DE2365520B2 - Vorrichtung zur aufteilung des lichts einer lichtquelle in mindestens zwei teilstrahlen mit zueinander konstantem intensitaetsverhaeltnis - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufteilung des Lichts einer Lichtquelle in mindestens zwei Teilstrahlen mit zueinander konstantem Intensitätsverhältnis, mit einem Element, das bei Bestrahlung durch die Lichtquelle fluoresziert, sowie mit einer das Licht der Lichtquelle auf das Element fokussierenden Fokussiereinrichtung, insbesondere einem ellipsoidförmigen Reflektor, in dessen einem Brennpunkt die Lichtquelle und in dessen anderem Brennpunkt das Element angeordnet ist, und mit Einrichtungen zur Aussonderung der beiden Teilstrahlen aus dem von dem Element abgestrahlten Licht.

Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung (DT-OS 17 97 547) besteht das verwendete, bei Bestrahlung fluoreszierende Element aus einem rohrförmigen Körper, der mit fluoreszierendem Material gefüllt ist und sich in der Brennlinie eines länglichen, im Querschnitt etwa ellipsenförmigen Reflektors befindet, während die Lichtquelle so auf der anderen Brennlinie des Reflektors angeordnet ist, daß ihr Leuchtpunkt im wesentlichen den gleichen Abstand von beiden Enden des Elementes hat. Bei Bestrahlung des Elementes durch die Lichtquelle gibt dieses an seinen Enden in entgegengesetzten Richtungen Fluoreszenzlicht ab, das beispielsweise benutzt wird, um die Lichtabsorption von Stoffen zu messen.

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß unter gewissen Umständen Lichtstrahlen erzeugt werden, deren Intensitäten relativ zueinander schwanken. Diese Schwankung des Intensitätsverhältnisses der Lichtstrahlen ergibt sich ferner, wenn das Licht von der Lichtquelle, das auf eine Stelle an der Seite des Elementes fällt, in der Intensität gegenüber demjenigen Licht schwankt, das auf eine andere Stelle des Elementes fällt, da das entlang dem Element übertragene Licht stärker geschwächt wirrt, wenn es einem entfernteren Ende zugeführt wird, als wenn es einem näherliegenden Ende zugeleitet wird. Dies hat im wesentlichen seine Ursache in den Verlusten innerhalb des Elements, wodurch die Intensität des aus einem Ende des Elementes austretenden Lichtstrahls größer sein kann als die Intensität des Lichtstrahls vom anderen Ende des Elementes, was durch das Auftreffen von Licht von der Lichtquelle auf Punkte außerhalb der Mitte der Längsseite entsteht.

Die Schwankung der Intensität der von der Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahlen ist zwangsläufig durch die Lichtquelle gegeben und besonders schwierig dann auszugleichen, wenn die Lichtquelle eine Gasentladungsröhre ist. In letzterer bewegen sich Gaswolken, und die so entstehenden Dichteschwankungen des Gases an verschiedenen Stellen der Gasentladungsröhre oder -lampe bewirken, daß das in einer Richtung abgestrahlte Licht eine andere Intensität hat als das in einer anderen Richtung abgegebene Licht.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der mindestens zwei Teilstrahkü eines Fluoreszenzlichtes mit zueinander konstantem Intensitätsverhältnis erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß das Element eine Phosphorschicht aufweist und daß die Ausdehnung des Elementes senkrecht zur Phosphorschicht so gering ist, daß die Lichtschwächung entlang dieser Richtung vernachlässigbar ist.

Somit wird als Licht der Lichtquelle auf ein Element fokussiert, das in verschiedenen Richtungen Fluoreszenzlicht abstrahlt, wobei beispielsweise die zu beiden Seiten senkrecht zur Phosphorschicht abgestrahlten Lichtstrahlen gleiche Intensität haben, während die in andere Richtungen abgestrahlten Lichtstrahlen jeweils zueinander in einem bestimmten Intensitätsverhältnis stehen. Wenn daher Intensitätsschwankungen in dem von der Lichtquelle abgegebenen Licht auftreten, werden diese Schwankungen zwar auf die Phosphorschicht weitergegeben und diese gibt Fluoreszenzlicht schwankender Intensität ab, jedoch haben die beiden Teilstrahlen weiterhin gleiche Intensität, d. h. es entstehen Teilstrahlen mit konstantem Intensitätsverhältnis.

