DE1815352B2 - Automatisches Meß- und Zählgerät für die Teilchen einer Dispersion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Automatische Teilchen-Meß- und Zählgeräte dienen in Wissenschaft und Technik hauptsächlich dazu, oft sehr kleine Teilchen (z. B. Staubteilchen, Kristalle, Bakterien, Algen, Plankton, Fetttröpfchen usw.) zahlenmäßig zu erfassen und nach ihrer Größe zu klassifizieren. Im Gegensatz zur direkten, nichtautornatischen oder automatischen Zählung von Teilchen im mikroskopischen Präparat gestattet ein automatisches Meß- und Zählverfahren im Durchfluß rasche und genaue Bestimmungen der Anzahl und unter bestimmten Voraussetzungen auch der relativen Größe von Teilchen, die in einem vorgegebenen Volumen des flüssigen oder gasförmigen Dispersionsmittels enthalten sind.

Es gibt bereits automatische Durcbiluß-Meß- und Zählgeräte, mit denen es möglich ist, neben der Teilchenzahl die Größe der Teilchen eines Kollektivs zumindest näherungsweise zu ermitteln. Dabei wird davon ausgegangen, daß Teilchen einer Dispersion beim Passieren einer Verengung, an der eine Gleichspannung anliegt, Widerstandsänderengen induzieren, die als elektrische Impulse verstärkt und gezählt werden können. Diese Widerstandsänderungen nehmen u. a. mit der Größe der Teilchen zu. Dadurch werden an großen Teilchenkollektiven Größenanalysen möglich.

Ein automatisches Meß- und Zählverfahren, das darauf beruht, daß in Elektrolytlösung suspendierte Teilchen beim Passieren einer Durchtrittsstelle, die als elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei mit einer Elektrolytlösung gefüllten Gefäßen ausgeführt ist, Widerstandsänderungen induzieren, erlaubt bei gleicher spezifischer innerer Leitfähigkeit ausschließ-

_ao lieh eine Klassifizierung der Teilchen nach ihrer Größe. Diese Methode zur Bestimmung der Teilchengröße ergibt im allgemeinen nur unsichere Werte, da die Größe der Widerstandsänderung a-jlkr vom Teilchenvolumen auch von der inneren Lekf·:- higkeit der Teilchen abhängt. Dieses Durchflußve; fahren erfaßt daher neben Volumen und der inneu-n Leitfähigkeit keine weiteren Eigenschaften der Teilchen, die zu ihrere Klassifizierung bzw. näheren Beschreibung dienen könnten. Mit dem derzeitig,*

Stand der Technik entsprechenden z. T. auch optische:¹: Geräten lassen sich die Teilchen einer Suspension zählen. Eine automatische, rasche Messung biolo gisch wichtiger Teilcheneigenschaften ist für das Zellvolumen angenähert möglich, nicht aber für ai> dere Parameter, die sich nur auf optischem Wege erfassen lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bei dem gegenwärtigen Stand der Technik entsprechenden optischen Teilchenzählgeräten vorhandenen Abbildungsfehler zu vermeiden, die eine automatische Messung vor. Teilcheneigenschaften auf optischem Wege verhindern, insbesondere eine gleichmäßige Beleuchtung der Meßstelle zu erzielen, um die Teilcheneigenschaften sehr genau, vor allem unabhängig von der

Eintrittsstelle der Teilchen in den Meßbereich zu erfassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen beschriebenen Merkmale gelöst.

Im Gegensatz zu bekannten Anordnungen wird mit der erfindungsgemäßen Anordnung eine gleichmäßige Beleuchtung der Meßstelle erzielt, um die Teilcheneigenschaften sehr genau und insbesondere unabhängig von der Durchtrittsstelle der Teilchen durch die Düsenöffnung zu erfassen.

Mit der Erfindung ist es möglich, auf optischem Wege neben der Bestimmung der gesamten Teilchenzahl und der Größenverteilung der Teilchen in einem vorgegebenen Volumen eines flüssigen oder gasförmigen Dispersionsmediums die Teilchen mittelbar

6ci auch auf Grund anderer physikalischer, physikalisch-chemischer oder chemischer Eigenschaften rasch zu klassifizieren, z.B. auf Grund ihrer Absorptionseigenschaften, ihrer Lichtbrechung bei verschiedenen Wellenlängen, der Lichtstreuung bei Anwendung von Dunkelfeldbeleuchtung, insbesondere aber auch auf Grund der Intensität des Fluoreszenzlichtes nach Fluorochromierung der Teilchen mit bestimmten fluoreszierenden Farbstoffen. Bei geeigneter Aus-

