DE102014104518B4 - multifunction measuring head - Google Patents

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Abstract

Multifunktionale Messvorrichtung wobei mehrere Beleuchtungsfenster (3, 4, 5, 6, 19) und mehrere Detektionsfenster (2, 3, 4, 4', 5', 20) derart angeordnet sind, dass das Anregungslicht in einem Beleuchtungsfleck auf einer zu analysierenden Probe zusammengeführt wird und wobei die Beleuchtungsfenster (3, 4, 5, 6, 19) mit Lichtquellen verbunden sind, die geeignet sind Licht in einem Wellenlängenbereich für NIR-Messungen, UV/VIS-Messungen und/oder in einem für Fluoreszenz-Messungen geeigneten Wellenbereich auszusenden, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Messvorrichtung zugehöriger Aufsatz zur Probenaufnahme vorhanden ist, wobei der Aufsatz eine Küvettenhalterung (15) oder eine Halterung für eine Tablette aufweist.Multifunctional measuring device in which several illumination windows (3, 4, 5, 6, 19) and several detection windows (2, 3, 4, 4', 5', 20) are arranged in such a way that the excitation light is brought together in an illumination spot on a sample to be analyzed and wherein the illumination windows (3, 4, 5, 6, 19) are connected to light sources that are suitable for emitting light in a wavelength range for NIR measurements, UV/VIS measurements and/or in a wavelength range suitable for fluorescence measurements , characterized in that there is an attachment associated with the measuring device for taking samples, the attachment having a cuvette holder (15) or a holder for a tablet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Messkopf zur Analyse verschiedener Substanzen.The invention relates to a measuring head for analyzing various substances.

Im pharmazeutischen bzw. molekularbiologischen Bereich ist es oftmals notwendig, präzise und zuverlässige Analysen von Stoffen durchzuführen. Hierbei werden insbesondere mit Hilfe spektroskopischer Analysen verschiedenste Substanzen identifiziert und analysiert.In the pharmaceutical and molecular biological fields, it is often necessary to carry out precise and reliable analyzes of substances. A wide variety of substances are identified and analyzed here, in particular with the aid of spectroscopic analyses.

Üblicherweise werden verschiedene Analysemethoden an derselben Probe zeitlich und räumlich getrennt voneinander durchgeführt, da herkömmliche Geräte üblicherweise auf eine spektroskopische Methode spezialisiert sind und somit maximal eine Messung zeitgleich an einer Probe durchgeführt werden kann. Werden Messungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt, so ist das Messergebnis oftmals ungenau. Ebenso kann durch die Messung einer Probe zu verschiedenen Zeitpunkten mit verschiedenen Methoden aufgrund der räumlichen Abweichung des Messpunktes oder Messfeldes zu Ungenauigkeiten führen.Usually, different analysis methods are performed on the same sample separately in terms of time and space, since conventional devices are usually specialized in one spectroscopic method and therefore a maximum of one measurement can be performed on a sample at the same time. If measurements are carried out at different points in time, the measurement result is often imprecise. Likewise, measuring a sample at different points in time using different methods can lead to inaccuracies due to the spatial deviation of the measuring point or measuring field.

Weiterhin ist es, insbesondere bei der Überprüfung von beispielsweise Medikamenten wichtig, schnell und zuverlässig beispielsweise eine speziell vom Hersteller implizierte Verteilung des Wirkstoffes zu erkennen oder qualitative Aussagen treffen zu können, um so mögliche wirkstofffreie, falsche oder sonstige Nachahmpräparate von den Originalen zu unterscheiden. Um dies zu gewährleisten, ist es notwendig, verschiedene Analysemethoden schnell, zeitgleich und zuverlässig durchführen zu können.Furthermore, it is important, especially when checking medicines, for example, to be able to quickly and reliably identify a distribution of the active substance specifically implied by the manufacturer or to be able to make qualitative statements in order to distinguish possible active substance-free, false or other imitation preparations from the originals. In order to ensure this, it is necessary to be able to carry out various analysis methods quickly, simultaneously and reliably.