Der verwendete Phosphor hat vorzugsweise eine wirksame Emissionsfrequenz im Bereich von 270 bis 290 nm.

Wie bereits erwähnt, kann als Fokussiereinrichtung ein ellipsoidförmiger Reflektor dienen, doch es ist auch möglich, andersartige Reflektoren oder Linsenanordnungen zu verwenden, um das Licht der Lichtquelle auf das Element zu fokussieren.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung;

F i g. 2 zeigt eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

F i g. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 3-3 aus F i g. 1;

F i g. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 aus Fig. 1.

23 85 520

³ 4

Fig.5 zeigt in Schnitt ein auswechselbares WeI- Substanzen in der ersten und zweiten Lichtabsorp-

lenlängenwahlhchtfilter zur Verwendung m der Vor- tionszelle miteinander verglichen,

richtung gemäß F ι g.l; _Die Doppelstrahl-Lichtquelle 12 enthält eine

F i g- 6 zeigt m einem Diagramm die Lichtabsorp- Lampe 30, ein Element 32 und einen ellipsoidförmi-

tion verschiedener Teile des Filters. 5 _gen Reflektor 34, der einen ersten Sektor 36 und

Das in F ι g. 1 in Draufsicht dargestellte optische einen zweiten Sektor 38 hat.

Doppelstrahlsystem 10 hat eine Doppelstrahl-Licht- Um Licht für den ersten und den zweiten gleich-

que'.le 12, eine erste Lichiabsorptionszelle 14 und förmigen Lichtstrahl zu liefern, ist die Lampe 30 am

eine zweite Lichtabsorptionszelle 16 sowie eine erste Basisteil 22 befestigt, das als Aufnahme für die elek-

Lichtmeßzelle 18 und eine zweite Lichtmeßzelle 20. io trischen Verbindungen dient und mittig innerhalb der

Die Doppelstrahl-Lichtquelle 12 ist mittels eines Dcppelstrahl-Lichtquelle 12 augeordnet ist. Die Basisteils 22 mittig innerhalb eines quaderförmigen Lampe 30 dient als primäre Lichtquelle und kann Gehäuses 24 befestigt und gibt zwei in entgegen- von unterschiedlichster Art sein, um das Licht gegesetzten Richtungen geführte Lichtstrahlen ab, wo- wünschter Frequenz zu liefern,
bei zwischen einer ersten Seite der Doppelstrahl- 15 Die Lampe 30 besteht aus einer Niederdruck-Lichtquelle 12 und der ersten Lichtmeßzelle 18 eine Quecksilberdampflampe, die ultraviolettes Licht aberste Lichtabsorptionszelle 14 und zwischen der strahlt, das für einige fotometrische Vorrichtungen zweiten Seite der Doppelstrahl-Lichtquelle 12 und besonders geeignet ist, etwa zum Messen oder Verder zweiten Lichtmeßzelle 20 die zweite Lichtabsorp- gleichen der optischen Dichte oder der Lichtabsorptionszelle 16 angeordnet ist. Die erste Seite der Dop- 20 tion gewisser Lösungen, die organische Stoffe, beipelstrahl-Lichtquelle 12, die erste Lichtabsorplions- spielsweise Protein, Aminosäure o. ä. enthalten,
zelle 14 und die erste Lichtmeßzelle 18 sind bezug- Zum Bündeln des Lichts der Lampe 30 in zwei lieh eines ersten Lichtstrahls ausgerichtet, und die entgegengesetzt gerichtete Strahlen dient der ellipsoiderste Lichtmeßzelle 18 ist an einer ersten Seite des förmige Reflektor 34, der aus zwei Sektoren 36 und Gehäuses 24 befestigt. Die zweite Seite der Doppel- 25 38 aufgebaut ist, die in der Mitte einen Abstand vonstrahl-Lichtquelle 12, die zweite Lichtabsorptions- einander haben und deren konkave Seiten einander zelle 16 und die zweite Lichtmeßzelle 20 sind bezug- zugewandt sind. Wie am deutlichsten in F i g. 4 zu erlich eines zweiten Lichtstrahls ausgerichtet, und die kennen ist, befindet sich der Helligkeitspunkt der zweite Lichtmeßzelle 20 ist an einer zweiten Seite des Lampe 30 im ersten Brennpunkt des ellipsoidförmi-Gehäuses befestigt. Um das Innere des Gehäuses 24 30 gen Reflektors 34, um das Licht auf den zweiten zugänglich zu machen, sind die Seiten bei 26 und 28 Brennpunkt zu bündeln, in dem sich das Element 32 angelenkt, so daß die Anordnung zur Reparatur und befindet, wobei die beiden Sektoren 36 und 38 zwei zum Ersetzen von Teilen leicht geöffnet werden kann. Lichtstrahlöffnungen aufweisen, die miteinander und

