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Die Erfindung betrifft ein mobiles optisches Analysegerät.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Analysegeräten zum Analysieren organischer oder nichtorganischer Proben mithilfe optischer Methoden bekannt. Prominente Beispiele bilden Fluoreszenzmikroskope, bei denen Proben in der Regel mit Licht im UV- oder im sichtbaren Spektralbereich beleuchtet und bei denen aus einem beleuchteten Bereich der Probe gestreutes oder infolge von Fluoreszenzanregung emittiertes Licht mittels optischer Detektoren detektiert und analysiert wird. Auf diese Weise kann beispielweise ein Emissionsspektrum der untersuchten Probe bestimmt oder ein Bild der Probe aufgenommen werden. Bekannte Fluoreszenzmikroskope bieten viele Analysemethoden, sind jedoch vergleichsweise teuer, aufwendig zu bedienen und erfordern eine arbeitsintensive Probenpräparation. Insbesondere sind sie meistens schwer (z. B. haben sie ein Gewicht von mehr als 10 kg) und damit nicht portabel. Bekannte portable optische Analysegeräte dagegen bieten meistens nur sehr wenige optische Analysemethoden, beispielsweise die Aufnahme eines Emissionsspektrums einer Probe mit nur geringer zeitlicher und spektraler Auflösung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein optisches Analysegerät zu entwickeln, das tragbar, möglichst einfach zu bedienen und möglichst kostengünstig ist, einem Benutzer dabei aber gleichzeitig eine möglichst große Vielzahl von verschiedenen optischen Analysemethoden zur Verfügung stellt, so dass es in einem möglichst weiten Bereich von Anwendungen möglichst flexibel und vielseitig einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein mobiles optisches Analysegerät gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Ein mobiles optisches Analysegerät umfasst
- – eine erste Lichtquelle zum Beleuchten eines ersten Bereiches mit erstem Beleuchtungslicht,
- – eine zweite Lichtquelle zum Beleuchten eines zweiten Bereiches mit zweitem Beleuchtungslicht, wobei der zweite Bereich ein Teilbereich des ersten Bereiches ist,
- – eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Bildes des ersten Bereiches,
- – einen Analysedetektor zum Analysieren von aus dem zweiten Bereich gestreutem und/oder reflektierten und/oder emittiertem Analyselicht,
- – mindestens ein zwischen dem zweiten Bereich und dem Analysedetektor angeordnetes erstes lichtleitendes Element, das eingerichtet ist, das Analyselicht auf einem Weg von dem zweiten Bereich zum Analysedetektor wenigstens teilweise zu führen,
- – eine Datenverarbeitungseinheit, die eingerichtet ist, mit der Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes und/oder mit dem Analysedetektor aufgenommene Daten wenigstens zeitweise zu speichern und/oder weiterzuleiten und/oder auszuwerten, sowie
- – ein Gehäuse, innerhalb dessen oder an dem die erste Lichtquelle, die zweite Lichtquelle, die Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes des ersten Bereiches, das erste lichtleitende Element und die Datenverarbeitungseinheit jeweils angeordnet sind.
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Bei dem ersten Bereich handelt es sich typischerweise um einen Teil einer Oberfläche einer organischen Probe, wie beispielsweise eines Lebensmittels oder eines pflanzlichen, menschlichen oder tierischen Gewebes. Mit dem Analysegerät können jedoch auch nichtorganische Proben untersucht werden. Typischerweise hat der erste Bereich eine in etwa runde Form mit einem Durchmesser von wenigen Zentimetern. Der zweite Bereich kann wesentlich kleiner sein als der erste Bereich. So kann auch der zweite Bereich eine in etwa runde Form haben, wobei ein Durchmesser des zweiten Bereichs weniger als einige mm, vorzugsweise weniger als 1 mm betragen kann.
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Sowohl das von der Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes des ersten Bereiches detektierte Licht als auch das Analyselicht können das an der Probe gestreute oder reflektierte erste Beleuchtungslicht und/oder das an der Probe gestreute oder reflektierte zweite Beleuchtungslicht umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Analyselicht auch Lumineszenzlicht umfassen, das auf elektronische Anregungen in der Probe zurückgeht, die von dem ersten Beleuchtungslicht und/oder von dem zweiten Beleuchtungslicht hervorgerufen werden. Dabei umfasst das Lumineszenzlicht vor allem Fluoreszenzlicht und in einem geringeren Umfang Phosphoreszenzlicht. Streuprozesse, die bei der Streuung des ersten und des zweiten Beleuchtungslichts an der Probe eine Rolle spielen, umfassen vor allem Rayleigh-Streuung und Raman-Streuung. Eine Wellenlänge des Analyselichtes kann daher gleich, größer oder kleiner sein als Wellenlängen des ersten und/oder des zweiten Beleuchtungslichtes.
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Zwischen der ersten Lichtquelle und dem ersten Bereich kann ein erstes abbildendes Element vorgesehen sein, um das erste Beleuchtungslicht in den ersten Bereich zu fokussieren. Typischerweise handelt es sich bei dem ersten abbildenden Element um eine Linse. Bei dem ersten abbildenden Element kann es sich auch um ein optisches Element zur Manipulation einer Lichtpolarisation handeln. Auch zwischen dem zweiten Bereich und einem dem zweiten Bereich zugewandten Ende des ersten lichtleitenden Elements kann ein zweites abbildendes Element vorgesehen sein, dessen Aufgabe es ist, das aus dem zweiten Bereich emittierte, reflektierte oder gestreute Analyselicht effektiv in das erste lichtleitende Element einzukoppeln. Typischerweise ist das erste lichtleitende Element eine erste optische Faser. Der Einfachheit halber wird das erste lichtleitende Element daher im Folgenden durchgehend als erste optische Faser bezeichnet, dieser Ausdruck soll jedoch explizit jedes beliebige lichtleitende Element umfassen. Auch bei dem zweiten abbildenden Element handelt es sich typischerweise um eine Linse. Sofern das mobile optische Analysegerät das erste und das zweite abbildende Element aufweist, sind auch diese vorzugsweise innerhalb des Gehäuses oder an dem Gehäuse angeordnet.