In der deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 032 600 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Oberflächeneigenschaften mit Mehrfachmessung offenbart. Die dort gelehrte Vorrichtung umfasst mehrere in einer Vorrichtung zusammengefasste Messköpfe, mit deren Hilfe die Oberfläche des Lacks eines Automobils untersucht werden kann, um die Lackrezeptur durch Vergleich von optischen Analysedaten mit in einer Datenbank hinterlegten Daten zu ermitteln.In the German Offenlegungsschrift DE 10 2010 032 600 A1 an apparatus and a method for determining surface properties with multiple measurements is disclosed. The device taught there includes several measuring heads combined in one device, with the help of which the surface of the paintwork of an automobile can be examined in order to determine the paint recipe by comparing optical analysis data with data stored in a database.

In der japanischen Patentanmeldung JP 2012-150107 A wird ein Online-Messverfahren zur Messung von anisotropen Eigenschaften eines Materialfilms offenbart. Um die anisotropen Eigenschaften zu charakterisieren, werden zu beiden Seiten eines vorbeilaufenden Materialfilms jeweils mehrere Detektoren und Lichtquellen positioniert, die den vorbeilaufenden materialfilm in verschiedenen Richtungen durchleuchten.In the Japanese patent application JP 2012-150107 A an online measurement method for measuring anisotropic properties of a material film is disclosed. In order to characterize the anisotropic properties, several detectors and light sources are positioned on both sides of a passing material film, which illuminate the passing material film in different directions.

In der japanischen Patentanmeldung JP 2013-076607 A wird eine Vorrichtung zur Messung von Streulicht offenbart, wobei ein zu vermessendes Objekt mit einer Mehrzahl von Detektionsleuchten angestrahlt wird und eine Mehrzahl von Detektoren nehmen das auf der Oberfläche gestreute Licht auf.In the Japanese patent application JP 2013-076607 A a device for measuring scattered light is disclosed, wherein an object to be measured is illuminated with a plurality of detection lights and a plurality of detectors record the light scattered on the surface.

In der europäischen Patentanmeldung EP 2 463 616 A1 wird ein Interferometer-Mikroskop offenbart, das zur Analyse der Oberfläche von Wafern bei der Herstellung von Mikrochips eingesetzt werden kann. Die dort gelehrte Vorrichtung hat einen um einen geringen Winkel kippbaren, halbdurchlässigen Spiegel, der Interferenzringe auf einem eigens dafür eingerichteten Detektor abbilden kann.In the European patent application EP 2 463 616 A1 discloses an interferometric microscope that can be used to analyze the surface of wafers used in the manufacture of microchips. The device taught there has a semi-transparent mirror that can be tilted by a small angle and that can image interference fringes on a detector specially set up for this purpose.

In der US-Patentanmeldung US 2009/0310213 A1 wird eine Fluoreszenz-Mikroskop offenbart, das in seinem Beleuchtungsträger in der Nähe des Objektivs mindestens drei verschiedene Lichtquellen zur gleichmäßigen Ausleuchtung des Objekts aufweist. Die Lichtquellen sind dabei um das Objektiv herum angeordnet.In the US patent application U.S. 2009/0310213 A1 discloses a fluorescence microscope that has at least three different light sources in its illumination support near the lens for uniform illumination of the object. The light sources are arranged around the lens.

In der britischen Patentanmeldung GB 2 322 206 A wird ein konfokales Mikroskop offenbart, mit dessen Hilfe eine Probe mit Infrarotlicht für einen Transmissionsspektroskopie durchleuchtet werden kann.In the UK patent application GB 2 322 206 A discloses a confocal microscope that can be used to transilluminate a sample with infrared light for transmission spectroscopy.

In der europäischen Patentanmeldung EP 2 157 415 A1 wird ein optisches Mikroskop offenbart, in welchem mit Hilfe von stimulierter Raman-Streuung und entsprechenden Detektoren der Kontrast des optischen Bildes erhöht wird. Dabei wird das elektronisch aufbereitete Raman-Abbild mit dem optischen Bild überlagert.In the European patent application EP 2 157 415 A1 discloses an optical microscope in which the contrast of the optical image is increased with the aid of stimulated Raman scattering and corresponding detectors. The electronically processed Raman image is overlaid with the optical image.

