DE2601190C2 - Fluoreszenzspektrometer - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

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(e) die Blitzlichtqueile (1) eine Plasmaentladungslampe ist, welche ein Strahlungskontinuum emittiert,

(f) eine Steuervorrichtung (17) vorgesehen ist, durch welche sowohl die Blitzlichtquelle (1) zur Abgabe von Lichtblitzen anregbar als auch parallel dazu die Schalteinrichtung (33) so steuerbar ist, daß

(g) der Ausgang des ersten Detektors (3) schon vor Beginn des Lichtblitzes auf den Signalauswertekanal aufschaltbar ist.

2. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Detektor (18) vorgesehen ist, der auf das von der Blitzlichtquelle (1) emittierte Kontinuum direkt anspricht, und dem ein Referenzkanal nachgeschaltet ist, ferner daß eine verhältnisbildende Einheit (24) zur Bildung des Verhältnisses der Signale des Signalauswertekanals und des Referenzkanals vorgesehen sind, um ein Ausgangssignal zu erhalten, welches frei von dem Einfluß von Intensitätsschwankungen der Blitzlichtquelle (1) ist, daß ferner von der Steuervorrichtung (17) auch der Ausgang des zweiten Detektors (18) synchron mit dem Ausgang des ersten Detektors (3) auf den Referenzkanal aufschaltbar ist.

3. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung einen Zündsignalgeber (8) enthält, von dem einerseits ein Zündimpulsgenerator (9) ansteuerbar ist, welcher einen Zündimpuls auf eine Zündelektrode der Blitzlichtquelle (1) gibt, und andererseits eine monostabile Kippschaltung (12) anstoßbar ist, die bei jedem Anstoßen einen Durchschaltimpuls auf die Schalteinrichtung (33) bewirkt.

4. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (33, 34) jeweils einen Feldeffekttransistor (11 bzw. 19)

enthält cn

die Gate-Source-Spannung bei Auftreten eines Durchschaltimpulses null wird.

6. Fluoreszenzspektrometer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündsignalgeber (8) ein von der Netzwechselspannung beaufschlagter Nulldetektor ist, der jedesmal beim Obergang der Netzwechselspannung von einer ersten Polarität zu einer zweiten entgegengesetzten Polarität ein Zündsignal abgibt

7. Fluoreszenzspektrometer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalauswertekanal hinter dem Feldeffekttransistor (11) einen integrierenden Verstärker (10) enthält

8. Fluoreszenzspektrometer nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzkanal hinte»· dem Feldeffekttransistor (19) einen integrierenden Verstärker (16) enthält

9. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierenden Verstärker (10,16) die Detektorsignale jeweils über eine vorgegebene Anzahl von Blitzen aufsummieren und an ihren Ausgängen entsprechende Ausgangsspannungen (V& Vr) liefern.

10. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzverstärker (22) vorgesehen ist, an den die Ausgangsspannuag des integrierenden Verstärkers (10) im Signalauswertekanal sowie ein einstellbarer Bruchteil der Ausgangsspannung des integrierenden Verstärkers (16) im Referenzkanal entgegengeschaltet sind.

11. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers (22) über einen Vcrstärker (23), zusammen mit der Ausgangsspannung des integrierenden Verstärkers (16) im Referenzkanal der verhältnisbildenden Einheit (24) zugeführt wird.

12. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsverhältnis durch die verhältnisbildende Einheit (24) in eine Pulsbreite von Ausgangsimpulsen umgesetzt wird.

13. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Zähler (25) die von einem Taktgeber (26) gelieferten Impulse wiederholt jeweils während der Dauer einer vorgegebenen Anzahl der besagten Ausgangsimpulse eingezählt werden und der Zählerstand über einen Zwischenspeicher (32) einer Anzeigevorrichtung (27) zugeführt wird.

14. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abläufe über eine Steuereinheit (20) gesteuert sind, die ebenfalls von den Durchschaltimpulsen ansteuerbar ist.

