DE3005749A1

DE3005749A1 - Fluoreszenzspektrometer

Info

Publication number: DE3005749A1
Application number: DE19803005749
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hirose; Taro Nogami
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-02-16
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1980-08-28
Also published as: JPS6217695B2; US4299486A; GB2044924A; JPS55109949A; DE3005749C2; GB2044924B

Description

HITACHI, LTD.

1-5-1, Marunouchi, Chiyoda-ku,

Tokyo (Japan)

Fluoreszenzspektrometer

Die Erfindung betrifft ein Fluoreszenzspektrometer und insbesondere ein Fluoreszenzspektrometer, das eine einfache und genaue Messung von Emissionspolarisationsspektren erlaubt.

Die Polarisationsmessung, die bei herkömmlichen Fluoreszenzspektrometern durchgeführt wird, liefert ein AnregungspolarisationsSpektrum. Im einzelnen wird ein Signal des Anregungsspektrums I_T„_T (λ,··,.*,) durch Abfahren

VV £ιΛ

der Wellenlänge eines anregungsseitigen Monochromators unter Bedingungen erhalten, unter denen die Emissionswellenlänge festgelegt ist und die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators vertikal eingestellt

680-(15768-H66O6)-SF-Sl

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ist, wobei die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators vertikal ist. Ein Signal des Anregungsspektrums I_T7TT (λ_π^) wird durch Abfahren der Wellenlänge

Vn ILA

des anregungsseitigen Monochromators erhalten, wobei die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators vertikal und die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators horizontal ist.

Aus diesen Signalen des Anregungsspektrums ergibt sich das Anregungs„polarisationsspektrum P (λ_Εχ) nach folgender Gleichung:

¹W ^(λΕΧ⁾ ^G'¹VH ^(λΕΧ⁾

¹W

in der G den Gitterkorrekturfaktor zur Korrektur der Polarisationseigenschaften eines emissionsseitigen Monochromators in Abhängigkeit von der Heßwellenlänge darstellt.

Der Faktor G wird dabei aus Gleichung

^{G = 1}HV^¹HH
ermittelt.

Die Ermittlung des Faktors G geschieht in der im folgenden beschriebenen Weise unter Ausnutzung der Gegebenheiten, daß die unter einem Winkel von 90 relativ zum anregenden Licht in einer horizontalen Ebene beobachtete Fluoreszenz nicht polarisiert ist, wenn das anregende Licht in horizontaler Richtung polarisiert ist.

Das Intensitätssignal I_x.., der Emission bzw. Fluoreszenz

π. ü

wird dann gemessen, wenn bei der zur Messung herangezogenen

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3Ό0574

und festgelegten Emissionswellenlänge die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators sowie die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators jeweils horizontal sind. Anschließend wird das Signal I„_v der Emissionsintensität dann gemessen, wenn bei der gleichen Wellenlänge die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators horizontal und die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators vertikal ist.

Der Gitterkorrekturfaktor G zur Korrektur der Polarisationseigenschaften des emissionsseitigen X4onochromators bei der zur Messung herangezogenen Emissionswellenlänge wird dann aus diesen Signalen I_TTtT und I„_Tr ermittelt.

riii rl V

Wie oben angegeben, wird bei herkömmlichen Fluoreszenzspektrometern das Anregungs_polarisationsspektrum unter der Bedingung konstanter Emissionswellenlänge gemessen, was bedeutet, daß die Polarisationseigenschaften des emissionsseitigen Monochromators konstant sind. Eine Änderung in der Emissionswellenlänge führt zu einer entsprechenden Änderung des Gitterkorrekturfaktors G.

Auf der anderen Seite bestand Interesse an Fluoreszenzspektrometern, die nicht nur Anregungs^polarisationsspektren, sondern auch Emissions^polarisationsspektren messen können, da derartige Geräte zur Untersuchung von Substanzeigenschaften aus verschiedenen Gründen gebraucht werden.

Der Grund hierfür liegt darin, daß oft Proben vorliegen, bei denen die Substanzeigenschaften lediglich durch

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Messung des Anregungs„polarisationsspektrums nicht qualitativ erhalten werden können.

Die Messung des EmissionsLpolarisationsspektrums erfolgt durch Festlegung einer Anregungswellenlänge anstelle der Festlegung der Emissionswellenlänge bei der Messung des Anregungs polarisationsspektrums und durch Abfahren der Emissionswellenlänge anstelle der Anregungswellenlänge. Bei der Messung von Emissions^polarisationsspektren mit herkömmlichen Fluoreszenzspektrometern tritt daher das Problem auf, daß das Abfahren der Emissionswellenlänge zu einer von der abgefahrenen Wellenlänge abhängigen Änderung des Gitterkorrekturfaktors G führt, der zur Korrektur der Polarisationseigenschaften des emissionsseitigen Monochromator in Abhängigkeit, von der Meßwellenlänge dient. Die Ermittlung des Gitterkorrekturfaktors G bei verschiedenen Wellenlängenpositionen im abgefahrenen Wellenlängenbereich ist daher sehr mühsam und zeitaufwendig. Aus diesem Grund wurden die Emissions^polarisationsspektren ohne Berücksichtigung des Gitterkorrekturfaktors G ermittelt, wenn nicht die Messung des Emissionspolarisationsspektrums überhaupt unterlassen wurde. Das ohne Berücksichtigung des Gitterkorrekturfaktors G erhaltene Emissions^polanisationsspektrum kann nicht als wahres Emissions_wpolarisationsspektrum angesprochen werden; aufgrund seiner zu geringen Genauigkeit konnte es daher bisher nicht für die qualitative Analyse herangezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluoreszenz spektrometer anzugeben, mit dem sich innerhalb eines weiten Analysenbereichs Analysen mit hoher Genauigkeit durchführen lassen, wobei eine einfache und rasche Messung

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von Emissions_polarisationsSpektren mit hoher Genauigkeit möglich sein soll; zugleich soll das Fluoreszenzspektrometer eine Kompensation von Geräteeinflüssen auf die Emissions_polarisationsspektren erlauben; ferner soll mit dem Fluoreszenzspektrometer eine leichte Analyse des intermolekularen Energieaustauschs möglich sein.

Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Das erfindungsgemäße Fluoreszenzspektrometer ist gekennzeichnet durch

- eine Lichtquelle;

- eine erste Spektrometereinrichtung zur Zerlegung des Lichts der Lichtquelle in seine Spektralkomponenten;

- eine fluoreszierende Probe, deren Fluoreszenz durch monochromatisches Licht von der ersten Spektrometereinrichtung angeregt wird und die Fluoreszenzlicht emittiert;

- eine erste Polarisatoreinrichtung, die zwischen der ersten Spektrometereinrichtung und der fluoreszierenden Probe angeordnet ist und dazu dient, monochromatisches Licht mit einer Polarisationskomponente in einer bestimmten Richtung unter den Komponenten des monochromatischen Lichts von der ersten Spektrometereinrichtung -durchzulassen;

- eine zweite Spektrometereinrichtung zur Zerlegung des von der fluoreszierenden Probe emittierten Fluoreszenzlichts in seine Spektralkomponenten;

- eine zweite Polarisatoreinrichtung, die zwischen der fluoreszierenden Probe und der zweiten Spektrometereinrichtung angeordnet ist und dazu dient, Fluoreszenzlicht mit einer Polarisationskomponente in einer bestimmten Richtung unter den von der fluoreszierenden Probe emittierten Komponenten des Fluoreszenzlichts durchzulassen;