Das optische Doppelstrahlsystem 10 ist Teil einer mit dem zweiten Brennpunkt fluchten, damit die entfotometrischen Vorrichtung, die zwei aneinander an- 35 gegengesetzt gerichteten, in ihrer Intensität proportiogepaßte Lichtstrahlen benötigt. Eine derartige foto- nalen Lichtstrahlen aus dem ellipsoidförmigen Remetrische Vorrichtung kann beispielsweise zum Lo- flektor austreten können. Eine der Lichtstrahlöffnunkalisieren gelöster organischer Stoffe, etwa verschie- gen 40 ist in F \ g. 4 dargestellt,
dener Proteine und Aminosäuren innerhalb einer Da die Li utstrahlöffnungen miteinander und mit Chromatografiesäule während des Fraktionierens der 40 dem zweiten Brennpunkt des ellipsoidförmigen ReSäule verwendet werden. flektors 34 fluchten, wird das Licht nicht direkt in

Bei dieser Art von Vorrichtungen werden die ver- einer geraden Linie von einem Sektor durch das EIeschiedenen gelösten organischen Stoffe ^:nnerhalb der ment 32 und die Öffnung im anderen Sektor in eine Säule durch ihre unterschiedlichen Lichtabsorptionen Lichtabsorptionszelle geleitet, ohne daß Fluoreszenzlokalisiert, die dadurch bestimmt werden, daß ein 45 licht erzeugt wird, denn es gibt keinen derartigen erster Lichtstrahl einer Doppelstrahl-Lichtiuelle Weg für das Licht, sondern alle geradlinigen Lichtdurch die die gelösten Stoffe enthaltende Säule und bahnen von einem Reflektor durch die öffnung des ein zweiter Lichtstrahl von der Doppelstrahl-Licht- anderen Reflektors verlaufen unter einem Winkel quelle durch eine Probe des Lösungsmittels geleitet zum ersten und zweiten Lichtstrahl. Ferner können wird und die Intensitäten der beiden Strahlen nach 50 die Lichtstrahlöffnungen jeweils von einer Linse verdem Durchtritt durch den gelösten Stoff und durch schlossen sein, die auf das Element 32 ausgerichtet das reine Lösungsmittel miteinander verglichen ist, so daß sie die Intensität des zur Lichtabsorptionswerden, zelle übertragenen Lichtes verstärkt "and die Intensi-

Im betrieb des optischen Doppelstrahlsystems 10 tätsdifferenzen zwischen dem ersten und zweiten

trifft der erste Lichtstrahl von der Doppelstrahl- 55 Strahl verringert, indem sie vorzugsweise Licht von

Lichtquelle 12 nach dem Durchtritt durch die erste dem Bereich überträgt, der sich am Brennpunkt der

Lichtabsorptionszelle 14, die einen in eine Chromato- beiden Linsen befindet.

grafiesäue einzubringenden gelösten Stoff oder einen Im wesentlichen hat der ellipsoidförmige Reflektor

gelösten Stoff zu bestimmender Konzentration ent- zwei Aufgaben.

hält, auf die erste Lichtmeßzelle 18, und der zweite 60 1. Er bündelt Licht von der Lampe auf das EIe-

Lichtstrahl von der Doppelstrahl-Lichtquelle 12 ge- ment 32.

