用與本說明書一致的定義。
[0116]如本文所使用的，在一系列項(xiàng)目之前的短語(yǔ)“至少一個(gè)”，以及用于分開這些項(xiàng)目中的任何一個(gè)的術(shù)語(yǔ)“和”或“或”修改列表作為整體，而不是所述列表中的每一個(gè)成員(即每個(gè)項(xiàng)目)。短語(yǔ)“至少一個(gè)”不需要至少一個(gè)項(xiàng)目的選擇;相反，短語(yǔ)允許包括項(xiàng)目中任何一個(gè)的至少一個(gè)、和/或項(xiàng)目的任何組合的至少一個(gè)、和/或項(xiàng)目中每一個(gè)的至少一個(gè)的意義。以舉例的方式，短語(yǔ)“A、B和C中的至少一個(gè)”或“A、B或C中的至少一個(gè)”各自指只有A、只有B、或只有C;A、B和C的任何組合;和/或A、B和C中的每一個(gè)的至少一個(gè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種方法，其包括:提供具有至少第一表面和與所述第一表面基本上相對(duì)的第二表面的基底；通過薄膜沉積過程使多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底的所述第一表面和所述第二表面 上，并從而產(chǎn)生多層膜堆疊裝置；使所述基底分裂以便產(chǎn)生至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊；以及將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的一個(gè)或多個(gè)固定到次級(jí)光學(xué)元件用于作為集成計(jì) 算元件(ICE)使用。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基底是平面的。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述基底是云母、熱解炭、石墨和石墨稀中的至少一 種。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在使所述多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底上之前，準(zhǔn)備 所述基底的所述第一表面和所述第二表面。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中準(zhǔn)備所述基底的所述第一表面和所述第二表面包括 化學(xué)或機(jī)械地減少所述基底的厚度。6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中準(zhǔn)備所述基底的所述第一表面和所述第二表面包括 化學(xué)處理所述第一表面和所述第二表面中的至少一個(gè)，以使得它變得更易接受所述薄膜沉 積過程。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述薄膜沉積過程是原子層沉積(ALD)過程，并且其 中使所述多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底的所述第一表面和所述第二表面上包括:將所述基底懸置在ALD反應(yīng)室內(nèi)；以及使所述多個(gè)光學(xué)薄膜層在所述基底的所述第一表面和所述第二表面上依序生長(zhǎng)。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述多個(gè)光學(xué)薄膜層的第一光學(xué)薄膜層由金屬氧化 物制成。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其還包括使所述第一光學(xué)薄膜層沉積到大于鄰近光學(xué)薄膜層的厚度。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在使所述基底分裂之前，將所述多層膜堆疊裝置再 分成多個(gè)光學(xué)薄膜單元。11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多 個(gè)固定到所述次級(jí)光學(xué)元件之前，將所述基底從所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè) 或多個(gè)移除。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其還包括通過使所述基底經(jīng)受低溫氧化、燃燒所述基底 以及將所述基底溶解在溶劑浴中的至少一種，將所述基底從所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊的 所述一個(gè)或多個(gè)化學(xué)移除。13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè) 固定到所述次級(jí)光學(xué)元件包括以下中的至少一種:使用粘合劑;燒結(jié)所述至少兩個(gè)光學(xué)薄 膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè)的邊緣;以及使所述次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面融化。14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè) 固定到所述次級(jí)光學(xué)元件包括:使所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一個(gè)或多個(gè)的所述基底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；以及使所述次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面融化以便將所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中的所述一 個(gè)或多個(gè)粘接到所述次級(jí)光學(xué)元件。