Люминисцентный фотометр Советский патент 1991 года по МПК G01J1/58 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке спектрофлуориметров, спектрофосфориметров и других люминесцентных фотометров.

Целою изобретения является повышение точности определения квантового выхода люминесценции.

На фиг.1 представлена блок-схема лю- минесце.нтного фотометра; на фиг.2 показан пример расположения прорезей канала люминесценции.

Люминесцентный фотометр состоит из источника 1 излучения, устройства2, выделяющего спектральную область возбуждения, селективного светоделителя 3, высокоапер-. турного объектива 4, фокусирующего возбуждающее излучение на исследуемый объект 5, образующих канал возбуждения. Канал люминесценции состоит из общих с каналом возбуждения селективного светоделителя 3, высокоапертурного объектива 4, дискового модулятора 6, приводимого во вращение

электродвигателем 7, устройства 8, выделяющего спектральную область люминесценции, объектива 9, фокусирующего люминесценцию исследуемого объекта ла фотоэлектронный умножитель 10. Опорный канал состоит из устройства 2. выделяющего спектральную область возбуждения, селективного светоделителя 3, держателя 11, в котором закреплены зеркало и элементы, выполненные из диффузно отражающих материалов (не показаны), с возможностью попеременной их установки в опорный канал, высокоэпертур- ного объектива 12, направляющих часть возбуждающего излучения через дисковый модулятор 6 и объектив 9 на фотоэлектронный умножитель 10. Система регистрации содержит фотоэлектронный умножитель 10, к выходу которого подключен амплитудный дискриминатор 13, подключенный к первому входу вентиля 14, выход которого подключен к счетному входу счетчика 15, а управляющий вход вентиля 14 подключен к первому выходу таймера 16, второй вход которого подС/)

о

ключей к выходу фотодиодного датчика 17 положения дискового модулятора 6. Информационные выходы счетчика 15 и информационные входы таймера 16 подключены соответственно к входному и выходному регистрам микроЭВМ 18.

На фиг,2 показан пример расположения прорезей 19-21 канала люминесценции и опорного канала и синхронизации дискового модулятора 6.

Люминесцентный фотогиегр работает следующим образом,

Свег от источника 1 излучения через устройство 2, выделяющее спектральную область возбуждения, попадает на селзк- тивный светоделитель 3 имеющий коэфсри- циент отражения, близкий к единице, для коротковолновой области спектра и коэффициент пропускания, близкий к единице, для длинноволновой области спектра. Таким образом, возбуждающее излучение отражается от селективного светоделителя 3 и через объектив 4 фокусируется на исследуемый объект 5. Люминесцентное излучение через объектив 4 попадает на селективный светоделитель 3, благодаря высокому коэффициенту пропускания для длинноволновой области спектра проходит через светоделитель почти без потерь и объективом 9 фокусируется на фотоэлектронный умножитель 10. Часть возбуждающего излучения проходит через селективный светоделитель 3, отражается установленным в держателе i i зеркалом или одним из диф- фузно отражающих элементов собирается высокоапертурным объективом 12, направляется через дисковый модулятор 6 и объективом 9 фокусируется на фотоэлектронный умножитель 10. Дисковый модулятор 6 при вращении попеременно перекрывает канал люминесценции, опорный канал или оба канала за один оборот диска. При повороте . диска на 120° через прорезь 19 на фотоэлектронный умножитель 10 попадает люминесцентное излучение исследуемого объекта 5; при повороте на 240° через прорезь 20 проходит свет, отраженный установленным а держателе 11 зеркалом или светоотражающим элементом; при повороте на 360° фсто- злектронный умножитель затемнен. Электрический сигнал с выхода фотоэлектронного умножителя 10 усиливается, и амплитудным дискриминатором 13 выделяются одноэлектронные импульсы, которые через вентиль 14 поступают на вход счетчика 15. Таким образом, в течение первого такта в счетчике 15 накапливается количество импульсов, пропорциональное интенсивности люминесценции Мл, во втором такте - количество импульсов, пропорциональное интенсивности возбуждающего излучения Мв, в третьем такте - шумовые импульсы фотоэлектронного умножителя Мш. Время счета задается таймером 16, который синхронизируется от фотодиодного датчика 17 положения дискового модулятора б. С началом такта, которое определяет прорезь 21 на дисковом модуляторе, таймер 16 подает импульс на вход сброса счетчика 15 и открывает вентиль 14. 8 конце такта вентиль 14 закрывается и таймер выдает на микроЭВМ 18 запрос на обслуживание, По запросу от микроЭВМ данные со счетчика 15 записываются во входной регистр микроЭВМ 18 и