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eine Detektoreinrichtung zur Messung des von der zweiten Spektrometereinrichtung kommenden Lichts; eine Einrichtung zum Abfahren der Wellenlänge zur selektiven Variation der Wellenlänge des von der ersten und zweiten Spektrometereinrichtung kommenden Lichts;

eine Einrichtung zur Bildung des Verhältnisses eines ersten Spektralsignals zu einem zweiten Spektralsignal, wobei das erste Spektralsignal in Abhängigkeit von der Wellenlänge durch kontinuierliche Variation der Wellenlänge des von der zweiten Spektrometereinrichtung kommenden Lichts erhalten wird, wenn die Polarisationsrichtungen der ersten und der zweiten Polarisatoreinrichtung gleich eingestellt sind, und das zweite Spektralsignal in Abhängigkeit von der Wellenlänge durch kontinuierliche Variation der Wellenlänge des von der zweiten Spektrometereinrichtung kommenden Lichts erhalten wird, wenn die Polarisationsrichtungen der ersten und der zweiten Polarisatoreinrichtung senkrecht zueinander eingestellt sind;

eine Einrichtung zur Ermittlung eines dritten Spektralsignals, das in Abhängigkeit von der Wellenlänge durch kontinuierliche Variation der Wellenlänge des von der zweiten Spektrometereinrichtung kommenden Lichts erhalten wird, wenn die Polarisationsrichtung der ersten Polarisatoreinrichtung verschieden von den zur Ermittlung des ersten und des zweiten Spektralsignals eingestellten Richtungen ist und die Polarisationsrichtungen der ersten und der zweiten Polarisatoreinrichtung gleich eingestellt sind;

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- eine Einrichtung zur Ermittlung eines vierten Spektralsignals, das in Abhängigkeit von der Wellenlänge durch kontinuierliche Variation der Wellenlänge des von der zweiten Spektrometereinrichtung kommenden Lichts erhalten wird, wenn die Polarisationsrichtung der ersten Polarisatoreinrichtung verschieden von den zur Ermittlung des ersten und des zweiten Spektralsignals eingestellten Richtungen ist und die Polarisationsrichtungen der ersten und der zweiten Polarisatoreinrichtung senkrecht zueinander eingestellt sind, sowie

- eine Einrichtung zur Ermittlung des Emissionspolarisations spektrums in Abhängigkeit von der Wellenlänge aufgrund der entsprechenden Ausgangssignale der Einrichtung zur Bildung des Verhältnisses der Spektralsignale und der Einrichtung zur Ermittlung der dritten und vierten Spektralsignale.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluoreszenzspektrometers;

Fig. 2: ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluoreszenzspektrometers ;

Fig. 3: ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung
und

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Fig. 4: ein Beispiel für ein mit dem erfindungsgemäßen Fluoreszenzspektrometer gemessenes Emissions^polarisationsspektrum.

Vor der detaillierten Erläuterung erfindungsgemäßer Ausführungsformen wird zunächst das Meßprinzip zur Ermittlung von Emissions^polarisationsspektren kurz dargestellt.

Bei festgelegter Anregungswellenlänge und horizontaler Einstellung der Polarisationsrxchtung des anregungsseitigen Polarisators wird die Polarisationsrxchtung des emissionsseitigen Polarisators horizontal eingestellt; beim Abfahren der Wellenlängen des emissionsseitigen Monochromators wird ein Emissionsspektrum bzw. Fluoreszenzspektrum I (λ·™.) in Abhängigkeit von der Wellenlänge erhalten. Unter den obigen Bedingungen wird die Polarisationsrxchtung des emissionsseitigen Polarisators vertikal eingestellt; beim Abfahren der Wellenlängen des emissionsseitigen Monochromators wird ein Emissions- bzw. Fluoreszenzspektrum I in Abhängigkeit von der Wellenlänge erhalten. Aus diesen Emissionsspektren wird der Gitterkorrekturfaktor G (λ™,) zur Korrektur der Polarisationseigenschaften des emissionsseitigen Monochromators in Abhängigkeit von der Wellenlänge nach folgender Gleichung als Funktion der Wellenlänge ermittelt und abgespeichert:

^{G (λ}ΕΜ^{) = 1}HV ^(λΕΜ^)/:ΕΗΗ ^(λΕΜ⁾ *

Anschließend wird unter Beibehaltung der festgelegten Anregungswellenlänge die Polarisationsrxchtung des anregungsseitigen Polarisators von der horizontalen Richtung

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in die vertikale Richtung gedreht, unter Beibehaltung dieses Zustands wird die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators ähnlich wie oben horizontal eingestellt und der Wellenlängenbereich des emissionsseitigen Monochromators abgefahren, wobei ein Emissionsspektrum bzw. Fluoreszenzspektrum I^ ^*Vm^ in Abhängigkeit von der Wellenlänge erhalten wird, aus dem das Emissions- bzw. Fluoreszenzspektrum G (λ™) -!!„(λ™)

JiM Vü UJXL

ermittelt wird, das mit dem Gitterkorrekturfaktor G (X_FM) korrigiert ist.

Anschließend wird unter den obigen Bedingungen die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators in die gleiche vertikale Richtung wie die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators gebracht, worauf die Wellenlängen des emissionsseitigen Monochromators abgefahren werden; hierbei wird ein Emissions- bzw. Fluoreszenzspektrum I (λρ_Μ) als Funktion der Wellenlänge erhalten.

Das Emissions^,polarisationsspektrum P (λ_ΕΜ) wird in Abhängigkeit von der Emissionswellenlänge nach folgender Gleichung ermittelt:

- ^{G (}λ_ΕΜ ^} '¹VH ^(λΕΜ⁾

¹W

Im folgenden wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluoreszenzspektrometers unter Bezug auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.

030035/07-8$

Gemäß Fig. 1 wird Licht von einer Lichtquelle 10 in einem anregungsseitigen Monochromator 12 in seine Spektralkomponenten zerlegt; eine fluoreszierende Probe 14 wird mit dem resultierenden monochromatischen Anregungslicht bestrahlt. Die fluoreszierende Probe 14 emittiert Fluoreszenzlicht, das in einem emissionsseitigen Monochromator 16, der senkrecht zur Einstrahlungsrichtung des monochromatischen Anregungslichts angeordnet ist, in seine Spektralkomponenten zerlegt wird. Das resultierende Licht gelangt auf einen Detektor 18, von dem es photoelektrisch umgewandelt wird.

Das zur Anregung dienende monochromatische Licht und das Fluoreszenzlicht bestehen aufgrund eines anregungsseitigen Polarisators 20 und eines emissionsseitigen Polarisators 22, die zwischen dem anregungsseitigen Monochromator 12 und der fluoreszierenden Probe bzw. zwischen ihr und dem emissionsseitigen Monochromator 16 angeordnet sind, aus Polarisationskomponenten in speziellen Richtungen. Die Wellenlängenänderung des anregungsseitigen Monochromators 12 und des emissionsseitigen Monochromators 16 erfolgt über damit verbundene Impulsmotore 26 bzw. 28, die ihrerseits über Impulsmotor-Steuereinheiten 30 bzw. 32 mit einer Steuerschaltung 34 verbunden sind. Die Steuerschaltung 34 ist ihrerseits mit einer Bedienungseinrichtung 36 zur Übertragung der Instruktionen der Bedienungsperson auf die Steuerschaltung 3 4 verbunden.