Die Erfindung betrifft ein Fluoreszenzspektrometer,

5. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (a) (11 bzw. 19) ein n-Kanal-FET ist und die Schalteinrichtung eine Ansteuerstufe (13) aufweist, durch wel- (b) ehe die Gate-Elektrode (11 C) auf einem negativen Potential kleiner als die Schwellspannung relativ zu der Sourceelektrode (11 B)gehalten wird und welche (c) von den Durchschaltimpulsen so ansteuerbar ist, daß eine Blitzlichtquelle, durch welche die Probe mit einer Folge von Lichtblitzen bestrahlbar ist, mindestens einen ersten photoelektrischen Detektor, der von Fluoreszenzstrahlung der Probe beaufschlagt ist,

einen dem ersten Detektor nachgeschalteten Signalauswertekanal und

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(d) eine Schalteinrichtung, durch welche der Ausgang des ersten Detektors nur für Zeitintervalle, während welcher Fluoreszenzstrahlung erfaßt werden soll und welche kurz im Vergleich zu ,Hen Intervallen zwischen diesen sind, auf den Signalauswertekanal aufschaltbar ist

Ein solches Fluoreszenzspektrometer ist bekannt durch den Aufsatz von Pace und Atkinson »SensitLred fluorescence measurements using a pulsed dye laser« in »Journal of Physics E, Scientific Instruments«, Bd. 7, 1974, Seiten 556—560. Dabei dient als Blitzlichtquelle ein gepulster Farbstofflaser. Von dem auf die Probe geleiteten Lichtbündel wird durch einen Strahlenteiler ein Teilbündel abgezweigt Dieses Teilbündel steuert über eine Photodiode und einen Pulsformer ein UND-Glied, dessen anderer Eingang von Impulsen eines Photoraultipliers beaufschlagt ist Der Photomultiplier erhält die Fluoreszenzstrahlung von der Probe. Das UND-Glied wird so erst von dem Licht der Blitzlichquelle selbst für ein gegenüber der Blitzdauer langes, erst nach Beendigung des Blitzes beginnendes Intervall aufgesteuert

Durch die Veröffentlichung von Schäfer und Rolling »Einfache Apparatur zur Ermittlung von Fluoreszenz-Abklingfunktionen« in »Zeitschrift für Physikalische Chemie Neue Folge«, Bd. 40, (1964), S. 198-222, ist ein Fluoreszenzmeßgerät mit einer Blitzröhre bekannt bei welchem ein Sampling-Oszillograph durch einen Triggerimpuls synchronisiert wird. Auf den Sampling-Oszillographen ist das Signal eines Photomultipliers geschaltet. Der Photomultiplier ist von Fluoreszenzstrahlung einer durch die Blitzlampe bestrahlten Probe beaufschlagt. Der Triggerimpuls wird bei der bekannten Anordnung gleichzeitig mit dem Lichtblitz durch die Blitzröhre erzeugt Es wird hier der zeitliche Verlauf der Fluoreszenzstrahlung gemessen und nicht deren spektrale Zusammensetzung. Der Triggerimpuls dient der Synchronisierung des Oszillographen, nicht der Festlegung eines Intervalls zur Aufschaltung des Photomultipliersignals. Auch dieser Triggerimpuls wird — diesmal elektrisch — von der Blitzentladung selbst abgeleitet.

