DE19949953C2 - ATR-Meßzelle für die FTiR-Spektroskopie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Totalreflexions-Meßzelle zur spektroskopischen Untersuchung einer insbesondere fluiden Probe in einem Infrarot (= IR)- Spektrometer, die einen ATR (= Attenuated Total Reflectance)-Kristall mit einer planen Oberfläche sowie eine in einem Halterahmen mehrseitig eingeklemmte Membran aufweist, wobei der Halterahmen so angeordnet ist, daß die Membran mit geringem Abstand von der planen Oberfläche des ATR-Kristalls verläuft.

Derartige ATR-Meßzellen sind bekannt aus der DE 41 24 920 A1 oder der DE 196 12 877 C1.

Zum Studium der Wechselwirkungen von Biomolekülen mittels FTIR-ATR- Spektroskopie ist es wichtig, Liganden in das evaneszente Feld einzubringen, ohne mechanische Störungen der empfindlichen Schicht auf dem ATR-Kristall zu verursachen oder die Konzentrationen der gelösten Stoffe zu verändert, die mit den immobilisierten Molekülen wechselwirken. Dies wird mit Hilfe einer Membran, in der Regel einer Dialysemembran realisiert, die über der empfindlichen Oberfläche des Kristalls angeordnet ist und eine Probenkammer unterhalb der Membran von einer Dialysekammer oberhalb der Membran abtrennt. Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht können in die Probenkammer hinein und wieder heraus dialysiert werden entsprechend der Porengröße (= MW Cut-Off) der Membran, ohne daß Makromoleküle in dem evaneszenten Feld verdünnt werden, oder daß die immobilisierten dünnen Schichten auf der Kristalloberflächen zerstört werden. Das Eintreten von Liganden in das evaneszente Feld kann über die thermische Diffusionsrate hinaus beschleunigt werden. Durch den Einsatz von elektrophoretischen Strömen können geladene Liganden spezifisch in die Probenkammer hinein und wieder heraus transportiert werden durch die Diffusionsbarriere und das mechanische Hindernis, das durch die Dialysemembran aufgebaut wird.

Der Aufbau und die Verwendung derartiger Totalreflexions-Meßzellen mit den eingangs wiedergegebenen Merkmalen ist detailliert in der oben zitierten DE 196 12 877 C1 beschrieben, auf die hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird. Problematisch bei der Verwendung einer Membran in einer ATR-Zelle ist es jedoch, den Abstand zur planen Oberfläche des ATR-Kristalls genau einzuhalten. Leider haben die in einem Halterahmen eingeklemmten Membranen in der Regel die Tendenz, sich zu Wellen oder durchzuhängen. Beim Befüllen oder Entleeren des Hohlraums über der Membran kann es dann zu Druckübertragungen auf den Hohlraum unterhalb der Membran kommen, so daß die sensitive Probenschicht auf den Kristall beschädigt wird und die IR-Messung unmöglich wird. Im Extremfall wird die Membran soweit durchhängen, daß sie bei Befüllungs- /Entladungsvorgängen sogar in direkten Kontakt zur Kristalloberfläche kommt und dabei die immobilisierte Probe vom Kristall entfernt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Totalreflexions-Meßzelle der eingangs genannten Art vorzustellen, die die obigen Nachteile nicht aufweist, eine wesentlich erhöhte Meßsicherheit gewährleistet und damit die Qualität der Meßergebnisse dauerhaft sicherstellt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zusätzlich eine Nachspannvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Membran auf einem inneren Teilbereich ihrer zwischen den Schenkeln des Halterahmens eingeklemmten Fläche in Richtung auf die plane Oberfläche des ATR-Kristalls derart parallel verschiebbar ist, daß der verschobene innere Teilbereich der Membranfläche eine höhere Spannung aufweist als vorher die lediglich im Halterahmen eingeklemmte Fläche der Membran, und daß ein Anschlag vorgesehen ist, gegen den die Nachspann-Vorrichtung in der Weise gedrückt und in dieser Position fixierbar ist, daß der innere Teilbereich der Membranfläche überall den gleichen, definierten Abstand von der planen Oberfläche des ATR-Kristalls aufweist.

