DE19649221A1 - Mehrkanal-Spektrophotometer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Spektrophotometer, die so ausgebildet sind, daß sie als Mehrzweck-Spektrophotometer oder als Detektor in der Flüssigkeitschromatographie verwendet werden können. Insbesondere betrifft die Erfindung Mehrkanal- Spektrophotometer, die als Detektor ein Array (Feld) aus Pho­ todioden aufweisen.

Der grundsätzliche Aufbau eines Mehrkanal-Spektrophotometers nach dem Stand der Technik, welches mit einem Array aus Pho­ todioden versehen ist, wird zuerst unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert; es ist eine Lichtquelle 1 vorgesehen, eine Pro­ benzelle 4, eine Sammellinse 2 zum Sammeln von Licht von der Lichtquelle 1 und zum Führen des Lichts zur Probenzelle 4, ein Verschluß 3, ein Schlitz 5 am Eingang eines Spektroskops, ein Konkavgitter 6, welches als Lichtstreuelement des Spek­ troskops dient, ein Photodiodenarray 7, der am Ausgang des Spektroskops angeordnet ist und als Mehrkanaldetektor dient, eine Signalverarbeitungs- und -steuerschaltung 10 (nachstehend als Steuereinheit bezeichnet), und ein Speicher 11. Das Kon­ kavgitter 6 ist dazu ausgebildet, nicht nur das durch die Probenzelle 4 hindurchgelangte Licht zu streuen, sondern auch das Bild des Schlitzes 5 auf die Lichtempfangsoberfläche des Photodiodenarrays 7 zu fokussieren. Das Photodiodenarray 7 kann beispielsweise 500 ausgerichtete Lichtempfangselemente aufweisen, so daß das Licht mit einer Wellenlänge von 200 nm, welches durch die Probenzelle 4 hindurchgegangen ist, von dem ersten Lichtempfangselement auf der Lichtempfangsoberfläche des Photodiodenarrays 7 empfangen wird, das Licht mit einer Wellenlänge von 700 nm von dem 500sten Lichtempfangselement empfangen wird, und das Licht mit einer Wellenlänge innerhalb des Bereiches von 200 nm bis 700 nm von den Elementen dazwi­ schen erfaßt wird. Der Verschluß 3 dient zur Ausführung von Dunkelstromeinstellungen des Photodiodenarrays 7. Wenn eine Dunkelstromeinstellung vorgenommen wird, wird der Verschluß 3 geschlossen, um Dunkelheit zur Verfügung zu stellen, und wird das Photodiodenarray 7 mit Hilfe einer Treiberschaltung (nicht gezeigt) so abgetastet, daß der Dunkelstromwert jedes Lichtempfangselements gemessen wird, und die gemessenen Dun­ kelstromwerte werden in dem Speicher 11 gespeichert. Darauf­ hin wird der Verschluß 3 geöffnet, um Licht einzulassen, da­ mit der Hintergrundzustand des Absorptionsspektrums bestimmt werden kann. Das Photodiodenarray 7 wird zur Messung des Sig­ nals von jedem Lichtempfangselement abgetastet, und man er­ hält das Hintergrundspektrum durch Subtrahieren des Dunkel­ stromwerts jenes Lichtempfangselements von dem gemessenen Wert. Das so erhaltene Hintergrundspektrum wird ebenfalls in dem Speicher 11 gespeichert.

Dann wird eine Probe in die Probenzelle 4 eingespritzt, der Verschluß 3 geöffnet, und das Licht von der Lichtquelle 1 durch die Sammellinse 2 fokussiert, und der Probenzelle 4 zu­ geführt. Das durch die Probenzelle 4 hindurchgelangte Licht geht durch den Schlitz 5 und wird von dem Konkavgitter 6 so gestreut, daß sich das Bild des Schlitzes 5 auf der Oberflä­ che des Photodiodenarrays 7 befindet. In diesem Zustand wird das Photodiodenarray 7 abgetastet, und das Licht von jedem Lichtempfangselement wird in die Steuereinheit 10 eingegeben, um Dunkelstrom- und Hintergrundkorrekturen durchzuführen, und um so schließlich das Absorptionsspektrum der Probe zu erhal­ ten.