Bei einem bekannten im Blitzbetrieb arbeitenden Fluoreszenzspektrometer (DE-OS 21 46 589) wird die Fluoreszenz einer Probe im wesentlichen gleichzeitig mit der Dauer jedes Blitzes analysiert indem die Fluoreszenz mit einem stetig veränderlichen Interferenzfilter abgetastet wird, und zwar mit einer hinreichend langsamen Geschwindigkeit so daß in einem vollständigen Abtastdurchgang eine bequem große Anzahl von Blitzen enthalten ist. Der Ausgang der Abtastung wird mittels eines Photomultipliers erfaßt und schließlich zur Darstellung auf einem Schreiber integriert. Un, den Einfluß von Lichtquellenschwankungen auf das aufgezeichnete Ausgangssignal abzuschwächen, wird zusätzlich zu dem Proben-Photomultiplier ein Referenz-Photomultiplier benutzt und das Verhältnis der jeweiligen Ausgangssignale gebildet. Das funktioniert kanu aber nicht die Störungen bekämpfen, die durch unvermeidbare Abgleichfehler zwischen den beiden Ausgangssignalen in den Dunkeisiromcharakierisiiken, dem Siüriiihi usw. hervorgerufen werden. Diese Abgleichfehler machen sich besonders bemerkbar bei dem erwähnten bekannten Fluoreszenzspektrometer, bei welchem der Signalanteil des Ausganges jedes Photomultipliers von sehr kurzer Dauer ist im Vergleich zu den ständigen Dunkelstrom zwischen aufeinanderfolgenden Signalen. Dies ist auf eine Betriebsweise zurückzuführen, die sich in anderer Hinsicht insbesondere im Hinblick auf eine Vereinfachung des Gerätes, als höchst brauchbar erwiesen hat Statt einer Lichtquelle, die durchgehend mit hoher elektrischer Erregerleistung betrieben wird, wie erforderlieh ist um ein für spektroskopische Zwecke geeignetes Strahlungskontinuum zu erzeugen, wird eine kompakte Gasentladungslampe verwendet die in Stößen von wenigen Mikrosekunden Dauer bei hoher Spitzenleistung gepulst wird. Das bedeutet naturgemäß, daß eine vergleichsweise lange Ruhezeit (üblicherweise einige 20 Millisekunden) zwischen aufeinanderfolgenden Blitzen zugelassen werden muß, um eine annehmbare Lebensdauer der Lampe zu gewährleistea Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluoreszenzspektrometer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Blitzlichtquelle ein Kontinuum mit hoher Intensität emittiert einfach und kompakt aufgebaut ist und zeitlich die gesamte Fluoreszenzstrahlung erfaßt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß

(e) die Blitzlichtquelle eine Plasmaentladungslampe ist welche ein Strahlungskontinuum emittiert, (f) eine Steuervorrichtung vorgesehen ist durch welche sowohl die Blitzlichtquelle zur Abgabe von Lichtblitzen anregbar als auch parallel dazu die Schalteinrichtung so steuerbar ist (g) daß der Ausgang des ersten Detektors schon vor Beginn des Lichtblitzes auf den Signalauswertekanal aufschaltbar ist

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau und die elektrische Schaltung des Fluoreszenzspektrometers, F i g. 2 ist eine ausführliche Darstellung des Fluoreszenzsprektrometers mit einem Proben- und einem Referenz-Photomultiplier.

In F i g. 1 wird eine zu analysierende Probe 2 von einer Blitzlichiquelle 1 in Gestalt einer xenongefüllten Plasmaentladungslampe bestrahlt. Ein photoelektrischer Detektor 3 in Form eines Photomultipliers ist von der Fluoreszenzstrahlung der Probe 2 beaufschlagt aber gegen die direkte Strahlung der Blitzlichtquelle 1 im wesentlichen abgeschirmt. Der Photomultiplier weist eine Anode 3A und eine Photokathode ZB auf. Der als Photomultiplier ausgebildete Detektor liegt in Reihe mit einem Lastwiderstand 5 von 100 Kiloohm an einer Gleichspannungsquelle 4, die eine Beschleunigungsspannung von ungefähr einem Kilovolt liefert. Durch den Lastwiderstand fließt ein ständiger Strom, der als Dunkelstrom bezeichnet wird. Dementsprechend fällt an dem Lastwiderstand 5 eine ständige Spannung ab, auch wenn der Photomultiplier im Dunkeln ist. Die Blitzlichtquelle wird periodisch gezündet, wobei sich pe· riodisch ein Kondensator über die Blitzlichtquelle 1 enthält. Dadurch werden entsprechende riuoreszenzbliizE der Probe 2 erzeugt. Diese Fluoreszenzblitze fallen näherungsweise mit den anregenden Lichtblitzen der Blitzlichtquelle 1 zusammen. Der Detektor 3 reagiert darauf mit der Erzeugung einer entsprechenden Folge von Stromimpulsen, die dem Dunkelstrom überlagert sind. Jeder Stromimpuls ist von dem nächsten durch eine Ruhezeit getrennt. Diese Ruhezeit ist in bezug auf die

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Leistungsspitzen, welcher die Blitzlichtquelle 1 während der Kondensatorentladung ausgesetzt ist, so gewählt, daß eine tragbare Lebensdauer der Blitzlichtquelle gewährleistet ist.