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Bei den von der Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes aufgenommenen Daten handelt es sich um Energiemengen oder um Anzahlen von Photonen, die zu einem Aufnahmezeitpunkt innerhalb eines Aufnahmezeitintervalls von Teilbereichen des ersten Bereichs ausgesendet und von der Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes detektiert werden. Typischerweise ist die Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes eingerichtet, Licht in einem Spektralbereich zu detektieren, der sich von etwa 350 nm bis zu etwa 1 μm erstreckt. Bei den mit dem Analysedetektor aufgenommenen Daten handelt es sich um eine Energiemenge oder um eine Anzahl von Photonen, die zu einem Analysezeitpunkt innerhalb eines Analysezeitintervalls aus dem zweiten Bereich ausgesendet und von dem Analysedetektor detektiert werden. Zusätzlich ist der Analysedetektor eingerichtet, das von ihm detektierte Analyselicht einem oder mehreren Spektralbereichen zuzuordnen. Außerdem kann der Analysedetektor eingerichtet sein, Licht unterschiedlicher Polarisation zu unterscheiden. Zu diesem Zweck kann z. B. an einem Lichteingang des Analysedetektors ein optisches Element vorgesehen sein, das eine Polarisation des Analyselichtes manipuliert, indem es z. B. nur s- oder nur p-polarisiertes Licht transmittiert.
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Die Tatsache, dass es sich vorliegend um ein mobiles optisches Analysegerät handelt, soll bedeuten, dass das Analysegerät von einer einzelnen Person bequem tragbar und handhabbar ist. Beispielsweise umfasst diese Aussage, dass das mobile optische Analysegerät ein Gewicht hat, welches kleiner ist als 2 kg. Vorzugsweise beträgt das Gewicht des mobilen optischen Analysegeräts jedoch weniger als 1 kg. zusätzlich betragen eine Höhe, eine Länge und eine Breite des Gehäuses des mobilen optischen Analysegeräts jeweils höchstens 40 cm. Vorzugsweise betragen die Länge, die Höhe und die Breite des Gehäuses jedoch jeweils weniger als 30 cm. Besonders vorzugsweise betragen die Höhe, die Länge und die Breite des Gehäuses weniger als 20 cm.
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Das Analysegerät ist also besonders kompakt und gut von einer einzelnen Person handhabbar. Zusätzlich stellt das Analysegerät eine Vielzahl von Analysemethoden zur Untersuchung von organischen Proben bereit. Dadurch, dass die erste Lichtquelle den ersten Bereich mit dem ersten Beleuchtungslicht beleuchtet ist es möglich, ein vollständiges Bild des ersten Bereichs aufzunehmen. Dadurch, dass die zweite Lichtquelle den zweiten Bereich mit dem zweiten Beleuchtungslicht beleuchtet und dass der Analysedetektor eingerichtet ist, das aus dem zweiten Bereich gestreute, reflektierte oder emittierte Analyselicht zu detektieren und zu analysieren, ist es möglich, das Analyselicht hinsichtlich seiner Intensität und seiner spektralen Eigenschaften näher zu untersuchen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass eine Aufnahme des ersten Bereichs durch die Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes und dass die Detektion und die Analyse des Analyselichts durch den Analysedetektor gleichzeitig erfolgen können. Auf diese Weise ist es möglich, den zusätzlich mit dem zweiten Beleuchtungslicht beleuchteten zweiten Bereich, der ein Teilbereich des ersten Bereichs ist, in dem aufgenommenen Bild des ersten Bereichs zu identifizieren. Auf diese Weise können mit dem Analysedetektor bestimmte spektrale Eigenschaften der Probe einem Bereich in dem aufgenommenen Bild des ersten Bereiches zugeordnet werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Emissionsspektrum der ersten Lichtquelle ein Weißlichtspektrum. Die erste Lichtquelle kann Licht in einem Spektralbereich von 400 nm bis 700 nm emittieren. Dies soll bedeuten, dass ein Emissionswert (beispielsweise eine Intensität) in dem genannten Spektralbereich jeweils mindestens 10% eines maximalen Emissionswertes in dem genannten Spektralbereich beträgt. Zur Erzeugung eines derartigen Spektrums kann die erste Lichtquelle z. B. als Weißlicht-Leuchtdiode ausgebildet sein. Die erste Lichtquelle kann jedoch auch z. B. eine blaue, eine grüne und eine rote Leuchtdiode umfassen, deren Licht zu weißem Licht gemischt wird. Dadurch, dass das Emissionsspektrum der ersten Lichtquelle ein Weißlichtspektrum ist, kann eine Vielzahl von Molekülen und/oder Polymeren zur Fluoreszenz angeregt werden. Ebenso kann eine Vielzahl von Streuprozessen induziert und genutzt werden. Insbesondere die Bildaufnahme des ersten Bereichs mit der Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes ist auf diese Weise besonders flexibel, da Bilder einer Vielzahl unterschiedlicher Proben jeweils mit guter Qualität aufgenommen werden können. Eine Leistung des von der ersten Lichtquelle emittierten ersten Beleuchtungslichtes kann mindestens 1 mW, vorzugsweise mindestens 10 mW, besonders vorzugsweise mindestens 100 mW betragen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die zweite Lichtquelle einen Laser, vorzugsweise einen Diodenlaser. Eine von der zweiten Lichtquelle emittierte Leistung des zweiten Beleuchtungslichts kann mindestens 0,1 mW, vorzugsweise mindestens 1 mW, besonders vorzugsweise mindestens 10 mW betragen. Der Laser kann kontinuierlich oder gepulst betrieben werden. Wird der Laser gepulst betrieben, so kann eine Pulslänge im ns-Bereich, im ps-Bereich oder im fs-Bereich liegen. Eine Pulsrate kann zwischen einigen KHz und etwa 100 MHz betragen. Eine Wellenlänge des von dem Laser emittierten zweiten Beleuchtungslichts kann in einem Wellenlängenbereich zwischen etwa 350 nm und etwa 800 nm liegen. Eine Wahl der Wellenlänge des von dem Laser emittierten