wahl der Fluorochrome lassen sich Mengenverteilun- kontrolliert werden können. Mit Hilfe eines Impulsgen eines oder mehrerer Inhaltsstoffe ermitteln. höhenanalysators 14 können die Häufigkeitsvertei-Ein wesentlicher Vorteil der vorgeschlagenen An- lungen der in Größenklassen eingeteilten Einzelimordnung besteht darin, daß mit Düsenöffnungen ge- pulse ermittelt werden. In den Fällen, in denen die arbeitet werden kann, die wegen ihres großen Durch- 5 Teilchendichte von vorrangiger Bedeutung ist, wird messers nicht allzu leicht verstopfen. Durch die durch ein Manometersystem, eine Saugkolbenvor-Größe des Gesichtsfeldes des Mikroskops ist eine richtung oder andere direkte oder indirekte volumeobere Grenze der Düsenöffnung festgelegt, die auch trische Einrichtungen (Ratemeter bei konstanter für Messungen von Teilchen mit sehr viel kleinerem Durchflußgeschwindigkeit) dafür Sorge getragen, daß QuerschnXt noch ohne weiteres benutzt werden io auch die Teilchenzahl pro Volumeneinheit des Diskann. Bei der impulskonduktometrischen Methode persionsmediums registriert wird,
zur Bestimmung der Teilchenzahl und Teilchengröße An die in F i g. 2 dargestellte Durchströmungsist es hingegen eiforderlich, für verschieden große kammer 6 mit Düse 7 werden besondere Anforderun-Teilchen auch verschieden große Kapillaren zu be- gen gestellt. Zur Durchführung des Köhler'schen Benutzen. Insbesondere bei der Zählung und Messung 15 leuchtungsprinzips und zur Erreichung der nötigen sehr kleiner Teilchen ergeben sich wegen allzu häufi- hohen Lichtdichte in der Objektebene muß sich der ger Verlegung der Kapillare oftmals unüberwindliche Durchströmungskanal in Richtung auf die Düsenöff-Schwierigkeiten. nung hin konisch verjüngen 15. Damit sich die Teilin F i g. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel darge- chen möglichst kurzzeitig in dem durch die in die stellt, das im Folgenden näher beschrieben wird. 20 Objektebene projizierten Leuchtfeldblende 4 ausge-F i g. 1 zeigt einen schematischen Überblick über die blendeten Meßbereich befinden, der sich mit der Dü-Vorrichtung, die zur Auswertung der Intensität von senöfTnung genau deckt, ist es erforderlich, daß die Fluoreszenzerscheinungen an den Teilchen einer Dis- Teilchen durch einen sehr flachen Kanal 16 an die persion geeignet ist und F i g. 2 einen Querschnitt Düse 7 herangeführt und durch einen ebenfalls sehr der für das Meß- und Zählverfahren erforderlichen 25 flachen Kanal 17 wieder weggeführt werden. Dt Durchströmungskammer mit Düse. Durchmesser der kreisrunden Düsenöffnung kann je Licht der konstanten Lichtquelle 1 fällt über den nach der Größe der zu messenden und zu zählenden Kollektor 2, ein Erregerfilter 3, eine variable Leucht- Teilchen zwischen einigen und einigen hundert Mifeldblende4 und einen Kondensor 5 auf die Durch- krometern variiert werden. Der Abstand zwischen Strömungskammer 6. Die Objektebene befindet sich 30 der Bodenplatte 18 und der Deckplatte 19, die beide an der Stelle der größten Verengung der Durchströ- planparallel und für das verwendete Licht durchläsmungskammer nämlich an der Düsenöffnung 7. Die sig sein müssen, sollte möglichst klein sein, damit das Leuchtfeldblende wird auf die in der Objektebene *durch die Düse 7 vorgegebene Meßvolumen zur Verdes Mikroskops befindliche Düsenöffnung scharf ab- meidung von Teilchenkoinzider.zen klein ist.
gebildet, so daß sie gleichmäßig ausgeleuchtet ist. 35 Es ist möglich, Durchflußkapillaren dieser Art aus Das von den die Düsenöffnung passierenden Teil- Glas oder Metall herzustellen, bei denen der Abstand chen emittierte Fluoreszenzlicht gelangt über das Mi- zwischen der Bodenplatte 18 und der Deckplatte 19. kroskop8 und das Erregerlichtsperrfilter 9 auf den die beide mit der Düsenplatte 20 und 21 verklebt Photomultiplier 10. Die diskreten Fluoreszenzlicht- sind, etwa 100 Mikrometer beträgt. Die Höhe der gesignale, die von den die Düsenöffnung passierenden 40 samten Durchströmungskammer soll r.^;cht viel grö-Teilchen ausgehen, induzieren Photostromimpulse, ßer sein als 1 mm, damit bei Anwendung des Köhlerdie mittels geeigneter Anordnungen verstärkt 11, ge- 'sehen Beleuchtungsprinzips mit Immersion gearbeizählt 12 und visuell über ein Braun'sches Rohr 13 tet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum automatischen Zählen und/ oder Klassifizieren von in einem strömungsfähigen Medium dispergierten Teilchen, bestehend aus einer Durchflußmeßzelle und aus einem optischen System, welches seinerseits aus einer Einrichtung zum gleichmäßigen Beleuchten einer von der Dispersion im wesentlichen parallel zur optischen Achse des Systems unter Vereinzelung der Teilchen durchfließbaren, den Meßbereich seitlich begrenzenden Düsenöffnung der Meßzelle und aus einer Mikroskopanordnung zum Abbilden der Düsenöffnung auf ein an einen elektronischen Schaltkreis angeschlossenes elektrooptisches Empfangselement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle (6) aus zwei planparallelen lichtdurchlässigen Platten (18. 19) besteht, zwischen denen eine die Düsenöffnung aufweisende Düsenplatte (20) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Düsenöffnung (7) die Dispersion zu- und abführenden Kanäle (16, 17) in die Düsenplatte (20) eingearbeitet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatte (20) aus lichtundurchlässigem Material besteht.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Düsenöffnung von ihrer engsten, sich in der Objektebene des Mikroskops (8) befindlichen Stelle (7) aus in Richtung der Beleuchtungseinrichtung (1, 2, 4, 5) entsprechend der Apertur des Kondensors (5) und dem Brechungsindex des Mediums konisch erweitert (15).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Düsenöffnung von ihrer engsten, sich in der Objektebene des Mikroskops (8) befindlichen Stelle (7) aus in Richtung der Mikroskopanordnung (8) entsprechend der Apertur des Mikroskopobjektivs und dem Brechungsindex des Mediums konisch erweitert.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensor (5) und das Mikroskopobjektiv identisch sind.