DE3000034A1

DE3000034A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der richtungsverteilungseigenschaften der von einem teilchen zurueckgestrahlten strahlungsenergie

Info

Publication number: DE3000034A1
Application number: DE19803000034
Authority: DE
Inventors: Albert Brunsting; Walter R Hogg
Original assignee: Coulter Electronics Inc
Current assignee: Coulter Electronics Inc
Priority date: 1979-01-02
Filing date: 1980-01-02
Publication date: 1980-07-31
Also published as: GB2044445B; FR2445961A1; CA1135971A; GB2044445A

Description

Dip!.-:·--· " ': -■·-■ ^k3 - 9 -

EiisaböirisUafl934

10.464

COULTER ELECTRuNICS, INC. 590 West 20th Street Hialean, Florida, USa

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Richtungsverteilungseigenschaften der von einem Teilchen zurückgestrahlten Strahlungsenergie

Das Grundkonzept der Erfindung ist unabhängig von den beiden im folgenden dargelegten Anwendungen. Dieses Grundkonzept umfaßt die Verbesserung der Nutzbarkeit einer bekannten integralen ebenen geometrischen Ausbildung von Sperrschichtdetektoren, wodurch sie sehr anpassungsfähig gemacht und in die Lage versetzt wird, die meisten Vorwärts- oder Rückwärtsstreuwinkeln in allen Azimuthen zu messen.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird als Ersatz fUr die integrale ebene geometrische Ausbildung der Sperrschichtdetektoren eine Anordnung verwendet, die die Herstellung einer hochwirksamen und wirtschaftlichen Vorrichtung ohne diese Ausbildung ermöglicht. Diese bevorzugte Form der Erfindung verwen· det die Lehre der folgenden Patentanmeldungen.... (Patentanwaltsakten 10.460 und 10.462) der Inhaberin.

030031/0603

Die Erfindung betrifft im allgemeinen das Messen der Raumverteilung von Strahlungsenergie, wie derjenigen von durch Streuung und Fluoreszenz erzeugtem zurückgestrahltem Licht. Die Erfindung betrifft insbesondere das Messen der Energie und Richtung des Lichtflusses oder von Strahlen, die durch Teilchen erzeugt und zurückgestrahlt oder verteilt werden, die durch eine optische Nachweiszone hindurchtreten zum Identifizieren der Teilchen und/oder ihrer Eigenschaften.

Ein Problem bei bekannten Meßsystemen (nicht bei denen gemäß den angegebenen eigenen Patentanmeldungen) besteht darin, daß sie beträchtlich im Bereich der durch sie meßbaren polaren winkel beschränkt sind. Für die vorliegende Erläuterung kann die optische Achse der Rückstrahlung als Linie des einfallenden Lichtstrahls betrachtet werden, die auf eine Nachweiszone projiziert wird, wo ein Teilchen den Lichtstrahl schneidet. Unter Verwendung herkömmlicher Definitionen sind die polaren Winkel solche, die durch die Winkel der optischen Achse mit Linien definiert sind, die an der Nachweiszone oder am Nachweispunkt zentriert sind und von dieser Zone ausgehen, während die azimutalen Winkel solche sind, die um die optische Achse herum gemessen werden.

Es wurde ein Versuch zur Entwicklung einer Anordnung gemacht, die mehrfache Winkel durch eine integrale ebene geometrische Ausbildung von Sperrschichtdetektoren messen kann. Das Problem bei dieser Vorrichtung besteht jedoch darin, daß sie nur polare Rückstrahlwinkel von etwa 1° bis etwas weniger als 25° messen kann. Jeglicher Versuch zum Messen der Energieverteilung in den meisten polaren Winkeln in der Vorwärtsrichtung (0° bis 90°)und in allen Winkeln in der Rückwärtsrichtung in der Rückwärtsrichtung bezüglich der Nachweis- oder Streuzone und der Einfallslichtrichtung einschließlich aller azimutalen Winkel schlägt fehlt, weil der Empfindlichkeitsbereich der Vorrichtung zu klein ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß alle Fotoelemente, die die Energie "Sehen" auf derselben Ebene innerhalb des beschränkten verfügbaren Raums angebracht werden müssen. Die spezielle Vorrichtung, auf die Bezug genommen wird, liegt in Form eines Sperrschichtdetektors mit konzentrischen Ringen und

030031/0603

Keilen vor. Dieser ist ziemlich ins Einzelne gehend in der α

US-PS 4 070 113 und in zwei Artikeln mit folgenden Titeln beschrieben: "Light-Scattering Patterns of Isolated Oligodendroglia'¹ von RvA. Meyer et al in The Journal of Histrochemistry and Citochemistry, Band 22, Nr. 7, Seiten 594-597, 1974, und "Gynecological Specimen Analysis by Multiangle Light Scattering in a Flow System" von G.C. Salzman et al in derselben Zeitschrift, Band 24, Nr. 1, Seiten 308-314, 1976. In diesen Artikeln wird auf dieselbe oder eine ähnliche Detektorvorrichtung Bezug genommen, die im Handel erhältlich und ein Detektor der Recognition Systems, Inc.. (RSI}, ist.

Der Aufbau der oben erwähnten Detektoren ist im folgenden als ebener Aufbau der Detektoren bezeichnet. Bekanntlich ist der in der einen Druckschrift angegebene teuer, schwierig in der Herstellung, empfindlich, unzulänglich und langsam wirkend aufgrund seines verhältnismäßig großen Flächenbereichs in Anbetracht der von ihm getragenen Detektoren. Die unzulängliche optische Auslegung ergibt einen geringen Störabstand.

Trotz dieser Nachteile sind und können eine derartige Ausbildung und im allgemeinen jegliche Vorrichtungen zur Umformung von Strahlungsenergie in elektrischer Energie in dem von innen eingenommenen Bereich von Nutzen sein. Dieser Nutzen wird aber gemäß der Erfindung wesentlich erhöht. Der ebene Aufbau der Detektoren kann zumindest dem Zweck dienen, einen Ort ausfindig, zu machen, an dem ein gewünschter Satz von polaren Rückstrahlwinkeln für ein gegebenes optisches System und für eine besondere Familie oder Art von zu untersuchenden Teilchen ein Optimum darstellen.