при необходимости от выходного регистра микроЗВМ выдаются данные для программирования таймера 16.

8 большинстве случаев исследуемое вещество находится в виде раствора примесей

в кристалле, на хроматографическом носителе и других матрицах. Поскольку матрицы обладают собственными поглощением, отражением и расстоянием, являющимися сложными функциями от длины волны, а

также люминесценцией, то возникают погрешности измерения, связанные с тем, что спектр люминесценции объекта искажен. Для получения исправленного спектра люминесценции используется опорный канал

фотометра.

При снятии спектра люминесценции вещества с растворе в микроЭВМ количество импульсов Мл-Мш нормируется на количество импульсов Мв-Мш. Аналогично снимается

нормированный спектр раствора стандартного вещества, квантовый выход if)Cj люминесценции которого известен. Измерив количество импульсов Мл, Мб и Мш по всему спектру люминесценции стандартного вещества

при длине волны возбуждения А, квантовый выход (р исследуемого вещества рассчитывается по формуле

5

0

г Nn - Мш , i

/

Мл - Мш

dA

MB - Мш где Z - отношение энергии, поглощенной

стандартным и исс/ едуемым веществом при длине волны возбуждения, определяемое как отношение их оптических плотностей /D/: Z Ост/О.

В случае исследования твердых образцов в качестве отражающих элементов исполь- зугот образцы носителя, на который наносят исследуемое вещество, что позволяет устранить оптические артефакты, связанные с рассеянием света подложкой, откалибровав оптические каналы по рассеянному излучению

м учтя в количестве импульсов Мл и Мл вели- ч

чину, обусловленную светом, рассеянным матрицей носителя. В этом случае параметр Z.определяется из соотношения измеренных при длине возбуждения функций Гуре- вича - Кубелки - Мунка для стандартного (Рст) и исследуемого (F) веществ.

-Ґ

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Люминесцентный фотометр, содержащий канал возбуждения, включающи i оптически связанные источник света, устройство, выделяющее спектральную область возбуждения, селективный светоделитель и объектив, канал люминесценции, включающий оптически связанные объектив, селективный светоделитель, общий с каналом возбуждения, устройство, выделяющее спектральную область люминесценции, и фотоэлектронный умножитель, опорный канал, включающий фотоэлектронный умножитель, и регистрирующую систему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения квантового выхода люминесценции, опорный канал включает устройство, выделяющее спектральную область возбуждения, и селективный светоделитель, общий с каналом возбуждения, и дополнительно содержит держатель, в котором с возможностью попеременной установки в опорный канал закреплены зеркало и элементы, выполненные из диффузно отражающих материалов, и модулятор, установленный с возможностью поочередного перекрытия канала люминесценции, опорного канала и обоих каналов одновременно, причем фотоэлектронные умножители в опорном канале и канале люминесценции и объективы в каналах возбуждения и люминесценции совмещены.

2. Фотометр по п.1, отл ичающийся тем, что объектив выполнен высокоапертурным.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке спектрофлуориметров, спектрофотометров и др. люминесцентных фотометров. Целью изобретения является повышение точности определения квантового выхода люминесценции. Опорный канал включает устройство, выделяющее спектральную область возбуждения, и селективный светоделитель общий с каналом возбуждения, что позволяет, используя в опорном канале в зависимости от объекта исследования зеркально или диффузно отражающие элементы, устранить влияние оптических артефактов, связанных с рассеянием света. 1 з.п. ф-лы, 2 ил,

Физ. /

фиг, 2