Эталон счетчика квантов спектрофлуориметра Советский патент 1989 года по МПК G01N21/64 

1

Изобретение относится к технике люминесцентных (флуоресцентных) измерений, в частности к элементной базе корректирующих систем спектро- флуориметров.

Цель изобретения - расширение области стабильности коэффициента преобразования числа квантов возбуждающего излучения в число квантов флуоресцентного излучения и повышение светоотдачи.,

На чертеже представлены графики коэффициентов преобразования числа- квантов возбуждающего излучения в число квантов флуоресцентного излучения однокомпонентных и трехкомпо- нентеных эталонов.

Сущность изобретения состоит в том, что твердая матрица полиметилметакрилата (ПММА), являющаяся заготовкой, из которой путем механической обработки выполняется эталон, по известной технологии активирована родамином В или родамином С, а также двумя дополнительными флуоресцентными компонентами, спектры поглощения которых, т.е. основные полосы с большим коэффицицентом поглощения, заполняют область слабого поглощения родамина В или родамина С, а их спектры флуоресценции перекрываются с основной полосой поглощения родамина В или родамина С в видимой области. В качестве дополнительных компонент испытывались следующие соединения : 1,4-ди 2-(5-фенилоксазолил) бензол (ПОПОП), перилен, кумарин 7, кумарин 30, дистерилбензол, оксазин 17,

к

ЭДосле многочисленных исследований деыбраны два вещества: кумарин 30 и ПОПОП.

Механизм работы трехкомпонентного эталона на основе матрицы ПММА следующий. Перекрытие спектров флуоресценции красителей - доноров (кумарин 30 и ПОПОП) со спектром флуоресценции красителя - акцептора (родамин В или родамин С) является необходимым условием для реализации двух эффектов, ухудшающих эксплуатационные возможности эталона: реабсорбции молекуОба эталона имеют толщину 2 мм 5 по оптической оси распространения возбуждающего излучения, съем излучения флуоресценции осуществляется с торца лопасти. Оптическая плотность в диапазоне 220-600 нм ,0. 10 Оба эталона имеют практически одинаковые характеристики. В обоих эталонах энергия, поглощенная ПОПОП, реабсорбируется и передается кумарину 30, а от него также за счет эфлами.акцептора (Л) излучения флуорес- 15 фектов реабсорбции и передачи энерценции молекул донора (Д), безызлу- чательного переноса энергии электронного возбуждения от молекул Д к молекулам А.

Эффективная реабсорбция достигает- 20 ся при высоких оптических плотностях эталона. Оптическая плотность должна быть больше 3 во всем рабочем диапазоне для того, чтобы большая часть изгии трансформируется практически с эффективностью 100% в излучение родамина.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с известным за счет повышения коэффициента поглощения эталона путем дополнительной активации матрицы из ПММА компонентами, спектры поглощения которых заполняют область слабого поглощения родамина, а спектры флуоресценции перекрываются с основной полосой поглощения родамина, позволяет повысить стабильность коэффициента преобразования числа квантов возбуждающего излучения в число квантов флуоресцентного излучения до значения не хуже +5%.

лучаемого изотопно по всем направлениям флуоресцентного излучения от Д поглотилась молекулами А. Наличие безызлучательногй переноса энергии от Д к А обеспечивает эффективную .трансформацию поглощенного донорными компонентами излучения возбуждения в излучение А, регистрируемое детектором счетчика квантов. Вероятность (и соответственно, эффективность) этого процесса определяется степенью перекрытия спектров излучения флуоресценции Д и поглощения А, квантовым выходом флуоресценции Д и расстояниями между молекулами Д и А. Анализ спектрально-энергетических характеристик выбранных соединений показывает, что критическое расстояние переноса энергии, при котором эффективность безызлучательного переноса от молекул Д к молекулам А составляет 50%, характеризуется величинами 50- 100 А. Такие расстояния реализуются для рассматриваемых систем при концентрациях 0,25-2,5 г/л.

П р и м е р. Изготовлены и исследованы два эталона, выполненные в виде лопасти обтюратора для цчетчи- ка квантов спектрофлуориметра 10 из полимерной матрицы ПММА, активированной тремя флуоресцентными компонентами.

Первый эталон, г/л: родамин В 1; ПОПОП 1; кумарин 30 1.

45274

Второй эталон, г/л: родамин С };ПОПОП 0,4; кумарин 30 0,4.