zweiten Beleuchtungslichts kann in Abhängigkeit von der zu untersuchenden Probe erfolgen. Dadurch, dass die zweite Lichtquelle als Laser ausgebildet ist, kann das von dem Laser erzeugte zweite Beleuchtungslicht mit einer vorgegebenen Wellenlänge und mit hoher Intensität emittiert werden. Diodenlaser sind besonders kostengünstig und sind in bevorzugt kompakter Bauweise erhältlich. Zum Beobachten von Raman-Spektren ist eine Beleuchtung mit Lasern unbedingt erforderlich. Die Intensität und/oder die Polarisation und/oder die Pulsrate und/oder die Pulsdauer und/oder die Wellenlänge des zweiten Beleuchtungslichtes kann z. B. im Verlaufe der Aufnahme einer Messreihe variiert werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes des ersten Bereiches einen Bilddetektor mit einer Vielzahl von pixelartig nebeneinander angeordneten Bilddetektorelementen sowie ein zwischen dem ersten Bereich und dem Bilddetektor angeordnetes drittes abbildendes Element. Vorzugsweise ist der Bilddetektor dabei als CCD-Chip oder als CMOS-Kamerachip ausgebildet. Eine Detektionsfläche des Bilddetektors kann beispielsweise 0,5 cm·0,5 cm betragen. Die einzelnen Bilddetektorelemente des Bilddetektors sind vorzugsweise quadratisch und haben beispielsweise eine Kantenlänge von 20 μm. CCD-Chips und CMOS-Kamerachips sind kostengünstig, weisen in einem weiten Spektralbereich eine gute Detektionseffizienz auf und können schnell ausgelesen werden. Beispielsweise kann eine Bildaufnahmerate des Bilddetektors einige 100 Hz betragen. Das dritte abbildende Element kann als Linse, als Mikrolinse o. ä. ausgebildet sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Analysedetektor ein Spektrometer, das eingerichtet ist, das Analyselicht in verschiedene spektrale Komponenten aufzuspalten und jeweils wenigstens eine relative Intensität der spektralen Komponenten zu bestimmen. Beispielsweise kann der Analysedetektor als Gitterspektrometer oder als Prismenspektrometer ausgebildet sein. Der Analysedetektor kann ausgebildet sein, Analyselicht in einem Spektralbereich zwischen 300 nm und 1 μm zu analysieren. Bei den spektralen Komponenten handelt es sich um spektrale Intervalle mit einer Länge von weniger als 10 nm, vorzugsweise von weniger als 5 nm, besonders vorzugsweise von weniger als 1 nm. Eine Belichtungszeit des Spektrometers kann weniger als 1 ms, vorzugsweise weniger als 100 μs betragen. Auch der Analysedetektor kann innerhalb des Gehäuses oder an dem Gehäuse angeordnet sein. Der Analysedetektor kann sich aber auch außerhalb der Analysegerätes befinden und von diesem getrennt angeordnet sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Datenverarbeitungseinheit einen Speicherchip und/oder eine Datenschnittstelle und/oder einen Mikrocontroller und/oder einen Mikroprozessor und/oder einen FPGA. Zusätzlich kann die Datenverarbeitungseinheit eine Eingabeeinheit und eine Ausgabeeinheit aufweisen. Die Eingabeeinheit kann beispielsweise als Tastatur oder als Sensorbildschirm ausgebildet sein. Auch die Ausgabeeinheit kann als Bildschirm oder als Sensorbildschirm ausgebildet sein. Über die Ausgabeeinheit können mit dem mobilen optischen Analysegerät aufgenommene Daten einem Benutzer angezeigt werden. Über die Datenschnittstelle kann das mobile optische Analysegerät an eine elektronische Rechenvorrichtung, beispielsweise einen Computer, angeschlossen werden. Die Datenschnittstelle kann auch als Sende- und Empfangseinheit ausgebildet sein. Auf diese Weise können mit dem mobilen optischen Analysegerät aufgenommene Daten drahtlos an andere Geräte übertragen werden. Mittels der Datenverarbeitungseinheit können die erste und die zweite Lichtquelle gesteuert werden. Beispielsweise können die erste und die zweite Lichtquelle ein- und ausgeschaltet werden und/oder es kann eine Intensität des von der ersten und der zweiten Lichtquelle emittierten Lichts eingestellt werden. Auch die Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes und der Analysedetektor sind über die Datenverarbeitungseinheit steuerbar. Die mit dem Analysedetektor und/oder mit der Vorrichtung zur Aufnahme des Bildes aufgenommen Daten werden an die Datenverarbeitungseinheit weitergeleitet. Das Analysegerät kann auch eine Energieversorgungseinheit, beispielsweise eine Batterie aufweisen. Ebenso kann es einen Anschluss für eine externe Stromversorgung aufweisen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das mobile optische Analysegerät ein zweites lichtleitendes Element auf, das eingerichtet ist, das zweite Beleuchtungslicht auf einem Weg von der zweiten Lichtquelle zum zweiten Bereich wenigstens teilweise zu führen. Dabei kann das zweite lichtleitende Element als zweite optische Faser ausgebildet sein. Der Einfachheit halber wird auch das zweite lichtleitende Element im Weiteren durchgehend als zweite optische Faser bezeichnet. Dieser Ausdruck soll jedoch explizit jedes beliebige lichtleitende Element umfassen. Vorzugsweise wird das von der zweiten Lichtquelle emittierte zweite Beleuchtungslicht dabei mittels einer ersten Koppellinse in die zweite optische Faser eingekoppelt. Es kann vorgesehen sein, dass zwischen einem dem zweiten Bereich zugewandten Ende der zweiten optischen Faser und dem zweiten Bereich ein viertes abbildendes Element vorgesehen ist, um das zweite Beleuchtungslicht in die zu untersuchende Probe zu fokussieren und auf diese Weise besonders hohe Intensitäten des zweiten Beleuchtungslichts in oder auf der Probe zu erzielen. Dadurch, dass das zweite Beleuchtungslicht auf dem Weg von der zweiten Lichtquelle zum zweiten Bereich wenigstens teilweise von der zweiten optischen Faser geführt wird, ist eine Anordnung der zweiten Lichtquelle innerhalb des Gehäuses oder an dem Gehäuse besonders flexibel wählbar.