langt nach Durchtritt durch die zweite Lichtabsorp- 2. Er führt zwei entgegengesetzt gerichtete Licht-

tionszelle 16, in der sich lediglich das Lösungsmittel strahlen von dem Element 32 zu den Lichtabsorp-

befindet, auf die zweite Lichtmeßzelle 20. Die erste tionszellen 14 und 15, wobei die Lichtstrahlen kein

und die zweite Lichtmeßzelle erzeugen in Abhängig- 65 Licht enthalten, das direkt von einem Reflektor durch

keit von dem auftreffenden Licht ein erstes und ein das Element und in gerader Linie entlang dem Licht-

zweites elektrisches Signal, und diese Signale werden strahl geführt ist. Das entlang der geradlinigen Bahn

zum Vergleich der Lichtabsorptionseigenschaften der geführte Licht erzeugt unter gewissen Umständen

sich zeitlich ändernde Ungleichmäßigkeiten in der Intensität der beiden einander entgegengerichteten Lichtstrahlen. Während ellipsoidförmige Reflektoren für diese Zwecke gut geeignet sind, können auch andere Arten von Reflektoren und Linsen für die gleiche Ausgabe verwendet werden. Damit die Intensitäten der beiden einander entgegengesetzt gerichteten Lichtstrahlen ein konstantes Verhältnis haben, selbst wenn sich die Intensität des von der Lampe 30 abgegebenen Lichtes über eine Zeitspanne von Lampenpunkt zu Lampenpunkt und von Richtung zu Richtung ändert, enthält das Element 32 eine klare Phosphorschicht 42 (Fig.3), die in einem der Brennpunkte des ellipsoidförmigen Reflektors 34 befestigt ist, während der Leuchtpunkt der Lampe 30 sich im anderen Brennpunkt befindet. Der ebene, lichtabstrahlende Bereich ist bezüglich der beiden Lichtstrahlöffnungen in den Sektionen 36 und 38 des ellipsoidförmigen Reflektors 34 so ausgerichtet, daß eine Gerade durch die beiden Lichtstrahlöffnungen senkrecht zum ebenen, lichtabstrahlenden Bereich verläuft.

Die Phosphorschicht 42 gibt bei Bestrahlung Fluoreszenzlicht proportional in eine Anzahl von Strahlen ab, so daß die Intensitäten des Lichtes in den abgegebenen Lichtstrahlen immer das gleiche Verhältnis haben. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zwei Lichtstrahlen in entgegengesetzten Riehtungen durch Lichtstrahlöffnungen abgestrahlt, und in diesem Ausführungsbeispiel sind zum Bündeln des Lichtes vom lichtabstrahlenden Element zu Strahlen keine Linsen erforderlich, da die Strahlen in entgegengesetzten Richtungen durch die Lichtstrahlöffnungen treten, wodurch mögliches Lichtrauschen entfernt wird, das durch schlecht bündelnde Linsen erzeugt wird, die den Strahlen Licht aus zu großen Bereichen zuführen.

Da das Licht in zwei entgegengesetzte Richtungen abgestrahlt wird, sollte das lichtabstrahlende Element seine geringste Abmessung parallel zu den Lichtstrahlen haben und diese Abmessung sollte ausreichend klein sein, um nennenswerte Schwächungen des durch das Element hindurchtretenden Lichtes zu vermeiden.

Im allgemeinen ist das Element weniger als 1 mm stark. Üblicherweise wird das Verhalten verbessert, wenn das Element durchscheinend ist, so daß es, unabhängig von welchem Sektor des ellipsoidförmigen Reflektors das zugeführte Licht auffällt, in beiden Richtungen gleich abstrahlt.