Zur Versorgung der Blitzlichtquelle 1 dient eine Gleichstrom-Hochspannungsquelle 6, welche Wechselspannung von 50 Hertz aus dem Netz 7 gleichrichtet

Die Dauer eines anregenden Lichtblitzes liegt im Bereich einiger lOMikrosekunden, z.B. zwischen 20 bis 30 Mikrosekunden. Die Blitzlichtquelle 1 wird mit Netzfrequenz von 50 Hertz gezündet Jeder anregende Lichtblitz hat genügend Leistung, daß das in der Blitzlichtquelle 1 durch die Kondensatorentladung erzeugte Plasma zur Emission eines für die Fluoreszenzspektralanalyse geeigneten Kontinuums im UV und nahen UV-Bereich ausreicht Es hat sich gezeigt daß dies erreicht werden kann, ohne die Lebensdauer der Blitzlichtquelle 1 in unzuträglicher Weise zu verkürzen.

Die Zeitpunkte der anregenden Lichtblitze werden durch einen Zündsignalgeber 8 bestimmt Der Zündsignalgeber ist ein Nulldetektor, der auf den Nulldurchgang der Netzwechselspannung des Netzes 7 z. B. von der positiven zur negativen Halbwelle anspricht Dadurch wird von einem Zündimpulsgenerator 9 ein scharfer Zündimpuls erzeugt Dieser Zündimpuls wird auf eine Zündelektrode der Blitzüchtquelle 1 gegeben. Dadurch wird die Blitzlichtquelle 1 gezündet, und es erfolgt eine Entladung des Kondensators über die Blitzlichtquelle.

Bei Betrieb der bisher beschriebenen Anordnung würde an dem Lastwiderstand 5 eine Folge von kurzzeitigen Signalen erscheinen. Jedes dieser Signale besteht aus einer innerhalb weniger Mikrosekunden nach dem Beginn des anregenden Lichtblitzes erscheinenden Spitzenspannung, an die sich ein exponentieller Signalabfall anschließt Diese Signale wären geringfügig langer als der anregende Lichtblitz. Sie lägen aber jeweils innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 100 Mikrosekunden. Das ist eine sehr kurze Zeitspanne verglichen mit der Ruhezeit von 20 Millisekunden zwischen den aufeinanderfolgenden Lichtblitzen bzw. Signalen. Es ist ein Signalauswertekanal vorgesehen, durch welchen die an dem Lastwiderstand 5 abfallende Signalspannung in einen Fluoreszenzwert umsetzbar ist Bei dem oben erwähnten bekannten Flucreszenzspektrometer wird das Photomultipliersignal unmittelbar auf einen Verstärker geschaltet Dieser Verstärker spricht daher auch auf die während der Ruhezeit auftretende ständige Spannung an. Das führt zu dem oben schon erörterten Problem.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 ist der Lastwiderstand 5 mit einem integrierenden Verstärker 10 über einen n-Kanal-Feldeffekttransistor 11 mit Drainelektrode IM und Sourceelektrode llBund Gate llCverbunden. Dieser n-Kanal-Feldeffekttransistor wirkt als gesteuertes Tor und hat die Aufgabe, nur die Signalimpulse zu dem Verstärker 10 durchzulassen und die ständige Spannung auszuschließen. Zu diesem Zweck wird der Feldeffekttransistor 11 von einem 100 Mikrosekunden-Impuls angesteuert Dieser Impuls wird kurz vor dem anregenden Lichtblitz ausgelöst Es wird zu diesem Zweck ein Signal von dem Zündsignalgeber 8 abgeleitet der, wie gesagt, ein Nulldetektor ist welcher auf den Nulldurchgang der Netzwechselspannung anspricht Das Signal erzeugt unmittelbar vor dem Anstieg des Zündimpulses im Zündimpulsgenerator 9 die Vorderflanke eines Rechteck-Aufsteuerimpulses, indem es eine monostabile Kippschaltung 12 mit einer Schaltzeit von 100 Mikrosekunden anstößt Die Rückflanke des Aufsteuerimpulses wird erzeugt wenn die monostabile Kippschaltung 12 wieder in den stabilen Zustand zurückkehrt