Die Nachspannvorrichtung verhindert zuverlässig ein Durchhängen der Membran im nachgespannten inneren Teilbereich, so daß die natürliche Welligkeit des Membranmaterials kein Problem mehr darstellt. Im Zusammenwirken mit dem mechanischen Anschlag wird eine äußerst exakte Positionierung der nachgespannten Membranfläche im inneren Teilbereich relativ zur planen Oberfläche des ATR-Kristalls, insbesondere eine exakte Parallelität mit einfachen Mitteln und ohne großen Fertigungsaufwand erreicht.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen ATR- Meßzelle, bei der die Nachspannvorrichtung einen umlaufenden Keil aufweist, dessen umlaufende, in sich geschlossene Kantenlinie den inneren Teilbereich der Membran nachspannt und in Richtung auf den ATR-Kristall drückt. Ein derartiger umlaufender Keil ist mechanisch einfach und mit hoher Genauigkeit herstellbar.

In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform beträgt der Winkel der Keilschrägen des umlaufenden Keils gegen die plane Oberfläche des ATR- Kristalls in der fixierten Position der Nachspannvorrichtung zwischen 30° und 60°, vorzugsweise etwa 45°. In der Regel wird man eine symmetrische Keilform wählen, also beide Keilschrägen mit demselben Winkel herstellen. Denkbar sind aber auch Varianten, bei denen die beiden Keilschrägen unterschiedliche Winkel aufweisen.

Wegen der länglichen Form der üblichen ATR-Kristalle ist eine Weiterbildung bevorzugt, bei der die umlaufende, in sich geschlossene Kantenlinie des umlaufenden Keils ein längliches Oval mit zwei parallel verlaufenden Längsseiten bildet, die an ihren Enden jeweils in einen Halbkreis übergehen.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der Anschlag, gegen den die Nachspannvorrichtung gedrückt und in dieser Position fixiert werden kann, eine umlaufende Schrägfläche mit einer dem Keilwinkel entsprechenden Schräge aufweist. Dadurch wird die Positionierung der im inneren Teilbereich nachgespannten Membran planparallel zur empfindlichen Oberfläche des ATR- Kristalls mit hoher Präzision sichergestellt, wobei der Fertigungsaufwand denkbar gering ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen ATR-Meßzelle zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen dem inneren Teilbereich der nachgespannten Membranfläche innerhalb der umlaufenden, in sich geschlossenen Kantenlinie des umlaufenden Keils und einem von der Membran im aufgespannten Zustand abgewandten Deckelteil der Nachspannvorrichtung ein Hohlvolumen gebildet wird, welches über einen Zulauf und einen Ablauf im Deckelteil befüllt bzw. entleert werden kann. Durch dieses Hohlvolumen kann bei Messungen von fluiden Proben das Probenfluid strömen.

Vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der das Deckelteil aus transparentem Material, vorzugsweise aus Plexiglas hergestellt ist. Damit kann insbesondere das Strömungsverhalten des Probenfluids beobachtet werden, aber auch eventuelle Verschmutzungen im Hohlvolumen entdeckt und durch Einleitung eines Ausspülvorgangs beseitigt werden.

Bevorzugt ist weiterhin eine Ausführungsform, bei der zwischen der planen Oberfläche des ATR-Kristalls und dem nachgespannten inneren Teilbereich der Membranfläche ein Hohlvolumen gebildet wird, welches über einen Zulauf und einen Ablauf befüllt bzw. entleert werden kann. Dadurch können die durch die Membran hindurch diffundierenden Moleküle mit der empfindlichen Oberfläche des ATR-Kristalls in Kontakt treten. Außerdem ist durch den Zulauf und Ablauf ein Spülen des empfindlichen Bereichs des ATR-Kristalls für Reinigungszwecke möglich, was unter anderem der Vorbereitung von nachfolgenden Messungen dienen kann.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen ATR- Zelle, bei der die Nachspannvorrichtung mit einer Grundplatte, auf der der ATR- Kristall fixiert ist, lösbar starr verbunden, vorzugsweise verschraubt werden kann. Damit wird die relative Positionierung und eine Fixierung der erreichten optimalen Position zwischen Membran und ATR-Kristall erheblich erleichtert.

Aus geometrischen Gründen besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der der Zulauf und der Ablauf zu dem Hohlvolumen zwischen der planen Oberfläche des ATR-Kristalls und dem nachgespannten inneren Teilbereich der Membranfläche durch die Grundplatte führt.

