DE2123474A1 - Photometer zur gleichzeitigen Untersuchung mehrerer Proben - Google Patents

Description

• Photometer zur gleichzeitigen Untersuchung mehrerer Proben.
• Die Erfindung betrifft ein Photometer zur gleichzeitgen Untersuchung mehrerer Proben bestehend aus einer Lichtquelle, einer optischen Anordnung zur Erzeugung von Lichtbündeln, die von der Lichtquelle ausgehen und durch je eine der Proben geleitet werden sowie photoeletrischen Empfängermitteln für das durch die Proben tretende Licht, wobei die Empfängersignale von den einzelnen Proben nacheinander abgefragt werden.
• Ein ekaiintes Photometer dieser Art enthält eine Lichtquelle von der ausgehend mehrere Lichtbündel geformt werden. Im Strahlengang dieser Lichtbündel sind Mittel zur Ausfilterung geeigneter Wellenlängenbereiche angeordnet. Jedes dieser LichtDündel durchsetzt eine Küvette zur Aufnahme einer zu untersuchenden Pro-@e, wobei die verschiedenen Proben durch Zusatz von Reagenzien in geeigneter Weise chemisch aufgeschlossen sind. Jedes Licht bündel fällt auf einen zugehörigen Empfänger zur Feststellung der Extinktion der jeweils zu messenden Substanz. Die Ausgänge der Empfänger werden in einer Art Multiplexbetrieb abgefragt und nacheinander einer Anzeigevorrichtung zugeleitet.
• Solche Anordnungen haben den Nachteil, daß sie nicht ausreichend stabil sind. Die Messung von kleinen Signalen oder kleinen Signalunterschieden erfordert sehr konstant anzeigende Meßeinrichtungen. ei der Durchführung von kinetischen Messungen ist es erforderlich, die Substanz über eine gewisse Zeit zu beobachten, um die Änderung der Anzeige festzustellen. Diese Änderung der Anzeige pro Zeiteinheit ist ein Md für die festsustellende Aktivität der Substanz. Die vorbekannte Anordnung gestattet das Abfragen der Empfängersignale an den einzelnen Empfängern nur in relativ großen Zeitabständen, so daß keine fortlaufende Beobachtung des zeitlichen Verlaufs der Extinktion möglich ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stabile photometrische Meßanordnung für die gleichzeitige Untersuchung mehrerer Proben zu schaffen.
• Der Erfindung liegt die speziellere Aufgabe zugrunde, eine solche Meßanordnung so auszubilden, daß eine fortlaufende Leobachtung des Zeitverlaufs der Extinktion in den einzelnen Proben erfolgen kann.
• Eine speziellere Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch Ausbildung von Lichtquellen oder Empfängermitteln als Elektronenstrahlröhre, deren Elektronenstrahl zyklisch mit relativ woher Frequenz abgelenkt wird, ein entsprechend schnelles zyllisches Attasten der einzelnen Proben zu ermöglichen.
• Eine Lösung dieser Aufg@e @esteht darin, daß der photoele@trische Empfänger von einer Fernsehaufnahmeröhre @e ildet ist und jedes der Lichtbündel einen Fleck auf dem Sonirm dieser Fernsehaufnahmeröhre oeaufschlagt und daß der Ele@tronenstrahl der Röhre periodisch längs einer diese Flecken nacheinander berührenden Anta6tbalm gesteuert wird, so daß ein Impulsspektrum nach Maßgabe der Transmissionen der zu messenden Substanzen entsteht.
• Es lassen sich auf diese Weise die verschiedenen Proben mit hoher Frequenz mit zyklischer Aufeinanderfolge abtasten, wo bei der Zeitaistand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen so klein gehalten werden kann, daß eine praktisch kontinuierliche gleichzeitge Messung aller Proben stattfindet und der Zeitverlauf der Extinktion jeder einzelnen Probeverfolgt werden kann.
• Dem Signalausgang der Fernsehaufnahmeröhre kann eine Auswerterschaltung nachgeschaltet sein, welche an einer der Anzahl der Proben entsprechenden Anzahl von Ausgängen Signale nach Maßgabe der den einzelnen Proben zugeordneten Impulsamplituden erzeugt.