Wenn ein Feldeffekttransistor bei einer Drain-Source-Spannung unterhalb der Schwellspannung (Vp) be trieben wird, dann kann er in diesem üblicherweise als Triodenbereich bezeichneten Bereich als Schalter für schwache Signale benutzt werden. In diesem Bereich arbeitet auch der Feldeffekttransistor 11. Bei einem n- Kanal-Feldeffekttransistor, der üblicherweise vorzuzie hen ist da Elektronen beweglicher als Löcher sind, hält eine negative Gate-Spannung, die numerisch größer als Vp ist, also ein gegenüber der Source-Elektrode negatives Gate, den Kanal zwischen Drain-Elektrode und Source-Elektrode im Sperrzustand. Eine Spannung hinreichend unterhalb V_P hebt die Sperrung auf. In dem Triodenbereich erfolgt die Umschaltung von einem Zustand zum anderen sehr schnell. Der Aufsteuerimpuls von 100 Mikrosekunden, der von der monostabilen Kippschaltung 12 erhalten wird, wird jetzt auf eine Ansteuerstufe 13 gegeben. Die Ansteuerstufe 13 hält die Gate-Elektrode llCdes Feldeffekttransistors 11 normalerweise auf einer negativen Sperrspannung. Bei Erscheinen der Vorderflanke des

Aufsteuerimpulses bewirkt die Ansteuerstufe eine Änderung der an der Gate-Elektrode HC anliegenden Spannung auf nahezu null. Die Ansteuerstufe 13 und der Feldeffekttransistor 11 kehren wieder in den Sperrzustand zurück, wenn die Rückflanke des Ansteuerimpul- ses erscheint Der Feldeffekttransistor 11 wird daher für eine Zeitspanne von 100 Mikrosekunden, die in einem Augenblick gerade vor Zündung der Blitzlichtquelle 1 beginnt im durchgeschalteten Zustand gehalten. Dadurch ist die gesamte Fluoreszenz einschließlich des Ab- klingvorganges in dem auf den Verstärker 10 gegebenen Signal repräsentiert

Die Ansteuerstufe 13 und der Feldeffekttransistor 11 bilden zusammen eine Schalteinrichtung 33. Da das durch die Fluoreszenz hervorgerufene Signal sich nur über einen Zeitraum von 100 Mikrosekunden erstreckt und der Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Signalen etwa 20 Mikrosekunden ist kann dem Verstärker 10 ein Netzwerk mit einer Zeitkonstante vorgeschaltet werden. Dieses Netzwerk besteht bei der

Ausführung nach F i g. 1 aus einem Kondensator 14, der

parallel zum Eingang des Verstärkers 10 geschaltet ist, und einem mit dem Eingang des Verstärkers 10 in Reihe geschalteten Widerstand 15.

Die in F i g. 1 innerhalb der strichpunktierten Umrah-

mung dargestellte Schaltung kann verdoppelt werden, so daß eine Anordnung erhalten wird, bei welcher ein zusätzlicher Detektor als Referenz vorgesehen ist Auf diesem zusätzlichen Detektor wird der Lichtblitz der Blitzlichtquelle 1 direkt mit geeigneter Abblendung ge leitet Es kann dann das Verhältnis der verstärkten Aus gangssignale der Detektoren gebildet werden. Hierdurch wird der Einfluß von Drift in der Lichtausbeute der Blitzlichtquelle 1 kompensiert Die Ansteuerstufe 13 ist außerhalb der strichpunktierten Umrahmung dargc stellt da sie dem Proben- und dem Referenzkanal ge meinsam sein würde.