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Sofern eine Verwendung der zweiten optischen Faser vorgesehen ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste optische Faser und die zweite optische Faser jeweils wenigstens an einem dem ersten Bereich zugewandten Ende in einem Kabel zusammengefasst sind. Der Durchmesser eines derartigen Kabels beträgt beispielsweise wenige mm. Die dem ersten Bereich zugewandten Enden der ersten und der zweiten optischen Faser sind auf diese Weise in einem geringen Abstand von z. B. wenigen mm oder weniger voneinander angeordnet. Tritt das zweite Beleuchtungslicht aus einem dem ersten Bereich zugewandten Faserende der zweiten Faser aus und beleuchtet den zweiten Bereich, so wird das in dem zweiten Bereich an oder aus der Probe gestreute, reflektierte oder emittierte Analyselicht mit hoher Effizienz in die erste optische Faser eingekoppelt und dem Analysedetektor zugeführt. Sei dem Kabel muss es sich nicht um ein Kabel im eigentlichen Sinne handeln. Eine Hülle des Kabels kann beispielsweise aus elastischem Kunststoff, aus hartem Kunststoff, aus Metall oder aus Keramik gebildet sein. Entscheidend ist, dass die erste und die zweite optische Faser in dem Kabel eng zusammengeführt werden, so dass insbesondere die dem ersten Bereich zugewandten Enden der ersten und der zweiten optischen Faser in geringem Abstand voneinander angeordnet sind.
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Sofern die dem ersten Bereich zugewandten Enden der ersten und der zweiten optischen Faser in dem Kabel zusammengefasst sind, ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens ein dem ersten Bereich zugewandtes Ende des Kabels derart bewegbar ist, dass der zweite Bereich innerhalb des ersten Bereiches beliebig positionierbar ist. Das Kabel kann auch insgesamt bewegbar sein. Auf diese Weise kann der zweite Bereich über den ersten Bereich verfahren, d. h. gerastert werden. Damit können spektrale Eigenschaften im gesamten ersten Bereich bestimmt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine dritte Lichtquelle zum Beleuchten eines dritten Bereiches mit drittem Beleuchtungslicht vorgesehen, wobei der dritte Bereich ein Teilbereich des ersten Bereiches ist und wobei der dritte Bereich mit dem zweiten Bereich mindestens teilweise überlappt. Vorteilhafterweise ist auch die dritte Lichtquelle als Laser, vorzugsweise als Diodenlaser ausgebildet. Damit können der dritten Lichtquelle dieselben Eigenschaften zukommen wie der zweiten Lichtquelle. Insbesondere kann also auch die dritte Lichtquelle kontinuierlich oder gepulst betrieben werden. Eine Leistung des von der dritten Lichtquelle emittierten dritten Beleuchtungslichts kann ebenfalls mindestens 0,1 mW, vorzugsweise mindestens 1 mW, besonders vorzugsweise mindestens 10 mW betragen. Auch eine Wellenlänge des von der dritten Lichtquelle emittierten dritten Beleuchtungslichts kann in einem Wellenbereich zwischen ca. 350 nm und ca. 700 nm liegen. Wenn auch die dritte Lichtquelle als Laser ausgebildet ist, so ist es besonders vorteilhaft, wenn eine dritte optische Faser vorgesehen ist, die eingerichtet ist, das dritte Beleuchtungslicht auf dem Weg von der dritten Lichtquelle zum dritten Bereich wenigstens teilweise zu führen. Anstelle der dritten optischen Faser kann jedes andere beliebige lichtleitende Element vorgesehen sein. Insbesondere kann auch ein dem ersten Bereich zugewandtes Ende dieser dritten optischen Faser mit der ersten und der zweiten optischen Faser in dem Kabel zusammengefasst sein. Da die dem ersten Bereich zugewandten Enden der zweiten und der dritten optischen Faser in diesem Fall unmittelbar benachbart sind, fallen der zweite und der dritte Bereich beinahe vollständig zusammen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die dritte optische Faser und die zweite optische Faser mittels Fusionsspleißen zusammengeführt werden, so dass beide optischen Fasern an dem dem ersten Bereich zugewandten Ende identisch sind. In diesem Fall fallen der zweite und der dritte Bereich mit großer Genauigkeit zusammen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein weiterer Analysedetektor vorgesehen, der mindestens eine Lawinenfotodiode (APD) und/oder mindestens eine Elektronenvervielfacherröhre (PMT) und/oder mindestens einen Fototransistor und/oder mindestens einen Fotowiderstand als Detektorelement umfasst. Mit dem weiteren Analysedetektor werden zusätzliche Analysefunktionalitäten zur Analyse des Analyselichts bereitgestellt. Das aus dem zweiten und/oder dem dritten Bereich gestreute, reflektierte oder emittierte Analyselicht kann dem weiteren Analysedetektor über mindestens eine vierte optische Faser zugeführt werden. An einem dem weiteren Analysedetektor zugewandten Ende der vierten optischen Faser oder vor einem Lichteingang des weiteren Analysedetektors kann ein wellenlängenselektives Element, beispielsweise ein Langpassfilter, ein Kurzpassfilter, ein Bandpassfilter oder ein Interferenzfilter vorgesehen sein. In dem Fall, dass mehrere vierte optische Fasern vorgesehen sind, die das Analyselicht jeweils einem anderen Detektorelement des weiteren Analysedetektors zuzuführen eingerichtet sind, können an den dem weiteren Analysedetektor zugewandten Enden dieser Fasern jeweils unterschiedliche wellenlängenselektive Elemente vorgesehen sein. Auf diese Weise wird der weitere Analysedetektor zu einem Vielkanaldetektor. So kann beispielsweise eine erste APD nur zum Detektieren von blauem Licht, eine zweite APD nur zum Detektieren von grünem Licht und eine dritte APD nur zum Detektieren von rotem Licht ausgebildet sein. Der weitere Analysedetektor kann damit eine gegenüber dem Analysedetektor und dem Bilddetektor erheblich verbesserte Zeitauflösung aufweisen. Eine Zeitauflösung des weiteren Analysedetektors kann beispielsweise weniger als eine 1 ns, vorzugsweise weniger als 100 ps betragen. Insbesondere wenn die zweite und/oder die dritte Lichtquelle gepulst betrieben werden, ist es damit möglich z. B. Fluoreszenzabklingzeiten zu bestimmen. Diese können über einen Abfall der elektrischen Spannung ermittelt werden, die an dem in dem weiteren Analysedetektor verwendeten Fotodetektor abgreifbar ist. Typischerweise beträgt eine Leistung des von dem Analysedetektor oder des von dem weiteren Analysedetektor detektierten Analyselichtes einige μW oder einige mW. Dieser Wert ist von einer Intensität des Beleuchtungslichtes und daneben vor allem auch von einer Beschaffenheit der jeweils untersuchten Probe abhängig.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
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1 schematisch eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen mobilen optischen Analysegeräts sowie eine mit dem Analysegerät untersuchte Probe,
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2 eine zweite Ausführungsform des mobilen optischen Analysegeräts mit der zu untersuchenden Probe aus 1, sowie
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3 einen Schnitt durch einen Messkopf des Analysegerätes aus Fig., und zwar entlang einer in der 1 dargestellten Schnittebene.