Ist einmal die optimale Stellung in einem gegebenen System erhalten, so kann der ebene Aufbau der Sperrschichtdetektoren aus dem System beseitigt und hierfür eine wirtschaftliche Vorrichtung ersetzt werden. Diese letztere Vorrichtung enthält eine zusammengesetzte Ablenklinse oder einen zusammengesetzten Ablenkreflektor, der aus einer großen Anzahl von Elementen, etwa Prismen, aufgebaut

030031/0603

ist, von denen jedes so ausgerichtet ist, daß es einen gewissen geometrischen Teil des gerade untersuchten zurückgestrahlten Energiebereichs ablenkt oder reflektiert zu unterschiedlichen und im Abstand angeordneten, allgemein erhältlichen und sehr wirtschaftlichen Fotoermittlungsvorrichtungen, etwa kleinen Fotozellen. Die Messungen von allen Fotozellen ergeben die gewünschte Information.

In Verbindung hiermit interessierende Patentschriften sind die GB-PS 137 637, 1920, und die US-PS 3 248 551.

Die Erfindung betrifft ein System zum Messen von zurückgestrahlter Strahlungsenergie, die gestreut oder durch Fluoreszenz zurückgestrahlt wurde. Das System enthält eine Strömungszelle, in der ein Teilchen oder eine biologische Zelle durch eine Nachweiszone hindurchgeleitet wird, die zusätzlich den Brennpunkt eines Reflektors auf dessen Innenseite enthält. Der Reflektor kann eine um seine Achse symmetrische konkave geometrische Form haben und in der Lage sein, zurückgestrahltes Licht (z.B. gestreut oder fluoreszierend) von weiten oder engen polaren Winkeln und allen azimutalen. Winkeln einzufangen und es aus dem Reflektor hinauszuprojizieren. Der Reflektor hat die Form eines Umlaufkörpers mit einem geometrischen Gesetz um seine optische Achse. Im Vorliegenden bedeutet Licht jegliche elektromagnetische Strahlung, die von Umformern der bei dieser Technik verwendeten Art ermittelt werden kann.

Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die die Teilchen, Zellen oder Streuer, wie sie im vorliegenden häufig genannt werden, in den Reflektor z.B. in einem Flüssigkeitsstrom, einbringt, wobei der Innenraum des Reflektors eingeschlossen ist und eine darin abgedichtete verträgliche Flüssigkeit enthält.

Die durch den Reflektor projizierten Lichtstrahlen können entweder fokussiert oder ohne Fokussieren auf integrale eben ausgebildete Sperrschichtdetektoren bekannter Konstruktion gerichtet werden, wodurch die Nutzbarkeit der Vorrichtung erhöht wird.

030031/0603

Ein Aspekt der Erfindung liefert die Ausbildung von Detektoren, die an einem Ort längs der Achse des Reflektors anzuordnen sind, der die günstigsten Informationen des untersuchten Teilchenssystems liefert. Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Ausbildung beweglich zum Auffinden dieses Orts. Ein dritter Aspekt lehrt, daß, wenn einmal der beste Ort aufgefunden ist, dieser Aufbau durch eine unterschiedliche Konstruktion ersetzt wird₉ die eine zusammengsetzte Linse oder einen zusammengesetzten Spiegel aufweist, der die Strahlen aus zurückgestrahltem Licht einfängt und sie in einer Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen gegenüber der Achse des Reflektors ablenkt oder reflektiert. Eine einzelne Fotozelle wirtschaftlicher Konstruktion wird dann so angeordnet, daß sie jeden entsprechenden dieser Strahlen auffängt, wobei die Untersuchung durch überwachen aller Fotozellen durchgeführt wird.

Die Vorrichtung kann für Fluoreszenzlichtmessungen verwendet werden unter Verwendung von Filtern, die das an der Nachweiszone erzeugte gestreute und fluoreszierende Licht trennen.

Die Erfindung betrifft kurz zusammengefaßt eine Vorrichtung, in der Teilchen, z.B. biologische Zellen, durch eine optische Nachweiszone geleitet werden zum Messen ihrer räumlichen Strahlungsenergieverteilung zum Identifizieren und/oder Charakterisieren der Teilchen oder Zellen. Es sind eine Konstruktion und ein Verfahren vorgesehen zum Erhöhen der Nutzbarkeit einer geometrischen Gestaltung von Sperrschichtdetektoren, etwa eine bekannte Anordnung von im allgemeinen konzentrischen Ringen derartiger detektoren, die fur gewöhnlich einige keilförmige Detektoren umfassen. Uiese liegen in einer im allgemeinen ebenen Form vor. Die Erfindung liefert eine Konstruktion, die Strahlungsenergie in einer Strömungszelle besonderer Art einfängt, bevor die Energie zum Detektor projiziert wird. Im einzelnen wird ein eilipsoidförmiger, paraboloidförmiger, hyperboloidförmiger oder ähnlicher um seiner optischen Achse symmetrischer Reflektor verwendet erstens zum Einfangen der Strahlungsenergie an Winkeln, die die meisten Vorwärts- und/oder

030031/0603

Rückwärtswinkel und alle azimutalen Winkel enthalten können, und zweitens zum Ablenken der Strahlungsenergie zur erwähnten Detektoranordnung. Durch Bewegen der Anordnung von Detektoren längs der optischen Achse des Reflektors wird der optimale Abstand ermittelt zur Erzielung der größten Menge an gesuchten Informationen.

Obwohl die Anordnung von Sperrschichtdetektoren danach an ihrem Einbauort belassen werden kann, wirdes bevorzugt, diese Anordnung durch eine zweite sehrwi rtschaftl l'che ablenkende oder reflektierende Vorrichtung zu ersetzen, die die Strahlungsenergie einfangen kann, die sonst auf die empfindliche Ebene der Anordnung von Sperrschichtdetektoren gefallen wäre, wobei die Vorrichtung die Strahlungsenergie längs einer Vielzahl von unterschiedlich verteilten Wegen zu unabhängigen Fotoermittlungsvorrichtungen ablenkt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einesLicht zurückstrahlenden Strömungszellensystems, das nach der Erfindung aufgebaut ist und als ein Element hiervon einen integralen ebenen Aufbau von Sperrschichtdetektoren verwendet;

Fig. 2 eine teilweise Ansicht des linken Teils des Systems von Fig. 1 mit einer Darstellung wie die Ausbildung der Sperrschichtdetektoren von Fig. 1 durch eine Fresnel-Linse und einzelne Fotozellen ersetzt ist;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Hyperboloid-Reflektors anstelle eines El Iipsoid-Reflektors für gewisse spezifische Messungen;

030031/0603

Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform der in Fig. 3 dargestellten Erfindung ;

Fig. 5 eine vereinfachte Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung unter Anwendung eines Paraboloids;

Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung zum zusätzlichen Messen der Fluoreszenz;

Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die dieselbe wie in Fig. 6, jedoch symmetrisch um einen dichroitischen Spiegel umgekehrt ISt₉ um die Verwendung von im Handel besser erhältlichen Spiegeln zu ermöglichen.