Eine Möglichkeit zum Aufbau eines optischen Doppelstrahlsystems, das leicht an verschiedene Anwendungszwecke angepaßt werden kann, besteht in der einfachen Wahl unterschiedlicher Frequenzen für die Lichtstrahlen. Um dies zu erreichen, können leicht auswechselbare Elemente (nicht gezeigt) benutzt werden, die jeweils andere Phosphore bzw. Fluoreszenzmaterialien tragen, welche Licht unterschiedlicher Frequenzen emittieren und für die entsprechende Anwendung in das optische Doppelstrahlsystem eingesetzt werden. Ferner kann das Element einfach im ellipsoidförmigen Reflektor verstellbar sein und eine Anzahl verschiedener Phosphorschichten an verschiedenen Stellen tragen, die Licht unterschiedlichcr Frequenzen emittieren. Das Element ivird in seiner Lage auf einen der gewählten Phosphore eingestellt, so daß sich dieser im Brennpunkt des cllipsoidförmigcn Reflektors befindet, um dadurch die Frequenz des in die Strahlen zu emittierenden Lichtes zu wählen. Selbstverständlich werden ir beiden Fällen entsprechend den gewünschten Frequenzen Lichtfilter benutzt werden.
Besonders geeignete Fluoreszenzmaterialien füi das Element 32 sind mikrokristallines, Cer-aktiviertes Lantanfluorid gemäß US-PS 24 50 548 oder Kalzium-Lithium-Silikat/Blei-aktivierter Phosphor.

Wie am deutlichsten in F i g. 2 zu erkennen ist, haben die Lichtabsorptionszellen 14 und 16 jeweils ein rechteckförmiges Gehäuse 44 bzw. 46, das transparente, rohrförmige, im wesentlichen Z-förmige Durchlässe umschließt. Jeder dieser Durchlässe enthält: (1) einen senkrechten Eintrittskanal 48 bzw. 50, der von einem Punkt unterhalb der Doppelstrahl-Lichtquelle 12 ausgeht und in einer Richtung parallel zum Element 32 zu einer Stelle gegenüber der Lichtdurchlaßöffnung im Sektor 36 bzw. 38 verläuft; (2) einen lichtarbsorbierenden Kanal 52 bzw. 54, der fluchtend mit der entsprechenden Lichtstrahlöffnung und dem ersten und zweiten Lichtstrahl verläuft; (3) einen Austrittskanal 56 bzw. 58, der sich senkrecht von einer Stelle gegenüber der entsprechenden Licht-Strahlöffnung und parallel zum Element 32 zu einem Punkt oberhalb der Doppelstrahl-Lichtquelle erstreckt.

Damit der erste und der zweite Lichtstrahl der Doppelstrahl-Lichtquelle 12 über die Lichtstrahlöffnungen durch die Licht absorbierenden Kanäle 52 und 54 gelangen können, hat der Kanal 52 an einer Seite ein transparentes Fenster 60 und an der anderen Seite ein transparentes Fenster 62, die bezüglich der Lichtstrahlöffnungen ausgerichtet sind, so daß Licht durch das Gehäuse 44 hindurchtreten kann. Der Kanal 54 hat an einer Seite ein transparentes Fenster 64 und an der anderen Seite ein transparentes Fenster 66, die mit den Lichtstrahlöffnungen fluchten, um Licht durch das Gehäuse 46 hindurchtreten zu lassen. Ein Ende jedes Kanals 52 und 54 und die transparenten Fenster 62 und 64 befinden sich nahe verschiedenen Lichtstrahlöffnungen.

Um die Lichtabsorption oder -abgabe des Fluids in den Lichtabsorptionszellen 14 und 16 zu messen, wird der ersten und zweiten Lichtmeßzelle 18 und 20 der erste bzw. der zweite Lichtstrahl zugeführt, nachdem diese die Absorptionskanäle 52 bzw. 54 der ersten bzw. zweiten Lichtabsorptionszelle 14, 16 durchlaufen haben. Jede Lichtmeßzelle 18, 20 enthält ein Filter 68, 70 bekannter Art und eine Fotozelle 72, 74, die fluchtend mit dem ersten und zweiten Lichtstrahl angeordnet sind, so daß diese durch das Filter 68,70 hindurchtreten, bevor sie die Fotozelle 72, 74 erregen.

Die Fotozellen 72 und 74 sind Teii einer Schaltung zum Vergleich des auffallenden Lichtes und liefern eine Anzeige für die relative optische Dichte des Fluids in den Lichtabsorptionszellen 14 und 16, um so in bekannter Weise einen gelösten Stoff in dem durch eine der Lichtabsorptionszellen strömenden

Fluid zu lokalisieren oder zu identifizieren.