Die Erreichung einer optimalen relativen Positionierung und die Fixierung derselben kann bei einer Weiterbildung dadurch verbessert werden, daß der Halterahmen mit eingeklemmter Membran zwischen der Grundplatte und der Nachspannvorrichtung angeordnet ist und Durchgangsbohrungen zur Aufnahme und Führung der Schrauben aufweist, mit denen die Nachspannvorrichtung gegen die Grundplatte verschraubt werden kann.

Bei einer besonders einfachen Weiterbildung dieser Ausführungsformen ist der Anschlag für die Nachspannvorrichtung in die Grundplatte integriert.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Handhabung der betreffenden Einzelteile der erfindungsgemäßen ATR-Meßzelle ist eine Weiterbildung, bei der die umlaufende Schrägfläche des Anschlags auf der der Membran im montierten Zustand zugewandten Seite der Grundplatte angeordnet ist und eine Durchgangsöffnung durch die Grundplatte umschließt, wobei auf der anderen Seite der Grundplatte der ATR-Kristall mit seiner planen Oberfläche zur Durchgangsöffnung gerichtet fixiert ist.

Die in der erfindungsgemäßen ATR-Meßzelle verwendete Membran wird in der Regel als Dialysemembran ausgebildet sein.

Bei Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße ATR-Meßzelle selbst als Dialysezelle ausgebildet sein.

Alternativ kann die ATR-Meßzelle aber auch als Elektrophoresezelle ausgebildet sein.

Um eine einfache Möglichkeit für beide Meßarten zu eröffnen, kann die erfindungsgemäße ATR-Meßzelle so aufgebaut sein, daß auf einen festen Grundplattenteil mit daran bzw. darin fixiertem ATR-Kristall zwei austauschbare Deckelteile aufmontiert werden können, die die jeweils verwendeten Membranen mit den erfindungsgemäßen Nachspannvorrichtungen enthalten und entweder für Dialysemessungen oder für Elektrophoresemessungen speziell ausgebildet sind. Eine solche ATR-Meßzelle erfüllt die wichtigsten Anforderungen für Infrarotstudien an einer großen Vielzahl von makromolekularen Wechselwirkungen. Die Einheit enthält in der Regel ein trapezoidales internes Reflexionselement in Form des ATR-Kristalls, welches temperaturgeregelt und vollständig gekapselt in einem ausspülbaren Gehäuse angeordnet ist. Die Grundplatte, auf der der ATR-Kristall fixiert ist, wird in der Regel vorteilhaft mit Teflon beschichtet sein.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen ATR-Meßzelle sind ein weiterer Halterahmen mit eingeklemmter Membran sowie eine weitere Nachspannvorrichtung auf der im montierten Zustand dem ATR-Kristall abgewandten Seite der ersten Membran parallel und mit definiertem Abstand zu dieser angeordnet. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Elektrophorese-Untersuchungen.

Eine Weiterbildung dieser Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß beide Nachspannvorrichtungen zwei parallel zur Strahlführungsachse des ATR-Kristalls ausgerichtete und nebeneinander angeordnete umlaufende Keile aufweisen, deren umlaufende, in sich geschlossene Kantenlinien den jeweiligen inneren Teilbereich der parallel zueinander angeordneten Membranen nachspannen und in Richtung auf den ATR-Kristall drücken, wobei die dem ATR-Kristall näher gelegene Nachspannvorrichtung auf der dem ATR-Kristall abgewandten Seite einen Anschlag für die dem ATR-Kristall fernere Nachspannvorrichtung aufweist, der zwei umlaufende Schrägflächen besitzt, deren Schräge dem Keilwinkel der beiden umlaufenden Kantenlinien der dem ATR-Kristall ferneren Nachspannvorrichtung entspricht.

Diese Weiterbildung kann dadurch verbessert werden, daß die beiden übereinander angeordneten Nachspannvorrichtungen so ausgebildet sind, daß bei gegenseitiger Fixierung die zwischen ihnen gespannte Membran zwischen den beiden umlaufenden Keilen der vom ATR-Kristall ferneren Nachspannvorrichtung so gepreßt wird, daß sie in diesem Bereich einen großen Ohmschen Widerstand darstellt. Dadurch kommt es zu keinen unerwünschten "Querströmen" über die nachgespannte Membran.

Bevorzugt ist auch eine Weiterbildung, bei der die dem ATR-Kristall nähere Nachspannvorrichtung innerhalb der beiden umlaufenden Keile Aussparungen aufweist, so daß zwischen den beiden aufgespannten Membranen zwei Hohlvolumina entstehen, die über einen getrennten Zulauf und einen getrennten Ablauf innerhalb der dem ATR-Kristall näheren Nachspannvorrichtung separat befüllt werden können.