Das Photodiodenarray 7 kann so wie in Fig. 10 gezeigt aufge­ baut sein, wobei das Bezugszeichen 21 ein Schieberegister be­ zeichnet, die Bezugszeichen 22 Photodioden in dem Array 7, die Bezugszeichen 24 Kondensatoren, die jeweils parallel zu einer zugeordneten Photodiode 22 geschaltet sind, und die Be­ zugszeichen 23 Schalter, die jeweils in Reihe mit einer zuge­ ordneten Parallelschaltung einer Photodiode 22 und eines Kon­ densators 24 geschaltet sind. Wenn man Licht auf jede der Photodioden 22 einfallen läßt, während jeder der Kondensato­ ren 24 aufgeladen ist, werden infolge des photoelektrischen Effekts die Kondensatoren 24 entladen. Wenn das Schieberegi­ ster 21 die Schalter 23 einzeln nacheinander mit der Frequenz eines Taktimpulses schaltet, der schematisch in Fig. 10 ge­ zeigt ist, und die elektrische Ladung jedes Kondensators 24 gemessen wird, kann man die elektrische Ladung erhalten, die von jedem Kondensator 24 entladen wird. Durch Wiederholung dieser Messung kann man die Lichtmenge erhalten, die auf jede Photodiode 22 aufgefallen ist, aus der gemessenen elektrischen Ladung.

Mehrkanal-Spektrophotometer nach dem Stand der Technik waren wie voranstehend geschildert aufgebaut, und die Reihe der Mes­ sungen durch das Photodiodenarray wurde durch den Start- und den Taktimpuls gesteuert, die in Fig. 10 gezeigt sind, und die Zeitdauern dieser beiden Pulse waren so eingestellt, daß keines der Elemente den Sättigungsladungswert überschreitet, oder den Grenzwert für die Entladung. Beispielsweise kann bei einem Flüssigkeitschromatographen sowohl eine Deuteriumlampe als auch eine Wolframlampe als Lichtquelle eingesetzt werden, um einen breiten Wellenlängenbereich zu erfassen. Da die Emis­ sionsspektra dieser beiden Lampen so sind, wie dies in Fig. 11 durch gestrichelte bzw. Kettenlinien angedeutet ist, und da diese beiden Lampen zusammen eingeschaltet werden, ergibt sich ein Gesamtemissionsspektrum, wie es in Fig. 11 durch die durchgezogene Linie dargestellt ist. Anders ausgedrückt än­ dert sich die Intensität innerhalb des nutzbaren Wellenlängen­ bereichs wesentlich. Wie voranstehend erläutert wurde, wird jedoch jedes Lichtempfangselement der Photodiode dem Licht für denselben Zeitraum ausgesetzt, während die Sättigungsladung photoelektrischer Wandlerelemente des Ladungssammlungstyp be­ grenzt ist. Um eine Sättigung zu verhindern, muß die Zeit für die Ansammlung von Ladungen begrenzt werden. Bei dem Beispiel von Fig. 11 ist die Wellenlänge, bei welcher die Intensität am höchsten ist, durch den Pfeil A bezeichnet, und wird die Ladungssammelzeit entsprechend dieser Maximalintensität be­ grenzt. Andererseits stellen Hauptquellen für Rauschen für Photodioden Schaltungsrauschen und Rücksetzrauschen dar, je­ doch sind deren Größen konstant, unabhängig von der Signal­ intensität. Wenn daher der Ladungssammelzeitraum so einge­ stellt wird, daß bei der Wellenlänge entsprechend der höch­ sten Intensität innerhalb des Wellenlängenbereichs der Licht­ quelle keine Sättigung auftritt, sind Signale mit Wellenlän­ gen entsprechend kleineren Lichtintensitäten im Vergleich zum Rauschen zu klein.

Die Empfindlichkeit eines Spektrophotometers wie voranstehend geschildert nimmt im Verlauf der Zeit ab, da die von seiner Lichtquelle ausgesandte Lichtmenge abnimmt, wie dies in Fig. 12 für eine Deuteriumlampe gezeigt ist. Aus diesem Grund wird normalerweise für jede Lampe ein Garantiezeitraum festgelegt, wie in Fig. 12 gezeigt, so daß der Benutzer die Lampe norma­ lerweise austauscht, nachdem deren Garantiezeitraum abgelau­ fen ist. Bei einer Deuteriumlampe beträgt der Garantiezeit­ raum etwa 2000 Stunden. Wird beispielsweise eine Deuterium­ lampe jeden Tag 8 Stunden lang benutzt, muß sie innerhalb ei­ nes Zeitraums von weniger als einem Jahr ausgetauscht werden.