Im folgenden wir die Funktion eines erfindungsgemäßen Fluoreszenzspektrometers anhand der Verfahrensweise bei der Messung von Emissions^polarisationsspektren näher erläutert.

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Die fluoreszierende Probe 14 wird eingesetzt; ferner wird die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators 20 horizontal eingestellt, während die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators 22 senkrecht zu dieser Richtung vertikal eingestellt wird. Wenn unter diesen Bedingungen die Instruktion zur ersten Messungsart an der Bedienungseinrichtung 36 gegeben wird, liefert die Steuerschaltung 34 Steuersignale 341 und 343, aufgrund deren der anregungsseitige Monochromator 12 mit seinem Gitter in einer solchen Position fest eingestellt wird, daß Licht einer vorgegebenen Wellenlänge austritt, und das Gitter des emissionsseitigen Monochromators 16 mit der Impulsmotor-Steuereinheit 32 und dem Impulsmotor 23 angetrieben wird, so daß der Wellenlängenbereich abgefahren wird. Der Detektor 18 registriert dann das erste Spektralsignal I (λ-c.,,) / das sich auf die vom emissionsseitigen Monochro-

ClV EjM.

mator 16 stammende Wellenlänge bezieht.

Das vom Detektor 18 aufgenommene Signal wird in einem Verstärker 38 verstärkt; das verstärkte Signal gelangt über einen ersten Umschalter 40 und einen zweiten Umschalter 42 zu einem Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 46; die Umschalter 40 bzw. 42 befinden sich dabei aufgrund von Steuersignalen 342 bzw. 344 von der Steuerschaltung 34 entsprechend dem Steuersignal für die erste Messungsart in den ersten Schaltstellungen 401 bzw. 421.

Das nach dem A/D-Wandler 46 resultierende Signal gelangt über eine Schreibschaltung 48 auf einen Trommelspeicher 50 und wird dort gespeichert.

Die Steuerschaltung 34 gibt ferner ein Adressenwahlsignal

. .. Trommel-346 ab, das über eine Adressenwahlschaltung 52 zum Magnet-

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Speicher 50 gelangt, so daß das dem Trommelspeicher zugeführte Signal zu einer vorgegebenen Position adressiert wird.

Anschließend wird die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators 22 in die gleiche Richtung wie die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators 20, d. h. in horizontale Richtung, gebracht; von der Bedienungseinrichtung 36 wird ein Steuersignal für die zweite Messungsart an die Steuerschaltung 34 gegeben. Danach wird, ähnlich wie bei der ersten Messungsart, die Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators 16 durch die Impulsmotor-Steuereinheit 32 und den Impulsmotor 28 aufgrund des Steuersignals 343 zum Antrieb der Fluoreszenzwellenlänge abgefahren. Der Detektor 18 registriert entsprechend ein zweites Spektralsignal I„„ (λ™,) , das sich auf die abgefahrene Wellenlänge des Lichts bezieht, das aus dem emissionsseitigen Monochromator 16 austritt; dieses Signal wird ebenfalls photoelektrisch umgewandelt.

Nach der photoelektrischen Umwandlung wird das zweite Spektralsignal im Verstärker 38 verstärkt und gelangt danach über den Umschalter 40, der nun durch das von der Steuerschaltung 34 aufgrund des Steuersignals für die zweite Messungsart abgegebene Steuersignal 342 in die Schaltstellung 402 umgeschaltet und eingestellt ist, zu einem Dividierer Gleichzeitig wird das im Trommelspeicher 50 gespeicherte erste Spektralsignal Ι™. (λρ_Μ) von einer Leseschaltung 54 aus dem Trommelspeicher 50 herausgelesen und über einen D/AWandler 56 zum Dividierer 58 geführt. Dieser erzeugt ein Signal G (λ_ΡΜ)r das dem Verhältnis des ersten Spektralsignals ¹HV ^EM^ ^{zum zweiten} Spektralsignal I_HH (λ_ΕΜ) entspricht;

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dort wird demgemäß das Verhältnis Ι___ττ (λ™,) /!»d (λ™,)

UV Üijyi tlH ÜiJXL

= G (Λ_ΕΜ) gebildet.

Das im Dividierer 5 8 erhaltene Signal G (Λρ_Μ) stellt das Verhältnis der Spektralsignale dar, die durch Abfahren der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators 16 erhalten werden, wobei die Wellenlänge des anregungsseitigen Monochromators 12 festgelegt ist, die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators waagerecht eingestellt ist und die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators 22 gleich sowie senkrecht zur Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators eingestellt wird.

Das Signal G (λ_ΡΜ) stellt den der betreffenden Wellenlänge entsprechenden Gitterkorrekturfaktor dar und dient zur Korrektur der Polarisationseigenschaften unter Bezug auf die Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators

Das Ausgangssignal G (λ^) = I_HV (Xg₁₁)/Ig₁₁ (λ_ΕΜ) des

Dividierers 58 gelangt über den Umschalter 42, der nunmehr durch das Steuersignal 344 der Steuerschaltung 34 aufgrund des Steuersignals für die zweite Messungsart in die Schaltstellung 422 umgeschaltet und eingestellt würde, zum A/D-Wandler 46.

Das resultierende Signal wird durch die Schreibschaltung 48 an einer vorgegebenen Stelle des Trommelspeichers 50 abgespeichert. Gleichzeitig gelangt ein Adressenwahlsignal von der Steuerschaltung 34 über die Adressenwahlschaltung 52 zum Trommelspeicher 50.

Im Anschluß daran wird ein Steuersignal für die dritte Messungsart über die Bedienungseinrichtung zur Steuerschal-

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tung 34 geleitet, wobei die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators 20 aus der waagerechten Richtung in die senkrechte Richtung gedreht und in dieser Stellung fixiert wird und die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators 22 waagerecht eingestellt wird. Danach wird ähnlich wie vorher der Wellenlängenbereich des emissionsseitigen Monochromators 16 über das Steuersignal 343 zum Wellenlängenantrieb von der Steuerschaltung 34 abgefahren.

Der Detektor 18 registriert nunmehr das dritte Spektralsignal I^ (λ_ΕΜ) ' ^^{as s}i^{cn au}^ die Wellenlänge bezieht, die vom emissionsseitigen Monochromator 16 aufgrund des Abfahrens der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators erhalten wird. Dieses dritte Spektralsignal I_TTTJ (λ™.) gelangt über den Verstärker 38 und den Umschalter

VrI .EiJM

40, der nunmehr durch das Steuersignal 3 42 von der Steuerschaltung 34 aufgrund des Steuersignals für die dritte Messungsart in eine dritte Schaltstellung 403 umgeschaltet und eingestellt wird, zu einem Multiplizierer 60. Gleichzeitig damit wird das Signal des Gitterkorrekturfaktors G (λ_ΡΜ)ι das im Magnetspeicher 50 abgespeichert wurde, aus ihm über die Leseschaltung 34 herausgelesen und über den D/A-Wandler 56 zum Multiplizierer 60 geleitet.

Der Multiplizierer 60 bildet daraus ein Signal ^G (λ™,) "Itttt (λ™) ι das dem Produkt des dritten Spektral-

•CijYL Vri JijyL

signals I_TTrr (λ·™-) und des Gitterkorrekturfaktorsignals

VrI liM

G (λ_ΕΜ) entspricht, führt also die Korrektur des dritten

Spektralsignals I_T3TJ (λ-ρ,,) durch.