Außerdem ist es günstig, wenn zwischen der dem ATR-Kristall näheren aufgespannten Membran und dem ATR-Kristall ein Hohlvolumen entsteht, das durch einen Zulauf und einen Ablauf innerhalb der Grundplatte, an der zumindest eine der beiden Nachspannvorrichtungen befestigt ist, befüllt und entleert werden kann.

Eine weitere Verbesserung schließlich kann dadurch erreicht werden, daß die dem ATR-Kristall fernere Nachspannvorrichtung innerhalb der beiden umlaufenden Keile Aussparungen aufweist, die in entgegengesetzter Richtung zu den beiden gespannten Membranen separat mit zwei getrennten Hohlräumen verbunden sind, so daß nach Befüllung sämtlicher Hohlräume der montierten ATR-Zelle mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit und nach Anlegen einer elektrischen Spannung an die Hohlräume, die mit den Aussparungen der dem ATR-Kristall ferneren Nachspannvorrichtung verbunden sind, ein Stromfluß erzeugt werden kann, der von dem mit einer Kathode verbundenen Hohlraum beide Membranen zweimal passierend zu dem mit einer Anode verbundenen Hohlraum fließt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine schematische Draufsicht in Richtung auf das teilweise transparente Deckelteil einer als Dialysezelle ausgebildeten erfindungsgemäßen ATR-Meßzelle;

Fig. 1b den Schnitt in Richtung C-C von Fig. 1a;

Fig. 1c den Schnitt in Richtung A-A von Fig. 1a;

Fig. 1d die Einzelheit B von Fig. 1c;

Fig. 2a eine Draufsicht in Richtung auf das teilweise transparente Deckelteil einer als Eletkrophoresezelle ausgebildeten Ausführungsform der erfindungsgemäßen ATR-Meßzelle;

Fig. 2b den Schnitt C-C nach Fig. 2a;

Fig. 2c den Schnitt A-A nach Fig. 2a; und

Fig. 2d die Einzelheit B aus Fig. 2c.

In den Fig. 1a bis 1d ist eine als Dialysezelle ausgebildete ATR-Meßzelle 10 dargestellt. Diese enthält einen ATR-Kristall 1 mit einer empfindlichen planen Oberfläche 2, welche an einem Haltegestell 3 starr befestigt ist. Parallel zur planen Oberfläche 2 des ATR-Kristalls 1 ist eine in der Zeichnung nicht sichtbare dünne Dialysemembran montiert, die in einem Halterahmen 13 eingeklemmt und mittels einer Nachspannvorrichtung nachgespannt und auf einen definierten Abstand planparallel zur Oberfläche 2 gebracht wird.

Im Falle der gezeigten Dialysemeßzelle 10 umfaßt die Nachspannvorrichtung eine mit dem Haltegestelle 3 starr verschraubte Grundplatte 18, auf welche ein Deckelteil 11 aus Plexiglas aufgeschraubt ist. Zwischen der Grundplatte 18 und dem Deckelteil 11 ist der Halterahmen 13 mit eingeklemmter Membran eingeschraubt. Das Deckelteil 11 weist an seiner dem ATR-Kristall 1 zugewandten Seite einen umlaufenden Keil 14 auf, dessen umlaufende, in sich geschlossene Kantenlinie einen inneren Teilbereich der im Halterahmen 13 eingeklemmten Membran in Richtung auf den ATR-Kristall 1 drückt und damit nachspannt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der verschobene Teilbereich der Membranfläche überall den gleichen, definierten Abstand von der planen Oberfläche 2 des ATR-Kristalls 1 aufweist.

Als Anschlag für die äußeren Teilflächen des umlaufenden Keils 14 dient eine umlaufende Schrägfläche 15, die in der Grundplatte integriert ist. Zwischen dem inneren Teilbereich der nachgespannten Membranfläche innerhalb der in sich geschlossenen Kantenlinie des umlaufenden Keils 14 und dem Deckelteil 11 der Nachspannvorrichtung wird ein Hohlvolumen 12 gebildet, welches über einen Zulauf 16 befüllt und über einen Ablauf 17 entleert werden kann.