Die Empfindlichkeit eines derartigen Spektrophotometers nimmt ebenfalls infolge einer Änderung des optischen Systems ab, etwa wenn der Schlitz enger eingestellt wird, und hierdurch die Menge an einfallendem Licht verringert wird. Bei einem Photometer, welches wie voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 11 erläutert eine Wolframlampe und eine Deuteriumlampe ver­ wendet, sinkt dessen Empfindlichkeit ab, wenn beispielsweise nur die Wolframlampe für Messungen eingesetzt wird, da die Gesamtmenge an Licht absinkt (von der durchgezogenen Linie auf die Kettenlinie in Fig. 11).

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Mehrkanal-Spektrophotometers, welches die Auswirkungen von Rauschen so weit wie möglich verringern kann, und welches Messungen mit hoher Empfindlichkeit ermög­ licht.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen Mehrkanal-Spektrophoto­ meters, welches die Auswirkungen des Rauschens klein halten kann, selbst nachdem sich seine Lichtquelle verschlechtert hat, oder nachdem eine Änderung bei seiner Lichtquelle oder seinem optischen System durchgeführt wurde.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines derartigen Mehrkanal-Spektrophotometers, dessen nutzbare Lampenlebensdauer wesentlich vergrößert ist.

Ein Mehrkanal-Spektrophotometer gemäß der vorliegenden Erfin­ dung, mit welchem die voranstehenden und weitere Vorteile er­ reicht werden können, zeichnet sich dadurch aus, daß es nicht nur eine Lichtquelle, eine Probenzelle, auf welche Licht von der Lichtquelle gerichtet wird, ein Spektrometer, auf welches durch die Probenzelle hindurchgelassenes Licht gerichtet wird, und ein Array aus Photodioden aufweist, auf welche gestreutes Licht von dem Spektrometer gerichtet wird, sondern darüber hinaus eine Bereichsfestlegungsvorrichtung, mit welcher der Benutzer einen Wellenlängenbereich einstellen kann, sowie ei­ ne Zeiteinstellvorrichtung zur automatischen Einstellung ei­ nes Zeitraums, in welchem Ladungen auf den Photodioden gesam­ melt werden sollen, entsprechend dem Bereich, der durch die Bereichsfestlegungsvorrichtung festgelegt wird.

Bei einem Spektrophotometer mit einem derartigen Aufbau kann der Benutzer einen geeigneten Wellenlängenbereich festlegen, und wird ein optimaler Taktzeitraum automatisch für die An­ sammlung von Ladungen für das Photodiodenarray festgelegt, so daß Messungen mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kön­ nen.

Alternativ hierzu kann das Spektrophotometer gemäß der vorlie­ genden Erfindung eine Lichtmeßvorrichtung aufweisen, um die Lichtmenge zu messen, die von dem Photodiodenarray empfangen wird, sowie eine Zeiteinstellvorrichtung zur automatischen Festlegung und Einstellung einer optimalen Taktperiode ent­ sprechend den Meßergebnissen der Lichtmeßvorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell­ ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Mehrkanal- Spektrophotometers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Vorgangs zur Einstellung einer Taktperiode;

Fig. 3 ein Diagramm mit einer Darstellung der Auswirkungen von Schutzverschlüssen auf das Spektrum der Licht­ quelle von Fig. 1;

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines weiteren Vorgangs zur Einstel­ lung einer Taktperiode;

Fig. 5 und 6 Flußdiagramme weiterer anderer Vorgänge;

Fig. 7 eine Änderung der Wellenlängen-Intensitätscharakteri­ stik einer Deuteriumlampe im Verlauf der Zeit;

Fig. 8 eine Änderung der Wellenlängen-Intensitätscharakteri­ stik infolge einer Änderung der Ladungssammelzeit;

Fig. 9 ein schematisches Blockschaltbild eines Mehrkanal- Spektrophotometers nach dem Stand der Technik;

Fig. 10 ein schematisches Blockschaltbild des in Fig. 9 ge­ zeigten Photodiodenarrays nach dem Stand der Technik mit einem Zeitablaufdiagramm für Impulse, die von dem Schieberegister empfangen werden;

Fig. 11 ein Diagramm mit einer Darstellung des Spektrums ei­ ner Lichtquelle, die eine Wolframlampe und eine Deu­ teriumlampe aufweist; und

Fig. 12 ein Diagramm, welches die zeitliche Verschlechterung einer Deuteriumlampe zeigt.