Schließlich wird in dem US-Patent US 5 304 810 A wird ein konfokales optisches Rastermikroskop offenbart, in welchem eine Probe an zwei verschiedenen Stellen parallel durch einen Schlitz fluoreszenzspektroskopisch oder reflexionsspektroskopisch untersucht werden kann.Finally, in the US patent U.S. 5,304,810 A discloses a confocal optical scanning microscope in which a sample can be examined at two different points in parallel through a slit using fluorescence spectroscopy or reflection spectroscopy.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung anzugeben, die es ermöglicht, parallel in einem lokal eng begrenzten Bereich verschiedene spektroskopische Analysemethoden in einem Gerät durchzuführen.It is therefore an object of the invention to specify a measuring device that makes it possible to carry out different spectroscopic analysis methods in one device in parallel in a locally narrowly limited area.

Diese Aufgabe wird durch die Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte, mögliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung dar.This object is achieved by the measuring device with the features of claim 1. The dependent claims represent advantageous, possible embodiments of the measuring device according to the invention.

Eine erfindungsgemäße multifunktionale Messvorrichtung weist mehrere Beleuchtungsfenster und mehrere Detektionsfenster auf, die derart angeordnet sind, dass das Anregungslicht in einem Beleuchtungsfleck auf einer zu analysierenden Probe zusammengeführt wird. Das Anregungslicht kann dabei Licht unterschiedlicher Wellenlängen, insbesondere in Wellenlängenbereichen für NIR- oder UVNIS-Messung, Raman-Messungen oder von Wellenlängenbereichen, die geeignet sind, Fluoreszenz-Messungen durchzuführen, aufweisen. So können mehrere verschiedene spektroskopische Analysen parallel in einem sehr begrenzten Bereich und unabhängig davon, ob die zu analysierende Substanz ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder gasförmig ist, durchgeführt werden. Als Beleuchtungsfenster ist der Bereich im Messkopf, wo das Anregungslicht aus diesem austritt, zu verstehen. Als Detektionsfenster ist der Bereich im Messkopf zu verstehen, wo die von einem Beleuchtungsfleck ausgehende Strahlung erfasst wird.A multifunctional measuring device according to the invention has a number of illumination windows and a number of detection windows that are designed in this way are arranged so that the excitation light is brought together in an illumination spot on a sample to be analyzed. The excitation light can have light of different wavelengths, in particular in wavelength ranges for NIR or UVNIS measurements, Raman measurements or wavelength ranges that are suitable for carrying out fluorescence measurements. In this way, several different spectroscopic analyzes can be carried out in parallel in a very limited area, regardless of whether the substance to be analyzed is a solid, a liquid or a gas. The area in the measuring head where the excitation light exits is to be understood as the illumination window. The detection window is the area in the measuring head where the radiation emitted by an illumination spot is detected.

Der Beleuchtungsfleck weist bevorzugt eine maximale laterale Erstreckung von bis zu 20mm, insbesondere von 5mm auf. Die Geometrie des Beleuchtungsflecks kann dabei mittels einer Blende insbesondere kreisförmig gestaltet sein. Selbstverständlich sind auch andere geometrische Formen denkbar.The illumination spot preferably has a maximum lateral extent of up to 20 mm, in particular 5 mm. In this case, the geometry of the illumination spot can, in particular, be circular by means of a diaphragm. Of course, other geometric shapes are also conceivable.

Bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung sind die Beleuchtungsfenster mit Lichtquellen verbunden, die geeignet sind Licht in einem Wellenlängenbereich für NIR-Messungen, UV/VIS-Messungen und/oder in einem für Fluoreszenz-Messungen geeigneten Wellenlängenbereich auszusenden. Als Lichtquelle ist hier nicht zwingend sichtbares Licht zu verstehen, sondern vielmehr elektromagnetische Strahlung verschiedener Wellenlängen. Durch eine geringe maximale laterale Erstreckung des Beleuchtungsflecks und die Beleuchtungsfenster, welche mit verschiedenen Lichtquellen verbunden sind, können an einer zu analysierende Substanz in kürzester Zeit, ohne einen Transfer in eine weitere Messvorrichtung, verschiedenste spektroskopische Messungen durchgeführt werden.In the measuring device according to the invention, the illumination windows are connected to light sources that are suitable for emitting light in a wavelength range for NIR measurements, UV/VIS measurements and/or in a wavelength range suitable for fluorescence measurements. Visible light is not necessarily to be understood here as a light source, but rather electromagnetic radiation of different wavelengths. Due to a small maximum lateral extent of the illumination spot and the illumination windows, which are connected to different light sources, a wide variety of spectroscopic measurements can be carried out on a substance to be analyzed in a very short time, without transfer to another measuring device.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Messvorrichtung neben den bereits genannten spektroskopischen Methoden zusätzlich ein weiteres Beleuchtungsfenster und ein weiteres Detektionsfenster auf, welche für Raman-Messungen geeignet sind. Dadurch kann neben den bereits erwähnten analytischen Methoden auch Kristallinität, Kristallorientierung, Zusammensetzung, Verspannung, Temperatur, Dotierung und Relaxation einer Substanz oder auch der Pressdruck beispielsweise einer Tablette analysiert werden.In an advantageous embodiment, in addition to the spectroscopic methods already mentioned, the measuring device also has a further illumination window and a further detection window, which are suitable for Raman measurements. In this way, in addition to the analytical methods already mentioned, crystallinity, crystal orientation, composition, strain, temperature, doping and relaxation of a substance or the compression pressure of a tablet, for example, can also be analyzed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung weisen die Beleuchtungsfenster und Detektionsfenster die Anordnung eines Arrays auf. Ein Array erlaubt Messungen analog zu Pushbroom-Messungen, wodurch ortsaufgelöste Analysen einer Substanz durchgeführt werden können.In a further advantageous embodiment of a measuring device according to the invention, the illumination windows and detection windows are arranged in an array. An array allows measurements analogous to pushbroom measurements, which means that spatially resolved analyzes of a substance can be carried out.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung weist des Weiteren einen zugehörigen Aufsatz zur Probenaufnahme auf, wobei dieser eine Küvettenhalterung, eine Halterung für eine Petrischale oder eine Halterung für eine Tablette aufweisen kann. The measuring device according to the invention also has an associated attachment for taking samples, which can have a cuvette holder, a holder for a Petri dish or a holder for a tablet.

Selbstverständlich sind auch weitere Halterungen, wie beispielsweise für Objektträger oder 96well-Platten denkbar.Of course, other mounts, such as for object carriers or 96-well plates, are also conceivable.

Eine Küvettenhalterung ist dabei bevorzugt derart gebildet, dass die Strahlenführung durch die Küvette, welche die zu analysierende Substanz enthält, gelenkt wird.A cuvette holder is preferably formed in such a way that the beam guidance is directed through the cuvette, which contains the substance to be analyzed.

Von Vorteil ist es, wenn der Aufsatz aus einem Kunststoff gebildet ist, dies verleiht dem Aufsatz die nötige Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, um auf die Messvorrichtung montiert zu werden. Weiterhin kann durch die Verwendung von Kunststoff ein Aufsatz, entsprechend der zu analysierenden Substanz, mittels eines 3D-Druckverfahrens individuell gestaltet werden.It is advantageous if the attachment is made of a plastic, this gives the attachment the necessary flexibility and adaptability to be mounted on the measuring device. Furthermore, by using plastic, an attachment can be individually designed according to the substance to be analyzed using a 3D printing process.

Die Messvorrichtung ist bevorzugt aus einem Edelstahl oder einem Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium gebildet, welche die Formstabilität der Messvorrichtung gewährleisten. Ebenso kann durch die Verwendung von beispielsweise schwarz eloxiertem Aluminium eine Bildung von Artefakten vermieden werden.The measuring device is preferably made of stainless steel or a light metal such as aluminum, which ensure the dimensional stability of the measuring device. The formation of artefacts can also be avoided by using, for example, black anodized aluminum.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung kann vorteilhaft in einem Lichtmikroskop angeordnet sein, wobei die Objektive des Lichtmikroskops bevorzugt reflektierende Elemente, wie beispielsweise Spiegel aufweisen. Dadurch sind die Abbildungseigenschaften unabhängig von den verwendeten Wellenlängen.The measuring device according to the invention can advantageously be arranged in a light microscope, with the lenses of the light microscope preferably having reflecting elements, such as mirrors. As a result, the imaging properties are independent of the wavelengths used.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen, exemplarisch verschiedene Ausführungsformen der Erfindungen erläutert.Various embodiments of the invention are explained below by way of example with reference to the drawings.