Die Erfindung enthält grundsätzlich eine StrömungszelIe₉ in der eine Einrichtung vorhanden ist zum Sammeln von Strahlungsenergie um eine erste Brennpunktzone, wo ein Teilchen oder ein anderer kleiner Körper, im folgenden als streuer bezeichnet, durch einen Lichtstrahl hindurchtritt und eine Sekundärstrahlung vom Teilchen erzeugt. Die Sammeleinrichtung bewirkt eine Reflexion der sekundären Strahlungsenergie zu einer zweiten ßrennpunktzone und zu einer Detektoreinrichtung, die wenigstens auf einen von mehreren Mehrfachwinkeln der projizierten Strahlung ansprechen kann. In einer Ausführungsform enthält die Detektoreinrichtung einen bekannten Sperrschichtdetektor (Fotodetektor) mit konzentrischen Ringen,, der längs einer durch die erste und die zweite Brennpunktszone hindurchtretenden Achse eingestellt ist. Es wird die optimale Stellung zum Ermitteln der gewünschten Informationen vom Streuer verwendet, bei einer verbesserten Ausfuhrungsform enthält die Uetektoreinrichtung eine prismatische Fresnel-Linse oder ein anderes zusammengsetztes optisches Element, das den

030031/0603

einfallenden Strahlungsenergiestrom entsprechend einer Vielzahl unterschiedlicher geometrischer Bereiche zu unterschiedlichen, im Abstand verteilten, unabhängigen, kleinen Fotodetektorvorrichtungen insehr wirtschaftlicher Weise ablenkt oder reflektiert.

Andere Aus'f ührungsformen der Erfindung ermöglichen eine Rückstreuung.

Fig. 1 zeigt ein Strömungszellensystem, in dem eine Lichtquelle vorhanden ist, die einen Strahl 14 durch ein geeignetes optisches System, das als Optik 16 bezeichnet wird, zu einem auf einer optischen Achse 20 gelegenen teildurchVässigen Reflektor projiziert. Der teildurchlässige Reflektor oder Strahlspalter projiziert das auffallende Licht längs der Achse 20 mit verminderter Intensität (22) durch ein sphärisches Verschlußfenster 24 der Strömungszelle Zb zu einer Nachweiszone 28. Das übertragene Licht tritt unabgelenkt (bei 19 dargestellt) durch den Strahlspalter 18 zu weiteren Anwendungen hindurch.

Die Strömungszelle 26 kann unter Anwendung herkömmlicher Techniken für das Abdichten und dergleichen aufgebaut sein und enthält einen Reflektor 29, der Teil eines Ellipsoids ist, an dessen vorderen und offenen Ende, etwa bei 30, das Fenster 24 abgedichtet ist und der ein hinteres Fenster 32, eine Einlaßleitung 34 und eine Auslaßleitung 36 aufweist. Die Strömungszelle 26 ist mit einem Fluid 38 gefüllt, das mit der die Teilchen befördernden Flüssigkeit verträglich ist und denselben Brechungsindex wie diese Flüssigkeit hat. Eine TeilchenquelIe bewegt die Streuer im angegebenen Fluid zur Einlaßleitung 34, von wo aus sie durch die Nachweiszone 28 zum Eintritt der Auslaß-Teitung 36 hindurchtreten und in einen Behälter 42 strömen. Durch die bekannte HUl1 Stromtechnik kann das Fluid mit den Streuern in einer geraden Bann durch die Nachweiszone 28 hindurchtreten und entleert werden.

030031/0603

( t

Der Licntstrahl 22 schneidet den Strom von Streuern an der Nachweiszone 28. Das nichtgestreute Licht in Verbindung mit dem in kleine polare Winkel in Vorwärtsrichtungen gestreute Licht tritt durch das Fenster 32 in eine Lichtabsorptionsvorrichtung oder einen Lichtabsorber 34 ein. Anstelle dieses Lichtabsorbers kann ein weiteres Ermittlungssystem vorhanden sein, wie es in den angegebenen Patentanmeldungen dargestellt ist.

Die Nachweiszone ist so gewählt,, daß sie im Bereich des ersten Brennpunkts des Ellipsoids zentriert ist_s von dem der Reflektor ein Teil ist. Die Innenflache 46 des Keflektors 29 ist poliert und verspiegelts wobei das gesamte Licht oder die gesamte Strahlungsenergie_s die an dessen Brennpunkt 28 ausgeht_s von der innenfläche 4β zum zweiten Brennpunkt 48 des Ellipsoids reflektiert wird, von dem der Reflektor 29 ein Teil ist. Ein typischer Licntstrahl ist mit 50 bezeichnet. Sein Weg kann vom ersten Brennpunkt 28 aufwärts und dann nach links verfolgt werden. Danach wird er von der Innenfläche 46 reflektiert und unmittelbar auf den zweiten Brennpunkt 48 gerichtet. Die gesamten reflektierten Strahlen der vom Reflektor 29 zurückgestrahlten Energie werden am Brennpunkt 48 fokussiert und divergieren dann links vom Brennpunkt 48. Eine Öffnung 54, durch die die Strahlungsenergie hinaurchtreten kann und die das meiste Streulicht beseitigt«, befindet sich in einer, undurchsichtigen Barriere 52 und am Brennpunkt 48., Die Ebene 56 der Barriere 52 ist senkrecht zur Achse 20 und zum Strahl 22- Der Radius 58 des sphärischen durchsichtigen Fensters 24_S das aus Glas sein kann_s ist am Brennpunkt 48 zentriert zur Beseitigung jeglicher brechenden Beugung des Strahls bO oder irgendwelcher anderer Strahlen_s die vom Reflektor 29 ausgehen können.

In einem Abstand d von der Ebene 56 befindet sich die ebene Ausbildung der Detektoren 6Uo Die ebene Fläche b2 der Ausbildung 60 enthält die lichtempfindlichen Elemente und ist parallel zur Ebene 56. Demnach entsprechen ihre verschiedenen Hinge und Keile_s sofern vorhandens, den Teilen der Strahlungsenergie, die jeweils auf sie fallen. Die von der Reflektorfläche 56 eingefangenen Winkel können z.B. die Grö'üe von 140° haben.

030031/080D

Wie bereits erwähnt, kann etwa die Vorrichtung 60 an sich nur Winkel bis zu maximal etwa 25° sammeln. Somit wurde die Nutzbarkeit des Detektors 6U erhöht. Aufgrund der Erfindung ist es möglich, viel mehr Streuwinkeln zu entsprechen und viel mehr Informationen zu liefern, als wenn das Streulicnt unmittelbar von der Nachweiszone 26 ohne den el 1ipsoidförmigen Reflektor aufgenommen werden würde.

