Способ регистрации спектров люминесценции и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к спектрал ному анализу, а именно к регистрации спектров люминесценции, и может быть использовано в физике, астрофизике, физической и аналитической химии, физико-химической биологии и медицин Целью изобретения является повышение чувствительности и точности способа регистрации спектров люминес ценции и расширение области его при менения за счет коррекции по изменению интенсивности люминесцентного излучения исследуемого образца, не связанному с колебаниями интенсивнос ти источника возбуждения. Сущность предлагаемого способа за ключается в следукяцем. В современньпс спектральных приборах спектр исследуемого излучения как правило, сканируют на выходной щели монохроматора излучения. Основным условием высокой точности регист рации спектров люминесценции исследуемого объекта на таких приборах является постоянство уровня интенсив ности, испускаемого объектом излучения за время регистрации. Однако это условие, как правило, не выполняется из-за ряда факторов. Одним из основных факторов является нестабиль ность источника возбуждающего излучения, например ртутной или ксеноновой лампы, поскольку изменение возбуждающего излучения приводит соответственно к пропорциональному изменению интенсивности люминесценции ис следуемого объекта. Общий уровень люминесцентного излучения образца изменяется под воз действием других факторов, не- связанных с колебаниями интенсивности источника возбуждения, таких как изменение температуры, приводящее к изменению квантового выхода люминесценции, образование пузырьков воздуха на внутренних стенках кюветы, запотевание внешних стенок кюветы, помутнение раствора за время записи спектра и др. Для коррекции спектров люминесценции по нестабильности источника возбуждения в опорном канале используют часть возбуждакядего излучения, что реализуется на большинстве совре менных спектрофлуориметров. В этом случае с помощью электрического сиг нала, вырабатываемого опорным усилителем, можно автоматически изменять коэффициент усиления основного усилителя или же регистрировать отношение сигналов основного и опорного усилителей. Факторы, влияющие на изменение интенсивности флуоресценции, не связанные с колебаниями интенсивности источника возбуждения, поддаются автоматической коррекции предложенным способом, если в качестве опорного сигнала использовать часть люминесцентного излучения исследуемого образца. При этом в опорном канале спектральный состав ,излучения остается неизменным (он задается спектральным распределением люминесценции образца и в идеальном случае сигнал опорного канала, „ , остается постоянным во времени. В основном, же канале излучение образца за время сканирования разлагается в спектр, т.е. сигнал основного канала, осн(Л.) изменяется по величине в зависимости от длины волны излуче- . ния, выделяемого на выходной щели монохроматора излучения в процессе сканирования спектра. При изменении интенсивности возбуждающего излучения (за время записи спектра люминесценции) изменяется общий уровень люминесценции исследуемого образца и это изменение, выделенное в опорном канале, можно использовать для автоматической коррекции измененного сигнала основного канала, JOCH.(Л). Точно таким же образом работает система автоматической коррекции, если общий, уровень люминесцентного излучения образца изменяется под воздействием других факторов, не связанных с колебаниями интенсивности источника возбуждения. Устройство для, осуществления предложенного способа может состоять из источника возбуждающего излучения, который оптически связан через монохроматор с кюветой для исследуемого образца и через светоделительную пластину и светорассеивающую пластину (кювету для образца сравнения, заполненную, например, раствором родамина В} с приемником опорного излучения, выход которого соединен с усилителем опорного сигнала, блока коррекции спектральной характеристики, монохроматора излучения, приемника излучения исследуемого образца, блока питания приемников излучения, второго усилителя, связанного

3

с приемником излучения исследуемого образца и регистрирующего прибора, например электронного самопишущего потенциометра. В устройстве вход приемника опорного излучения в режи.ме регистрации спектров люминесценции через вторую светоделительную пластину и светофильтр оптически связан с кюветой для исследуемого образца.

На чертеже приведена одна из схем устройства для осуществления предложенного способа.

Схема содержит источник воз-™ буждающего излучения 1, монохроматор возбуждения 2, светоделительную пластину 3, кювету с ис следуемым образцом 4, вторую светоделительную пластину 5, светофильтр 6, светорассеивающую пластину 7, (кювета с образцом сравнения, например, заполненная родамином В), приемник опорного излучения 8, преимущественно фотоэлектронный умножитель, усилитель опорного канала 9, монохроматор излучения JO, блок коррекции 11 спектральной характеристики, приемник I2 люминесцентного излучения исследуемого образца, блок питания 13 приемников излучения, усилитель 14 основного канала и регистрирующий прибор 15.