Im wesentlichen identische Bauteile werden hier, obwohl sie Bauteile verschiedener Geräte sein können, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und werden nicht immer unbedingt erneut erläutert.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein Mehrkanal-Spektrophoto­ meter gemäß der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelle 1 auf, eine Probenzelle 4, eine Sammellinse 2 zum Sammeln von Licht von der Lichtquelle 1 und zum Führen des Lichts zur Proben­ zelle 4, einen Verschluß 3, einen Schlitz 5 am Eingang eines Spektroskops, ein Konkavgitter 6, welches als Lichtstreuele­ ment des Spektroskops dient, ein Photodiodenarray 7, welches am Ausgang des Spektroskops angeordnet ist und als Mehrkanal­ detektor dient, eine Vorrichtung zur Festlegung eines Wel­ lenlängenbereichs 8 (oder Bereichsfestlegungsvorrichtung), eine Vorrichtung 9 zur Einstellung der Ladungssammelzeit (oder Zeiteinstellvorrichtung), eine Signalverarbeitungs- und -steuereinheit ("Steuereinheit") 10, einen Speicher 11 und Schutzverschlüsse 12. Jene Bauteile, die im wesentlichen gleich jenen sind, die bereits voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben wurden, werden zur Vereinfachung mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und 10 der Betriebsablauf des Spektrophotometers von Fig. 1 erläu­ tert. Zuerst legt der Benutzer über die Bereichsfestlegungs­ vorrichtung 8 einen Bereich R an Wellenlängen fest, in wel­ chem Messungen durchgeführt werden sollen (Schritt S1), und die Steuereinheit 10 ermittelt, ob dieser festgelegte Bereich R der gesamte Wellenlängenbereich der Lichtquelle 1 ist oder nicht (Schritt S2). Handels es sich um den gesamten Bereich (JA im Schritt S2), so wird die Taktperiode entsprechend der Ladungssammelzeit, die wie voranstehend begrenzt wird, um eine Sättigung angesichts der Intensitätsverteilung zu verhindern, die in Fig. 11 gezeigt ist (als die "Standard­ periode" bezeichnet), in der Zeiteinstellvorrichtung 9 als die Taktperiode eingestellt (Schritt S3).

Ist der festgelegte Bereich R kleiner als der gesamte Wel­ lenlängenbereich (NEIN im Schritt S2), so werden Messungen durchgeführt (Schritt S5), nachdem ein Zeitraum, der etwas länger ist als die voranstehend angegebene Standardperiode entsprechend der Standardladungssammelzeit, in der Zeitein­ stellvorrichtung 9 durch die Steuereinheit 10 eingestellt wurde (Schritt S4). Bei diesem Meßvorgang (Schritt S5) wird der Verschluß 3 zuerst offengehalten, ohne daß sich in der Probenzelle 4 eine Probe befindet, und wird das Schieberegi­ ster 21 dazu veranlaßt, die Schalter 23 hintereinander zu schalten. Die Ladungen auf den Kondensatoren 24, die einzeln parallel zu den Photodioden 22 geschaltet sind, werden auf diese Weise hintereinander gemessen, und so werden die La­ dungswerte der Kondensatoren 24 erhalten. Nachdem ein Dia­ gramm der Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge (Spektrum) auf diese Weise erhalten wurde, stellt die Steuer­ einheit 10 fest, ob die Ladung auf einer der Photodioden 22 den Sättigungsladungswert für das Photodiodenarray 7 über­ schreitet oder nicht (Schritt S6). Wenn die Ladungen auf den Photodioden 22 nicht den Sättigungswert überschreiten (NEIN im Schritt S6), stellt die Steuereinheit 10 eine etwas länge­ re Taktperiode in der Zeiteinstellvorrichtung 9 ein (Schritt S7), und wird der Vorgang im Schritt S5 wiederholt. Wenn ei­ ner der gemessenen Ladungswerte den Sättigungswert überschrei­ tet (JA im Schritt S6), stellt die Steuereinheit 10 schließ­ lich die vorherige Taktperiode in der Zeiteinstellvorrich­ tung 9 als optimale Taktperiode ein (Schritt S8).