Durch Bewegen der Anordnung 60 nach rechts und links mittels eines Motors 65 oder dergleichen gemäß dem doppelten Pfeil 64 kann die optimale Stellung zur Bestimmung der gewünschten Informationen erhalten werden. Dies hängt natürlich ab von der Art der Streuer, welche Informationen gewünscht werden usw. Tatsächlich können durch Bewegen der Anordnung von Detektoren 60 über einen bereicn mit der Abmessung d Informationen von zahlreichen Orten erhalten werden, wobei natürlich zu beachten ist, daß der größte auf den Detektor fallende Streuwinkel bei Zunahme des Abstands d abnimmt.

Ist ein gegebener Untersuchungskurs zu verfolgen und das optimale ^d0Dt f^est9^el^e9^{t und} sind die entsprechenden Streu- oder Rückstrahlwinkel berechnet, so können,, anstatt die ebene Anordnung von DeteKtoren b0 an ihrem Einbauort zu belassen, Fresnel-Linsenelemente 66 und 69 (Fig. 2) gegen die Anordnung 60 ersetzt werden. Diese Elemente bestehen aus Teilen von prismatischen Keilen oder Segmenten oder aus Ringen, die gegenüber der Achse ZQ in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet und/oder gegenüber der Achse 2u geneigt sind. Die prismatische Fresnel-Linse lenkt die konvergierenden Strahlen der Strahlungsenergie zu unterschiedlichen im Abstand verteilten Fotozellen, etwa 68, 70, und 74, ab. Letztere sind kleine empfindliche wirtschaftliche Elemente, die im Handel leicht erhältlich und leicht zu ersetzen sind. Sie können durch Abstände getrennt sein, um dazwischen Interferenzen oder Kreuzkopplungen zu verhindern. Die von der Reflektorfläche 4b projizierten Strahlen aus Strahlungsenergie (Fig. 1) werden wieder am zweiten Brennpunkt 48 der öffnung (Fig. 2) fokussiert, wobei der typische Strahl 50 auf die

030031/0603

prismatische Fresnel-Linse 66 gerichtet ist. Unmittelbar vor dieser Linse befindet sich eine Fokussierlinse 69_S die die vom Reflektor 29 stammenden Strahlen konvergiert, bevor sie auf die prismatischen Elemente der Linse 66 auftreffen. Die Fokussierlinse 69 kann eine herkömmlich geschliffene oder geformte Linse oder die dargestellte Fresnel-Fokussierlinse sein.

Das Konzept der Verwendung der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen prismatischen Linse 66 und deren Einzelheiten und Vorteile sind in den angegebenen Patentanmeldungen erläutert.

Somit kann unter Verwendung der ebenen Anordnung 60 ein Instrument gebaut werden, bei dem der Detektor durch irgendeine mechaniscne Einrichtung 65 oder auch von Hand zum Vorsehen einer Anpassungsfähigkeit bewegt wird. Es kann ein Instrument gebaut werden, bei dem die Anordnung 60 nach der Einstellung in der Fabrik auf einen besonderen Abstand d für einen speziellen Zweck an seinem Einbauort festgelegt wird. Es kann ferner ein Instrument der letzteren Bauart gebaut werden₉ bei dem eine sehr wirtschaftliche Fresnel-Linse mit der äquivalenten Funktion der optimalen Anordnung nach Bestimmung des besten Orts d _t durch die Anordnung 60 ersetzt ist.

Der genaue mechanische Aufbau der Bestandteile des Systems 10 liegt im Bereich des Fachmanns, dem es geläufig ist₃ daß die Struktur für den Zusammenbau der Strömungszelle 26 und deren Teile Maßnahmen für das FuIIeO₅ die Blasenbeseitigung usw. vorsehen muß.

Die erhöhte Nützlichkeit der integralen ebenen Anordnung von Detektoren 6U gegenüber der gegenwärtig verwendeten ergibt sich dadurch, daß bei der Erfindung jeder Ring der Vorrichtung 60 einem großen Bereich von Streuwinkeln entsprechen kann, der sicher größer ist als der Bereich voii Winkeln, der durch die gegenwärtige herkömmliche Art der Verwendung der Vorrichtung 60 gegeben ist.

030031/0603

Rückstreuwinkel können in der Vorrichtung 1ü einfach dadurch gemessen werden, daß der Lichtabsorber 44 unter dem Spiegel 18 an dem Ort angeordnet wird, der durch die Optik 16 und die Lichtquelle 12 eingenommen wird, und daß die Optik und die Lichtquelle dort angeordnet werden, wo sich der Lichtabsorber 44 in Fig. 1 befindet. Auf diese Weise wird die Richtung des Strahls 22 umgekehrt, tritt das Licht durch das Fenster 32 ein und breitet sich in Fig. 1 von rechts nach links aus. Das System 10 wird in allen übrigen Hinsichten nicht verändert.

Ohne daß vom Grundkonzept der Erfindung abgegangen wird,läßt das System Variationen und Anwendungen zusätzlich der einen beschriebenen zu. Z.ß. muß sich der Ort der Lichtquelle 12, der Optik 60 und des Spiegels 18 nicht an der dargestellten Stelle befinden, sondern kann sich an einer Stelle zwischen der Ebene und dem Detektor SZ befinden. Dieser Ort ist bei 76 in Fig. 1 angegeben und ist die Linie, längs welcher der Strahl 14 zur vorherigen Stelle des Spiegels 18 projiziert werden würde. Der Spiegel 18 muß nicht vollständig reflektieren, sondern kann auch durchscheinend ' sein. Uie Rückstrahlung von fluoreszierendem Licht kann mit der Vorrichtung 10 gemessen werden, wenn sie, wie noch zu erläutern, geringfügig abgeändert ist.

Fig. 3 zeigt ein System 100, bei dem die Aufgabe der Vorrichtung darin besteht, Streuwinkel näher an der Vorwärtsrichtung zu untersuchen, als es bei Verwendung des eilipsoidförmigen Reflektors 29 von Fig. 1 möglich ist. Die Strömungszelle 126 besteht in diesem Fall aus einem hyperboloidförmigen Reflektor 129 mit einer Achse 120, einem ersten Brennpunkt 128 und einem zweiten oder virtuellen Brennpunkt 128'. Wie im Fall der Strömungszelle 26 ist der Innenraum der Strömungszelle 126 mit einem Fluid 138 gefüllt, das durch einen durchsichtigen sphärischen Verschluß 124 aus Glas oaer einem anderen Material an seinem Ort gehalten wird. Der Krümmungsradius 158 des Verschlusses 124 ist am virtuellen Brennpunkt 1ü8' zentriert. Eine Teilchenquelle 14U liefert die Streuer in einer Flüssigkeit, die durch eine Einlaßleitung 134 in den Innenraum der Strömungszelle 126, durch die im Brennpunkt

G30031/06Ü9

128 befindliche Nachweiszone hindurch und durch eine Auslaßleitung 136 zu einem Behalter 142 strömt.