Fig.5 zeigt einen Schnitt durch ein Filter68, das später im einzelnen beschrieben wird und im wesentliehen den gleichen Aufbau wie das Filter 70 hat, so daß für dies keine gesonderte Beschreibung erforder-

lieh ist. Das Filter enthält im wesentlichen eine Kombination von Filterelementen, eine lichtfilternde Flüssigkeit und ein Fluoreszenzelement. Ein Filterelement und die lichtfilternde Flüssigkeit übertragen

auf das Fluoreszenzelement Licht einer Wellenlänge, das zur Messung der Absorpl ion der Substanz in einer lichtabsorbierenden Zelle benutzt wurde, und sperren andere Wellenlängen, einschließlich der von dem Fluoreszenzelement emittierten Wellenlänge. Das Fluoreszenzelement reflektiert in Abhängigkeit von der einen Wellenlänge Licht einer anderen Wellenlänge, auf die die Fotozelle anspricht. Ein drittes Filterelement dient zum Unterdrücken unerwünschter Wellenlängen, die durch das eine Filterelement und die lichtfilternde Flüssigkeit hindurchgetreten sind, und läßt die vom Fluoreszenzelement emittierte Wellenlänge durch. Durch diese Anordnung wird eine besonders gute Selektion der einen Wellenlänge erreicht.

Das Filter 68 enthält ein im wesentlichen zylindrisches, rohrförmiges Gehäuse 76 mit an einem Ende vorgesehener scheibenförmiger Vorderfläche 78, in der sich zentrisch eine scheibenförmige öffnung befindet, während das gegenüberliegende Ende des Ge- »o häuses zur Aufnahme des Filters und der Fluoreszenzelemente geöffnet ist und die Innenwand ein Gewinde aufweist. Um eine einfache Anbringung des rohrförmigen Gehäuses 76 an der ersten Lichtmeßzelle 18 zu ermöglichen, ist die zylindrische Fläche as an einem Ende mit einer Schulter nahe der Vorderfläche 78 versehen und weist eine Ringnut 80 nahe dem anderen Ende auf, so daß das Gehäuse 76 in eine zylindrische öffnung in der ersten Lichtmeßzelle 18 eingesetzt werden kann und dort von einem Vorsprung in der Ringnut 80 gehalten wird, während die Schulter die Fläche 78 außerhalb der zylindrischen öffnung trägt.

Im rohrförmigen Gehäuse 76 befinden sich zwei Filterelemente 82 und 84 und ein Fluoreszenzelement 86, die alle einen mit der öffnung in der Vorderfläche 78 fluchtenden Bereich aufweisen, um Licht des ersten Lichtstrahls aufzunehmen. Ferner ist bei 88 eine lichtfiltemde Flüssigkeit im Filter 68 vorhanden, so daß der Lichtstrahl durch diese hindurchtritt, bevor er die Fotozelle 72 (F i g. 2) erreicht.

Zum Festlegen der Filterelemente 82 und 84, des Fluoreszenzelementes 86 sowie der lichtfilternden Flüssigkeit bei 88 enthält das Filter 68 ein transparentes Quarzfenster 90, das die scheibenförmige Mittelöffnung in der Vorderfläche 78 verschließt. Ein O-Ring 92 drückt gegen das transparente Glasfenster 90, so daß eine flüssigkeitsdichte Dichtung entsteht. Ein zylindrisches Abstanzstück 94 preßt das Filterelement 82 gegen die andere Seite des O-Ringes 92, um einen flüssigkeitsdichten Bereich für die lichtfiltemde Flüssigkeit bei 88 zu schaffen, und ein Haltering 96 steht in Schraubeingriff mit dem Innengewinde des rohrförmigen Gehäuses 76 und hält so das Abstandsstück am Filterelement 82 und stützt das Filterelement 84 und das Fluoreszenzelement 86.