Nachdem auf diese Weise die optimale Taktperiode festgelegt wurde, veranlaßt die Steuereinheit 10 den Verschluß 3, sich zu schließen, um den Zustand der Dunkelheit einzurichten. Es werden die Dunkelströme der Photodioden 22 gemessen, und die gemessenen Dunkelstromwerte werden in dem Speicher 11 gespei­ chert. Daraufhin öffnet die Steuereinheit 10 den Verschluß 3, um den Hintergrund des Absorptionsspektrums zu messen, tastet das Photodiodenarray 7 ab, um deren Ladungswerte zu messen, und erhält das Hintergrundspektrum R(n) durch einzelnes Sub­ trahieren der Dunkelstromwerte von den gemessenen Ladungswer­ ten (hierbei ist n ein Dummy-Index, der jede Photodiode oder deren entsprechende Wellenlänge angibt). Das so erhaltene Hintergrundspektrum R(n) wird ebenfalls in dem Speicher 11 gespeichert.

Daraufhin wird eine Probe in die Probenzelle 4 eingespritzt, der Verschluß 3 wird geöffnet gehalten, und das Licht von der Lichtquelle 1 wird auf die Probenzelle 4 projiziert. Durch die Probenzelle 4 hindurchgelassenes Licht gelangt durch den Schlitz 5, wird durch das Konkavgitter 6 gestreut, und so fokussiert, daß ein Bild des Schlitzes 5 auf der Oberfläche des Photodiodenarrays 7 erzeugt wird. In diesem Zustand ver­ anlaßt die Steuereinheit 10, daß das Photodiodenarray 7 so abgetastet wird, daß die Entladungen durch die einzelnen Pho­ todioden 22 gemessen werden. Unter diesen gemessenen Ladungs­ werten werden nur die Signale innerhalb des voreingestellten Wellenlängenbereichs den Dunkelstrom- und Hintergrundkorrek­ turen unterzogen, und die Signale S(n) für das durchgelassene Licht von der Probe werden auf diese Weise berechnet und im Speicher 11 gespeichert. Die Steuereinheit 10 ist weiterhin so ausgebildet, daß sie das Absorptionsspektrum A(n) der Pro­ be folgendermaßen aus den Signalen S(n) für das durchgelasse­ ne Licht und dem vorher erhaltenen Hintergrundspektrum R(n) berechnet:

A(n) = -log₁₀(S(n)/R(n)).

Die Schutzverschlüsse 12, die vor dem Photodiodenarray 7 an­ geordnet sind, sind so ausgebildet, daß sie sich, wie durch die Doppelkopfpfeile angedeutet, entsprechend dem festgeleg­ ten Wellenlängenbereich so bewegen können, daß die Photodio­ den 22 entsprechend den Wellenlängen außerhalb des festgeleg­ ten Bereichs durch die Verschlüsse abgedeckt werden. Dies ist schematisch in Fig. 3 dargestellt, in welcher die schraffier­ ten Bereiche die Wellenlängen entsprechend den Photodioden 22 bezeichnen, die von den Schutzverschlüssen 22 abgeschirmt sind und daher nicht dem Licht ausgesetzt werden. Dies dient zur Verhinderung negativer Auswirkungen auf die Photodioden, wenn sie starkem Licht oberhalb des Sättigungswertes ausge­ setzt sind, wodurch der Dunkelstrom ansteigt. Falls der Dun­ kelstrom klein ist, und von starkem Licht keine ernsthaften Einwirkungen zu befürchten sind, müssen allerdings diese Schutzverschlüsse 12 nicht vorgesehen werden.

Die Erfindung wurde voranstehend unter Bezugnahme auf nur ein Beispiel beschrieben, jedoch soll dieses Beispiel nicht den Umfang der Erfindung einschränken. Es lassen sich zahlreiche Modifikationen und Abänderungen innerhalb des Umfangs der Erfindung vornehmen. Beispielsweise muß die "optimale Takt­ periode" nicht notwendigerweise durch das Verfahren festge­ legt werden, bei welchem die Taktperiode allmählich als La­ dungssammelzeit erhöht wird, wie voranstehend geschildert wurde. Statt dessen kann dies dadurch erfolgen, daß das Spek­ trum der Lichtquelle vor der Messung mit einer Probe gemessen wird, und eine Taktperiode auf der Grundlage eines Intensi­ tätsspitzenwertes innerhalb des festgelegten Bereichs R der Wellenlängen eingestellt wird.