Es zeigt:

  • 1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messkopfes von der probenabgewandten Seite;
  • 2: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messkopfes von der probenzugewandten Seite;
  • 3: eine schematische Darstellung eines Aufsatzes für einen erfindungsgemäßen Multimesskopf mit Küvettenhalterung;
  • 4: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messkopfes;
  • 4a: eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Messkopfes;
  • 5: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Lichtleiters; und
  • 5a: eine schematische Darstellung einer exemplarischen Faseranordnung eines Lichtleiterbündels
It shows:
  • 1 : a schematic representation of an embodiment of a measuring head according to the invention from the side facing away from the sample;
  • 2 : a schematic representation of an embodiment of a measuring head according to the invention from the side facing the sample;
  • 3 : a schematic representation of an attachment for a multi-measuring head according to the invention with cuvette holder;
  • 4 : a schematic representation of a further embodiment of a measuring head according to the invention;
  • 4a : a schematic sectional illustration of a further embodiment of a measuring head according to the invention;
  • 5 : a schematic representation of an embodiment of a light guide; and
  • 5a : a schematic representation of an exemplary fiber arrangement of a light guide bundle

In 1 ist schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mulitfunktionsmesskopfes von der probenabgewandten Seite her gesehen dargestellt. Ein erfindungsgemäßer Multifunktionsmesskopf weist verschiedene Absätze 8 und Befestigungsbohrungen 1 auf. Im vorliegenden Beispiel weist der Multifunktionsmesskopf neben den Befestigungsbohrungen 1 weitere Bohrungen 2, 3, 4, 4', 5, 5' und 6 auf, welche zur Aufnahme von Lichtleitern dienen, die in Beleuchtungs- bzw. Detektionsfenstern enden. Die Bohrung 2 weist Lichtleiter für UVNIS-Transmission und die Bohrung 3 weist Lichtleiter zur UVNIS-Reflektion auf. Die Bohrung 4 weist Lichtleiter zur Fluoreszenz-Anregung auf und in Bohrung 4' sind Lichtleiter zur Fluoreszenz-Detektion angeordnet. Die Lichtleiter für die Raman-Anregung bzw. Raman-Detektion sind in den Bohrungen 5 bzw. 5' angeordnet. Weiterhin sind die Lichtleiter für NIR-Reflektion in der Bohrung 6 angeordnet. Die Ausrichtung der Beleuchtungsfenster ist dabei so gewählt, dass die Strahlen auf einen Beleuchtungsfleck konzentriert sind. Die Detektionsfenster sind derart ausgerichtet, dass die von einem Beleuchtungsfleck ausgehende Strahlung optimal erfasst werden kann. Somit sind durch lediglich einen Messkopf bis zu 5 verschiedene spektroskopische Messungen möglich.In 1 an embodiment of a multifunction measuring head according to the invention is shown schematically, seen from the side facing away from the sample. A multifunction measuring head according to the invention has various shoulders 8 and fastening holes 1 . In the present example, the multifunction measuring head has, in addition to the fastening holes 1, further holes 2, 3, 4, 4', 5, 5' and 6, which are used to accommodate light guides which end in illumination or detection windows. The hole 2 has light guides for UVNIS transmission and the hole 3 has light guides for UVNIS reflection. The hole 4 has light guides for fluorescence excitation and light guides for fluorescence detection are arranged in the hole 4'. The light guides for the Raman excitation and Raman detection are arranged in the bores 5 and 5'. Furthermore, the light guides for NIR reflection are arranged in the bore 6 . The orientation of the illumination window is selected in such a way that the rays are concentrated on an illumination spot. The detection windows are aligned in such a way that the radiation emanating from an illumination spot can be optimally detected. Thus, up to 5 different spectroscopic measurements are possible with just one measuring head.

In 2 ist der aus 1 bekannte erfindungsgemäße Multifunktionsmesskopf von der probenzugewandten Seite her gesehen dargestellt.In 2 is it over? 1 known multifunction measuring head according to the invention shown seen from the side facing the sample.