Licht von einer Quelle Wd breitet sich aus als Strahl 114 zu einer Strahlformoptik 116, von dort als Strahl 122 zu einem Umlenkspiegel 118₃ auf der Achse 120 durch die Vorderseite des Verschlusses 124 zur im Brennpunkt 128 befindlichen Nachweiszone und aus. einem Fenster 132 zu einem Strahl absorber 144. Aus der Streuung sich ergebende typische Lichtstrahlen oder LichtflUsse sind ,bei 1bO und 151 gezeigt und divergieren anstatt zu konvergieren. Sie geben Informationen bezüglich der Art der oben erwähnten polaren Winkels d.h. kleinere Vorwärtswinkel.

Diese Strahlen werden_s wie die anderen nicnt gezeigten Strahlen_s gemäß Fig. 3 unmittelbar durch die Anordnung von Detektoren eingefangen, die in Richtung des Pfeils 164 durch einen Motor oder durch eine manuelle Einrichtung bewegt werden können zum Auffinden des besten Orts längsder Achse 122 gegenüber der StrömungszeI Ie 126. Ist der optimale Abstand festgelegt, so kann die Vorrichtung 1b0 durch eine Fresnel-Linse und einzelne Fotezellen ersetzt werden. Die Richtung, längs welcher sich die Strahlen 150 und 151 aus gestreutem Licnt ausbreiten sind Verlängerungen von Linien 15ü' bzw. 151' vom virtuellen Brennpunkt 128', In diesem Fall wird keine störlichtunterdrückende öffnung verwendet.

Im System 2UO von Fig. 4 werden der LichtfluB oder die Strahlen, die die von einem hyperboloidförmigen Reflektor 229 stammen, nicht in ihrer divergierenden Form verwendet, sondern so fokussiert, daü sie durch eine Öffnung zur Unterdrückung des Störlichts vor dem Messen geleitet werden. Auf diese Weise werden Lichtstrahlen 250 und 251, die typisch fur gestreutes Licht sind, das von einer im Brennpunkt 228 befindlichen Nacnweiszone zurückgestrahlt wird, durch eine Linse 280 eingefangen₉ auf eine Öffnung 254 fokussiert, die am Brennpunkt 248 durch eine undurchsichtige barriere oder Blende 252 gegildet ist, und dann zu einer Vorrichtung 26U gebracht, die dieselbe oben beschriebene inte-

030031/0101

grale geometrische Anordnung von Sperrschichtdetektoren ist. Eine gute Wahl des Abstands der Linse 280 vom Brennpunkt 228·' auf der Achse 220 ist gleich der doppelten Brennweite der Linse.

Wie bei dieser Konstruktion ist es wieder möglich, die Vorrichtung 260 beweglich zu machen, um sie auf den optimalen Abstand d . von der Öffnung 254 einzustellen und sie durch eine Sammeloptik und eine Fresnel-Linse oder einen zusammengesetzten Spiegel zu ersetzen.

Anstelle der Linse 66, in der das Licht oder die Strahlungsenergie durch die Ablenkungseinrichtung hindurchtritt, kann ein zusammengesetzter Spiegel aus einer Vielzahl von reflektierenden Flächen verwendet werden, die die Lichtstrahlen aufnehmen und zu einer Vielzahl von im Abstand verteilten einzelnen urten reflektiert, so daß die gesonderten Fotozellen dort angeordnet werden können.

Fig. 6 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem System 30U, in dem eine fluoreszierende Rückstrahlung zusätzlich zu der durch Streuung erzeugten Rückstrahlung gemessen wird. In diesem Fall ist eine Strömungszelle 326 vorhanden, die grundsätzlich aus einem el 1ipsoidförmigen Reflektor 346 aufgebaut ist. Natürlich kann dieser jede Ausbildung der hier dargestellten Reflektoren haben. Der Reflektor 346 hat ein Fenster 332, durch das ein Lichtstrahl 322 von einer Lichtquelle 312 und einer Optik 316 eintritt. Die Lichtquelle 312 kann ein geeigneter Laser sein, dessen Strahl 314 auf eine Strahlformoptik 316 fällt.

Der Strahl 222 tritt durch den ersten Brennpunkt 328 des Reflektors 346 hindurch, wo er Teilchen oder Zellen antrifft, die in den Reflektor längs eines Wegs 334 von einer Teilchenquelie 340 eintreten. Am ersten Brennpunkt 32ö wird das Licht gemäß der Eigenschaft des Teilchens zurückgestrahlt und vom Reflektor zum zweiten Brennpunkt 348 reflektiert, der in einer zur optischen Achse 320 senkrechten Ebene 356 liegt. Ein typischer Strahl ist bei 350 angegeben, der auf die Innenseite des Re-

330031/0603

flektors 34 an dessen Oberteil auftrifft und zu einem ihn aufnehmenden Spiegel 318 reflektiert wird.

Der Spiegel 318 ist hier als dichroiti sches Element gewählt,, in dem das Licht gema'ß seiner Wellenlange übertragen oder reflektiert wird. Der Strahl 35U enthält fluoreszierende Bestandteile und andere Bestandteile aus sichtbarem Licht. Der dichroitische Spiegel 318 ist so gebaut₉ daß er im wesentlichen keine Wirkung auf Licht der Laserwellenlänge hat. Folglich treten solche Bestandteile des Strahls 350 durch den Spiegel Ohne Ablenkung, wenn auch etwas geschwächt,, hindurch. Die Strahlen bewegen sich zum zweiten Brennpunkt 348 als Strahl 35U' und treffen auf eine empfindliche Fläche 362 der integralen ebenen Anordnung von Sperrschichtdetektoren 3bO auf;, die das Äquivalent der oben beschriebenen Vorrichtung 6ü nach dem Stand der Technik ist.

Die unmittelbaren Lichtstrahlen bei 322 treten in einen Lichtabsorber 344 ein, nachdem sie durch einen kleinen Spiegel 372 reflektiert wurden.

