DE2104393C3 - Fluoreszenz-Analysen-Vorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Analysenvorrichtung mit einer Quecksilber-Entladungslampe als UV-Strahlenquelle zur Untersuchung der Fluoreszenz-Strahlung von organischen und anorganischen Stoffen. 5"

Unter Fluoreszenz versteht man die Erscheinung, daß organische und anorganische Stoffe — es kann sich dabei sowohl um feste Körper, Flüssigkeiten als auch Gase handeln — die auffallende elektromagnetische Strahlung teilweise absorbieren und als Fluoreszenz-Strahlung der gleichen oder größeren Wellenlänge wieder emittieren. Dieser Vorgang läßt sich atomtheoretisch so deuten, daß das Atom durch ein absorbiertes Lichtquant aus seinem Grundzustand in einen angeregten Zustand gehoben wird und daraus wieder unter *° Emission der Fluoreszenz-Strahlung in einen weniger angeregten Zustand oder in den Grundzustand zurückkehrt

Besonders starke Fluoreszenz wird häufig durch ultraviolettes Licht erregt. ⁶S

Die Erscheinung der Fluoreszenz wird in mannigfaltiger Weise zur Analyse verwendet, wenn der zu untersuchende organische oder anorganische Stoff ein cha rakteristisches Fluoreszenz-Spektrum aufweist Für die Beurteilung des untersuchten Stoffes kann dabei die Farbe der Fluoreszenz-Strahlung oder die exakte Vermessung der spektralen Verteilung der emittierten Strahlung maßgebend sein. Durch die Fluoresxenz-Analyse ist die Möglichkeit gegeben. Stoffe, die bei sichtbarem Licht gl ch aussehen, durch ihre Fluoreszenz-Farbe oder die spektrale Verteilung der emiittierten Fluoreszenz-Strahlung leicht und ohne aufwendige chemische Untersuchung zu unterscheiden.

Es ist verständlich, daß auf Grund des Mechanismus der Fluoreszenz unterschiedliche Fluoreszenz-Erscheinungen auftreten, je nachdem, ob die Anregung der zu untersuchunden Stoffe mit kurzwelliger oder langwelliger Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, erfolgt

Bei bekannten Analysen-Lampen wird eine langwellige Strahlung der Wellenlänge 366 nm erzeugt, die durch ein UV-Schwarzglasfilter aus dem Spektrum einer Hochdrucklampe ausgefiltert wird. Das UV-Schwarzglasfilter ist dabei nur für die erwähnte Wellenlänge durchlässig, während es die sichtbare Strahlung sperrt Da es von Interesse ist, unterschiedliche Wel/enlängen zur Anregung der Fluoreszenz-Strahlung zu verwenden, werden auch Analysen-Lampen für kurzwellige UV-Strahlung von 254 nm, die als Strahienouelie eine Quecksilber-Niederdrucklampe aufweisen, verwendet.

Da für viele Untersuchungen die beiden erwähnten Geräte nebeneinander benutzt werden müssen, was einen erheblichen Zeitaufwand wegen der erforderlichen Einbrennzeit der Hochdruckbrenner mit sich bringt, sind bei einer bekannten Analysen-Lampe verschiedene Strahlenquellen in einem Gerät vereinigt. Es sind jeweils zwei Strahlenquellen für die kurzwellige und für die langwellige UV Strahlung vorgesehen. Die kurzwellige UV-Strahlung wird von Quecksilber-Niederdrucklampen geliefert, wobei ein entsprechendes Schwar?glasfilter zur Isolierung der Wellenlänge von 254 nm eingebaut ist. Für die langwellige UV-Strahlung werden besondere Niederdrucklampen verwendet, in denen die kurzwellige UV-Strahlung der Quecksilber-Entladung durch einen Leuchtstoffbelag auf dem Lampenrohr in langwellige Strahlung des UV-A-Gebietes umgewandelt wird. Es wird dabei nicht eine einzige Linie ausgesandt, sondern ein Spektralband mit kontinuierlicher Strahlung, dessen ausgeprägtes Maximum bei etwa 360 nm liegt, so daß die Fluoreszenz-Erscheinungen die gleichen wie bei den bekannten Analysenlampen mit Hochdruckbrennern sind. Bei diesem Gerät ist noch zusätzlich eine Glühlampe neben den UV-Strahlern angeordnet, die dazu dient, den zu untersuchenden Stoff im sichtbaren Licht in die richtige Untersuchungsposition zu bringen.