Die Austrittsöffnungen der Bohrungen 2, 3, 4, 4', 5, 5' und 6 auf der Probenseite eines erfindungsgemäßen Multifunktionsmesskopfes und somit die austretenden unterschiedlichen Wellenlängen begrenzen sich, durch deren Anordnung, auf einen Messfleck 7 mit einer maximalen lateralen Ausdehnung von ca. 5 mm. So können verschiedene spektroskopische Methoden, wie beispielsweise UVNIS-, NIR-, Fluoreszenz- oder Raman-Messungen zeitgleich und in einem begrenzten Bereich einer zu analysierenden Substanz durchgeführt werden.The outlet openings of the bores 2, 3, 4, 4', 5, 5' and 6 on the sample side of a multifunction measuring head according to the invention and thus the different wavelengths that emerge are limited, due to their arrangement, to a measuring spot 7 with a maximum lateral extension of approx. 5mm Various spectroscopic methods, such as UVNIS, NIR, fluorescence or Raman measurements, can be carried out simultaneously and in a limited area of a substance to be analyzed.

Die Anordnung der Lichtleiter in verschiedenen Bohrungen, welche im Folgenden als Kanal bezeichnet werden, soll anhand der Schnitte A-A, B-B und C-C ausgehend von 2 näher erläutert werden.The arrangement of the light guides in various bores, which are referred to below as channels, is to be based on the sections AA, BB and CC starting from 2 be explained in more detail.

Der Schnitt A-A durch einen Multifunktionsmesskopf zeigt schematisch eine Anordnung einzelner Elemente für die Fluoreszenz-Anregung. Der Kanal 9 dient zur Führung des Lichtleiters und mündet in einem Hohlraum 12 an dessen dem Kanal 9 gegenüberliegendem Ende eine Linse 10 angeordnet ist. Die Linse 10 kollimiert das Licht. Eine weitere Linse 10.1 lenkt das Licht in Richtung der zu analysierenden Probe. Im Bereich zwischen den beiden Linsen 10 und 10.1 befinden sich Abstandsringe 11, welche beispielsweise durch Einkleben befestigt werden.Section A-A through a multifunction measuring head shows a schematic arrangement of individual elements for fluorescence excitation. The channel 9 is used to guide the light guide and opens into a cavity 12 at the opposite end of the channel 9 a lens 10 is arranged. The lens 10 collimates the light. Another lens 10.1 directs the light in the direction of the sample to be analyzed. In the area between the two lenses 10 and 10.1 there are spacer rings 11, which are attached, for example, by gluing.

Der Schnitt B-B durch einen Multifunktionsmesskopf zeigt schematisch eine Anordnung einzelner Elemente für die Raman-Detektion. Auch hier ist der Lichtleiter in einem Kanal 9 angeordnet an dessen Ende sich ein Hohlraum 12 anschließt. Für die Raman-Detektion wird im vorliegenden Beispiel das Licht zunächst mittels einer Linse 10.3 über einen Filter 13, beispielsweise ein Notchfilter, welcher das zurück gestreute Laserlicht mit der Anregungswellenlänge blockiert, gelenkt, um anschließend durch die Anordnung einer weiteren Linse 10.2 über den Hohlraum 12 in den Lichtleiter zur Detektion eingekoppelt zu werden.Section B-B through a multifunction measuring head shows a schematic arrangement of individual elements for Raman detection. Here, too, the light guide is arranged in a channel 9 at the end of which a cavity 12 is connected. For the Raman detection, in the present example, the light is first directed by means of a lens 10.3 via a filter 13, for example a notch filter, which blocks the back-scattered laser light with the excitation wavelength, and then by the arrangement of a further lens 10.2 via the cavity 12 to be coupled into the light guide for detection.