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1 zeigt ein mobiles optisches Analysegerät 1 und eine mit dem Analysegerät 1 untersuchte Probe 32. Bei der Probe 32 handelt es sich um eine Fleischprobe.
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Diese ist in den 1 und 2 für Illustrationszwecke im Gegensatz zu dem Analysegerät 1 nicht in einer reinen Seitenansicht, sondern in einer Schrägansicht wiedergegeben. Bei einer in den 1 und 2 dargestellte Oberfläche der Probe 32 soll es sich also um die dem Analysegerät 1 zugewandte Oberfläche der Probe 32 handeln. Die Probe 32 soll beispielsweise auf ihre Qualität hin untersucht werden. Das Analysegerät 1 umfasst eine erste Lichtquelle 2 in Form mehrerer Weißlicht-LEDs (siehe 3). Ein Emissionsspektrum der Lichtquelle 2 ist also ein Weißlichtspektrum. 3 ist zu entnehmen, dass das Analysegerät 1 vier derartige Weißlicht-LEDs aufweist, von denen in der in 1 gezeigten Seitenansicht jedoch nur eine zu erkennen ist. Die erste Lichtquelle 2 ist eingerichtet, einen ersten Bereich 3 der Probe 32 mit erstem Beleuchtungslicht zu beleuchten. Die Probe 32 befindet sich in einem Abstand von etwa 2 cm von einem Ende 33 des Analysegeräts 1. Bei dem ersten Bereich 3 handelt es sich um einen Teil der dem Analysegerät 1 zugewandten Oberfläche der Fleischprobe 32. Der Bereich 3 ist in etwa rund und hat einen Durchmesser 34 von etwa 2 cm. Der Bereich 3 wird von der ersten Lichtquelle 2 in etwa homogen ausgeleuchtet. Die Weißlicht-LEDs der ersten Lichtquelle 2 haben jeweils eine Leistung von etwa 100 mW. Das Weißlichtspektrum der Lichtquelle 2 erstreckt sich über einen Wellenlängenbereich von etwa 400 nm bis etwa 700 nm.
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Neben der ersten Lichtquelle 2 weist das Analysegerät 1 eine zweite Lichtquelle 4 und eine dritte Lichtquelle 22 auf. Die zweite Lichtquelle 4 und die dritte Lichtquelle 22 sind jeweils als Diodenlaser ausgebildet. In dem vorliegenden Beispiel emittiert die zweite Lichtquelle 4 zweites Beleuchtungslicht bei einer Wellenlänge von 488 nm. Eine Leistung des von der zweiten Lichtquelle 4 emittierten zweiten Beleuchtungslichts beträgt 30 mW. Die zweite Lichtquelle 4 wird gepulst betrieben. Dabei beträgt eine Pulsrate der zweiten Lichtquelle 4 80 MHz und eine Pulslänge eines einzelnen Pulses beträgt etwa 100 ps. In dem vorliegenden Beispiel dient die zweite Lichtquelle 4 vor allem der Anregung von Fluoreszenz in der Probe 32.
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Die dritte Lichtquelle 22 emittiert drittes Beleuchtungslicht bei einer Wellenlänge von 560 nm. Eine Leistung des von der dritten Lichtquelle 22 emittierten dritten Beleuchtungslichts beträgt 40 mW. Die dritte Lichtquelle 22 wird kontinuierlich betrieben (cw).
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Das von der zweiten Lichtquelle 4 emittierte zweite Beleuchtungslicht wird über eine erste Koppellinse 38 in eine optische Faser 15 eingekoppelt. Das zweite Beleuchtungslicht tritt an einem dem ersten Bereich 3 zugewandten Ende 17 der optischen Faser 15 aus der optischen Faser 15 aus. Sodann wird das zweite Beleuchtungslicht mittels einer Fokussierlinse 36 in einen zweiten Bereich 5 fokussiert. Der zweite Bereich 5 ist ein Teilbereich des ersten Bereichs 3. Auch der zweite Bereich 5 ist also ein Teil der Oberfläche der Probe 32. Der zweite Bereich 5 ist in etwa rund und hat einen Durchmesser von etwas weniger als 1 mm. Die zweite Lichtquelle 4 ist also eingerichtet, den zweiten Bereich 5 mit dem zweiten Beleuchtungslicht zu beleuchten. Dabei ist die optische Faser 15 eingerichtet, das zweite Beleuchtungslicht auf dem Weg von der zweiten Lichtquelle 4 zum zweiten Bereich 5 wenigstens teilweise zu führen.
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Auch das von der dritten Lichtquelle 22 emittierte dritte Beleuchtungslicht wird über eine Koppellinse 35 in eine optische Faser 27 eingekoppelt. An einem dem ersten Bereich 3 zugewandten Ende 37 der Faser 27 tritt das dritte Beleuchtungslicht aus der Faser 27 aus und wird wie das zweite Beleuchtungslicht mit Hilfe der Fokussierlinse 36 auf die Oberfläche der Probe 32 fokussiert. Dort beleuchtet das dritte Beleuchtungslicht einen dritten Bereich 23. Der dritte Bereich 23 ist ein Teilbereich des ersten Bereiches 3 und überlappt mindestens teilweise mit dem zweiten Bereich 5. Auch der dritte Bereich 23 ist in etwa rund und hat einen Durchmesser von etwa 1 mm. Die dritte Lichtquelle 22 ist also eingerichtet, den dritten Bereich 23 mit dem dritten Beleuchtungslicht zu beleuchten.
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Ein Kern der optischen Fasern 15 und 27 hat jeweils einen Durchmesser von etwa 200 μm. Die Fasern 15 und 27 transmittieren jeweils einen Intensitätsanteil von etwa 80% des in sie eingekoppelten zweiten und dritten Beleuchtungslichts. In dem vorliegenden Beispiel dient das dritte Beleuchtungslicht vornehmlich dem Induzieren von Raman-Streuung im dritten Bereich 23 der Probe 32.