Die am zweiten Brennpunkt 348 fokussierten Lichtstranlen werden durch eine undurchsichtige Barriere oder Blende 352 gereinigt die in einer Ebene 3b6 liegt, die zur Achse 32U senkrecht ist und durch den zweiten Brennpunkt 348 hindurchtritt. Das Licht tritt durch die Barriere 352 Über eine darin ausgebildete mittlere Öffnung 354 hindurch. Wiederum kann der Abstand d zwischen der Ebene 356 und der Flache 362 durch eine geeignete Einrichtung auf ein Optimum eingestellt werden. Ist dies erreicht, so wird, wie erläutert, die Vorrichtung 36U durch ein Samrnelelement und ein Fresnel-Prisma-Element mit gesonderten Fotodetektoren ersetzt.

Die Bestandteile des Strahls 3b0. mit Wellenlängen, auf die der dichroitische Spiegel 318 wirkt, werden durch den Spiegel als Strahl 350'' reflektiert und auf den längs der Achse 32U¹ gelegenen Brennpunkt 357 fokussiert. Die Achse 320' ist senk-

O30031/OSQ3

- 24 - 3Q00034

recht zur Achse 320. Am Brennpunkt 357 befindet sich eine reinigende undurchsichtige Barriere 353 mit einer öffnung 355, so daß sich der reine Strahl unter die Barriere erstreckt. £r wird durch durch einen geeigneten Wandler, etwa eine Fotovervielfacherröhre oder ein Element 361 aufgefangen, so daß Messungen gemacht und mit bekannten Informationen verglichen werden können zum Identifizieren oder Charakterisieren des Teilchens. Die kombinierten Informationen von der Vorrichtung 36U (oder irgendeinem diese ersetzenden System aus Fresnel-Linse und Fotodetek- '-toren) und dem Wandler 361 können zu einem Rechner 370 geleitet werden, wo vorbekannte Informationen gespeichert sind, mit denen die "neuen Informationen verglichen werden können.

Die Strahlen, etwa 350', die durch den dichroitischen Spiegel hindurchtreten, haben weniger Strahlungsenergie als die ursprünglichen Strahlen 350. Demnach ist es zur Erzielung maximaler Informationen erwünscht, einen möglichst empfindlichen Detektor am Ort der Vorrichtung 360 zu haben. Die Erfindung gemäß der angegebenen Patentanmeldung zeigt dies durch Ersetzen der niederempfindlichen Vorrichtung 360 durch das prismatische Fresnel-Linsensystem und dessen Detektoren.

Die Vorrichtung von Fig. 6 beruht auf dem Prinzip des gesonderten Sammelns von gestreutem und fluoreszierendem Licht durch Anwendung eines dichroitischen Spiegels. Zur Erleichterung der Erläuterung ist die Version dargestellt, bei der das gestreute Licht übertragen und das fluoreszierende Licht reflektiert wird. Aufgrund von Herstellungsproblemen des dichroitischen Spiegels ist jedoch in der Praxis die umgekehrte Anordnung die tatsächlich bevorzugte Ausführungsform, bei der -das fluoreszierende Licht übertragen wird, während das gestreute Licht reflektiert wird. Diese Ausführungsform ist in Fig. 7 gezeigt und ist bis auf die Umstellung der entsprechenden Elemente mit Fig. 6 identisch.

im Verlauf der hier und in den Patentansprüchen gegebenen Erläuterungen wird auf Brennpunkte und auf spezielle geometrische Ausbildungen von Reflektoren, wie Ellipsciden, Paraboloiden usw.,

030031/0603

Bezug genommen. Die Herstellung von Instrumenten, die den gesamten Nutzen und andere Vorteile der Erfindung umfassen und anwenden_s wurde mit Präzision ausgebildete Bestandteile erfordern. Jedoch können aus Wirtschaftlichkeitsgründen die Ausbildungen sicher als Annäherungen geformt werden. Wenn somit spezielle Ausbildungen genannt sind, bedeutet dies, daß zusätzlich zu den genauen geometrischen Ausbildungen wesentliche und/oder angenäherte Lösungen für solche Ausbildungen hiermit umfaßt werden sollen. Brennpunkte können nicht immer genau an einem Punkt liegen, sondern können eine Art von Bereich darstellen. Sie ergeben aber immer noch die gewünschten Ergebnisse. Der Hinweis auf zwei Brennpunkte in der Beschreibung und den Patentansprüchen soll paraboloidförmige Reflektoren nicht ausschließen, insofern als deren zweiter Brennpunkt als im Unendlichen gelegen betrachtet wird.

Ein derartiger paraboloidförmiger Reflektor ist in Verbindung mit der Vorrichtung von Fig. 5 dargestellt. Diese Vorrichtung enthält eine Strömungszelle 426 mit einem paraboloidförmigen Reflektor 446, dessen vordere Öffnung durch einen geeigneten Verschluß 424 abgeschlossen ist. Dieser Verschluß ist eben, weil die aus dem Reflektor 446 austretende zurückgestrahlte Strahlungsenergie sich längs Linien ausbreitet, die zur optischen Achse 420 parallel sind. Eine Lichtquelle 412 befindet sich in diesem Fall hinter dem Reflektor 446 und projiziert einen Strahl von einfallender Strahlungsenergie längs eines Wegs 422 zu einem Umlenkspiegel und auf einen Lichtabsorber 444. Dieser Strahl von einfallender Strahlungsenergie tritt durch eine Nachweiszone hindurch, die mit dem Brennpunkt 428 des Paraboloids 446 zusammenfällt. An der Quelle 440 austretende Teilchen bewegen sich längs des Wegs zu dem die Nachweiszne enthaltenden Brennpunkt 428. Die Teilchen nehmen an diesem Brennpunkt den Strahl 422 auf und strahlen einen Teil seiner Strahlungsenergie zurück. Die Strahlen breiten sich vom Brennpunkt 428 nach außen beispielsweise längs einer Linie 45U aus, berühren die Innenfläche des Reflektors 44b und werden danach parallel zur Achse 420_s wie oben erwähnt_s zum im Unendlichen gelegenen zu denkenden zweiten Brennpunkt des Reflektors 446 reflektiert.

Zur Anwendung " der Erfindung werden aus der Vorderseite des Reflektors 446 austretende Strahlengruppen durch eine Fokussierlinse 46y eingefangen, die von herkömmlicher Bauart oder eine Fresnel-Bauart sein kann, und werden längs Linien, etwa 450', zu einem weiteren Brennpunkt bei 448 umgelenkt. Dieser Brennpunkt befindet sich bezüglich des Reflektors 446 gemäß den optischen Daten der Linse 469 (oder eines stattdessen verwendeten Linsensystems) und nicht aufgrund des das Paraboloid divergierenden geometrischen Gesetzes.