Der technische Aufwand bei diesem Gerät ist durch die Anordnung von mehreren Strahlenquellen im Gehäuse erheblich. Trotzdem ist es nur möglich, nachzuweisen, ob der zu untersuchende Stoff eine Fluoreszenz-Strahlung im kurzwelligen Wellenlängenbereich um 254 nm oder im langwelligen Wellenlängenbereich um 360 nm abgibt. Fluoreszenz-Erscheinungen in dem dazwischen liegenden Wellenlängenbereich bei ausgewählten Wellenlängen der UV-Strahlung können mit diesem bekannten Gerät nicht untersucht werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluoreszenzanalyse im UV-Wellenlängenbereich zwischen 254 nm und 366 nm und darüber hinaus mit ausgewählten Wellenlängen durchzuführen, wobei als einzige Strahlenquelle e'ne Quecksilber-Entladuneslamne

eingesetzt wird

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäU vorgeschlagen, daß die Strahlenquelle eine mit Metall halogeniden dotierte Quecksilber-Entladungslampe zur Emission eines Spektrums mit einer Anzahl beiein- s anderliegender Spektrallinien ist. in deren Strahlengang eine Reihe von nebeneinanderliegenden UV-InterferenzJinienfihern eingeschaltet ist

Die Maxima der spektralen Durchlässigkeit der UV-interferenzlinienfilter sind vortrilhaherweise den WeI-lenlängen der emittierten Spektrallinien der Strahlenquelle zugeordnet Die vorzugsweise nebeneinander liegenden UV-lnterferenzlinienfiher sind in einer verschiebbaren Maske angeordnet, oberhalb der eine entfernbt/e Abdeckung mit einer öffnung vorgesehen ist. durch die die Strahlung jeweils auf das darunterliegende Interferenzlinienfiher auftrifft. Die UV-lnterferenzünienfilter besitzen für bestimmte Wellenlängen im UV-Bereich ein Maximum an spektraler Durchlässigkeit, während sie für das sichtbare Licht weitgehend und für die übrige UV-Strahlung im beschränkten Umfang durchlässig sind. Mit der verschiebbaren Maske kann wahlweise ein Interferenzlinierfilter in den Strahlengang der Strahlenquelle eingeschaltet werden, das eine UV-Strahlung bestimmter Wellenlänge auf den zu untersuchenden Stoff durchläßt. Im Strahlengang sind vorteilhafterweise ein Absorptionsfilter für die sichtbare Strahlung und eine Polarisationsfolie für die UV-Strahlung vorgesehen. Die Polarisationsfolie läßt nur linear polarisierte Strahlung hindurchtreten. Die durch das Interferenzlinienfilter austretende Strahlung ist vorzugsweise durch einen Abschatter abgedeckt, der eine öffnung für den Austritt der im Objekt erzeugten Fluoreszenzstrahlung aufweist. Die Interfe-enzstrahlung im Abschatter trifft auf das zu untersuchende Material auf und erzeugt eine Fluoreszenzstrahlung, die von der Oberfläche des zu untersuchenden Stoffs ausgeht und durch die öffnung des Abschatters austritt.

Im Strahlengang der austretenden Fluoreszenzstrahlung ist vorteilhafterweise eine Polarisationsfolie vorgesehen. Mit dieser Folie kann die Polarisation des Fluoreszenzlichts studiert werden, um Rückschlüsse auf die optische Aktivität von organischen Werkstoffen oder die Orientierung von Kristallen in Festkörpern ziehen zu können.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Analysenvorrichtung und