VxI ÜjJM

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Das Ausgangssignal G (λ_ΕΜ) *I_VH (λ_ΕΜ) des Multiplizierers 60 gelangt über den Umschalter 42, der nun aufgrund des Steuersignals von der Steuerschaltung 34 für die dritte Messungsart durch das Steuersignal 344 in die dritte Schaltstellung 423 umgeschaltet und eingestellt wurde, zum A/D-Wandler 46. Das resultierende Signal wird ferner über die Schreibschaltung 48 zum Trommelspeicher geleitet und dort in einer vorgegebenen Position abgespeichert.

Im Anschluß daran wird die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators 22 von der horizontalen Richtung in die vertikale Richtung gedreht und in dieser Stellung eingestellt, wobei die Polarisationsrichtung des anregungsseitigen Polarisators 20 in vertikaler Stellung fixiert bleibt.

Unter diesen Bedingungen gelangt ein Steuersignal für die vierte Messungsart von der Bedienungseinrichtung 36 zur Steuerschaltung 34, worauf der Wellenlängenbereich des emissionsseitigen Monochromators 60 aufgrund des Steuersignals 343 für den Wellenlängenantrieb von der Steuerschaltung 34 ähnlich wie oben abgefahren wird.

Das auf die Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators 16 bezogene vierte Spektralsignal I_w (λ-ρ_Μ) wird über den Detektor 18, den Verstärker 3 8 und den Umschalter 40, der nun aufgrund des Steuersignals für die vierte Messungsart durch ein Steuersignal 342 von der Steuerschaltung 34 in eine vierte Schaltstellung 404 umgeschaltet und eingestellt wurde, sowie über einen Verzweigungspunkt 405 zu einem Addierer 62 sowie einem Subtrahierer 64. Gleichzeitig

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damit wird das im Trommelspeicher 50 abgespeicherte
korrigierte dritte Spektralsignal G (λ™,) 'I₁₇T₁ (X₁T..,) von

JIM Kr>

der Leseschaltung 54 aus dem Trommelspeicher herausgelesen und über den D/A-Wandler 56 sowie den Verzweigungspunkt 562 zum Addierer 62 sowie zum Subtrahierer 64
geführt.

Der Addierer 62 erzeugt ein Signal, das der Summe aus dem vierten Spektralsignal I_1n, (λ,-.».) und dem korrigierten

VV .CiJXI.

dritten Spektralsignal G (λ_ΕΜ) 'Iy₁₁ (λ_ΕΜ) / also dem Signal ¹VV ^(λΕΜ^{} + G} (^W-¹VH (^,entspricht.

Andererseits erzeugt der Subtrahierer 64 ein Signal, das der Differenz zwischen dem vierten Spektralsignal
Iyy. (λ_ΕΜ) und dem korrigierten dritten Spektralsignal

^{G (λ}ΕΜ^} '¹VH ^(λΕΜ^} ' ^{alSO einem Si}9^{nal 1}W ^(λΕΜ⁾ " ^{G (λ}ΕΜ^} " ¹VH (λ_ΕΜ), entspricht.

Die betreffenden Ausgangssignale
W

I¹W ^EM* ⁺ ^G

W ⁽W - ^G ^Em)-¹VH ⁽'"W

des Addierers 62 bzw. des Subtrahierers 64 gelangen zu einem Dividierer 66, der ein Signal erzeugt, das dem Verhältnis der eingeführten Signale entspricht, also ein Signal

¹W ^(λΕΜ⁾ " ^{G (λ}ΕΜ⁾ '¹VH

¹W <*_EM) ^{+ G} ^EM⁵ '¹VH

Dieses vom Dividierer 66 erhaltene Signal entspricht dem Emissions_wpolarisationsspektrum der zur Messung eingesetzten fluoreszierenden Probe 14; es wird von einem Schreiber 70 aufgezeichnet.

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Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, können die auf die Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators bezogenen Polarisationseigenschaften erfindungsgemäß in einfacher Weise korrigiert werden. Hieraus resultiert der Vorteil, daß die bisher für schwierig bzw. unmöglich gehaltene Messung von Emissions^polarisationsspektren nunmehr in einfacher Weise bei hoher Genauigkeit möglich ist.

Mit der oben erläuterten erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch Anregungs_polarisationsspektren, wie sie bisher gemessen wurden, in der Weise erhalten werden, daß die Steuersignale zur Festlegung der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators 60 sowie zum Abfahren der Wellenlänge des anregungsseitigen Monochromators 12 von der Steuerschaltung 34 über die Impulsmotor-Steuereinheiten 30 bzw. 32 an die Impulsmotoren 26 bzw. 28 angelegt werden.

Erfindungsgemäß wird also ein Fluoreszenzspektrometer angegeben, das sich in einem erheblich breiteren Anwendungsbereich analytisch verwenden läßt und zugleich gegenüber herkömmlichen Spektralfluorimetern eine höhere Genauigkeit besitzt.

In Fig. 2 ist der Aufbau einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fluoreszenzspektrometers dargestellt. Während das in Fig. 1 erläuterte Fluoreszenzspektrometer auf einer Analogschaltung beruhte, liegt bei der Ausführungsform von Fig. 2 eine Digitalschaltung zugrunde, bei der ein Mikrocomputer verwendet ist. Gleiche Bauteile mit gleicher Funktion sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Der Unterschied der Vorrichtung von Fig. 2 gegenüber der von Fig. 1 liegt darin, daß die Daten und Steuersignale

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zwischen dem Mikrocomputer 100, der Steuerschaltung 34, einem Schreib/Lesespeicher (RAM)110, einem Festwertspeicher (ROM) 120, der Bedienungseinrichtung 36 etc. über eine Datenbusleitung 130 übertragen werden.

Bei der Vorrichtung von Fig. 2 wird ein auf dem Flußdiagramm von Fig. 3 beruhendes Programm in den ROM 120 eingelesen. Eine Reihe von Operationen wie beispielsweise die

vorherbestimmte arithmetische Verarbeitung in der Zentralein-/computers

heit des Mikro 100 (CPU, Central Processing Unit) sowie die Schritte der Datenspeicherung im RAM 110 erfolgen mit Steuersignalen von der Bedienungseinrichtung 36 und werden über die Datenbusleitung 130 übertragen.

Im folgenden wird ein Beispiel für die Messung eines Emissions..,polarisationsspektrums mit der in Fig. 2 dargestellten Äusführungsform des erfindungsgemäßen Fluoreszenzspektrometers entsprechend dem Flußdiagramm von Fig. 3 näher erläutert.

Wenn die mit G, H1 und V2 in Fig. 2 bezeichneten Bedienungstasten in der Bedienungseinrichtung 36 von der Bedienungsperson gedrückt werden, um die Instruktion für die erste Messungsart zu erzeugen, werden die Steuersignale über die Datenbusleitung 130 zur Steuerschaltung 34 übertragen. Die Steuerschaltung 34 liefert Steuersignale, die dem im ROM 120 abgespeicherten Programm entsprechen. Die Steuersignale von der Steuerschaltung 34 betätigen elektromagnetische Drehantriebe 200 zum Antrieb des anregungsseitigen Polarisators 20 bzw. 220 zum Antrieb des emissionsseitigen Folarisators 22. Der anregungsseitige Polarisator 20 wird so eingestellt, daß seine Polarisationsrichtung hori-

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zontal ist, während der emissionsseitige Polarisator 22 so eingestellt wird, daß seine Polarisationsrichtung vertikal liegt. Im Anschluß daran werden aufgrund der Steuersignale vom ROM 120 die Steuersignale von der Steuerschaltung 34 über die Datenbusleitung 130 an die Impulsmotor-Steuereinheiten 30 und 32 angelegt. Auf diese Weise wird der Impulsmotor 26 so gesteuert, daß der anregungsseitige Monochromator 12 einen vorherbestimmten Bereich der Anregungs_AS=llenlänge auswählt. Zusätzlich wird der Impulsmotor 28 so gesteuert, daß der Wellenlängenbereich im emissionsseitigen Monochromator 16 abgefahren werden kann.