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Das Analysegerät 1 umfasst ferner einen Analysedetektor 8 zum Detektieren und zum Analysieren von Analyselicht, welches aus dem zweiten Bereich 5 und/oder aus dem dritten Bereich 23 gestreut, reflektiert oder emittiert wird. Die Streuung und/oder Reflexion und/oder Emission des Analyselichtes wird durch die Beleuchtung der Probe 32 mit dem ersten Beleuchtungslicht und/oder mit dem zweiten Beleuchtungslicht und/oder mit dem dritten Beleuchtungslicht bewirkt. Der Streuung des Analyselichts können Streuprozesse wie beispielsweise die Rayleigh-Streuung und/oder die Raman-Streuung zugrunde liegen. Die Emission des Analyselichts kann beispielsweise auf Fluoreszenzanregung zurückgehen.
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Das aus dem zweiten Bereich 5 und/oder aus dem dritten Bereich 23 ausgesendete Analyselicht wird durch die Fokussierlinse 36 in optische Fasern 9a, 9b, 9c und 9d eingekoppelt. Die optischen Fasern 9a bis 9d sind zwischen dem zweiten Bereich 5 bzw. dem dritten Bereich 23 und dem Analysedetektor 8 angeordnet und eingerichtet, das Analyselicht auf dem Weg von dem zweiten Bereich 5 und dem dritten Bereich 23 zum Analysedetektor 8 wenigstens teilweise zu führen. Auch Kerne der optischen Fasern 9a bis 9d haben jeweils einen Durchmesser von einigen 100 μm. Die optischen Fasern 9a bis 9d sind über ein Faserstecker-Array an den Analysedetektor 8 angeschlossen (nicht gezeigt).
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Der Analysedetektor 8 ist als Gitterspektrometer ausgebildet. Damit ist der Analysedetektor 8 eingerichtet, das ihm über die optischen Fasern 9a bis 9d zugeführte Analyselicht in verschiedene spektrale Komponenten aufzuspalten und jeweils wenigstens eine relative Intensität der spektralen Komponenten zu bestimmen. In dem vorliegenden Beispiel ist der Analysedetektor 8 eingerichtet, ein Spektrum des Analyselichts mit einer Auflösung von etwa 0,5 nm aufzunehmen. Eine Aufnahme dieses Spektrums dauert gewöhnlich weniger als 100 μs.
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Das Analysegerät 1 weist ferner ein als Linse ausgebildetes abbildendes Element 6 und einen Bilddetektor 7 auf. Das abbildende Element 6 ist eingerichtet, den mit dem ersten Beleuchtungslicht beleuchteten ersten Bereich 3 der Probe 32 auf den Bilddetektor 7 abzubilden. Der Bilddetektor 7 ist eingerichtet, ein Bild des ersten Bereichs 3 aufzunehmen. Der Bilddetektor 7 umfasst eine Vielzahl von pixelartig nebeneinander angeordneten Bilddetektorelementen und ist in dem vorliegenden Beispiel als CCD-Chip ausgebildet. Ebenso ist es denkbar, dass der Bilddetektor 7 als CMOS-Kamerachip ausgebildet ist. Eine Detektionsfläche des Bilddetektors 7 beträgt etwa 0,5 cm·0,5 cm. Der Bilddetektor 7 ist eingerichtet, Licht in einem Spektralbereich zwischen etwa 300 nm und etwa 1 μm zu detektieren. Eine Detektionseffizienz des Bilddetektors 7 beträgt bei Raumtemperatur wenigstens 50%. Die einzelnen Pixel des als CCD-Chip ausgebildeten Bilddetektors 7 haben eine Kantenlänge von 20 μm. Der Bilddetektor 7 ist eingerichtet, farbige Bilder aufzunehmen.
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Die Aufnahme eines Bildes des relativ großen ersten Bereichs 3 mit Hilfe des abbildenden Elements b und mit Hilfe des Bilddetektors 7 dient einem Benutzer des Analysegerätes 1 dazu, sich z. B. zu Dokumentationszweicken einen Überblick über eine Beschaffenheit der Oberfläche der Probe 32 in dem ersten Bereich 3 zu machen. Der Bilddetektor 7 detektiert dabei insbesondere aus dem ersten Bereich 3 gestreutes erstes Beleuchtungslicht, zweites Beleuchtungslicht und drittes Beleuchtungslicht. Der mit dem zweiten Beleuchtungslicht beleuchtete zweite Bereich 5 und der mit dem dritten Beleuchtungslicht beleuchtete dritte Bereich 23 sind in dem mit dem Bilddetektor 7 aufgenommenen Bild des ersten Bereichs 3 gut zu erkennen. Mit Hilfe des Bilddetektors 7 kann also festgestellt werden, wo in dem ersten Bereich 3 der zweite Bereich 5 und der dritte Bereich 23 zu einem gegebenen Zeitpunkt positioniert sind. Insbesondere können eine Aufnahme des Bildes des ersten Bereichs 3 mit dem Bilddetektor 7 und eine Analyse des Analyselichts mit dem Analysedetektor 8 gleichzeitig erfolgen.
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Das Analysegerät 1 umfasst ferner einen weiteren Analysedetektor 24, der eine erste Lawinenfotodiode 25a, eine zweite Lawinenfotodiode 25b und eine dritte Lawinenfotodiode 25c aufweist. An die Stelle der APDs 25a, 25b und 25c können jeweils z. B. auch PMTs treten. Über Faserstecker 26 sind die APDs 25a, 25b und 25c mit optischen Fasern 29a, 29b, 29c, 29d und 29e verbunden. Das aus dem zweiten Bereich 5 und aus dem dritten Bereich 23 gestreute und/oder reflektierte und/oder emittierte Analyselicht wird über die Fokussierlinse 36 nicht nur in die Fasern 9a bis 9d, sondern auch in die optischen Fasern 29a bis 29e eingekoppelt. Die zwischen dem zweiten Bereich 5 und dem dritten Bereich 23 und dem weiteren Analysedetektor 24 angeordneten optischen Fasern 29a bis 29e sind demnach eingerichtet, das Analyselicht auf einem Weg von dem zweiten Bereich 5 und dem dritten Bereich 23 zum weiteren Analysedetektor 24 wenigstens teilweise zu führen.