Bei dieser Betriebsart, die in Fig. 4 dargestellt ist, öff­ net die Steuereinheit 10 den Verschluß 3, tastet das Photo­ diodenarray 7 ab, um die Ladungswerte sämtlicher einzelner Photodioden 22 zu messen, und speichert die gemessenen Werte in dem Speicher 11 als Spektrum für die Lichtquelle 1 für den gesamten Wellenlängenbereich (Schritt 11). Der Benutzer muß dann über die Bereichsfestlegungsvorrichtung 8 einen Wellen­ längenbereich eingeben, in welchem Messungen durchgeführt wer­ den sollen (Schritt S12), wodurch die Steuereinheit 10 dazu veranlaßt wird, so zu reagieren, daß sie die Spitzenwertinten­ sität aus den gemessenen Signalintensitätswerten bestimmt, die in dem Speicher 11 in dem eingegebenen Bereich R der Wellen­ längen gespeichert sind. Die Steuereinheit 10 berechnet wei­ terhin eine optimale Taktperiode nicht nur unter Berücksich­ tigung der Standardperiode, wie sie voranstehend definiert wurde, sondern auch unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen der Spitzenwertintensität innerhalb des gesamten Frequenzbereichs und der Spitzenwertintensität innerhalb des eingegebenen (festgelegten) Frequenzbereichs. Die so berech­ nete, optimale Taktperiode wird dann in der Zeiteinstellvor­ richtung 9 eingestellt.

Nachdem auf diese Art und Weise die optimale Taktperiode in der Zeiteinstellvorrichtung 9 eingestellt wurde, wird wie voranstehend erläutert das Absorptionsspektrum der Probe er­ halten, wobei zuerst der Hintergrund gemessen wird, und Dun­ kelstrom- und Hintergrundkorrekturen bei den Signalen inner­ halb des festgelegten Wellenbereichs durchgeführt werden.

Als Änderung der voranstehenden Anordnung kann das Schiebe­ register 21 so gesteuert werden, daß nur die Signale inner­ halb des festgelegten Wellenlängenbereichs von den Photodio­ den 22 geholt werden, statt sämtliche Ausgangssignale des Photodiodenarrays 7 im gesamten Wellenlängenbereich zu holen, wobei dann nur die Signale innerhalb des festgelegten Wellen­ längenbereichs bearbeitet werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Benutzer überhaupt keinen Wellen­ längenbereich festlegt, und bei welcher daher die Bereichs­ festlegungsvorrichtung 8 oder die Schutzverschlüsse 12 von Fig. 1 nicht erforderlich sind. Bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform startet der Benutzer ein Programm zur automatischen Einstellung einer optimalen Ladungssammelzeit. (Die Eingabe­ vorrichtung, durch welche der Benutzer dieses Programm star­ tet, ist nicht dargestellt.) Die Steuereinheit 10 reagiert damit, daß sie zuerst in der Zeiteinstellvorrichtung 9 die voranstehend definierte Standardperiode als die Taktperiode einstellt (Schritt S21). Sie öffnet dann den Verschluß 3, ohne daß sich eine Probe innerhalb der Probenzelle 4 befin­ det, veranlaßt das Schieberegister 21 dazu, sämtliche Schal­ ter 23 hintereinander zu schalten, und mißt so die Ladungen auf den geladenen Kondensatoren 24, um die Entladungen von den einzelnen Kondensatoren 24 zu bestimmen, und die Wellen­ längenintensitätscharakteristik oder das Spektrum zu erhal­ ten (Schritt S22). Nachdem ein Diagramm der Wellenlängen­ intensitätscharakteristik (das Spektrum) auf diese Weise er­ halten wurde, bestimmt die Steuereinheit 10, ob der gemesse­ ne Ladungswert, der jeder der Photodioden 22 zugeordnet ist, deren Sättigungsladungswert überschreitet oder nicht (Schritt S23). Wenn die gemessenen Ladungswerte nicht den Sättigungs­ wert überschreiten (NEIN im Schritt S23), stellt die Steuer­ einheit 10 einen etwas längeren Taktzeitraum (Taktperiode) in der Zeiteinstellvorrichtung 9 ein (Schritt S24), und dann wird die Messung im Schritt S22 wiederholt. Wenn irgendeiner der gemessenen Ladungswerte den Sättigungswert überschreitet (JA im Schritt S23), stellt die Steuereinheit 10 schließlich die vorherige Taktperiode (also jene vor der letzten Erhöhung) in der Zeiteinstellvorrichtung 9 als die optimale Taktperio­ de ein (Schritt S25). Daraufhin wird das Absorptionsspektrum A(n) so berechnet, wie dies voranstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert wurde.