Das durch Abfahren der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators 16 erhaltene und die Polarisationseigenschaften des emissionsseitigen Monochromators betreffende erste Spektralsignal I_TTTT (λ_ΠΜ) wird über den Detektor 18,

MV UM

den Verstärker 38, den A/D-Wandler 46 und die Datenbusleitung 130 auf der Basis des Steuersignals vom ROM 120 unter einer festgelegten Adresse im RAM 110 abgespeichert und festgehalten.

Im Anschluß daran werden, wenn die Bedienungsperson die Bedienungstasten G, H1 und H2 der Bedienungseinrichtung 36 drückt, um die Instruktion für die zweite Messungsart zu geben, Steuersignale über die Datenbusleitung 130 zur Steuerschaltung 34 geleitet. Von der Steuerschaltung 34 gelangen Steuersignale zu den elektromagnetischen Drehantrieben 200 und 220 in Entsprechung mit dem im ROM 120 festgelegten Programm, um das Umschalten lediglich der Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators 22 von der vertikalen in die horizontale Richtung zu steuern. Anschließend gelangt ein Steuersignal von der Steuerschaltung 34 über die Datenbuslinie 130 zur Impulsmotor-Steuereinheit 32,

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worauf der Wellenlängenbereich des emissionsseitigen Monochromator s 16 abgefahren wird.

Das durch das Abfahren der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators 16 erhaltene zweite Spektralsignal I_TTTT (At^J r das den Polarisationseigenschaften des emissions-

xlrl ÜJM

seitigen Monochromators 16 entspricht, wird vom Detektor aufgenommen. Dieses zweite Spektralsignal I„„ (λ™,) gelangt

fin UM

über den Verstärker 38, den A/D-Wandler 46 und die Datenbusleitung 130 zum Mikrocomputer 100. Gleichzeitig damit wird das erste Spektralsignal I„_T7. (λ™*) aus dem RAM 110 heraus-

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gelesen und auf der Basis eines Steuersignals vom ROM 120 über die Datenbusleitung 130 zum Mikrocomputer 100 geleitet. In diesem wird die Rechenoperation I„„ (X₁-,,,) /!„„ (λ™) =

riV üijyi riti üfd

G (λ_ΡΜ) auf der Basis eines Steuersignals vom ROM 120 durchgeführt. Das dabei vom Mikrocomputer 100 erhaltene Ergebnis wird über die Datenbuslinie 130 zum RAM 110 geleitet und dort unter einer vorgegebenen Adresse abgespeichert und festgehalten .

Wenn die Bedienungsperson anschließend die Bedienungstasten P, V1 und H2 auf der Bedienungseinrichtung 36 drückt, um damit die Instruktion zur dritten Messungsart zu geben, werden Steuersignale über die Datenbusleitung 130 zur Steuerschaltung 34 geleitet. Von der Steuerschaltung 34 gelangen Steuersignale zu den elektromagnetischen Drehantrieben 200 und 220 aufgrund des im ROM 120 festgelegten Programms, die den anregungsseitigen Polarisator 20 so einstellen, daß seine Polarisationsrichtung vertikal ist, und den emissionsseitigen Polarisator 22 so einstellen, daß seine Polarisationsrichtung horizontal liegt. Anschließend wird das Steuersignal von der Steuerschaltung 34 über die Datenbusleitung zur Impulsmotor-Steuereinheit 32 übertragen und der Wellen-

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längenbereich des emissionsseitigen Monochromator 16 abgefahren.

Das vom emissionsseitigen Monochromator 16 resultierende dritte Spektralsignal I_VH (λρ_Μ)#■ das vom Detektor aufgenommen wird und die Polarisationseigenschaften der Probe betrifft, gelangt über den Verstärker 38, den A/D-Wandler 46 und die Datenbusleitung 130 zum Mikrocomputer 100. Gleichzeitig wird das im RAM 110 gespeicherte Signal des Gitterkorrekturfaktors G (\_EW} = ^τ _Εν ⁽λ_ΕΜ>/Ι_ΗΗ (λ_ΕΜ) aufgrund des Programms im ROM 120 herausgelesen und über die Datenbusleitung 130 zum zentralen Mikrocomputer 100 geleitet. Dieser korrigiert das dritte Spektralsignal Ι_Τ7τΐ (/L·,.,) , das die Polarisatxonseigenschaften der Probe betrifft, unter Verwendung des Gitterkorrekturfaktorsignals G (λ·ρ_Μ) , das aus dem Verhältnis des ersten Spektralsignals I„_T7. (λ.,-,,,)

xly JiM

und des zweiten Spektralsignals !"„„ (λ™.) gebildet wurde

J±ti JiJYl.

und den Polarisatxonseigenschaften des emissionsseitigen Monochromators 16 entspricht, und liefert das korrigierte Signal G (λ-.,) *I_T7TT (A™J als Aus gangs signal. Dieses korrigierte Signal G (λ™,) ·Ι_ττττ (λ™,) wird über die Datenbuslei-

UJXL VxI ÜJYL

tung 130 zum RAM 110 geleitet und dort unter einer vorgegebenen Adresse abgespeichert und festgehalten.

Wenn die Bedienungsperson im Anschluß daran die Bedienungstasten P, V1 und V2 auf der Bedienungseinrichtung 36 drückt, um so die Instruktion für die vierte Messungsart zu geben, gelangen Steuersignale von der Steuerschaltung aufgrund eines Steuersignals vom ROM 120 zu den elektromagnetischen Drehantrieben 200 und 220, die hierdurch betätigt werden, wodurch die Polarisationsrichtung des .anregungsseitigen Polarisators 20 vertikal und die Polarisationsrichtung des emissionsseitigen Polarisators ebenfalls vertikal eingestellt wird. Anschließend wird der Wellenlän-

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genbereich des emissionsseitigen Monochromators 16 aufgrund des Steuersignals von der Steuerschaltung 34 ähnlich wie oben erläutert abgefahren.

Das vom emissionsseitigen Monochromator 16 stammende, vom Detektor 18 aufgenommene und die Polarisationseigenschaften der Probe betreffende vierte Spektralsignal wird über den Verstärker 38, den A/D-Wandler 46

und die Datenbusleitung 130 zum zentralen Mikrocomputer 100 geleitet. Gleichzeitig wird das im RAM 110 gespeicherte und festgehaltene korrigierte Spektralsignal I entsprechend dem Programm im ROM 120 herausgelesen und über die Datenbusleitung 130 zum zentralen Mikrocomputer geleitet.

Dieser führt die folgender Gleichung entsprechenden Rechenoperationen durch:

¹W ^(ΛΕΜ⁾ " ^{G (λ}ΕΜ^} "¹VH ^(ΛΕΜ^} ₌ .- .

¹ CW ^{+ G} (W-¹VH ⁽W ~ ^EM

Das erhaltene Ergebnis wird über die Datenbusleitung 130 sowie den D/A-Wandler 6 8 zum Schreiber 70 geleitet und als Signal P (λ_ΕΜ) indiziert, das dem ermittelten Emissionspolarisationsspektrum entspricht.