Die Draufsicht in Fig. 1a zeigt das transparente Deckelteil 11, in welchem gestrichelt der umlaufende Keil 14, der Zulauf 16 und der Ablauf 17 angedeutet sind.

In der Zeichnung nicht erkennbar ist ein weiteres Hohlvolumen, welches zwischen der nachgespannten Membran und der planen Oberfläche 2 des ATR-Kristalls 1 gebildet wird. Auch dieses kann über einen Zulauf 19 und einen Ablauf 19' befüllt bzw. entleert werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet die in sich geschlossene Linie des umlaufenden Keils 14 ein längliches Oval mit zwei parallel verlaufenden Längsseiten, die an ihren Enden jeweils in einen Halbkreis übergehen. Dadurch wird eine optimale Anpassung an den länglichen ATR-Kristall 1 erreicht.

In der Zeichnung nicht dargestellt sind Beheizungsmöglichkeiten für den ATR- Kristall 1, die im Haltegestell 3 integriert sein können und eine geregelte Temperierung des Kristalls ermöglichen.

Auf das in den Fig. 1a bis 1d gezeigte Haltegestell 3 mit daran fixiertem ATR- Kristall 1 kann auch ein Elektrophoreseaufsatz aufmontiert werden, wie er in den Fig. 2a bis 2d gezeigt ist. Die dort dargestellte Elektrophoresezelle 20 umfaßt, im Gegensatz zur Dialysezelle 10, zwei übereinander parallel zur empfindlichen Oberfläche 2 des ATR-Kristalls 1 aufgespannte Membranen. Diese sind zwischen den Schenkeln zweier parallel übereinander angeordneten Halterahmen 23', 23" eingeklemmt. Für jede dieser beiden Membranen ist eine Nachspannvorrichtung vorgesehen, die jeweils zwei umlaufende Keile 24a', 24b' bzw. 24a", 24b" umfaßt. Die umlaufenden Keile 24a', 24b', welche die dem ATR-Kristall 1 nähere Membran nachspannen, sind in einem Deckelteil 21 integriert, auf welches ein Reservoir 29 aufgesetzt ist, welches seinerseits die umlaufenden Keile 24a", 24b" aufweist. Die letzteren schlagen gegen entsprechende Schrägflächen 25a", 25b" auf der dem ATR-Kristall 1 abgewandten Seite des Deckelteils 21 an. Die Schrägflächen 25a', 25b' der Anschläge für die umlaufenden Keile 24a', 24b' des Deckelteils 21 sind in einer Grundplatte 28 integriert, welche gemeinsam mit dem Deckelteil 21 und dem Reservoir 29 gegen das Haltegestell 3 verschraubt ist.

Die dem ATR-Kristall 1 nähere Nachspannvorrichtung weist wiederum innerhalb der beiden umlaufenden Keile 24a', 24b' Aussparungen auf, so daß zwischen den beiden aufgespannten Membranen jeweils zwei Hohlvolumina 22a, 22b entstehen, die über getrennte Zuläufe 26a, 26b und getrennte Abläufe 27a, 27b innerhalb der dem ATR-Kristall 1 näheren Nachspannvorrichtung separat mit Fluid befüllt werden können.

Claims (22)

1. Totalreflexions-Meßzelle (10; 20) zur spektroskopischen Untersuchung einer insbesondere fluiden Probe in einem Infrarot (= IR)-Spektrometer, die einen ATR (= Attenuated Total Reflectance)-Kristall (1) mit einer planen Oberfläche (2) sowie eine in einem Halterahmen (13; 23', 23") mehrseitig eingeklemmte Membran aufweist, wobei der Halterahmen so angeordnet ist, daß die Membran mit geringem Abstand von der planen Oberfläche (2) des ATR-Kristalls (1) verläuft, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich eine Nachspannvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Membran auf einem inneren Teilbereich ihrer zwischen den Schenkeln des Halterahmens (13; 23', 23") eingeklemmten Fläche in Richtung auf die plane Oberfläche (2) des ATR-Kristalls (1) derart parallel verschiebbar ist, daß der verschobene innere Teilbereich der Membranfläche eine höhere Spannung aufweist als vorher die lediglich im Halterahmen (13; 23', 23") eingeklemmte Fläche der Membran,
und daß ein Anschlag vorgesehen ist, gegen den die Nachspann­ vorrichtung in der Weise gedrückt und in dieser Position fixierbar ist, daß der innere Teilbereich der Membranfläche überall den gleichen, definierten Abstand von der planen Oberfläche (2) des ATR-Kristalls (1) aufweist.

2. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachspannvorrichtung einen umlaufenden Keil (14; 24a', 24b', 24a", 24b") aufweist, dessen umlaufende, in sich geschlossene Kantenlinie den inneren Teilbereich der Membran nachspannt und in Richtung auf den ATR-Kristall (1) drückt.

3. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Keilschrägen des umlaufenden Keils (14; 24a', 24b', 24a", 24b") gegen die plane Oberfläche (2) des ATR-Kristalls (1) in der fixierten Position der Nachspannvorrichtung zwischen 30° und 60°, vorzugsweise etwa 45° beträgt.

4. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende, in sich geschlossene Kantenlinie des umlaufenden Keils (14; 24a', 24b', 24a", 24b") ein längliches Oval mit zwei parallel verlaufenden Längsseiten bildet, die an ihren Enden jeweils in einen Halbkreis übergehen.

5. Totalreflexions-Meßzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag, gegen den die Nachspannvorrichtung gedrückt und in dieser Position fixiert werden kann, eine umlaufende Schrägfläche (15; 25a', 25b', 25a", 25b") mit einer dem Keilwinkel entsprechenden Schräge aufweist.

6. Totalreflexions-Meßzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Teilbereich der nachgespannten Membranfläche innerhalb der umlaufenden, in sich geschlossenen Kantenlinie des umlaufenden Keils (14; 24a', 24b',) und einem von der Membran im aufgespannten Zustand abgewandten Deckelteil (11; 21) der Nachspannvorrichtung ein Hohlvolumen (12; 22a, 22b) gebildet wird, welches über einen Zulauf (16; 26a, 26b) und einen Ablauf (17; 27a, 27b) im Deckelteil (11; 21) befüllt bzw. entleert werden kann.

7. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (11; 21) aus transparentem Material, vorzugsweise aus Plexiglas hergestellt ist.

8. Totalreflexions-Meßzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der planen Oberfläche (2) des ATR-Kristalls (1) und dem nachgespannten inneren Teilbereich der Membranfläche ein Hohlvolumen gebildet wird, welches über einen Zulauf (19) und einen Ablauf (19') befüllt bzw. entleert werden kann.

9. Totalreflexions-Meßzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachspannvorrichtung mit einer Grundplatte (18; 28), auf der der ATR-Kristall (1) fixiert ist, lösbar starr verbunden, vorzugsweise verschraubt werden kann.

10. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (19) und der Ablauf (19') zu dem Hohlvolumen zwischen der planen Oberfläche (2) des ATR-Kristalls (1) und dem nachgespannten inneren Teilbereich der Membranfläche durch die Grundplatte (18; 28) führt.

11. Totalreflexions-Meßzelle nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterahmen (13; 23') mit eingeklemmter Membran zwischen der Grundplatte (18; 28) und der Nachspannvorrichtung angeordnet ist und Durchgangsbohrungen zur Aufnahme und Führung der Schrauben aufweist, mit denen die Nachspannvorrichtung gegen die Grundplatte (18; 28) verschraubt werden kann.

12. Totalreflexions-Meßzelle nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag für die Nachspannvorrichtung in der Grundplatte (18; 28) integriert ist.

13. Totalreflexions-Meßzelle nach den Ansprüchen 5 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Schrägfläche (15; 25a', 25b') des Anschlags auf der der Membran im montierten Zustand zugewandten Seite der Grundplatte (18; 28) angeordnet ist und eine Durchgangsöffnung durch die Grundplatte (18; 28) umschließt, und daß auf der anderen Seite der Grundplatte (18; 28) der ATR-Kristall (1) mit seiner planen Oberfläche (2) zur Durchgangsöffnung gerichtet fixiert ist.

14. Totalreflexions-Meßzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran als Dialysemembran ausgebildet ist.

15. Totalreflexions-Meßzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Totalreflexions- Meßzelle (10) als Dialysezelle ausgebildet ist.

16. Totalreflexions-Meßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß die Totalreflexions-Meßzelle (20) als Elektrophoresezelle ausgebildet ist.