Alternativ kann die optimale Taktperiode, wie in Fig. 6 ge­ zeigt, dadurch bestimmt werden, daß das Spektrum der Licht­ quelle gemessen wird, bevor mit der Messung der Probe begon­ nen wird. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung öffnet die Steuereinheit 10 den Verschluß 3, tastet das Photodiodenarray 7 ab, um die Ladungswerte zu messen, die den einzelnen Photo­ dioden 22 zugeordnet sind, und speichert die gemessenen Wer­ te in dem Speicher 11 als das Spektrum der Lichtquelle 1 über den gesamten Wellenlängenbereich (Schritt 31). Daraufhin be­ stimmt die Steuereinheit 10 die Spitzenwertintensität aus den gemessenen Signalintensitätswerten über den gesamten Wel­ lenlängenbereich, die in dem Speicher 11 gespeichert sind (Schritt S32). Die Steuereinheit 10 berechnet dann eine opti­ male Taktperiode aus der voranstehend definierten Standard­ periode und dem Verhältnis zwischen der Spitzenwertintensi­ tät, die früher erhalten wurde, beispielsweise als die Licht­ quelle 1 neu war (oder als die Lichtquelle 1 zum letzten Mal ausgetauscht wurde) und der Spitzenwertintensität, die soeben im Schritt S32 erhalten wurde (Schritt S33). Die so berech­ nete, optimale Taktperiode wird dann in der Zeiteinstellvor­ richtung 9 eingestellt. Daraufhin werden, wie voranstehend bezüglich der ersten Ausführungsform der Erfindung geschil­ dert wurde, die Dunkelströme und das Hintergrundspektrum ge­ messen, werden Messungen der Probe durchgeführt, und wird ein Absorptionsspektrum berechnet.

Wenn sich bei einem Photometer gemäß der vorliegenden Erfin­ dung die Wellenlängenintensitätscharakteristik seiner Licht­ quelle im Verlauf der Zeit von der Kurve I₁ (gestrichelte Linie) zur Kurve I₂ (durchgezogene Linie) in Fig. 7 geändert hat, wird die von dem Photodiodenarray empfangene Lichtmenge ermittelt, und wird die Ladungssammelzeit automatisch so ge­ ändert (etwa von 40 Millisekunden auf 80 Millisekunden), daß die Wellenlängenintensitätscharakteristik so geändert werden kann, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Daher kann eine optima­ le Ladungssammelzeit entsprechend der Menge des einfallenden Lichts ausgewählt werden, und dies ermöglicht es, die Auswir­ kungen von Rauschen zu minimalisieren, und Messungen mit hoher Empfindlichkeit durchzuführen.

Die voranstehend geschilderte Einstellung der Ladungssammel­ zeit kann entweder in Reaktion auf ein Signal durchgeführt werden, welches von dem Benutzer eingegeben wird, um das vor­ anstehend geschilderte Programm zu starten, oder automatisch bei einer eingestellten Frequenz (oder Periode). Eine neue Ladungssammelzeit kann auch immer dann eingestellt werden, wenn eine Änderung der Lichtquelle oder des optischen Systems erfolgt.

Zwar wurde die vorliegende Erfindung voranstehend beim Ein­ satz bei einem Mehrzweck-Spektrophotometer beschrieben, je­ doch läßt sich die Erfindung auch ebenso als Detektor für die Flüssigkeitschromatographie einsetzen, wobei eine Flußzelle als Probenzelle 4 verwendet wird, das Extraktionsmittel von einer Säule dazu veranlaßt wird, in die Flußzelle zu fließen, und das Spektrum des Lichts, das durch die Flußzelle hindurch­ gelangt, nacheinander durch das Photodiodenarray gemessen wird. Es kann auch ein Konkavspiegel statt der Sammellinse 2 dazu verwendet werden, das Licht von der Lichtquelle 1 zu fokussieren. Sämtliche derartigen Abänderungen und Variatio­ nen, die einem Fachmann auf diesem Gebiet auffallen werden, sollen vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfaßt sein.