An diesem Brennpunkt 448 befindet sich eine undurchsichtige Barriere oder Blende 452 mit einer zentralen öffnung 454, wobei diese beiden auf einer zur Achse 420 senkrechten Ebene 456 liegen. Im Abstand d von der Ebene 4b6 befindet sich eine Meßvorrichtung, die eine integrale ebene Anordnung von Sperrschichtdetektoren 461) enthält, deren empfindliche Fläche sich bei 462 in der vorderen Ebene hiervon befindet. Die aus dem Reflektor 446 austretenden und am Brennpunkt 448 fokussierten Strahlengruppen 45Ü¹ divergieren, nachdem sie durch die Barriere 452 am Brennpunkt vom Störlicht befreit wurden, und treffen auf die empfindliche Fläche 462 der Meßvorrichtung 460 auf. Es ist zu beachten, daß diese Meßvorrichtung dieselbe wie die bereits mit 60, 160, 260 oder 360 bezeichnete ist.

Auch in diesem Fall kann die Meßvorrichtung 460 zur Veränderung des Abstands d parallel zur Achse 420 vor-und zurückbewegt werden, ohne ihre Lage gegenüber der Achse zu verändern. Sind einmal der optimale Abstand und folglich die optimalen polaren Winkel bestimmt, so kann die bekannte Meßvorrichtung 460 entfernt und durch die in den genannten Patentanmeldungen angegebenen Meßvorrichtungen zur Erhöhung der Empfindlichkeit und zur Lieferung von besseren Daten ersetzt werden.

F ■■:-.. ·

ti— '■ "'.

Dip!.-:.

8 Munche.. 40, ci^jf/^—^aSa³⁴

030031/0603

L e e r s e i ί e

Claims

8Münclien -ίύ, E!isabethstraße34

0.464

COULTER ELECTRONICS, INC:
590 West 20th Street
Hialeah, Florida, USA

Patentansprüche

Θ Verfahren zum Messen der Richtungsvertei1ungseigenschaften der von einem Teilchen zurlickgestrahl ten Strahlungsenergie zum Charakterisieren oder dergleichen des Teilchens unter Anwendung eines bekannten integralen Aufbaus von Sperrschichtdetektoren mit einer empfindlichen vorderen ebenen Fläche, gekennzeichnet durch Leiten des Teilchens durch eine Nachweiszone auf der Innenseite eines konkaven Reflektors_s dessen Aufbau im wesentlichen durch ein geometrisches Gesetz definiert ist und der um eine°P^i^scne Achse symmetrisch angeordnet ist und einen durch das geometrische Gesetzt definierten ersten Brennpunkt hat, wobei sich die Nachweiszone am ersten Brennpunkt befindet., durch Richten eines Strahls von einfallender Strahlungsenergie längs der Achse zur Nachweiszone,und durch an der ebenen Fläche erfolgendes Auffangen der Strahlungsenergie, die durch das Teilchen zurückgestrahlt wird und aus der Vorderseite des Reflektors austritt.

O30031/06@-3

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau längs der Achse eingestellt wird, während seine Anordnung bezüglich der Achse aufrechterhalten wird, zum Auffinden des Orts des Aufbaus längs der Achse, der ein optimales Ansprechen der Sperrschichtdetektoren aufgrund der vom Teilchen zurückgestrahlten Strahlungsenergie gewährleistet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auffinden des Orts für das optimale Ansprechen der Aufbau von diesem Ort entfernt und durch ein zusammengesetztes optisches Glied ersetzt wird, das die empfangene, von den Teilchen zurückgestrahlte Energie in eine Vielzahl von einzelnen Strahlengruppen aufteilt und diese längs eineräquivalenten Vielzahl von entsprechenden Wegen richtet, wobei jede Gruppe eine zueinander unterschiedliche und von der Achse divergierende Richtung hat, unddaß die einzelnen Strahlengruppen durch jeweiliges Auffangen der Vielzahl von Wegen gesondert gemessen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennen durch Ablenken während der Übertragung durch das zusammengesetzte optische Glied erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennen durch Reflexion vom zusammengesetzten optischen Glied erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl aus einfallender Strahlungsenergie von der Rückseite des Reflektors zur Nachweiszone gerichtet wird zur Lieferung von Informationen bezüglich der anfänglich hauptsächlich rückwärtsgerichteten zurückgestrahlten Energie.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

. Strahl aus Strahlungsenergie von der Vorderseite des Reflektors zur Nachweiszone gerichtet wird zur Lieferung von Informationen bezüglich der anfänglich hauptsächlich vorwärtsgerichteten zurückgestrahlten Energie.

030031/0603

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet₉ daß der Strahl aus Strahlungsenergie von der Rückseite des Reflektors zur Nachweiszone gerichtet wird zum Liefern von Informationen bezüglich der anfänglich hauptsächlich rückwärtsgerichteten zurückgestrahlten Energie.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Strahl aus Strahlungsenergie von der Vorderseite des Reflektors zur Nachweiszone gerichtet wird zur Lieferung von Informationen bezüglich der anfänglich hauptsächl ich, vorwärtsgerichteten zurückgestrahlten Energie.

10. Verfahren nach Anspruch 1_a dadurch gekennzeichnet, daß das geometrische Gesetz dasjenige eines Ellipsoids ist und daß sich die Nachweiszone im ersten Brennpunkt des Ellipsoids befindet, einschließlich vor dem Auffangen erfolgendes Leiten der von den Teilchen zurückgestrahlten Strahlungsenergie durch eine Öffnung zum Beseitigen von Streulicht am zweiten Brennpunkt des Ellipsoids.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau längs der Achse eingestellt wird, während dessen Anordnung bezüglich der Achse aufrechterhalten wird, zum Auffinden des Orts des optimalen Ansprechens der Sperrschichtdetektoren aufgrund der vom Teilchen zurückgestrahlten Strahlungsenergie.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auffinden des Orts für das optimale Ansprechen der Aufbau von diesem Ort entfernt und durch ein zusammengesetztes optisches Glied ersetzt wird, das die empfangene, von den Teilchen zurückgestrahlte Energie in eine Vielzahl von einzelnen Strahlengruppen aufteilt und diese längs einer äquivalenten Vielzahl von entsprechenden Wegen richtet, wobei jede Gruppe eine zueinander unterschiedliche und von der Achse divergierende Richtung hat_s und daß die einzelnen Strahlengruppen durch jeweiliges Auffangen der Vielzahl von Wegen

030031/0103

gesondert gemessen werden.

t3. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl aus Strahlungsenergie von der Rückseite des Reflektors zur Nachweiszone gerichtet wird zum Liefern hauptsächlich von Informationen bezüglich der anfänglich hauptsächlich rückwärts gerichteten Rückstrahlung.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl aus Strahlungsenergie von der Vorderseite des Reflektors zur Nachweiszone gerichtet wird zum Liefern hauptsächlich von Informationen bezüglich der anfänglich vorwärtsgerichteten Rückstrahlung.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geometrische Gesetzt dasjenige eines Paraboloids ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Fokussieren der zurückgestrahlten Energie.