Der Schnitt C-C durch einen Multifunktionsmesskopf zeigt schematisch eine Anordnung einzelner Elemente für die Raman-Anregung. Wie bereits aus den Schnitten A-A und B-B bekannt tritt auch hier Licht mit einer bestimmten Wellenlänge aus einem Lichtleiter, welcher in einem Kanal 9 angeordnet ist, in einen Hohlraum 12. Eine Linse 10.4 richtet das Licht auf einen Filter 14, im vorliegenden Beispiel auf einen Laserlinefilter, um möglichst monochromatisches Licht für die Raman-Anregung zu erzeugen. Dieser Laserstrahl wird durch die Anordnung einer weiteren Linse 10.5 in Richtung zu analysierender Probe gelenkt.Section C-C through a multifunction measuring head shows a schematic arrangement of individual elements for Raman excitation. As already known from sections AA and BB, light with a specific wavelength also exits a light guide, which is arranged in a channel 9, into a cavity 12. A lens 10.4 directs the light onto a filter 14, in the present example onto a filter Laser line filter to produce the most monochromatic light possible for Raman excitation. This laser beam is directed in the direction of the sample to be analyzed by the arrangement of a further lens 10.5.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufsatzes für einen erfindungsgemäßen Multimesskopf mit Küvettenhalterung, welcher Transmissionsmessungen ermöglicht. Ein Aufsatz ist derart ausgebildet, dass er auf einen Multifunktionsmesskopf aufgesteckt, geschraubt oder geclipst werden kann. Der in 3 dargestellte Aufsatz weist eine Halterung 15 für eine Küvette (hier nicht dargestellt) auf. Links bzw. rechts neben der Halterung 15 befindet sich jeweils ein Spiegelelement 16 und 16'. Eines der Spiegelelemente 16, lenkt das durch eine in dem Aufsatz befindliche Öffnung fallende Licht bestimmter Wellenlänge durch die Küvette. Ein anderes Spiegelelement 16' lenkt das, durch die Küvette austretende Licht, in Richtung Detektionsfaser bzw. Richtung Multifunktionsmesskopf. Als Lichtquelle kann beispielsweise eine Deuterium-Halogen- Lichtquelle, welche in dieser Figur nicht dargestellt ist, dienen. Selbstverständlich sind weitere, hier in den Figuren nicht dargestellte, Aufsätze für beispielsweise Petrischalen oder Tabletten realisierbar. 3 shows a schematic representation of an attachment for a multi-measuring head according to the invention with cuvette holder, which enables transmission measurements. An attachment is designed in such a way that it can be plugged, screwed or clipped onto a multifunction measuring head. the inside 3 The attachment shown has a holder 15 for a cuvette (not shown here). A mirror element 16 and 16' is located on the left and right next to the holder 15, respectively. One of the mirror elements 16 directs the light of a certain wavelength falling through an opening in the attachment through the cuvette. Another mirror element 16' deflects the light exiting through the cuvette in the direction of the detection fiber or in the direction of the multifunction measuring head. As a light source for example a deuterium-halogen light source, which is not shown in this figure. Of course, further attachments, not shown here in the figures, can be realized for example for Petri dishes or tablets.

Eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Multifunktionsmesskopfes ist in 4 bzw. 4a dargestellt. Der Multifunktionsmesskopf weist hier neben einer Raman-Anregung 5 und -Detektion 5' eine Bohrung 17 in welcher eine Lichtleiteranordnung für ortsaufgelöste Analysen, analog zu Pushbroom-Messungen, realisiert ist.Another variant of a multifunction measuring head according to the invention is in 4 or. 4a shown. In addition to Raman excitation 5 and detection 5', the multifunction measuring head has a bore 17 in which a light guide arrangement for spatially resolved analyzes is implemented, analogous to pushbroom measurements.

In 5 ist schematisch eine Ausführungsform eines Arrays aus Lichtleiterbündeln dargestellt. Der Lichtleiterarray adressiert im vorliegenden Beispiel 25 Messpunkte 18 die einen Detektionsarray bilden. Jeder Messpunkt 18 für sich vereint verschiedene spektroskopische Methoden, wobei ein Messpunkt 18 12 Beleuchtungs- 19 bzw. Detektionsfenster 20 aufweist, wie in 5a dargestellt ist. Unter Beleuchtungs- bzw. Detektionsfenster sind in dieser Ausführungsform die Stirnflächen der Lichtleiterfasern zu verstehen. Dies bedeutet, dass in einer, wie in 5 dargestellten, Array-Anordnung in 25 einzelnen Messpunkten 18 jeweils UVNIS-, NIR- und Fluoreszenz-Messungen parallel und ortsaufgelöst durchgeführt werden können.In 5 is shown schematically an embodiment of an array of light guide bundles. In the present example, the light guide array addresses 25 measuring points 18 which form a detection array. Each measuring point 18 combines different spectroscopic methods, with a measuring point 18 having 12 illumination 19 or detection windows 20, as in 5a is shown. In this embodiment, the illumination and detection windows are to be understood as meaning the end faces of the optical fibers. This means that in a, as in 5 shown, array arrangement in 25 individual measuring points 18 each UVNIS, NIR and fluorescence measurements can be carried out in parallel and spatially resolved.