Оба эталона имеют толщину 2 мм 5 по оптической оси распространения возбуждающего излучения, съем излучения флуоресценции осуществляется с торца лопасти. Оптическая плотность в диапазоне 220-600 нм ,0. 10 Оба эталона имеют практически одинаковые характеристики. В обоих эталонах энергия, поглощенная ПОПОП, реабсорбируется и передается кумарину 30, а от него также за счет эф15 фектов реабсорбции и передачи энер0

5

0

5

0

5

0

5

гии трансформируется практически с эффективностью 100% в излучение родамина.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с известным за счет повышения коэффициента поглощения эталона путем дополнительной активации матрицы из ПММА компонентами, спектры поглощения которых заполняют область слабого поглощения родамина, а спектры флуоресценции перекрываются с основной полосой поглощения родамина, позволяет повысить стабильность коэффициента преобразования числа квантов возбуждающего излучения в число квантов флуоресцентного излучения до значения не хуже +5%.

На чертеже представлены записанные на автоматических спектрофлуориметрах Fica-55 и SLM-4800 коэффициенты преобразования числа квантов возбуждающего излучения в число квантов флуоресцентного излучения трехкомпонентного эталона 1 и двух однокомпонент- ных - с родамином В и родамином С, Как видно из чертежа, однокомпонент- ные эталоны обладают погрешностью до 20% именно в области 370-470 нм, где для них характерны малые коэффициенты поглощения.

Известно, что в органических растворителях изменение концентрации ро- даминов от 1 до 4 г/л приводит к уменьшению квантовых выходов флуоресценции растворов в 2,3-2,5 раза. Непосредственное сравнение предлагаемых трехкомпонентных эталонов и известного, в которых концентрации родами- нов также составляют 1 и 4 г/л соответственно, показывает, что при одинаковых условиях возбуждения и регистрации интенсивности на длине волны максимума спектров флуоресценции родамина В в предлагаемом эталоне выше

51

в 3-3,5 раза. Это обусловлено не только концентрационным эффектами, но и меньшей толщиной трехкомпонент- ного эталона (2 мм) по сравнению с толщиной известного эталона.

Таким образом, предлагаемое техническое решение по сравнению с известным за счет снилсения концентрации ро дамина до 1 г/л позволяет повысить светоотдачу эталона.

Кроме того, компоненты, входящие в состав предлагаемого эталона, используются в качестве активных сред в ОКГ на красителях, внедренных в ПММА, что дает уверенность в их высоких эксплуатационных возможностях, поскольку мощности излучения возбуждения в спектрофлуориметрах на 3-4 порядка меньше мощностей, используемых при накачке в ОКГ.

474527

Формула

изобретения

Эталон счетчика квантов спектро- флуориметра, выполненный в виде лопасти обтюратора из матрицы полиметил- метакрилата, активированной родамином В или родамином С, отличающийся тем, что, с целью расширения области стабильности коэффициента преобразования числа квантов возбуждающего излучения в число квантов флуоресцентного излучения и повышения светоотдачи, матрица полиметилметакрилата дополнительно активнро- вана кумарином 30 в концентрации 0,- 1 г/л и 1, 4-диЈ2-(5-фенилоксазолил) бензолом в концентрации 0,4-1 г/л, а концентрация родамина В или родамина

С составляет 0,9-1,1 г/л.

Изобретение относится к технике люминесцентных флуоресцентных измерений, в частности к элементной базе корректирующих систем спектрофлуориметров и позволяет повысить стабильность коэффициента преобразования числа квантов возбуждающего излучения в число квантов флуоресцентного излучения во всей спектральной области работы счетчика квантов 220-600 мм за счет увеличения коэффициента поглощения эталона в диапазоне 370-470 нм, а также повысить светоотдачу эталона за счет уменьшения концентрации родамина В или родамина С.Эталон счетчика квантов спектрофлуориметра выполнен из матрицы полиметилметакрилата, активированной родамином. Матрица дополнительно активирована кумарином 30 в концентрации 0,4-1 г/л и 1,4=ди [2=(5=фенил- оксазолил)]бензолом в концентрации 0,4-1 г/л, а концентрация родамина В или родамина С в ней составляет 0,9-1,1 г/л. 1 ил.

г

ПППА + родакшнС I V/

/ч .--Ч 1

..... I 1

А г-, /.. т As

,

,

,ПГгПА роаопг1Н В .

ПМКА+родагтинЗ+ПОПОП КуиаринЪО 600

АНЯ