DE1598221A1

DE1598221A1 - Verfahren und Geraet zum Begrenzen des Messfeldes eines Abtast- und Integriergeraetes

Info

Publication number: DE1598221A1
Application number: DE19651598221
Authority: DE
Inventors: Lomakka Goesta Mattias; Caspersson Torbjoern Oskar
Original assignee: CASPERSSON TORBJOERN OSKAR; LOMAKKA GOESTA MATTIAS
Current assignee: CASPERSSON TORBJOERN OSKAR; LOMAKKA GOESTA MATTIAS
Priority date: 1964-05-21
Filing date: 1965-05-20
Publication date: 1970-04-09
Also published as: GB1060886A; US3446562A

Description

Torbjörn Oskar CASPERSSON, Prof.

Gösta Mattias LOMAKKA, Ing.

Karolinska Institutet, Stockholm 60 (Schweden)

Verfahren und Gerät zum Begrenzen des Meßfeldes eines Abtast- und Integriergerätes·

Schwedische Priorität vom 21. Mai 1964

aus der schwedischen Patentanmeldung 6187/64

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zum Begrenzen des Meßfeldes eines. Abtast- und Integrier-Gerätes für die photometrische Analyse einer Materialprobe. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Mikrophotometer und Mikrointerferenzmeter zum Analysieren sehr kleiner Material-

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proben, aber ist auch nützlich bei Geräten für die photometrische Analyse von größeren Proben, beispielsweise photographischen Platten,

Das Verfahren nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Übertragung der Abtastbewegung auf einen Lichtfleck auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, Beobachtung des Lichtfleckes mit Hilfe eines Hilfs-Lichtelementes, wobei eine Membran zwischen den Schirm der Kathodenstrahlröhre und dem Hilfslichtelement eingebracht wird, das auf dem Abtastbereich ein Meßfeld von einer solchen Größe abgrenzt, daß nur das gewünschte Probestück bedeckt wird, wobei die Ausgangsimpulse aus dem Hilfslichtelement verwendet werden, um die photometrische Analyse einzuleiten und zu unterbrechen·

Das Gerät nach der Erfindung umfaßt ein Lichtelement, einen Probestückhalter, eine Einrichtung zum Erzeugen einer relativen Bewegung zwischen dem Lichtelement und dem Probestückhalter in Übereinstimmung mit dem gewünschten Äfcastverlauf und einen Integrator zum Integrieren der Ausgangsimpulse aus dem Lichtelement und ist gekennzeichnet durch eine Kathodenstrahlröhre, eine Einrichtung zum Übertragen der relativen Bewegung zwischen dem Lichtelement und dem Probestückhalter zu einem Lichtfleck auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre, ein Hilfslichtelement zum Beobachten des genannten Lichtflecks, einer Membran zwischen dem Schirmder Kathodenstrahlröhre und dem Hilfslichtelement zum

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Definieren des gewünschten Meßfeldes und ein elektronisches Gitter, das durch das Hilfslichtelement betätigt wird, um die Ausgangssignale von dem Lichtelement zum Integrator abzuschalten, wenn das Hilfslichtelement keinerlei Licht von dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erhält.

Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die darstellt, wie die Erfindung in einem Mikrophotometer verwendet werden kann. Fig· 1 zeigt ein zu analysierendes Probestück, eine Membran für die Abgrenzung des Probestückes und den Abtastverlauf, wie in der photometrischen Analyse durchgeführt. Fig. 2 zeigt einen Mikrophotometer mit einem Gerät nach der Erfindung. Fig. 3 zeigt den elektrischen Stromkreis des Gerätes, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt ein vergrößertes Bild eines Probestückes, das aus fünf Zellen 1-5 beispielsweise aus menschlichem Gewebe besteht. Es soll die Zelle Nr, 3 analysiert werden, um die Menge der lichtabsorbierenden Substanz in der genannten Zelle festzustellen. Dies erfolgt durch Hindurchführen eines Lichtstrahles durch die Zelle und Analyse der Absorption des Lichtstrahles in der Zelle, wobei der Grad der Absorption die Menge der lichtabsorbierenden Substanz

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darstellt. Wenn beispielsweise das Licht monochromatisch ist und eine Wellenlänge von 2650 Angstrom Einheiten hat, dann stellt die Absorption die Menge von Nukleinsäuren in der Zelle dar. Es wird der Einfachheit halber bevorzugt, die Lichtdurchlässigkeit anstelle der Absorption zu messen. Die Durchlässigkeit T beträgt:

T .= Io -^k«^c«^d

worin cd die Menge von lichtabsorbierender Substanz je Flächeneinheit ist, Demgemäss ist die Durchlässigkeit eine Exponentialfunktion der Menge von lichtabsorbierender Substanz. Die lichtabsorbierende Substanz ist nicht gleichmässig in der Zelle verteilt. Daher ist es nicht möglich, die Durchlässigkeit in einer einzigen Messung mit Hilfe eines Lichtstrahles zu messen, der die gesamte Zelle deckt. Es ist notwendig, die Messung auf einem kleinen Bereich durchzuführen, auf dem die lichtabsorbierende Substanz wahrscheinlich gleichmässig verteilt wird und den Messbereich zu bewegen, um den gesamten Bereich der Zelle zu decken und die Ergebnisse der genannten Messungen über dem gesamten Zellenbereich zu integrieren. Fig. 1 stellt einen kleinen Messbereich 6 dar. Bei der Analyse von Zellen hat es sich gezeigt, daß der Messbereich vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 1 Mikfcon haben sollte. Dieser Messbereich 6 wird in einem Abtastablauf bewegt, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt,

Fig. 1 zeigt auch die Kontur 7 des Messfeldes· Das Messfeld

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grenzt die Zelle 3 να» den anderen Zellen im Abtasfcbereich ab· Bs ist erwünscht, daß das Messen nur stattfinden soll, wenn der Messbereich 6 innerhalb der Kontur 7 liegt. Wie solches geschieht, wird unter Hinweis auf Fig. 2 und J erläutert·

Das in Fig. 2 dargestellt e Gerät umfasst ein Mikroskop 9 * das unter seinem Objektiv 11 einen Halter 12 für ein Probestück IJ hat. Bine Lichtquelle 14 sendet einen Lichtstrahl durch das Probestück IJ und das Objektiv zu einem Lichtelement lo, das die Intensität des Lichtstrahles misst. Der Probestückhalter 12 kann in zwei Richtungen senkrecht zueinander mit Hilfe eines Abtastmechanismus 15 bewegt werden, so daß er sich im Abtastverlauf so bewegt, wie gestrichelt in Fig. 1 dargestellt» Dieser Abtastmechanismus kann von einer in der Technik wohl bekannten Art sein, beispielsweise der Abtastmechanismus, der zu dem wohl bekannten Mikrospektrophotometer gehört, der die Bezeichnung Zeiss UMSP I führt. Zwei elektromechanische Wandler 16 sind mit dem Probestückhalter verbunden. Ein Wandler ist so angeordnet, daß er auf die Bewegungen des Probestüfekhalters in einer Richtung anspricht und der andere, daß .er auf die Bewegungen des Probestückhalters in der anderen Richtung anspricht. Beide Wandler erzeugen elektrische Impulse, die unter Hinweis auf Fig. J beschrieben werden. Die Wandler können von jeder beliebigen wohl bekannten Art sein, die so beschaffen ist, daß sie eine mechanische Bewegung in elektrische

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Ausgangsimpulse, beispielsweise Differentialtransformatoren umwandelt»

Das Gerät enthält weiterhin eine Linse 35, die dem vergrößerten , vom Objektiv erzeugten Bild eine weitere Vergrößerung vermittelt. Weiterhin hat das Gerat eine Membran 36 unter dem Lichtelement lo, um die Größe des Messbereiches zu bestimmen. Wenn der gewünschte Messbereich einen Durchmesser von 1 Mikron hat und die Gesamtvergrößerung 5,ooo ist, soll die Öffnung der Membran J>6 einen Durchmesser von 5 mm haben· Das Mikroskop enthält weiterhin einen Spiegel, der zwischen zwei Stellungen 17 und 17a hin und her bewegt werden kann. Das in dem Spiegel in der Stellung 17 reflektierte Licht verläuft durch ein Okular 18, wird in einem Spiegel I9 reflektiert , verläuft durch einen halbdurchlässigen Spiegel 2o und wird von einem Hilfslichtelement 22 empfangen. Das Licht, das in dem halbdurchsichtigen Spiegel 2o reflektiert wird, verläuft durch ein Okular 21. Der Bildschirm 24 einer Kathodenstrahlröhre 23 ist in die optische Achse des genannten Okulars 21 eingebraäht. Nahe an dem genannten Bildschirm 24 ist eine Membran 8 vorgesehen, deren öffnung 7 eine Kontur in Obereindtimmung mit der Kontur 7 des gewünschten Messfeldes hat. Die Teile I9 bis 24 sind in einem Gehäuse 25 angeordnet, das drehbar an dem Mikroskop 9 mit Hilfe eines Armes 26 befestigt ist. Wenn erwünscht, kann das Gehäuse