Bei der oben erläuterten, gegenüber der Vorrichtung von Fig. 1 modifizierten erfindungsgemaßen Vorrichtung von Fig. 2 werden die einzelnen Meßschritte aufgrund eines vor-

/init

gegebenen Programms in Synchronisation' dem zentralen Mikrocomputer 100 durchgeführt. Auf diese Weise läßt sich die gesamte Vorrichtung sehr kompakt bauen, wobei zugleich ein-

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fache und schnelle Messungen realisierbar sind.

Auch bei der in Fig. 2 dargestellten modifizierten Ausführungsweise des erfindungsgemäßen Fluoreszenzspektrometers lassen sich Anregungs_polarisationsspektren in gleicher Weise durch Festlegen der Emissionswellenlänge und Abfahren der Anregungswellenlängen erhalten, wie oben erläutert.

Erfindungsgemäß lassen sich folglich nicht nur Anregungs__,polarisationsspektren, sondern auch Emissionspolarisationsspektren messen, was den Vorteil bringt, daß hierdurch der Analysenbereich gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen erweitert wird.

In Fig. 4 ist ein Beispiel für ein gemessenes Emissionspolarisations Spektrum von Uranin (Fluorescexnnatrium) (1,3 ppm in Glycerin) dargestellt, das mit einem erfindungsgemäßen Fluoreszenzspektrometer bei einer Anregungswellenlänge von 320 nm erhalten wurde. In Fig. 4 ist als Ordinate die Emissionspolarisation und als Abszisse die Emissionswellenlänge in nm angetragen. Wie aus dem Spektrum hervorgeht, unterscheiden sich die Untergrundfluoreszenz (B) und die Fluoreszenz (A) des Uranins scharf, wobei die Grenze bei einer Wellenlänge von etwa 500 nm liegt. Auf diese Weise kann das Vorliegen von Uranin in der Probe leicht nachgewiesen werden.

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Die Erfindung betrifft zusammengefaßt ein Fluoreszenzspektrometer sowie ein entsprechendes Meßverfahren zur Ermittlung von Emissionspolarisationsspektren, die eine leichte Ermittlung von Emissionspolarisationsspektren mit hoher Genauigkeit erlauben.

Dabei wird ein Signal G (λ·,-,.,,) gebildet, das dem Verhältnis zwischen einem ersten Spektralsignal I₀₇. (λ.__Μ) und einem zweiten Spektralsignal I„ (^ejvP entspricht.

Das erste Spektralsignal, das die Polarisationseigenschaften des emissionsseitigen Monochromators betrifft, wird durch Abfahren der Fluoreszenzwellenlänge erhalten, die von der fluoreszierenden Probe emittiert wird, wenn die Probe durch Anregungslicht bestrahlt wird, das eine horizontale Polarisationsrichtung aufweist und eine Polarisationskomponente in einer Polarisationsrichtung betrifft, die senkrecht zur Richtung des Anregungslichts ist.

Das zweite Spektralsignal, das die Polarisationseigenschaften des emissionsseitigen Monochromators betrifft, wird durch Abfahren der Wellenlänge der Fluoreszenz erhalten, die eine Polarisationskomponente in der gleichen Polarisationsrichtung wie das Anregungslicht aufweist.

Ferner werden ein drittes Spektralsignal I_TTtr (X₁-,,,)

VxI Hifi

und ein viertes Spektralsignal I^ (λ^) erzeugt.

Das dritte Spektralsignal betrifft die Polarisationseigenschaften der Probe und wird durch Abfahren der Wellen-

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länge des Fluoreszenzlichts erhalten, das von der fluoreszierenden Probe emittiert wird, wenn die Probe mit Anregungslicht mit einer Polarisationskomponente in einer Polarisationsrichtung bestrahlt wird, die senkrecht zum obigen Anregungslicht liegt und das eine Polarisationskomponente in einer Polarisationsrichtung aufweist, die senkrecht zu der des eingestrahlten Anregungslichts ist.

Das vierte Spektralsignal betrifft die Polarisationseigenschaften der Probe und wird durch Abfahren der Wellenlänge der Fluoreszenz erhalten, die eine Polarisationskomponente in der gleichen Polarisationsrichtung wie das eingestrahlte Anregungslicht aufweist.

Aus dem Verhältnissignal G (λ_ρΜ) und dem dritten Spektralsignal I _m M_FM) wird ein Korrektursignal

Ein Signal l_w (λ_ΕΜ) - G (λ_ΕΜ) -I^ (λ_ΕΜ) , das der Differenz zwischen dem Korrektursignal G (A₁-,.,) "Ι_Τ7ττ (λ-™,)

JiM VH UJxL

und dem vierten Spektralsignal I^ ^em^ ^entsP^ricllt/ wird durch ein Signal I_w (λ_ΕΜ) + G (λ_ΕΜ) -Iy₁₁ (*_EM) dividiert, das der Summe dieser beiden Signale entspricht.

Das resultierende Signal
¹W ⁰W - ^G (W^-1VH «W

¹W ^(λΕΜ^{) + G (λ}ΕΜ⁾ "¹VH ^(λΕΜ⁾

wird als Emissionspolarisationsspektrum bezeichnet.

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L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche

gekennzeichnet durch

- eine Lichtquelle (10);

- eine erste Spektrometereinrichtung (12) zur Zerlegung des Lichts der Lichtquelle in seine Spektralkomponenten;

- eine fluoreszierende Probe (14), deren Fluoreszenz durch monochromatisches Licht von der ersten Spektrometereinrichtung angeregt wird und die Fluoreszenzlicht emittiert;

- eine erste Polarisatoreinrichtung (20), die zwischen der ersten Spektrometereinrichtung und der rluoreszierenden Probe (14) angeordnet ist;

- eine zweite Spektrometereinrichtung (16) zur Zerlegung des von der fluoreszierenden Probe (14) emittierten Fluoreszenzlichts in seine Spektralkomponenten;

- eine zweite Polarisatoreinrichtung (22) , die zwischen der fluoreszierenden Probe (14) und der zweiten Spektrometereinrichtung (16) angeordnet ist;

80-(15768-H66O6)-SF-Sl

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_ 2 —

eine Detektoreinrichtung (18) zur Messung des von der zweiten Spektrometereinrichtung (16) kommenden Lichts; eine erste Signalverarbeitungseinrichtung (52) zur Bildung des Verhältnisses

eines ersten Spektralsignals zu einem zweiten Spektralsignal, wobei das erste Spektralsignal in Abhängigkeit von der Wellenlänge durch kontinuierliche Variation der Wellenlänge des von der zweiten Spektrometereinrichtung kommenden Lichts erhalten wird, wenn die Polarisationsrichtungen der ersten und der zweiten Polarisatoreinrichtung gleich eingestellt sind, und das zweite Spektralsignal in Abhängigkeit von der Wellenlänge durch kontinuierliche Variation der Wellenlänge des von der zweiten Spektrometereinrichtung kommenden Lichts erhalten wird, wenn die Polarisationsrichtungen der ersten und der zweiten Polarisatoreinrichtung senkrecht zueinander eingestellt sind;

eine zweite Signalverarbeitungseinrichtung zur Korrektur eines dritten

Spektralsignals, das in Abhängigkeit von der Wellenlänge durch kontinuierliche Variation der Wellenlänge des von der zweiten Spektrometereinrichtung kommenden Lichts erhalten wird, wenn die Polarisationsrichtung der ersten Polarisatoreinrichtung verschieden von den zur Ermittlung des ersten und zweiten Spektralsignals eingestellten Richtungen ist und die Polarisationsrichtungen der ersten und der zweiten Polarisatoreinrichtung senkrecht zueinander eingestellt sind,
und