F i g. 2 zeigt ein Fluoreszenzspektrometer mit Zweikanalanordnung. Entsprechende Teile sind in F i g. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in F i g. 1.

Im Probenkanal ist ein integrierender Verstärker 10 vorgesehen, der dem Verstärker 10 von F i g. 1 entspricht Im Referenzkanal ist ein zweiter integrierender Verstärker 16 angeordnet Der Teil des Schaltbildes vor

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den /weiten Verstärkern 10 und 18 ist nur eine sehr sehcmiilisehe Darstellung von dem, was schon unter Be-' /.ugnahmc auf F i g. 1 beschrieben wurde. Mit 17 ist eine Steuervorrichtung bezeichnet, welche die Funktion repräsentiert, die in F i g. 1 unter Bezugnahme auf Einheiten 6, 7,8, 9 und 12 beschrieben wurde. Die Steuervorrichtung 17 steuert eine Blitzlichtquelle 1, die ein Lichtbündel auf eine Probe 2 leitet. Die Fluoreszenzstrahlung von der Probe 2 wird durch einen Detektor 3 im Probenkanal erfaßt. Das Signal des Detektors 3 ist über den Feldeffekttransistor 11 auf den integrierenden Verstärker 10 aufschaltbar. Der Feldeffekttransistor 11 ist über die Ansteuerstufe 13 von der Steuervorrichtung 17 für die Zeitspanne von 100 Mikrosekunden aufsteuerbar. In F i g. 2 ist der Feldeffekttransistor 11 mit seiner Ansteuerstufe ais Schalter symbolisch dargestellt. Von der Blitzlichtquelle 1 fällt ein LichtbUndel direkt über einen Abschwächer 18a auf einen zweiten Detektor 18, der in einem Referenzkanal liegt. Das Ausgangssignal des zweiten Detektors 18 ist über einen Feldeffekttransistor 19 auf einen zweiten integrierenden Verstärker 16 aufschaltbar. Der zweite Feldeffekttransistor 19 ist gleichzeitig mit dem Feldeffekttransistor U von der Ansteuerstufe 13 aufsteuerbar. Auch der Feldeffekttransistor 19 ist in F i g. 2 als Schalter angedeutet. Der Feldeffekttransistor 19 bildet zusammen mit der — doppelt ausgenutzten — Ansteuerstufe 13 eine zweite Schalteinrichtung 34.

Die Aufsteuerimpulse bzw. die davon abgeleiteten Durchschaltimpulse für die Feldeffekttransistoren 11 und 19 sind auf eine Steuereinheit 20 aufgeschaltet, die unten beschrieben wird.

Die impulsartigen Eingangssignale der beiden Verstärker 10 und 16 werden über jeweils acht Blitze der Blitzlichtquelle 1 aufsummiert Auf den Ausgangsseiten der integrierenden Verstärker 10 und 16 stehen dann Ausgangsspannungen Vs bzw. Vr zur Verfügung. Mittels eines Potentiometers 21 wird ein Teil der Ausgangsspannung Vr des integrierenden Verstärkers 16 abgegriffen. Die Teilspannung liegt an einem Differenzverstärker 22 an. der außerdem von dem Ausgang des integrierenden Verstärkers 10 beaufschlagt ist Es wird also von der Spannung am Ausgang des Verstärkers 10 ein bestimmter Teil der Spannung am Ausgang des Verstärkers 16 subtrahiert Das geschieht, um den Einfluß der Fluoreszenz des Lösungsmittels, wenn die Probe eine Lösung ist, und der die Probe enthaltenden Küvette zu kompensieren.

Diese Fluoreszenz liefert einen unerwünschten Beitrag zu der Spannung Vs am Ausgang des integrierenden Verstärkers 10. Die so korrigierte Spannung am Ausgang des Differenzverstärkers 22 ist auf einen Verstärker 23 geschaltet, durch den eine Skalendehnung um einen Faktor m erfolgt Die Verstärker 22 und 23 sind beide invertierend. Der Ausgang des Verstärkers 23 ist daher m(Vs — k · Vr), also die Differenz zwischen Probensignal und einem Bruchteil k des Referenzsignals multipliziert mit dem Skalendehnungsfaktor m.