• Um eine hohe Stabilität der photometrischen Meßanordnung zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, daß die Abtastbahn abwechselnd üuer einen von einem ProDenlichtbündel beaufschlagten Fleck und Der einen von einem Referenzlichtbündel beaufschlagten Fleck geführt ist. Durch die von dem Referenzlichtbündel herrührenden Impulse wird eine Bezugsgröße geschaffen, auf die die Impulse von den Probenlicht@ündeln bezogen werden können oder die zur Nachregelung der Meßanordnung benutzbar sind.
• Die Auswerterschaltung kann zur Erzeugung von Signalen proportional den zu bestimmenden Konzentrationen oder Aktivitäten der Proen eingerichtet sein. Es kann also in der Auswerterschaltung eine Logarithmierung und gegebenenfalls Differenziation stattfinden.
• Die Erfindung bietet die weitere Möglichkeit, daß zusätzlich Informationen, z.i!. Probennummern, als Codemuster auf den Schirm der Pernsehaufnahmeröhre projizierbar sind und daß der Elektronenstrahl auch über diese Codemuster zum Auslesen der Informationen geführt ist. Eine solche Anordnung gewährleistet eine eindeutige Zuordnung des Meßergebnisses der Probe zu solchen zusätzlichen Informationen, wooei gesonderte mechanische oder elektrische Leseköpfe in Fortfall kommen können.
• Eine andere Möglichkeit zur Lösung der erfindungsgemäßen .4ufgabe besteht darin, daß als Lichtquelle ein Lichtfleck auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre vorgesehen ist, der von einem Elektronenstrahl erzeugt und mit diesem so abgelenkt wird, daß durch die optische Anordnung ein von dem Lichtfleck ausgehendes Lichtbündel nacheinander durch die verschiedenen Proben auf einen einzigen photoelektrischen Empfänger geleitet wird, so daß ein Impulsspektrum nach Maßgabe der Transmissionen der zu messenden Substanzen entsteht.
• Es handelt sich hier im wesentlichen um eine Umkehr des Strahlenganges der zuerst beschriebenen Anordnung. Auch hier wird eine schnelle Abtastung der Proben in zyklischer Folge ermöglicht, so daß eine praktisch kontinuierliche beobachtung aller Proben gleichzeitig erfolgt.
• Zur Stabilisierung der Anordnung ist es vorteilhaft, wenn das Lichtbündel von dem Lichtfleck zeitlich abwechselnd durch eine Probe (oder nacheinander durch mehrere Proben) und über eine Referenzstrecke auf den photoelektrischen Empfänger fällt und die Helligkeit des Lichtfleckes nach Maßgabe des über die Referenzstrecke erhaltenen Empfängersignals automatisch regeloar ist.
• Auch hier kann dem Signalausgang des einzigen Empfängers eine Auswerterschaltung nachgeschaltet sein, welche an einer der Anzahl der Proben entsprechenden Anzahl von Ausgängen Signale nach Maßgabe der den einzelnen Proben zugeordneten Impulsamplituden erzeugt.
• Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Photometers.
• Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Empfänger (Pernsehaufnahmeröhre).
• Fig. 3 zeigt einen Impulsplan bei einer ersten Betriebsweise der erfindungsgemäSen Anordnung.
• Fig. 4 zeigt einen Impulsplan bei einer anderen vevorzugten isetriebsweise der Erfindung.
• Fig. 5 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung ein Photometer, bei welchem gleichzeitig zusätzliche Informationen gelesen werden können.
• Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung mit einer letronenstrahlröhre zur Erzeugung eines beweglichen Lichtflecks als Lichtquelle.
• In Fig. 1 ist als Beispiel der Erfindung eine Meßanordnung für die gleichzeitige @eobachtung von sechs Substanzen dargestellt.
• Es ist für die Erfindung ohne bedeutung, ob die in den Küvetten 5 eefindlichen Substanzen 6 von verschiedenen Komponenten einer Probe oder von einer Komponente unterschiedlicher Proben herrühren.
• Nach dem Lambert-Beer'schen Gesetz ist die konzentration C der gesuchten Komponente C = y lg Io I1 wobei F ein Proportionalitätsfaktor ist und Io und I1 die Intensitäten des ungeschwächten bzw. des durch die Probe geschwächten Strahls hedeuten.