Элементы устройства 1-4 и 7-15, часть из которых используют, для формирования опорного канала, входят в состав большинства широко используемых спектрофлуориметров. Устройство для осуществления предложенного способа отличается от известных спекрофлуориметров тем, что в него введены вторая светоделительная пластина 5 и светофильтр 6, отсекающий рассеянное возбуждающее излучение, а светоделительная пластина 3 и светорассеиванхцая пластина 7 ( кювета для образца сравнения ) при регистрации спектров люминесценции не используются.

В устройстве для осуществления предложенного способа источник возбуждающего излучения 1 оптически связан через монохроматор возбуждения 2 с кюветой для исследуемого образца 4, которая через монохроматор излучения 10 оптически связана с приемником излучения 12, а через вторую светоделительиую пластину 5 и светофильтр 6 - с приемником опорного излучения 8. При использовании предло73276 4

женного устройства в качеств е обычного спектрофлуориметра опорный оптический канал формируют, связывая оптически приемник опорного излучения 5 в с монохроматором возбуждения 2 через светорассеивающую пластину 7 (кювету с образцом сравнения) и светоделительную пластину 3.Элементы 5 и 6 устройства при этом не использу0 ются. В предложенном устройстве выход приемника излучения 12 через усилитель 14 основного канала, связанный через блок коррекции 11 спектральной характеристики с системой

t5 развертки спектра монохроматора излучения 10, соединен с регистрирующим прибором 15. Выход опорного приемника излучения 8 через усилитель опорного канала 9 связан с блоком

20 питания 13 обоих приемников излуче-. ния 8 и 12.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждающее излучение от источника возбуждения 1 через монохроматор 2 с определенной длиной волны возбуждения подается на кювету с образцом 4. Основной оптический канал, по которому проходит люминес центное излучение исследуемого образца, формируют, используя часть предложенного устройства, состоящую из кюветы с люминесцирующим образцом 4, монохроматора излучения 10 и прием5 ника излучения 12. Выходной сигнал приемйика излучения, пропорциональньй интенсивности поступающего на его вход люминесцентного излучения, усиливается усилителем 14, корректируется блоком коррекции И по

спектральным характеристикам монохроматора 10 и приемника излучения 12 и поступает на регистрирующий прибор 15, например электрический

5 самопишущий потенциометр, который

записывает.кривую спектрального распределения люминесцентного излучения исследуемого образца. Опорный оптический канал, по которому проходит

0 -часть люминесцентного излучения ис-i-; следуемого образца, формируют, используя часть предложенного устройства, состоящую из кюветы с образцом 4, светоделительной пластины 5,

5 светофильтра 6, отсекающего рассеянное возбуждающее излучение, и приемника опорного излучения 8. Элементы 3 и 7 устройства при этом не ис

1. Способ регистрации спектров люминесценции, заключающийся в возбуждении исследуемого образца, регистрации испускаемого им люминесцентного излучения и использований опорного канала для коррекции спектров люминесценции, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности и точности способа, а также расширения области его применения за счет коррекции по изменению интенсивности люминесцентного излучения исследуемого образца, не связанному с колебаниями интенсивное-, ти источника возбуждения, излучение опорного канала формируют из части люминесцентного излучения исследуемого образца. 2. Устройство ддя регистрации спектров люминесценции, содержащее источник возбуждающего излучения, который оптически связан через монохроматор возбуждения с кюветой для исследуемого образца и через светоделительную пластину и светорассеивающую пластину либо кювету для образца сравнения, заполненную, например, раствором родамина В, - с приемником опорного излучения, выход которого соединен с усилителем опорного сигнала, блок коррекции спектральной характеристики, моиохроматор излучения, оптически связанный с кюветой для исследуемого образца, приемник излучения исследуемого образца, блок питания приемников излучения, второй усилитель, связанный с приемником излучения исследуемого образца, и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, в устройстве вход приемника опорного излучения в режиме регистрации спектров люминесценции через вторую светоделительную пластину и светофильтр оптически связан с кюветой для исследуемого образца.