17. Totalreflexions-Meßzelle (20) zur spektroskopischen Untersuchung einer insbesondere fluiden Probe in einem Infrarot (= IR)- Spektrometer, die einen ATR (= Attenuated Total Reflectance)- Kristall (1) mit einer planen Oberfläche (2) sowie eine in einem Halterahmen (23') mehrseitig eingeklemmte Membran aufweist, wobei der Halterahmen so angeordnet ist, daß die Membran mit geringem Abstand von der planen Oberfläche (2) des ATR-Kristalls (1) verläuft, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich eine Nachspannvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Membran auf einem inneren Teilbereich ihrer zwischen den Schenkeln des Halterahmens (23') eingeklemmten Fläche in Richtung auf die plane Oberfläche (2) des ATR-Kristalls (1) derart parallel verschiebbar ist, daß der verschobene innere Teilbereich der Membranfläche eine höhere Spannung aufweist als vorher die lediglich im Halterahmen (23') eingeklemmte Fläche der Membran,
daß ein Anschlag vorgesehen ist, gegen den die Nachspann­ vorrichtung in der Weise gedrückt und in dieser Position fixierbar ist, daß der innere Teilbereich der Membranfläche überall den gleichen, definierten Abstand von der planen Oberfläche (2) des ATR-Kristalls (1) aufweist,
und daß ein weiterer Halterahmen (23") mit eingeklemmter Membran sowie eine weitere Nachspannvorrichtung auf der im montierten Zustand dem ATR-Kristall (1) abgewandten Seite der ersten Membran parallel und mit definiertem Abstand zu dieser angeordnet sind.

18. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß beide Nachspannvorrichtungen jeweils zwei parallel zur Strahlführungsachse des ATR-Kristalls (1) ausgerichtete und nebeneinander angeordnete umlaufende Keile (24a', 24b' bzw. 24a", 24b") aufweisen, deren umlaufende, in sich geschlossene Kantenlinien den jeweiligen inneren Teilbereich der parallel zueinander angeordneten Membranen nachspannen und in Richtung auf den ATR-Kristall (1) drücken, wobei die dem ATR- Kristall (1) näher gelegene Nachspannvorrichtung auf der dem ATR- Kristall (1) abgewandten Seite einen Anschlag für die dem ATR- Kristall (1) fernere Nachspannvorrichtung aufweist, der zwei umlaufende Schrägflächen (25a", 25b") besitzt, deren Schräge dem Keilwinkel der beiden umlaufenden Kantenlinien der dem ATR- Kristall (1) ferneren Nachspannvorrichtung entspricht.

19. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden übereinander angeordneten Nachspannvorrichtungen so ausgebildet sind, daß bei gegenseitiger Fixierung die zwischen ihnen gespannte Membran zwischen den beiden umlaufenden Keilen (24a", 24b") der vom ATR-Kristall (1) ferneren Nachspannvorrichtung so gepreßt wird, daß sie in diesem Bereich einen großen Ohmschen Widerstand darstellt.

20. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ATR-Kristall (1) nähere Nachspannvorrichtung innerhalb der beiden umlaufenden Keile (24a', 24b') Aussparungen aufweist, so daß zwischen den beiden aufgespannten Membranen zwei Hohlvolumina (22a, 22b) entstehen, die über einen getrennten Zulauf (26a, 26b) und einen getrennten Ablauf (27a, 27b) innerhalb der dem ATR-Kristall (1) näheren Nachspannvorrichtung separat befüllt werden können.

21. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der dem ATR-Kristall (1) näheren aufgespannten Membran und dem ATR-Kristall (1) ein Hohlvolumen entsteht, das durch einen Zulauf und einen Ablauf innerhalb der Grundplatte (28), an der zumindest eine der beiden Nachspannvorrichtungen befestigt ist, befüllt und entleert werden kann.

22. Totalreflexions-Meßzelle nach Anspurch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ATR-Kristall (1) fernere Nachspannvorrichtung innerhalb der beiden umlaufenden Keile (24a', 24b') Aussparungen aufweist, die in entgegengesetzter Richtung zu den beiden gespannten Membranen separat mit zwei getrennten Hohlräumen verbunden sind, so daß nach Befüllung sämtlicher Hohlräume der montierten Totalreflexions-Meßzelle (20) mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit und nach Anlegen einer elektrischen Spannung an die Hohlräume, die mit den Aussparungen der dem ATR-Kristall (1) ferneren Nachspannvorrichtung verbunden sind, ein Stromfluß erzeugt werden kann, der von dem mit einer Kathode verbundenen Hohlraum beide Membranen zweimal passierend zu dem mit einer Anode verbundenen Hohlraum fließt.