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BAD ORIGINAL

- eine drxtte Signalverarbeitungseinrichtung zur Erzeugung eines für das Emissionspolarisationsspektrum der vermessenen Probe repräsentativen Signals aus einem vierten Spektralsignal und dem Ausgangssignal der zweiten Signalverarbeitungseinrichtung, wobei das vierte Spektralsignal durch Abfahren der Wellenlänge der zweiten Spektrometereinrichtung erhalten wird und die erste und zweite Polarisatoreinrichtung so eingestellt sind, daß die Polarisationsrichtung des von der ersten Polarisatoreinrichtung kommenden Lichts verschieden von den zur Ermittlung des ersten und zweiten Spektralsignals eingestellten Richtungen ist und die Polarisationsrichtungen des von der ersten und der zweiten Polarisatoreinrichtung kommenden Lichts gleich sind.
2. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

Signalspeicher zum Speichern und Festhalten der entsprechenden Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung zur Signalverarbeitung.
3. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Wellenlängenantrieb zum Abfahren der Wellenlänge der ersten und zweiten Spektrometereinrichtung sowie eine Steuereinrichtung zu ihrer Steuerung.
4. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Polarisationsrichtungen der ersten und zweiten Polarisatoreinrichtung durch diese Steuereinrichtung gesteuert sind.

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5. Fluoreszenzspektrometer,
gekennzeichnet durch

- eine Lichtquelle (10);

- eine erste Spektrometereinrichtung (12) zur Zerlegung des Lichts der Lichtquelle in seine Spektralkomponenten;

- eine fluoreszierende Probe (14), deren Fluoreszenz

durch monochromatisches Licht von der ersten Spektrometereinrichtung angeregt wird und die Fluoreszenzlicht emittiert;

- eine erste Polarisatoreinrichtung (20), die zwischen der ersten Spektrometereinrichtung (12) und der fluoreszierenden Probe (14) angeordnet ist;

- eine zweite Spektrometereinrichtung (16) zur Zerlegung des von der fluoreszierenden Probe (14) emittierten Fluoreszenzlichts in seine Spektralkomponenten;

- eine zweite Polarisatoreinrichtung (22) , die zwischen der fluoreszierenden Probe (14) und der zweiten Spektrometereinrichtung (16) angeordnet ist;

- eine Detektoreinrichtung (18) zur Messung des von der zweiten Spektrometereinrichtung (16) kommenden Lichts sowie

- eine Einrichtung zur Ermittlung von Emissionspolarisationsspektren (P(λ)) über den Ausdruck

I₄ (λ) - Ι·, (λ) -I₉ (λ)/ΐ, (λ) P (λ) = ^ό ^Ί

I₄ (λ) + I₃ M ^#Ι2

aus einem ersten Spektralsignal I₁ (λ), einem zweiten Spektralsignal I₂ (\) , einem dritten Spektralsignal I^ (λ) sowie einem vierten Spektralsignal I. (λ) ,

Ü30033/07S©

wobei das erste Spektralsignal I₁ (Λ) durch Abfahren der Wellenlänge der zweiten Spektrometereinrichtung erhalten wird, wenn die erste und zweite Polarisatoreinrichtung so angeordnet sind, daß die Polarisationsrichtungen des von der ersten und zweiten Polarisatoreinrichtung kommenden Lichts identisch sind, das zweite Spektralsignal I- (λ) durch Abfahren der Wellenlänge der zweiten Spektrometereinrichtung erhalten wird, wenn die erste und zweite Polarisatoreinrichtung so angeordnet sind, daß die Polarisationsrichtungen des von der ersten und zweiten Polarisatoreinrichtung kommenden Lichts senkrecht zueinander stehen, das dritte Spektralsignal Ι-, (λ) durch Abfahren der Wellenlänge der zweiten Spektrometereinrichtung erhalten wird, wenn die erste und zweite Polarisatoreinrichtung so angeordnet sind, daß die Polarisationsrichtung des von der ersten Polarisatoreinrichtung kommenden Lichts verschieden ist von den zur Ermittlung des ersten und zweiten Spektralsignals eingestellten Richtungen und die Polarisationsrichtungen des von der ersten und zweiten Polarisatoreinrichtung kommenden Lichts senkrecht zueinander sind, und

das vierte Spektralsignal I, (λ) durch Abfahren der Wellenlänge der zweiten Spektrometereinrichtung erhalten wird, wenn die erste und zweite Polarisatoreinrichtung so angeordnet sind, daß die Polarisationsrichtung des aus der ersten Polarisatoreinrichtung kommenden Lichts verschieden ist von den zur Ermittlung des ersten und zweiten Spektralsignals eingestellten Richtungen und die Polarisationsrichtungen des von' der ersten und zweiten Polarisatoreinrichtung kommenden Lichts identisch sind.

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6. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch

eine Speichereinrichtung zur Speicherung der beim Abfahren der Wellenlänge der zweiten Spektrometereinrichtung erhaltenen Spektralsignale und des Ausgangssignals der Einrichtung zur Ermittlung von Emissionspolarisationsspektren sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Eingangs- und Ausgangssignale der Speichereinrichtung und der Einrichtung zur Ermittlung von Emissionspolarisationsspektren aufgrund eines vorgegebenen Programms.
7. Fluoreszenzspektrometer nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Antrieb der ersten und zweiten Spektrometereinrichtung zum Abfahren der Wellenlängen sowie eine Einrichtung zur Positionierung der ersten und zweiten Polarisatoreinrichtung zur Einstellung ihrer Polarisationsrichtungen, wobei diese Einrichtungen aufgrund eines vorgegebenen Programms von der Steuereinrichtung gesteuert sind.
8. Fluoreszenzspektrometer,
gekennzeichnet durch

- einen anregungsseitigen Monochromator, der Licht von einer Lichtquelle in seine Spektralkomponenten zerlegt;

- einen emissionsseitigen Monochromator, der das Fluoreszenzlicht in seine Spektralkomponenten auftrennt, das nach Bestrahlung der vermessenen Probe mit monochromatischem Licht vom anregungsseitigen Monochromator emittiert wird;

- einen ersten Polarisator zur Lichtpolarisation, der zwischen dem anregungsseitigen Monochromator und der Probe angeordnet ist;

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einen zweiten Polarisator, der zwischen der Probe und dem emissionsseitigen Monochromator angeordnet ist; einen Detektor, der das vom emissionsseitigen Monochromator kommende Licht aufnimmt;

Einrichtungen zum Wellenlängenantrieb, die mit den entsprechenden, zur Änderung der Wellenlänge dienenden Drehantrieben des anregungsseitigen bzw emissionsseitigen Monochromators verbunden sind und zum Abfahren der Wellenlängen der entsprechenden Monochromatoren dienen; eine Speichereinrichtung, die ein Spektralsignal I„_v (λ_ΕΜ) speichert, das durch Abfahren der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators erhalten wird, wenn der erste Polarisator so eingestellt ist, daß die Polarisationsrichtung des von ihm kommenden Anregungslichts horizontal ist und der zweite Polarisator so angeordnet ist, daß die Polarisationsrichtung des aus ihm austretenden Fluoreszenzlichts vertikal ist; einen Dividierer, der das vom Abfahren der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators stammende Spektralsignal I_HH (λ_ΕΜ) sowie das Spektralsignal I_HV (λ_£Μ) aufnimmt, das in der Speichereinrichtung gespeichert wurde, wenn ohne Änderung der Polarisationsrichtung des ersten Polarisators der zweite Polarisator so eingestellt ist, daß die Polarisationsrichtung des daraus austretenden Fluoreszenzlichts horizontal ist, wobei der Dividierer ein Signal G (λ_ΕΜ) - ^= I_HV (λ_ΕΜ)/ I ^_FM) bildet, das dem Verhältnis der aufgenommenen Spektralsignale entspricht, und ein Ausgangsanschluß des Dividierers mit einem Eingangsanschluß der Speichereinrichtung verbunden ist;

einen Multiplizierer, der ein Spektralsignal I (/L), das durch Abfahren der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators erhalten wird, sowie das Signal G (^j₁) empfängt, das für das in der Speichereinrichtung