Der Ausgang des Verstärkers 23 ist zusammen mit dem Ausgang des integrierenden Verstärkers 16 auf eine verhältnisbildende Einheit 24 geschaltet Die verhältnisbildende Einheit 24 bildet das Verhältnis des korrigierten und gedehnten Probensignals m (Vs — JcVr) zu dem Referenzsignal Vr. Dieses Verhältnis wird in der verhältnisbildenden Einheit 24 in eine Impulsbreite umgesetzt die propotional dem besagten Verhältnis ist Zu diesem zweck enthält die verhältnisbildende Einheit einen Rampensignalgenerator. Es ergibt sich somit eine Information über die Fluoreszenz der Probe 2 in Form von Impulsen, deren Dauer sich nach Maßgabe der Intensität der Fluoreszenz ändert. Es erscheint ein Impuls alle 160 Millisekunden. In einem Zähler 25 werden vier solcher Impulse aufsummiert und das die Summe darstellende Zeitintervall gemessen. Diese Messung erfolgt in der Weise, daß die Anzahl der in diesem Zeitintervall von einem Taktgeber 26 gegebenen Taktimpulse gezählt wird. Zu diesem Zweck werden Logiksignale zwischen der Steuereinheit 20 und der verhältnisbildenden Einheit 24 sowie dem Zähler 25 ausgetauscht Der die Summe darstellende numerische Wert wird in binär verschlüsselter Form über einen Zwischenspeicher 32 einer digitalen Anzeigevorrichtung zugeführt. Die Fluoreszenz wird daher jeweils nach zweiunddreißig Blitzen auf den neuesten Stand gebracht. Die Anzeigzeit beträgt daher 0,6 Sekunden.

Gegebenenfalls können zur Erzielung einer noch genaueren Messung acht solcher Summen in einem Zeitraum von 5 Sekunden gemittelt und während weiterer 5 Sekunden angezeigt werden.

Die von der verhältnisbildenden Einheit gelieferten Impulse werden von einem Zeit-Spannungs-Wandler 28 in eine analoge Spannung umgesetzt Die Spannung wird nach Filterung in einem Tiefpaßfilter 29 als Kurve durch einen Schreiber 30 aufgezeichnet.

Eine wahlweise vorzusehende zusätzliche Möglichkeit ist die Verwendung eines Druckers 31. Der Drucker 31 enthält von dem Zwischenspeicher 32 und gesteuert von der Steuereinheit 20 die binär verschlüsselte Information, die normalerweise auf die Anzeigevorrichtung 27 gegeben wird.

Das beschriebene Fluoreszenzspektrometer bietet einen weiteren speziellen Vorteil. Dadurch, daß der Ausgang des Detektors 3 im wesentlichen gleichzeitig mit den anregenden Lichtblitzen auf- und während der Ruheperiode abgeschaltet wird, wird der Einfluß einer eventuellen Phosphoreszenz, die zufällig von der zu analysierenden Probe abgegeben wird, auf das Signal des Detektors 3 vernachlässigbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

26 Ol Patentansprüche:

1. Fluoreszenzspektrometer, enthaltend

(a) eine Blitzlichtquelle, durch welche die Probe mit einer Folge von Lichtblitzen bestrahlbar ist,

(b) mindestens einen ersten photoelektrischen Detektor, der von Fluoreszenzstrahlung der Probe beaufschlagt ist,

(c) einem dem ersten Detektor nachgeschalteten Signalauswertekanal und

(d) eine Schalteinrichtung, durch welche der Ausgang des ersten Detektors nur für Zeitintervalle, während welcher Fluoreszenzstrahlung erfaßt werden soll und welche kurz im Vergleich zu den Intervallen zwischen diesen sind, auf den Signalauswertekanal aufschaltbar ist,