• Um Meßstrahlenbündel zu formen, werden von einer Lichtquelle 1 @ündel I1, I2 .... I6 sowie ein Referenzbündel Io mittels einer Blende 4 ausgeblendet. Die Bündel werden vor der blende durch Filter 3 geleitet, um die gewünschten Wellenlängen@änder auszusieoen.
• Die durch die Probe geschwächten Strahlen zusammen mit dem Referenzstrahl Io werden auf dem Schirm 9 einer Fernsehaufnahmerohre 11 durch eine Linse d verkleinert a@gebildet. Der Kathodenstrahl lU der Fernsehaufnahmeröhre taste-t den Schirm zeilenweise as. Am Ausgang | zu der der Fernsehaufnahmeröhre entsteht ein Impulsspektrum, welches der Intensität der @ildpunkte entspricht.
• Die Aclenkung des kathodenstrahls in vertil:aler und horizontaler Richtung wird durch A@lenkspulen 13 erreicht. Die Spulen erhalten eine Sägezahnspannung (Pig. 3, 1) aus einem Steuerteil 14.
• Das Impuls spektrum vom Ausgang der Röhre wird in einer Auswerterschaltung 15 nach Kanälen getrennt und nach der o@igen Gleichung umgeformt. Die Ausgänge 16 liefern Signale, weiche der Konzentration bzw. nach Differenziation der Aktivität der buustanzen proportional sind. Diese können in @ekannter Weise durch Schrei@er oder Drucker aufgezeichnet werden.
• In Fig. 2 ist die Draufsicht auf die Smpfängerröhre 11 dargestellt. Hier ist die zeilenförmige Abtastung der von den Lichtbündeln Io, 11 bis I6 erzeugten Lichtflecke durch den h'lektronenstrahl 10 vereinfacht angedeutet Andere Abtastverfahren wie z.B. beim Fernsehen, können ebenfalls verwendet werden.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird das Impulsspektrum 2 durch elektronische Schalter, die Bestandteile der Auswerterschaltung 15 (Fig. 1) sind, in Kanäle aufgeteilt. Das Signal in Zeile 3 von Fig. 3, welches dem Referenzlichtbündel entspricht, kann in Gekannter Weise ausgenutzt werden, um den Quotienten 1o I1 zu wilden. Da die Abtastfrequenz einige KHz betragen kann und somit zur Messung der Mittelwert einer großen Anzahl von Impulsen benutzt wird, kann von einer fast gleichzeitigen Messung der verschiedenen Proben gesprochen werden. Da die Zeit zwischen der Abtastung des Io-Signals und des jeweiligen Messignals 11 sehr kurz ist, verfälschen zeitliche Änderungen der Signale, die durch Störungen bedingt sind, den Quotienten nicht.
• Line noch essere Stabilisierung wird erreicht, wenn die optische Anordnung so gewählt wird, daß zu jedem Messignal ein Referenzsignal erzeugt wird, wie in Fig. 4 angeutet ist.
• Fig 5 zeigt eine Anordnung, bei welcher die als Empfänger dienende Fernsehaufnahmeröhre gleichzeitig dazu dient, zusätzliche Informationen von den Proben bzw. Küvetten auszulesen. Zu diesem Zweck wird auf die nicht für die Messung ausgenutzte Schirmfläche ta eine codierte Information 17, beispielsweise eine Probennummer, als Codemuster von Informationsträgern 18 projiziert. Diese Codemuster mit der codierten Information werden gleichzeitig mit den Meßresultaten gelesen und ausgedruckt.
• iei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist als Lichtquelle ein Lichtfleck vorgesehen, der von dem Elektronenstrahl einer Elektronenstrahlröhre (Braunsche Röhre) 20 erzeugt wird. Dieser Elektronenstrahl wird derart abgelenkt, daß ein einziger photoelektrischer Empfänger 22, z.n. eine Photozelle, von dem von diesem Lichtfleck ausgehenden Licht nacheinander über verschiedene Strahlengänge beaufschlagt wird, in denen die einzelnen Proben angeordnet sind. Ein Steuergerät 21 erzeugt die notwendigen Ablenkspannungen und steuert gleichzeitig die Trennung der Kanäle über eine Auswerterschaltung 23. An den Ausgängen 24 der Auswerterschaltung 25 entstehen Signal proportional der Durchlässigkeit der Substanzen in den Küvetten. Das Referenzlichtbündel wird ausgenutzt, um die Helligkeit der Braunschen Röhre über einen Regler 25 so zu regeln, daß eventuelle Unstabilitäten ausgeglichen werden.