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abgespeicherte Verhältnis repräsentativ ist, wenn der erste Polarisator so eingestellt ist, daß die Polarisationsrichtung des aus ihm austretenden Anregungslichts vertikal ist, und der zweite Polarisator so eingestellt ist, daß die Polarisationsrichtung des aus ihm austretenden Fluoreszenzlichts horizontal ist, wobei der Multiplizierer ein Signal G (λ_ΕΜ) '¹W₁₁ (λ_ΕΜ) bildet, das dem Produkt der beiden aufgenommenen Signale entspricht, und ein Ausgangsanschluß des Multiplizierers dem Eingangsanschluß der Speichereinrichtung verbunden ist;

einen Addierer und einen Subtrahierer, die jeweils ein Spektralsignal I_TTT7. (λ_ϋΛ.) , das vom Abfahren der

VV ÜJM

Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators stammt, sowie das Aus gangs signal G (λ_ΕΜ) "¹T₇J₁ (λ_ΕΜ) des Multiplizierers empfangen, das in der Speichereinrichtung gespeichert wurde, wenn ohne Änderung der Polarisationsrichtung des ersten Polarisators der zweite Polarisator so eingestellt wurde, daß die Polarisationsrichtung des aus ihm austretenden Fluoreszenzlichts vertikal war, wobei der Addierer ein Signal I_w (λ_βΜ) + G (λ_ΕΜ) -I^ (λ_ΕΜ) und der Subtrahierer ein Signal Ι_γν (λ^) - G (λ_ΕΜ) '^τ _νΕ bilden,

die der Summe bzw der Differenz der aufgenommenen Signale entsprechen,
sowie
einen Dividierer, der ein Signal

¹W ^(λΕΜ⁾ ~ ^{G (λ}EM^¹VH ^(λΕΜ⁾

¹W ⁽W ^{+ G} (W-¹VH ^(λΕΜ>

bildet, das dem Verhältnis der betreffenden Ausgangssignale des Addierers und des Subtrahierers entspricht.

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9. Fluoreszenzspektrometer,
gekennzeichnet durch

- einen anregungsseitigen Monochromator, der Licht von einer Lichtquelle in seine Spektralkomponenten zerlegt;

- einen emissionsseitigen Monochromator, der das Fluoreszenzlicht in seine Spektralkomponenten zerlegt/ das von einer mit monochromatischem Licht vom anregungsseitigen Monochromator bestrahlten Probe emittiert wird;

- einen ersten Polarisator, der zwischen dem anregungsseitigen Monochromator und der Probe angeordnet ist;

- einen zweiten Polarisator, der zwischen der Probe und dem emissionsseitigen Monochromator angeordnet ist;

- einen Detektor, der das vom emissionsseitigen Monochromator kommende Licht aufnimmt;

- einen ersten und einen zweiten Impulsmotor, die jeweils mit den Drehantrieben für die Wellenlängenänderung des anregungsseitigen bzw. emissionsseitigen Monochromators verbunden sind;

- eine erste und eine zweite Impulsmotorsteuereinheit, die den ersten bzw. zweiten Impulsmotor steuern;

- einen ersten und einen zweiten elektromagnetischen Drehantrieb, die mit dem ersten bzw. zweiten Polarisator verbunden sind und die Polarisationsrichtungen des ersten bzw. zweiten Polarisators in entsprechend vorgegebene Richtungen einstellen;

- einen A/D-Wandler, der das analoge Ausgangssignal des Detektors in ein Digitalsignal umwandelt;

- einen Mikrocomputer, der über eine Datenbusleitung mit dem A/D-Wandler verbunden ist und die Ausgangssignale des A/D-Wandlers in vorgegebenen Verarbeitungsschritten verarbeitet;

- eine Programmeinheit, die den Mikrocomputer über eine Datenbusleitung so steuert, daß die vorgegebenen Programmschritte abgearbeitet werden;

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eine Speichereinrichtung, die mit dem A/D-Wandler und dem Mikrocomputer über die Datenbusleitung verbunden ist und deren Ausgangssignale speichert; eine Steuerschaltung, die über die Datenbusleitung mit der Programmeinheit verbunden ist und Steuersignale an die erste und zweite Impulsmotor-Steuereinheit sowie den ersten und zweiten elektromagnetischen Drehantrieb liefert;

einen D/A-Wandler, der über die Datenbusleitung mit dem Mikrocomputer verbunden ist und das digitale Ausgangssignal des Mikrocomputers in ein Analogsignal umwandelt,
und

einen Schreiber, der das Ausgangssignal des D/A-Wandlers ausgibt,

wobei Emissionspolarisationsspektren P (λ™) nach folgendem Ausdruck

^(;W - ^G ^em^vh ^(;W

^EM' ¹W ⁽W ^{+ G (}

aus einem Signal G (λ_ϋΛΑ) , einem Spektralsignal I_T7tr (X„,») und einem Spektralsignal I_w (λ_ρΜ) ermittelt werden, und

das Signal G (X_FM) gleich dem Verhältnis eines Spektralsignals I„_v (Ap_M) zu einem Spektralsignal I„„ (X„_M), also

_HV (Ag₁₄) zu einem Spektralsignal I_HH (λ_ΕΜ) gleich dem Ausdruck

^{G (λ}ΕΜ^{) = 1}HV ⁽^⁾

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ist und das Spektralsignal I„_T7. (λ,-,,,) durch Abfahren der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators erhalten wird, wenn der erste Polarisator so eingestellt ist, daß die Polarisationsrichtung des aus ihm austretenden Anregungslichts horizontal und der zweite Polarisator so eingestellt ist, daß die Polarisationsrichtung des aus ihm austretenden Fluoreszenzlichts vertikal ist und das Spektralsignal I_TTTI (λ™.) durch Abfahren der Wellen-

Jtixi Üjyi

länge des emissionsseitigen Monochromators erhalten wird, wenn die Polarisationsrichtung des ersten Polarisators waagerecht ist und die Polarisationsrichtung des zweiten Polarisators ebenfalls waagerecht ist, das Spektralsignal Ι_χ (λ-ρ_Μ) durch Abfahren der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators erhalten wird, wenn der erste Polarisator so eingestellt ist, daß die Polarisationsrichtung des aus ihm austretenden Anregungslichts vertikal ist,und der zweite Polarisator so eingestellt ist, daß die Polarisationsrichtung des aus ihm austretenden Fluoreszenzlichts horizontal ist, und das Spektralsignal I^ (λ_ΡΜ) durch Abfahren der Wellenlänge des emissionsseitigen Monochromators erhalten ist, wenn die Polarisationsrichtungen des ersten wie auch des zweiten Polarisators vertikal sind.

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