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von dem Okular 18 weggedreht werden. Die Membran· 8 kann mit einer verstellbaren öffnung versehen werden oder so angeordnet sein, daß sie leicht ausgetauscht werden kann, so daß für jede besondere Analyse die gewünschte öffnung gewählt werden kann.

Fig. J5 stellt den elektrischen Stromkreis dar. Wie oben erwähnt, erzeugen die Wandler 16 elektrische Ausgangsimpulse, die den Bewegungen des Probestückhalters 12 entsprechen. Diese Ausgangsi pulse werden in Verstärkern 27 verstärkt und werden in einer an sich bekannten Art und Weise zur Kathodenstrahlröhre 22 übertragen und verleihen so dem Lichtfleck 2ü auf dem Bildschirm 2h eine Bewegung, die dem in Fig. 1 gezeigten Abtastverlauf entspricht. Das Licht des Lichtflecks 28 wird ( über den halbdurchsichtigen Spiegel 2o in Pig. 2) dem Hilfslichtelenent 22 übertragen» Die Auscangsimpulse von diesem Lichtelement werden über einen Verstärker 29 einem elektronischen Gitter J2 zugeführt. Die Ausgangsimpulse aus dem Lichtelement lo' werden über einen Verstärker ^c einem logarhythaischen Verstärker ^l zugeführt;, indem sie logarhythmisch in einer an sich bekannten Art und Weise umgewandelt werden, um ihre Intensität direkt proportional der Menge lichtabsorbierender Substanz innerhalb des Messbereiches 6 zu machen. Nachdem so die Ausgangsimpulse logarhythmisch umge-

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wandelt wurden, werden sie über das bereits erwähnte Gitter 52 zu einem Integrator 55 übertragen, indem sie über die gesamte Probestückoberfläche in einer an sich bekannten Art und Weise integriert werden. Ein Instrument 54 zeigt das Ergebnis, das die Gesamtmenge der lichtabsorbierenden Substanz in dem Probestück darstellt.

Das Probestück 15, der Bildschirm 24 und die öffnung 7 sind gleichzeitig in dem Okular 21 sichtbar, wenn sich der Spiegel in der Stellung 17 befindet. Diese Tatsache macht es möglich, die Membran δ und das Probestück I5 in ihre gewünschten Stellungen zu bringen, bevor das Messen beginnt, Dasg Probestück I5 lässt sich leicht verstellen, so daß nur der gewünschte Teil, d.h. die Zelle 5 innerhalb der öffnung 7 liegt. Nachdem diese Einstellung durchgeführt worden ist, wird der Spiegel I7 in die Stellung 17a bewegt und das Gerät ist fertig zum Gebrauch . Während des Messverfahren bewegt sich der Lichtfleck 28 auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre synchron mit dem Messbereich 6. Wenn der Messbereich 6 die Kontur 7 erreicht, d.h. das gewünschte Messfeld verlässt, stellt die Membran 6 den Lichtstrahl vom Lichtfleck 2δ zu dem Hilfsllchtelement 22 ab. Das Gitter 52 wird von dem genannten Hilfslichtelement 22 betätigt, um die Verbindung zwischen dem Lichtelement Io und dem Integrator 55 abzuschalten. Wenn

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der Messbereich 6 wieder innerhalb des gewünschten Messfeldes kommt, kann wiederum Licht von der Kathodenstrahlröhre zum Hilfslichtelement 22 gelangen und das Gitter J2 öffnet die Verbindung zwischen dem Lichtelement Io und dem Integrator

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Claims

PATENTANSPRÜCHE ,

1. Verfahren für die photometrische Analyse eines Probestückes, bei dem das Probestück in einem vorher bestimmten Abtastverlauf abgetastet wird, und zwar über einen Abtastbereich von beträchtlich größerem Umfang als dem Umfang des Probestückes, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbewegung auf einen Lichtfleck auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre übertragen wird, der Lichtfleck mit Hilfe eines Hilfslichtelementes beobachtet und eine Membran zwischen den Bildschirm der Kathodenstrahlröhre und das Hilfslichtelement eingebracht wird, wobei diese Membran auf dem Abtastbereich ein Messfeld von einer solchen Größe abgrenzt, um nur das gewünschte Probestück abzudecken, worauf die Ausgangsimpulse von dem Hilfslichtelement verwendet werden, um die photometrische Analyse einzuleiten und· zu unterbrechen.