15.—種方法，其包括:提供基底；通過薄膜沉積過程使多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底的表面上，并從而產(chǎn)生光學(xué)薄膜堆置；將所述基底的至少一部分從所述光學(xué)薄膜堆疊移除；以及 將所述光學(xué)薄膜堆疊固定到次級(jí)光學(xué)元件用于作為集成計(jì)算元件(ICE)使用。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述基底是平面的。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述基底是云母、熱解炭、石墨和石墨稀中的至少一種。18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中在使所述多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底上之前，化 學(xué)或機(jī)械地準(zhǔn)備所述基底的所述表面。19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中在將所述光學(xué)薄膜堆疊固定到所述次級(jí)光學(xué)元件 之前，將所述光學(xué)薄膜堆疊再分成多個(gè)光學(xué)薄膜堆疊。20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中在將所述基底的所述至少一部分從所述光學(xué)薄膜 堆疊移除之前，將所述光學(xué)薄膜堆疊固定到所述次級(jí)光學(xué)元件。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其還包括使所述基底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并從而使所述次級(jí) 光學(xué)元件的目標(biāo)表面融化以便將所述光學(xué)薄膜堆疊粘接到所述次級(jí)光學(xué)元件。22.如權(quán)利要求15所述的方法，其中將所述基底的所述部分從所述光學(xué)薄膜堆疊移除 包括通過使所述基底經(jīng)受低溫氧化、燃燒所述基底以及將所述基底溶解在溶劑浴中的至少 一種，將所述基底從所述光學(xué)薄膜堆疊化學(xué)移除。23.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述次級(jí)光學(xué)元件是選自由以下項(xiàng)組成的組的光 學(xué)計(jì)算裝置的部件:濾光輪的扇區(qū)、帶通濾波器、透鏡、光纖表面、采樣窗口、藍(lán)寶石光學(xué)元 件、非平面光學(xué)元件和檢測(cè)器。24.如權(quán)利要求15所述的方法，其中將所述光學(xué)薄膜堆疊固定到所述次級(jí)光學(xué)元件包 括以下中的至少一種:使用粘合劑;燒結(jié)所述光學(xué)薄膜堆疊的邊緣；以及使所述次級(jí)光學(xué)元 件的目標(biāo)表面融化。25.如權(quán)利要求15所述的方法，其中將所述光學(xué)薄膜堆疊固定到所述次級(jí)光學(xué)元件包 括使所述光學(xué)薄膜堆疊的所述基底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并從而使所述次級(jí)光學(xué)元件的目標(biāo)表面 融化以便將所述光學(xué)薄膜堆疊粘接到所述次級(jí)光學(xué)元件。26.—種系統(tǒng)，其包括:井下工具，其在穿透地下地層的井筒內(nèi)可延伸；以及光學(xué)計(jì)算裝置，其布置在所述井下工具上并且被配置來監(jiān)測(cè)所述井筒內(nèi)的物質(zhì)，所述 光學(xué)計(jì)算裝置包括至少一個(gè)集成計(jì)算元件(ICE)，所述集成計(jì)算元件(ICE)已經(jīng)根據(jù)以下步 驟來加工:提供具有至少第一表面和與所述第一表面基本上相對(duì)的第二表面的基底；通過薄膜沉積過程使多個(gè)光學(xué)薄膜沉積在所述基底的所述第一表面和所述第二表面 上，并從而產(chǎn)生多層膜堆疊裝置；以及使所述基底分裂以便產(chǎn)生至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊，其中所述至少兩個(gè)光學(xué)薄膜堆疊中 的一個(gè)是所述至少一個(gè)ICE。27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)ICE固定到所述光學(xué)計(jì)算裝置的次級(jí) 光學(xué)元件，并且其中所述次級(jí)光學(xué)元件是選自由以下項(xiàng)組成的組的部件:濾光輪的扇區(qū)、帶 通濾波器、透鏡、光纖表面、采樣窗口、藍(lán)寶石光學(xué)元件、非平面光學(xué)元件和檢測(cè)器。28.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述井下工具是選自由以下項(xiàng)組成的組的工具:井 底總成、繩索應(yīng)用的采樣工具和與生產(chǎn)管件相關(guān)聯(lián)的測(cè)量裝置。
【文檔編號(hào)】E21B49/08GK106030035SQ201480075273
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2014年3月21日
【發(fā)明人】D·L·珀金斯, M·T·佩爾蒂埃, J·M·普賴斯
【申請(qǐng)人】哈里伯頓能源服務(wù)公司