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In dem vorliegenden Beispiel sind die optischen Fasern 29a und 29b mit der APD 25a, die optischen Fasern 29c und 29d mit der APD 25b sowie die optische Faser 29e mit der APD 25c verbunden. Am Eingang der APDs 25a bis 25c sind jeweils verschiedene optische Filter Bandpassfilter angeordnet, so dass die APDs 25a bis 25c jeweils in einem unterschiedlichen spektralen Bereich detektieren. Hier wird mit der APD 25a nur blaues Licht in einem Spektralbereich von 400 bis 450 nm detektiert. Mit der APD 25b wird nur grünes Licht in einem Spektralbereich von 500 bis 550 nm detektiert. Mit der APD 25c wird nur rotes Licht in einem Spektralbereich von 600 bis 700 nm detektiert. Auch der weitere Analysedetektor 24 dient also der Detektion und Analyse des aus dem zweiten Bereich 5 und aus dem dritten Bereich 23 gestreuten und/oder reflektierten und/oder emittierten Analyselichts. Gegenüber dem Analysedetektor 8 weist der weitere Analysedetektor 24 eine erheblich verbesserte Zeitauflösung auf. Mit dem weiteren Analysedetektor 24 ist es beispielsweise möglich, Fluoreszenzabklingzeiten zu bestimmen. Dies geschieht im Zusammenhang mit der gepulsten Fluoreszenzanregung durch die zweite Lichtquelle 4. Eine Zeitauflösung des weiteren Analysedetektors 24 beträgt hier weniger als 100 ps.
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Die erste Lichtquelle 2, die zweite Lichtquelle 4, die dritte Lichtquelle 22, der Bilddetektor 7, der Analysedetektor 8 und der weitere Analysedetektor 24 sind jeweils über elektrische Leitungen 45 mit einer Datenverarbeitungseinheit 10 verbunden. Die Datenverarbeitungseinheit 10 umfasst einen Speicherchip 12, der eingerichtet ist, mit dem Analysedetektor 8, mit dem weiteren Analysedetektor 24 und mit dem Bilddetektor 27 aufgenommene Daten wenigstens zeitweise zu speichern. Ferner weist die Datenverarbeitungseinheit 10 eine Datenschnittstelle 13 auf. Diese ist in dem vorliegenden Beispiel als USB-Schnittstelle ausgebildet. Über die USB-Schnittstelle können in dem Speicherchip 12 gespeicherte Daten an weitere Geräte übermittelt werden. Es ist auch denkbar, dass die Datenschnittstelle 13 als Sende- und Empfangseinheit ausgebildet ist. In diesem Fall kann eine Weiterleitung von in dem Speicherchip 12 gespeicherten Daten an weitere Geräte drahtlos erfolgen. Die Datenverarbeitungseinheit 10 weist weiterhin einen Mikroprozessor 14 auf. An die Stelle des Mikroprozessors 14 kann auch ein Mikrocontroller oder ein FPGA treten. Der Mikroprozessor 14 ist ausgebildet, mit dem Bilddetektor 7 und/oder mit dem Analysedetektor 8 und/oder mit dem weiteren Analysedetektor 24 aufgenommene und in dem Speicherchip 12 gespeicherte Daten auszuwerten. Das Auswerten der Daten kann beispielsweise eine grafische Darstellung der Daten umfassen. Die Datenverarbeitungseinheit 10 umfasst weiterhin eine als Sensorbildschirm ausgebildete Eingabe- und Ausgabeeinheit 40. Auf dieser können einem Benutzer beispielsweise mit dem Analysegerät 1 aufgenommene Daten angezeigt werden.
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Über die Eingabe- und Ausgabeeinheit 40 ist es dem Benutzer ferner möglich, die Lichtquellen 2, 4 und 22, den Bilddetektor 7 und die Analysedetektoren 8 und 24 anzusteuern. Beispielsweise kann über die Eingabe- und Ausgabeeinheit 40 eine Intensität des ersten Beleuchtungslichts und/oder des zweiten Beleuchtungslichts und/oder des dritten Beleuchtungslichts eingestellt werden. Über die Eingabe- und Ausgabeeinheit 40 kann auch eine Repetitionsrate der gepulst betriebenen zweiten Lichtquelle 4 eingestellt werden. Auch ist es möglich, über die Eingabe- und Ausgabeeinheit 40 eine Belichtungszeit des Bilddetektors 7 und/oder des als Gitterspektrometer ausgebildeten Analysedetektors 8 einzustellen. Schließlich ist es möglich, eine Zeitauflösung des weiteren Analysedetektors 24 zu kontrollieren.
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Die optischen Fasern 9a bis 9d, 15, 27 sowie 29a bis 29e sind an einem dem ersten Bereich zugewandten Ende in einem Kabel 18 zusammengefasst, welches hier aus Metall gebildet ist. Das Kabel 18 wird auch als Optode bezeichnet. Das Kabel 18 hat einen Außendurchmesser von wenigen Millimetern. Die in dem Kabel 18 zusammengefassten optischen Fasern verlaufen innerhalb des Kabels 18 also unmittelbar nebeneinander. Ein Abstand zwischen je zwei innerhalb des Kabel s 18 verlaufenden optischen Fasern beträgt also höchstens wenige Millimeter, vorzugsweise weniger als 1 mm. Auf diese Weise wird garantiert, dass das aus dem zweiten Bereich 5 und aus dem dritten Bereich 23 gestreute und/oder emittierte Analyselicht effizient in die zur Detektion vorgesehenen optischen Fasern 9a bis 9d und 29a bis 29e eingekoppelt wird.