Claims (7)

1. Mehrkanal-Spektrophotometer, welches aufweist:
eine Lichtquelle;
eine Probenzelle, auf welche Licht von der Lichtquelle gerichtet wird;
ein Spektrometer, auf welches durch die Probenzelle hin­ durchgegangenes Licht gerichtet wird;
ein Array aus Photodioden, auf welches gestreutes Licht von dem Spektrometer gerichtet wird;
eine Bereichsfestlegungsvorrichtung, welche einem Benutzer die Festlegung eines Wellenlängenbereichs ermöglicht; und
eine Zeiteinstellvorrichtung zur automatischen Einstel­ lung einer Ladungssammelzeit, während derer Ladung auf den Photodioden angesammelt werden soll, entsprechend dem Bereich, der durch die Bereichsfestlegungsvorrichtung festgelegt wird.

2. Spektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zeiteinstellvorrichtung zur Einstellung einer Standardtaktzeit als Ladungssammelzeit ausgebildet ist, wenn ein gesamter Wellenlängenbereich durch die Bereichs­ festlegungsvorrichtung festgelegt wird, wobei die Standard­ taktzeit durch den Intensitätsspitzenwert des Spektrums der Lichtquelle festgelegt wird, und zur Einstellung ei­ nes immer längeren Zeitraums als die Standardtaktzeit als Ladungssammelzeit ausgebildet ist, wenn weniger als die gesamte Wellenlänge durch die Bereichsfestlegungsvorrich­ tung festgelegt wird, bis eine der Photodioden gesättigt wird.

3. Spektrophotometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
eine Lichtstreuvorrichtung zum Streuen von Licht von der Lichtquelle, um gestreutes Licht bereitzustellen; und
Schutzverschlüsse zum Abschirmen des Photodiodenarrays gegenüber Anteilen des gestreuten Lichts mit Wellenlängen, die nicht durch die Bereichsfestlegungsvorrichtung fest­ gelegt wurden.

4. Spektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zeiteinstellvorrichtung zur Messung des In­ tensitätsspitzenwertes von Licht mit Wellenlängen inner­ halb eines Bereichs liegt, der durch die Bereichsfest­ legungsvorrichtung festgelegt wird, und zur Bestimmung der Ladungssammelzeit entsprechend dem gemessenen Inten­ sitätsspitzenwert.

5. Mehrkanal-Spektrophotometer, welches aufweist:
eine Lichtquelle;
eine Probenzelle, auf welche Licht von der Lichtquelle gerichtet wird;
ein Spektrometer, auf welches durch die Probenzelle hin­ durchgegangenes Licht gerichtet wird;
ein Photodiodenarray, welches ein Feld von Photodioden auf­ weist, auf welches gestreutes Licht von dem Spektrometer gerichtet wird;
eine Lichtmeßvorrichtung zur Messung der Menge an Licht, die von dem Photodiodenarray empfangen wird; und
eine Zeiteinstellvorrichtung zur automatischen Bestimmung und Einstellung einer Ladungssammelzeit, in welcher Ladun­ gen auf den Photodioden angesammelt werden sollen, ent­ sprechend Meßergebnissen der Lichtmeßvorrichtung.

6. Spektrophotometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeiteinstellvorrichtung dazu ausgebildet ist, am Anfang einer Standardtaktzeit als die Ladungssammelzeit einzustellen, wobei die Standardtaktzeit durch den Inten­ sitätsspitzenwert in dem Spektrum der Lichtquelle bestimmt wird, das von der Lichtmeßvorrichtung gemessen wird, und dazu ausgebildet ist, eine immer längere Zeit als die Stan­ dardtaktzeit als Ladungssammelzeit einzustellen, bis eine der Photodioden gesättigt wird.

7. Spektrophotometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher zum Speichern von Lichtintensitätsdaten vorgesehen ist, die von der Lichtmeßvorrichtung erhalten werden, wobei die Zeiteinstellvorrichtung dazu ausgebildet ist, automatisch die Ladungssammelzeit aus der Standard­ taktzeit und dem Verhältnis zwischen einem früher erhalte­ nen Intensitätsspitzenwert, der in dem Speicher gespeichert ist, und einem momentan erhaltenen Intensitätsspitzenwert, der von der Lichtmeßvorrichtung erhalten wird, zu bestim­ men und einzustellen.