Die Filterelemente 82 und 84, das Fluoreszenzelement 86 und die lichtfiltemde Flüssigkeit bei 88 werden so gewählt, daß ein Ansprechen auf Lichtfrequenzen des ersten Lichtstrahls vermieden wird, die nicht im Bereich einer vorbestimmten Spektrallinie liegen, was für die Messung der Lichtabsorptions- oder -Übertragungseigenschaft eines gelösten Stoffes in der Lichtabsorptionszelle zweckmäßig ist und die Lieferung von Licht in einer Wellenlänge ermöglicht, auf die die Fotozelle besonders anspricht, wobei das Licht eine Intensität proportional zur Intensität des Lichtes der gewählten Spektrallinie hat.

Die Wahl kann in Abhängigkeit von der im speziellen Fall zu benutzenden Spektrallinie und der Art der verwendeten fotoempfindlichen Einrichtungen zur Messung des von dem Fluoreszenzelement emittierten Licht aus einer großen Anzahl von Filterelementen, Flüssigkeiten und Fluoreszenzelementen getroffen werden.

Bei einem Filter 68, das besonders zum Lokalisieren oder Identifizieren einiger organischer Stoffe geeignet ist, übertrag das Filterelement 84 vom Fluoreszenzelement 86 erzeugte, grünes, sichtbares Licht, wobei das Filterelement 82 aus purpurrotem Siliziumdioxid besteht, das Licht im ultaravioletten Bereich bis hinab zu einer Wellenlänge von 240 nm abgibt und grünes sichtbares Licht absorbiert. Das Filterelement 84 absorbiert ultraviolettes Licht und läßt nur grünes Licht durch bzw. gibt dieses ab. Das Element 86 besteht aus einem Fluoreszenzphosphor, der grünes Fhioreszenzlicht erzeugt, wenn er mit ultraviolettem Licht einer Wellenlänge von etwas mehr als 280 mn und weniger als 285 oder 290 ΐημ bestrahlt wird. Zusammen erzeugen die Filterelemente 82 und 84 und das Fluoreszenzelement 86 in Abhängigkeit vom Licht einer Wellenlänge im Bereich von 240 bis 290 nm grünes sichtbares Licht.

Um Licht einer Wellenlänge von im wesentlichen 280 nm aus dem Licht zu erzeugen, das mittels des Elementes 32, das mikrokristallines, Cer-aktiviertes Lantanfluorid oder Kalzium-Lithium-Silikat/Bleiaktivierten Phosphor enthält, gewonnen wurde, wird bei 88 eine lichtfiltemde Flüssigkeit eingesetzt, die Licht einer Wellenlänge von mehr als 280 nm durchläßt und Licht einer Wellenlänge von 254 nm absorbiert. Um andererseits Licht einer Wellenlänge von 254 nm von der gleichen Lichtquelle zu gewinnen, wird bei 88 eine lichtfiltemde Flüssigkeit eingefügt, die Licht von 254 nm durchläßt und Fluoreszenzlicht im Wellenlängenbereich von 270 bis 300 nm absorbiert.

Obwohl Feststoffe mit den erforderlichen Filtereigenschaften zur Erzeugung des Frequenzverhaltens selten sind, stehen lichtfiltemde Flüssigkeiten ohne weiteres zur Verfügung. F i g. 6 zeigt in einem Diagramm eine erste Kurve 98 und eine zweite Kurve 100, wobei auf der Ordinate die Lichtabsorption und auf der Abszisse die Wellenlänge des Lichtes, das bei zwei Flüssigkeiten absorbiert wird, aufgetragen ist. Die erste Kurve 98 bezeichnet eine lichtfiltemde Flüssigkeit, die selektiv Licht einer Wellenlänge von 254 nm durchläßt und Licht mit Wellenlängen vor 270 nm bis 290 nm absorbiert, während die Kurve 100 eine lichtfiltemde Flüssigkeit bezeichnet, die selektiv Licht von Wellenlängen zwischen 270 nm und 290 nm durchläßt und Licht einer Wellenlänge von 254 nm absorbiert. Eine verdünnte Lösung vor Schwefelkohlenstoff hat ein Absorptionsspektrum. das der Kurve 98 ähnelt, während eine Benzollösung in einem transparenten Lösungsmittel der Kurve IOC ähnelnde Eigenschaften hat, obwohl verschiedene andere Merkmale in ihrer charakteristischen Kurve auftreten, die in der Kurve 100 nicht dargestellt unc auch nicht wesentlich sind. Bevor das optisch« Doppclstrahlsystem 10 in Betrieb genommen wird werden die Filter 68 und 70 vorbereitet und in die erste und zweite Lichtmeßzelle 18, 20 (Fig. 2) ein gesetzt. Im allgemeinen werden die Filter so herge stellt, daß sie der Art oder Arten von gelösten orga nischen Stoffen entsprechen, die sich in einer Chro