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Das Kabel s 18 ist derart bewegbar, dass der zweite Bereich 5 und der dritte Bereich 23 innerhalb des ersten Bereichs 3 beliebig positionierbar sind (siehe auch 3). Dabei wird das Kabel 18 senkrecht zu einer Richtung bewegt, in der das zweite und das dritte Beleuchtungslicht aus dem Kabel 18 austreten. Durch Abrastern des ersten Bereichs mit dem zweiten Bereich 5 und dem dritten Bereich 23 in Verbindung mit einer Analyse des aus dem zweiten Bereich 5 und dem dritten Bereich 23 emittierten und/oder reflektierten und/oder gestreuten Analyselichts ist es möglich, eine spektrale Karte des gesamten ersten Bereichs 3 zu erstellen. Das Kabel 18 kann in Schritten von etwa 10 nm bewegt werden. Eine Schrittweite der Bewegung des Kabels 18 kann jedoch auch deutlich größer sein, z. B. einige 100 μm. Zum Bewegen des Kabel s 18 weist das Analysegerät 1 einen hier nicht gezeigten Piezoaktuator auf. Ebenso ist es möglich, zu diesem Zweck einen elektrischen Linearmotor oder ein anderes bewegendes Element zu verwenden.
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Die erste Lichtquelle 2, die zweite Lichtquelle 4, der Bilddetektor 7, der Analysedetektor 8, der weitere Analysedetektor 24, die Datenverarbeitungseinheit 10, die optischen Fasern 9a–d, 15, 27 sowie 29a–e, das abbildende Element 6 und die Fokussierlinse 36 sind innerhalb eines Gehäuses 11 angeordnet, welches Teil des Analysegerätes 1 ist. Es ist auch denkbar, dass eine oder mehrere der zuvor genannten Komponenten nicht innerhalb des Gehäuses 11, sondern an dem Gehäuse 11 angeordnet sind, z. B. an dessen Außenseite. Ein erster Teil des Gehäuses 11 bildet einen Rumpfteil 11a des Gehäuses 11 und ein zweiter Teil des Gehäuses 11 bildet einen Messkopf 11b. Der Messkopf 11b ist der zu untersuchenden Probe 32, insbesondere also dem beleuchteten ersten Bereich 3 zugewandt.
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Das Gehäuse 11 dient dem Schutz und der Arretierung der innerhalb des Gehäuses 11 angeordneten Komponenten des Analysegerätes 1. Das Gehäuse 11 ist hauptsächlich aus Kunststoff gefertigt. Ebenso kann es mindestens teilweise aus Aluminium oder anderen Metallen bzw. Metalllegierungen gefertigt sein. In der schematischen Darstellung der 1 nicht gezeigt ist, dass an dem Gehäuse 11 mindestens ein Griff angeordnet oder in das Gehäuse 11 integriert ist. Der Griff erleichtert eine Handhabung des Analysegerätes 1 durch den Benutzer. Das Analysegerät 1 hat ein Gewicht von etwa 1 kg und ist dadurch besonders einfach von einer Person bedienbar. Eine Länge 46 des Analysegerätes 1 beträgt etwa 20 cm. Eine Breite 47 und eine in 1 nicht gezeigte Höhe des Analysegerätes 1 betragen jeweils etwa 15 cm. Diese Abmessungen können jeweils auch um einen Faktor 2 bis 3 kleiner sein. Am der Probe 32 zugewandten Ende 33 des Analysegerätes 1 sind die erste Lichtquelle 2, der Bilddetektor 7 und dem ersten Bereich 3 zugewandte Faserausgänge der optischen Fasern 9a–d, 15, 27 sowie 29a–d in etwa in einer Ebene angeordnet. Abweichungen von einer Anordnung dieser Komponenten in einer Ebene betragen höchstens einige cm. Diese Abweichungen können auch weniger als 1 cm oder weniger als einige mm betragen. Insbesondere sind die zum Beleuchten und die zum Aufnehmen des Analyselichtes eingerichteten optischen Fasern auf derselben Seite der zu untersuchenden Probe 32 angeordnet.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Analysegerätes 1. Wiederkehrende Merkmale sind dabei jeweils mit identischen Bezugszeichen versehen. Die in der 2 gezeigte zweite Ausführungsform des Analysegerätes 1 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass die optische Faser 15, welche das zweite Beleuchtungslicht führt, an einem Punkt 41 mit der optischen Faser 27, die das dritte Beleuchtungslicht führt, durch Fusionsspleißen fusioniert ist. In einem zwischen dem Punkt 41 und dem dem ersten Bereich 3 zugewandten Faserende der Faser 27 führt die Faser 27 also nicht nur das dritte Beleuchtungslicht, sondern auch das zweite Beleuchtungslicht. Entsprechend fallen der zweite Bereich 5 und der dritte Bereich 23 bei dieser zweiten Ausführungsform des Analysegerätes 1 mit großer Genauigkeit zusammen, weshalb in 2 lediglich der dritte Bereich 23 dargestellt ist.
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In 3 ist ein Schnitt durch den Messkopf 11b entlang der in 1 gezeigten Schnittebene 42 dargestellt. Ein Querschnitt des Messkopfes 11b ist in etwa rund mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 4 cm. Deutlich zu erkennen ist, dass die Lichtquelle 2 vier identische Weißlicht-LEDs umfasst, die jeweils in einem Randbereich des Messkopfes 11b angeordnet und bezüglich eines Mittelpunktes des Querschnitts des Messkopfes 11b in etwa symmetrisch ausgerichtet sind. Durch diese Anordnung wird eine weitgehend homogene Beleuchtung des ersten Bereiches 3 mit dem von der ersten Lichtquelle 2 emittierten ersten Beleuchtungslicht erreicht. Ungefähr in der Mitte des Querschnitts des Messkopfes 11b ist das Kabel 18 zu erkennen, in dem die optischen Fasern 15, 27, 9a bis 9d und 29a bis 29e angeordnet sind. Abstände zwischen den Fasern 15 und 27 und optischen Fasern 9a bis 9d bzw. 29a bis 29e betragen jeweils weniger als 1 mm. Die Aufnahme des Analyselichtes durch die optischen Fasern 9a bis 9d und 29a bis 29e erfolgt auf diese Weise besonders effizient. Das entlang lateralen Richtungen 20 und 21 bewegliche Kabel 18 ist damit in jeder Position so ausgerichtet, dass das Analyselicht optimal detektiert werden kann. Das Kabel 18 ist entlang der lateralen Richtungen 20 und 21 innerhalb eines Bereiches 43 frei positionierbar. Zwei jeweils mit einem Kreuz markierte optische Fasern sind blinde Fasern, die weder zur Beleuchtung der Probe 32 noch zur Aufnahme des Analyselichtes und zum Weiterleiten des Analyselichtes an einen der Detektoren 7, 8 oder 24 benutzt wird.