F i g. 2 eine Ansicht der Analysenvorrichtung gemäß Fig. 1-

Eine mit Metallhalogeniden dotierte Quecksilber-Entladungslampe 12 der Analysenvorrichtung 10 ist von einem parabolisch ausgebildeten Reflektor 14 umgeben, dessen Unterseite ein Filter 16 für die Absorption der sichtbaren Strahlung abschließt Im Strahlengang der Strahlenquelle 12 ist eine Polarisationsfolie 18 für die UV-Strahlung vorgesehen, die die hindurchtretende UV-Strahlung linear polarisiert Diese Strahlung tritt durch eine öffnung 36 einer Abdeckung 34 hindurch und trifft auf ein darunterliegendes Interferenzlinienfilter 20, welches in einer verschiebbaren Maske 32 angeordnet ist. Die Maske 32 nimmt eine Anzahl von UV-interferenzlinienfiUern auf, von denen jedes für eine bestimmte Wellenlänge im Bereich von 254 nm bis 366 nm und darüber hinaus ein Maximum an spektraler Durchlässigkeit besitzt. Die Maxima der spektralen Durchlässigkeit der UV-Interferenzlinienfilter sind vorteilhafterweise den Wellenlängen der emittierten Spektrallinien der Strahlenquelle 12 zugeordnet Die durch das durchstrahlte Interferenzlinienfilter 20 austretende Strahlung wird durch einen Abschatter 22 abgedeckt, der eine öffnung 24 für die Beobachtung der von der Oberfläche des zu untersuchenden Stoffs 28 ausgehenden Fluoreszenzstrahlung aufweist Im Strahlengang der austretenden Fluoreszenzstrahlung ist eine weitere Polarisationsfolie 30 vorgesehen, mit deren Hilfe die Polarisation des Fluoreszenzlichts studiert werden kann, um Rückschlüsse auf die optische Aktivität organischer Werkstoffe oder die Orientierung von Kristallen in Festkörpern ziehen zu können.

Der Abschatter 22 kann über einen Griff 26 gedreht werden, um die günstigste Stellung der öffnung 24 für die Beobachtung des reflektierten Fluoreszenzlichts einzustellen.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die Abdekkung 34 oberhalb der Maske 32 zu entfernen, so daß durch jedes Interferenzlinienfilter 20 der Maske 32 eine Strahlung bestimmter Wellenlänge hindurchtriu und auf die Oberfläche des zu untersuchenden Stoffs 28 auftrifft. Es erscheint dann die Fluoreszenzstrahlung bei den einzelnen Wellenlängen nebeneinander. Zur Untersuchung der von einer bestimmten Wellenlänge hervorgerufenen Fluoreszenzstrahlung ist es nur erforderlich, die interessierende Strahlung mit Hilfe des Abschatters 22 gegen das übrige Licht abzudecken. An Stelle einer Maske 32 mit einer Anzahl von Interferenzlinienfiltern 20 kann selbstverständlich auch nur ein einziges Interferenzlinienfilter 20 verwendet werden, welches den Abschatter 22 oben abschließt. Die Untersuchung des Stoffs 28 erfolgt dann in der Weise, daß ein Objektträger mit dem Stoff 28 an dem Interferenzlinienfilter 20 bzw. dem Abschatter 22 vorbeigeschoben wird, so daß der Reihe nach mit ein und derselben Wellenlänge die Fluoreszenzstrahlung an verschiedene Stellen des zu untersuchenden Stoffs 28 studiert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Fluoreszenz-Analysen-Vorrichtung mit einer Quccksilber-Entladungslampe als UV-Strahlenquel-Je zur Untersuchung der Fluoreszenzstrahlung von organischen und anorganischen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle eine mit Metalihalogeniden dotierte Quecksilber-Entladungslampe (12) zur Emission eines Spektrums mit to einer Anzahl von beieinanderliegenden Spektrallinien ist. in deren Strahlengang eine Reihe von nebeneinanderliegenden UV- Interferenzlinienfiltern (20) eingeschaltet ist

2. Analysen-Vorrichtung nach Anspruch 1. da- ss durch gekennzeichnet, daß die Maxima der spektralen Durchlässigkeit der UV-Interferenzlinienfilter (20) den Wellenlängen der emittierten Spektrallinif η der Strahlenquelle (12) zugeordnet sind.

3. Analysen-Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 ao und 2, dadurch gekennzeichnet daß die nebeneinanderliegenden UV-Interferenzlinienfiher (20) in einer verschiebbaren Maske (32) angeordnet sind, oberhalb der eine entfernbare Abdeckung (34) mit einer öffnung (36) vorgesehen ist, durch die Strahlung je- *5 weils auf das darunterliegende Interferenzlinienfilter (20) auftrifft

4. Analysen-Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß im Strahlengang ein Absorptionsfilter (16) für die sichtbare Strahlung 3» und eine Polarisationsfolie (18) für die UV-Strahlung vorgesehen sind.

5. Analysen-Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet daß die durch das Interferenzlinienfilter (20) austretende Strahlung durch einen Abschatter (22) abgedeckt ist, der eine öffnung (24) für den Austritt der im Objekt erzeugten Fluoreszenzstrahlung aufweist.

6. Analysen-Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang der austretenden Fluoreszenzstrahlung eine Polarisationsfolie (36) vorgesehen ist.