matografiesäule befinden, die durch die erste Licht- absorptionszelle 16. Der erste Lichtstrahl tritt durch absorptionszelle 44 fließt. Selbstverständlich sind die den Lichtabsorptionskanal 52 in die erste Lichtmeß-Filter für andere Anwendungszwecke des optischen zelle 18 und der zweite Lichtstrahl durch den licht-Systems nach anderen Gesichtspunkten ausgewählt. absorbierenden Kanal 58 in die zweite Lichtmeßzelle

Um den gelösten Stoff anzuzeigen, der Licht einer 5 20 ein, wobei die beiden Lichtstrahlen zueinander

Wellenlänge von 254 nm absorbiert, wird das Filter proportionale Lichtintensitäten haben. Die erste

68 gemäß F i g. 5 zusammengesetzt, wobei 88 als Lichtmeßzelle 18 und die zweite Lichtmeßzelle 20

Flüssigkeit beispielsweise eine verdünnte Lösung von vergleichen die Intensität des Lichtes des ersten und

Schwefelkohlenstoff eingefügt wird. Um einen ge- zweiten Lichtstrahls, um Informationen über den

lösten Stoff anzuzeigen, der Licht im Wellenlängen- io durch den ersten lichtabsorbierenden Kanal 52

bereich zwischen 270 nm und 290 nm absorbiert, fließenden Stoff zu erlangen.

wird das Filter auf gleiche Weise aufgebaut, jedoch Nachdem das Licht des ersten und zweiten Licht-

bei 88 als Flüssigkeit eine Lösung von Benzol in Strahls durch die erste und zweite Lichtabsorptions-

einem transparenten Lösungsmittel eingesetzt. zelle 14,16 hindurchgetreten ist, gelangt es auf die

Im Betrieb des optischen Doppelstrahlsystems 10 15 erste und zweite Lichtmeßzelle 18, 20, wo es Filtei wird ein einen gelösten Stoff enthaltendes Lösungs- durchläuft, die eine einzelne Spektrallinie zum Durchmittel durch die Lichtabsorptionszelle 14 und reines tritt zur Fotozelle auswählen, die in Abhängigkeil Lösungsmittel durch die Lichtabsorptionszelle 16 ge- von der Menge des vom gelösten Stoff und vom pumpt. Während der gelöste Stoff durch den licht- Lösungsmittel absorbierten Lichtes Signale erzeugt absorbierenden Kanal 52 der ersten Lichtabsorptions- 20 Die Filter werden gemäß dem speziellen Anwenzelle 14 fließt, strömt reines Lösungsmittel durch den dungsfall des optischen Doppelstrahlsystems gewählt, lichtabsorbierenden Kanal 58 der zweiten Licht- wie dies vorstehend beschrieben wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Aufteilung des Lichts einer Lichtquelle in mindestens zwei Teilstrahlen mit zueinander konstantem Intensitätsverhältnis, mit einem Element, das bei Bestrahlung durch die Lichtquelle fluoresziert, sowie mit einer das Licht der Lichtquelle auf das Element fokussierenden Fokussiereinrichtung, insbesondere einem ellipsoidförmigen Reflektor, in dessen einem Brennpunkt die Lichtquelle und in dessen anderem Brennpunkt das Element angeordnet ist, und mit Einrichtungen zur Aussonderung der beiden Teilstrahlen aus dem von dem Element abgestrahlten Licht, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (32) eine Phosphorschicht (42) aufweist und daß die Ausdehnung des Elementes (32) senkrecht zur Phosphorschicht (42) so gering ist, daß die Lichtschwächung entlang dieser Richtungs nachlässigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor eine wirksame Emissionsfrequenz im Bereich von 270 bis 290 nm hat.