Claims (13)

Multifunktionale Messvorrichtung wobei mehrere Beleuchtungsfenster (3, 4, 5, 6, 19) und mehrere Detektionsfenster (2, 3, 4, 4', 5', 20) derart angeordnet sind, dass das Anregungslicht in einem Beleuchtungsfleck auf einer zu analysierenden Probe zusammengeführt wird und wobei die Beleuchtungsfenster (3, 4, 5, 6, 19) mit Lichtquellen verbunden sind, die geeignet sind Licht in einem Wellenlängenbereich für NIR-Messungen, UV/VIS-Messungen und/oder in einem für Fluoreszenz-Messungen geeigneten Wellenbereich auszusenden, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Messvorrichtung zugehöriger Aufsatz zur Probenaufnahme vorhanden ist, wobei der Aufsatz eine Küvettenhalterung (15) oder eine Halterung für eine Tablette aufweist.Multifunctional measuring device in which several illumination windows (3, 4, 5, 6, 19) and several detection windows (2, 3, 4, 4', 5', 20) are arranged in such a way that the excitation light is brought together in an illumination spot on a sample to be analyzed and wherein the illumination windows (3, 4, 5, 6, 19) are connected to light sources that are suitable for emitting light in a wavelength range for NIR measurements, UV/VIS measurements and/or in a wavelength range suitable for fluorescence measurements , characterized in that there is an attachment associated with the measuring device for taking samples, the attachment having a cuvette holder (15) or a holder for a tablet. Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Beleuchtungsfleck eine maximale laterale Erstreckung bis 20mm aufweist.measuring device claim 1 , whereby the illumination spot has a maximum lateral extent of up to 20mm. Messvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Beleuchtungsfleck eine maximale laterale Erstreckung von 5mm aufweist.measuring device claim 2 , the illumination spot having a maximum lateral extension of 5mm. Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein weiteres Beleuchtungsfenster (3, 4, 5, 6, 19) und ein weiteres Detektionsfenster (2, 3, 4, 4', 5', 20) angeordnet sind.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein a further illumination window (3, 4, 5, 6, 19) and a further detection window (2, 3, 4, 4', 5', 20) are arranged. Messvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das weitere Beleuchtungsfenster (5) und das weitere Detektionsfenster (5') für Raman-Messungen geeignet ist.measuring device claim 4 , wherein the further illumination window (5) and the further detection window (5 ') is suitable for Raman measurements. Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Beleuchtungsfenster (19) und Detektionsfenster (20) in einem Array angeordnet sind.Measuring device according to one of the preceding claims, in which the illumination windows (19) and detection windows (20) are arranged in an array. Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Aufsatz Umlenkelemente (16, 16') aufweist, die geeignet sind Messstrahlung durch die Küvette zu lenken.Measuring device according to one of the preceding claims, in which the attachment has deflection elements (16, 16') which are suitable for directing the measurement radiation through the cuvette. Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Aufsatz eine Halterung für eine Petrischale aufweist.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the attachment has a holder for a Petri dish. Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Aufsatz aus einem Kunststoff gebildet ist.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the attachment is formed from a plastic. Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Messvorrichtung aus einem Leichtmetall und/oder Edelstahl gebildet ist.Measuring device according to one of the preceding claims, wherein the measuring device is formed from a light metal and/or stainless steel. Messvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Leichtmetall Aluminium ist.measuring device claim 10 , where the light metal is aluminum. Lichtmikroskop mit einer Messvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche.Light microscope with a measuring device according to one of the preceding claims. Lichtmikroskop nach Anspruch 12, wobei ein Objektiv reflektive Elemente aufweist.light microscope claim 12 , wherein a lens has reflective elements.
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