17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Leiten der fokussierten zurückgestrahlten Energie durch eine öffnung.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geometrische Gesetzt dasjenige eines Hyperboloids ist.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die austretende zurückgestrahlte Strahlungsenergie vor ihrem Auffangen auf eine öffnung fokussiert wird.

20. Vorrichtung zum Messen der Verteilung von durch Teilchen erzeugten Strahlungsenergie zur Charakterisierung oder dergleichen der Teilchen, g e k e η η ζ e i c h η e t durch eine Strahlungsenergiequelle, die einen Strahl aus Strahlungsenergie längs einer ersten Achse projiziert, durch eine auf der ersten Achse befindliche Nachweiszone, durch eine Einrichtung zum Bewegen der Teilchen durch die Nachweis-

030031/0603

zone zum Erzeugen von von den Teilchen zurückgestrahlter Strahlungsenergie und durch eine Einrichtung zum Sammeln eines Teils der Strahlungsenergie, die in die Nachweiszone im wesentlichen umgebenden Winkeln zurückgestellt ist, una zum Projizieren der Strahlungsenergie als Strahlengruppen zu einer Meßvorrichtung, die längs der Achse im Abstand von der Nachweiszone angeordnet ist, wobei die Sammeleinrichtung einen zur Achse symmetrischen konkaven Reflektor enthält, dessen öffnung zur Meßvorrichtung weist und dessen Aufbau durch ein gegebenes geometrisches Gesetzt definiert ist, das auf der Innenseite des Reflektors einen Brennpunkt ergibt, wobei die Nachweiszone mit dem Brennpunkt zusammenfällt, und wobei die Meßvorrichtung einen integralen Aufbau von Sperrschichtdetektoren mit einer empfindlichen ebenen Fläche aufweist, die senkrecht zur Achse ist, zur öffnung des Reflektors weist und die projezierten Strahlengruppen aufnehmen kann.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das geometrische Gesetz dasjenige einer Ellipse ist und daß der Reflektor ein Teil eines Ellipsoids ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Ellipsoid, von dem der Reflektor ein Teil ist, einen auf der Achse vor der Reflektoröffnung gelegenen zweiten Brennpunkt aufweist, daß die projizierten Strahlengruppen am zweiten Brennpunkt fokussiert werden, daß die Vorrichtung eine Blende aufweist, die am zweiten Brennpunkt eine öffnung bildet, und daß die ebene Fläche sich im Abstand vom zweiten Brennpunkt entfernt von der Reflektoröffnung befindet, wodurch die Strahlengruppen aus der öffnung divergieren, bevor sie auf die ebene Fläche auftreffen.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der ebenen Fläche vom Brennpunkt längs der Achse einstellbar ist zur Bestimmung eines optimalen Abstands von der öffnung.

030031/0603

24. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daB die Quelle ihren Strahl aus Strahlungsenergie von der Vorderseite des Reflektors aus in die Öffnung des Reflektors proji ziert.

25. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß

der rückseitige normalerweise geschlossene Teil des Reflektors ein Fenster hat, und daß die Quelle ihren Strahl aus Strahlungsenergie von der Rückseite des Reflektors durch das Fenster zum Brennpunkt projiziert.

26. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das geometrische Gesetzt dasjenige einer Hyperbe ist, und daß der Reflektor ein Teil eines Zweigs der Hyperboloids ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Hyperboloid einen virtuellen Brennpunkt hat, der im Abstand hinter dem normalerweise geschlossenen rückwärtigen Teil des Reflektors angeordnet ist, daß die durch Zurückstrahlen an der Nachweiszone erzeugten und aus der vorderen Öffnung des Reflektors hinausprojizierten Strahlengruppen längswegen divergieren, die durch gerade Linien definiert sind, die sich vom virtuellen Brennpunkt durch die Reflexionspunkte auf den Innenflächen des Reflektors erstrecken, und daß die Vorrichtung eine Einrichtung zum Sammeln der divergierenden Strahlengruppen und zum Zurückrichten derselben zur ebenen Fläche aufweist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtung wenigstens eine Fokussierlinse aufweist, die die Strahlengruppen zu einem auf der Achse gelegenen dritten Brennpunkt fokussiert, daß eine Einrichtung am dritten Brennpunkt eine Öffnung bildet und daß die Strahlengruppen danach divergierend zur ebenen Fläche gerichtet werden.

030031/0603

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Meßvorrichtung längs der Achse einstellbar ist zum Bestimmen des optimalen Abstands der ebenen Fläche vom dritten Brennpunkt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 2O₉ dadurch gekennzeichnet, daß das geometrische Gesetz dasjenige einer Parabel ist, und daß der Reflektor ein Paraboloid ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Fokussieren der aus der Öffnung des Reflektors austretenden parallelen Strahlengruppen zu einem im Abstand von der Reflektoröffnung auf der Achse gelegenen zweiten Brennpunkt.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum beweglichen Positionieren der Meßvorrichtung längs der Achse auf der gegenüberliegenden Seite der Fokussiereinrichtung bezüglich des Reflektors.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung längs der Achse in einem Abstand beweglich positioniert ist, der vom Reflektor weiter als vom zweiten Brennpunkt entfernt ist, und durch eine Einrichtung zum Bilden einer Öffnung am zweiten Brennpunkt, wodurch Fremdstahlungsenergie abgewiesen wird.

34. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Meßvorrichtung auf der Seite der dem Reflektor gegenüberliegenden Fokussiereinrichtung auf der Achse befindet.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Ort der Meßvorrichtung weiter vom Reflektor als vom zweiten Brennpunkt entfernt ist, und daß eine Einrichtung am zweiten Brennpunkt eine Öffnung bildet, wodurch Fremdstrahlungsenergie zurückgewiesen wird.

030031/0603

36. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß die Strahlungsenergie vor dem Auffangen derart behandelt wird, daß die Bestandteile mit fluoreszierenden Wellenlängen von allen anderen Bestandteilen abgetrennt werden, und daß die entsprechenden Arten von Bestandteilen gesondert aufgefangen werden.

37. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Abtrennen der fluoreszierenden Bestandteile der Strahlengruppen vor ihrem Auftreffen auf der Meßvorrichtung, und durch Ablenken der fluoreszierenden Bestandteile zu einer von der ersten Meßvorrichtung unabhängigen zweiten Meßvorrichtung.

D:

030031/0803