Claims (8)

patentansprüche

1. Photometer zur gleichzeitigen Untersuchung mehrerer Proben, betstehend aus einer Lichtquelle einer optischen Anordnung zur Erzeugung von Lichtbündeln, die von der Lichtquelle ausgehen und durch je eine der Proben geleitet werden sowie photoelektrischen Empfängermittein für das durch die Prooen tretende Licht, wooei die Empfängersignale von den einzelnen Proen nacheinander a@gefragt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Empfänger von einer Pernsenaufnahmeröhre (11) gebildet ist und jedes der lichtbündel einen Fleck auf dem Schirm (9) dieser Fernsehaufnahmeröhre (11) Deaufschlagt und daß der Elektronenstrahl (10) der Röhre (11) periodisch längs einer diese Flecken nacheinander berührenden A@tast@ahn (Fig. 2) gesteuert wird, so daß ein Impulsspektrum (Fig. 3, Fi. 4) nach Maßgabe der Transmissionen der zu messenden Substanzen entsteht.

2. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signalausgang (12) der Fernsehaufnahmeröhre (11) eine Auswerterschaltung (15) nachgeschaltet ist, welche an einer der Anzahl der Proben (6) entsprechenden Anzahl von Ausgängen (16) signale nach Maßgabe der den einzelnen Proben (6) zugeordneten Impulsamplituden (I1, I2...) erzeugt.

3. Photometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gesennzeichnet, daß die A@tast@ann a wechselnd üKer einen von einem Proenlicht-@ündel eaufscnlagten Flecr und über einen von einem Referenzlichtcünael @eaufschlagten Fleck geführt ist (Fig.4).

4. Photometer nach den Ansprüchen 1 Lis 3, dadurch wenn zeichnet, daß die Auswerterschaltung (15) zur Erzeugung von Signalen proportionai den zu estimmenden honzentrationen oder Alctivitäten der Proben eingerichtet sind.

5. Photometer nach einem der Ansprüche 1 @is 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Informationen, z. . Proben nummern, als Codemuster (17) auf den Schir (9) der Fernsehaufnahmeröhre (11) projizier@ar sind und daß der Elektronenstrahl auch ü@er diese Codemuster (17) zum Auslesen der Informationen geführt ist.

b. Photometer zur gleichzeitigen Untersuchung mehrerer Proben, bestehend aus einer Lichtquelle, einer optischen Anordnung zur Erzeugung von Lichtvündeln, die von der Lichtquelle ausgehen und durch je eine der Proben geleitet werden sowie photoelektrischen Empfängermitteln für das durch die Proben tretende Licht, wocei die einzelnen Proben nacheinander gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle ein Lichtfleck auf dem Schirm einer blestronenstrahlröhre (20) vorgesehen ist, der von einem Elektronenstrahl erzeugt und mit diesem so abgelenkt wird, daß durch die optische Anordnung ein von dem Lichtfleck ausgehendes Lichtbündel nacheinander durch die verschiedenen Proben (6) auf einen einzignen photoelektrischen Empfänger (22) geleitet wird, so daß ein Impulsspektrum nach Maßgabe der Transmissionen der zu messenden Substanzen entsteht.

7. Photometer nach Anspruch 6, dadurch ge.ennzeichnet, daß das Lichtcündel von dem Lichtfleck zeitlich aLwechselnd dadurch eine Probe (oder nacheinander durch mehrere Pro@en) unu üer eine Referenzstrecke auf den photoelektrischen Empfänger (22) fällt und die Helligkeit des Lichtflecks nach Maßgabe des üoer die Referenzstrecke erhaltenden Empfängersignals (Io) automatisch regelbar ist (25, Fig. b).

8. Photometer nach anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Signalausgang des einzigen Empfängers (22) eine Auswerterschaltung (23) nachgeschaltet ist, welche an einer der Anzahl der Proben )6) entsprechenden Anzahl von Ausgängen (24) Signale nach Maßgabe der den einzelnen Proben (6) zugeordneten Impulsamplituden erzeugt.

L e e r s e i t e