2. Gerät für die photometrische Analyse eines Probestückes mit Hilfe eines Abtast- und Integriergerätes durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren mit eSaem Lichtelement, einem Probestückhalter, einer Einrichtung zum Erzeugen einer relativen Bewegung zwischen dem Lichtelement und dem Probestückhalter in Übereinstimmung mit dem gewünschten Abtastverlauf und einem Integrator zum Integrieren der Ausgangsimpulse aus dem Lichtelement, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Kathodenstrahlröhre

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aufweist , eine Einrichtung zum Übertragen der relativen Bewegung zwischen dem Lichtelement und dem Probestückhalter auf einen Lichtfleck auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre, ein Hilfslichtelement zum Beobachten des genannten Lichtflecks, eine Membran zwischen dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre und dem Hilfslichtelement zum Definieren des gewünschten Messfeldes und ein elektronisches Gitter, das durch das Hilfslichtelement betätigt wird, um die Ausgangssignale von dem Lichtelement zum Integrator abzustellen, wenn das Hilfslichtelement keinerlei Licht von dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre erhält.

j>· Gerät für die Photometrische Analyse eines kleinen Probestückes, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Mikroskop aufweist, einen Probestückhalter, eine Lichtquelle zum Senden eines Lichtstrahles durch das genannte Probestück und das Mikroskop,· ein Lichteleinent, das so beschaffen ist, daß es den Lichtstrahl nach seinem Durchlauf durch das Mikroskop empfängt, eine Aufzeichnungsvorrichtung zum Empfang der Ausgangsimpulse von dem Lichtelement, einen Abtastmechanismus zum Bewegen des Probestückhalters in einem vorher bestimmten Abtastverlauf , der einen vorher bestimmten Abtastbereich deckt, eine Einrichtung, die so beschaffen ist, daß sie auf die Bewegungen des Probestückes und Halters anspricht und elektrische Ausgangsimpülse erzeugt, die Stellung des Probestückhalters

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anzeigend, eine Kathodenstrahlröhre zum Empfang der genannten Ausgangsimpulse , um auf ihrem Bildschirm einen Lichtfleck zu erzeugen, der sich synchron mit dem genannten Probestückhalter bewegt, ein Hilfslichtelement, das Licht empfangen kann, das von dem genannten Lichtfleck abgestrahlt wird, eine Membran zwischen der Kathodenstrahlröhre und dem Hilfslichtelement zum Abschirmen eines Teiles des Bildschirmes der Kathodenstrahlröhre , um eine Öffnung zu belassen, die dem Gewünschten Messfeld entspricht und ein elektronisches Gitter zum Empfang der Ausgangsimpulse von dem genannten Hilfslichtelement , das so beschaffen ist, daß es die Verbindung zwischen dem Lichtelement und der Auf ze iciinungs vorrichtung abstellt, wenn keine Ausgangsirnpulse empfangen werden, d.h. wenn die Membran das Licht von aer Kathodenstrahlröhre daran hindert, das Hilfslichtele.Tient zu erreichen.

4. Gerät nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, da.3 es :;uoät;:lich ein Okular aufweist, das dem Beuienurr;s:..anr. re-ctattet, den Bildschirm der Kathodenstrahlröhre z\'-- beobachten, einen halbdurchsichtigen 3j:ie._ol zvrisc:>--n üerr. Bildschirm und der.-; Okular und einer -LlnricLtur^ ;;u:.: Anweisen des Lichtstrahles von den: Mikrcskcp zu ae:.i okular über -^p, halbdurchcichtigen opie.^el, u:. den Beäienungsr.ann zu gestatten, das Probe-

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stück als ein auf das Bild des genannten Bildschirmes überlagertes Bild zu sehen.

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