DE3447437A1 - Verfahren und vorrichtung zum fuehren und sammeln von licht in der fotometrie o.dgl. - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum fuehren und sammeln von licht in der fotometrie o.dgl.

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DE3447437A1 DE19843447437 DE3447437A DE3447437A1 DE 3447437 A1 DE3447437 A1 DE 3447437A1 DE 19843447437 DE19843447437 DE 19843447437 DE 3447437 A DE3447437 A DE 3447437A DE 3447437 A1 DE3447437 A1 DE 3447437A1
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Führen und Sammeln von
  • Licht in der Fotometrie od. dgl.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Führen und Sammeln von aus einer Lichtquelle ausgehende den sowie als einfallender Frimärstrahl einer Probe od. dgl.
  • Meßgut zugeführtem Licht, von dem ein das Meßgut verlassender Meßstrahlen zu wenigstens einem Detektor od. dgl. lichtelektrischen Empfänger geleitet wird.
  • Beim Messen von Strahlungsleistungen ist die Signalamplitude des Detektors der Intensität des zu messenden Lichtes direkt abhängig. Dabei tritt aber ein lichtbedingtes und detektorbedingtes Rauschen des Signals atif, welches wegen der zufälligen Natur des Rauschens u n t e r p r o p o r t i o n a l z u m e r f a s s t e n Gesamtlichtansteigt (das Rauschen steigt in etwa a mit 6 Sehr schwache Signale oder seht geringe Signaländerungen können daher wegen starkell Rausthens nicht otier nur sehr schwerlich mit aufwendigen technischen Finrichturlgen und langen Meßinte grationszeiten erkannt werden. Es ist daher entscheidend, die Lichtausbeute des Systems möglichst hoch zu gestalten, um eine gute "signal to noise ratio" zu erhalten.
  • Sehr schwache Signale entstehen hauptsächlich im Bereich von Lumineszenzmessungen. Lumineszenzerscheinungen beruhen auf der Umwandlung von aufgenommener Energie in Lichtstrahlung durch geeignete Moleküle. Bei der Aufnahme von Energie springt das zu beobachtende Molekül auf ein höheres Schwingungsniveau. Als Anregungsenergie dient meist ein hochenergetischer Primärlichtstrahl, dessen Wellenlänge sich von jenem des Meßstrahles unterscheidet. Binnen ca. 10-12 Sekunden gibt das angeregte Molekül einen Großteil der aufgenommenen Energie durch Stöße auf die Nachbarmoleküle wieder ab.
  • Ein kleiner Teil der aufgenommenen Energie kann vom Mol e -kül in der Form von Lichtquanten in irgend eine Richtung wieder abgegeben und dann von einer Meßeinrichtung, die geeignet ist, selektiv das abgegebene Licht zu erfassen, quantifiziert werden. 1 n der Rege1 unterscheiden sich die Intensttäterl von Primärstrahl und Meßstrahl um lt h ne r -potenzen.
  • Konventionelle Lumlnometer erfassen das nach allen R ichtungen ausgestrahlte Meßlicht nur in einem Raumwinkel von wenigen Graden (2-3 Grad). Das übrige Licht bleibt ungenutzt, Ja kann die Messung in der Form von Streulicht stören. Man kann zwar mit großem technischem Aufwand die Meßeinrichtung so gestalten, daß sogenanntes "single photon counting" möglich wird. Solche Einrichtungen sind aber für Routinemessungen ungeeignet, da sie lange Meßzeiten benötigen und technisch anspruchsvoll sind.
  • In der Luminometr1e führt eine Erhöhung der Primärlicht-Intensität zu keiner deutlichen Meßverbesserung, da nur eine geringe Fraktion der eingestrahiten Energie wieder In Form von Lumineszenz abgegeben werden kann.
  • Im Gegentell: hohe Primärlichtuntensitäten vergrößern die Probleme der selektiven Erfassung des Sekundär- oder Meßlichts, da die Streulichtanteile gleichzeitig erhöht werden. Ebenfalls eine ungeeignete Maßnahme zur Messungsverbesserung ist die Erhöhung der Konzentration der lumineszierenden Moleküle, da sich bei, steigender Konzentration mehr und mehr die sogenannte Konzentrationslöschung (Sättigung) bemerkbar macht. 3e konzentrierter eine Lösung angeregter Molekül ist, desto häufiger verliert ein angeregtes Molekül seine gesamte Energie durch Stöße an Nachbarmoleküle, bevor es Licht emittieren kann. Daher gilt nur für stark verdünnte Lösungen und konstantes Primärlicht, daß die Intensität einer bestimmten Fluoreszenzwellenlänge proportional der Konzentrat ion des fl uoreszierenden Stoffes ist Lumineszenzmessungen werden heute hauptsächlich im Bereich klinischer Forschung und Analytik angewandt. Die Unters;uchungsmethoden finden aber ihre Grenzen an der ungenügenen Sensibilität von R out i ne-Meß geräten, wie sie zur Messung physiologischer Konzentrationen im biologisch klinischen Bereich notwendig sind. Große Anstrengungen werden heute unternommen, ein Gesundheitsrisiko für das Labor personal darstellende Rad1olmmunoassays (VIA) zu ersetzen durch Fluoreszenzlmmunoassays (FIA). F 1 A' s stellen eine Methode dar, die in ihrer theoretischen Sensiblität vergleichbar sind mit RIA's, aber mangels geeigneter Routinegeräte nie den erwarteten Durchbruch im Labor erfahren haben. Die vorliegende Erfindung soll zur Verbesserung einen Beitrag leisten.
  • Sehr schwache und vor allem unpräzise Signale treten auch bei Absorpt1onsmessungen von stark lichts treu enden Medien auf. Da konventionelle Fotometer nur das geradlinig durch die Meßprobe laufende Licht und dessen Abschwächung erfassen, ist es oft unmöglich, die eigentliche Lichtabsorption solcher Medien zu messen. Streulichtprobleme treten bei Absorptionsmessungen kolloidähnlicher Stoffe wie fotographischen Emulsionen, Lösungen mit Maktromolekülen oder Polymeren, oder öligen Flüssigkeiten auf.
  • Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art unter Meidung erkannter Mängel zu schaffen; mit diesem Verfahren sowie der Vorrichtung sollen das Führen und Sammeln des Lichtes quantitativ optimiert werden ohne Verlust ciiial i tativer Meßmöglichke1-ten.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Meßgut in einem Brennpunkt einer zumindest als halbes Rotationsellipsoid oder als Rotationsparaboloid ausgebildeten Reflexionsfläche angeordnet und dieses Meßgut verlassende Strahlen an der Reflexionsfläche gebrochen werden, wobei der Primärstrahl direkt im Zentrum des Meaguts verstrahlt oder geradlinig durch das Meßgut geführt wird.
  • Auch hat es sich als günstig erwiesen, die das Meßgut verlassenden Strahlen mit Hilfe von zugeordneten Parabolspiegeln zu parallelisieren und zu focussieren - dies erfindungsgemäß ohne die Verwendung'von Linsensystemen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest das Meßgut von einer Reflexionsfläche in Form wenigstens eines halben Rotationsellipsoides umgeben und in dessen Brennpunkt das Meßgut angeordnet ist.
  • Die Erfindung -- von der weitere wesentliche Einzelheiten und Merkmale den Patentansprüchen zu entnehmen sind -- beruht im Prinzip darauf, daß der einfallende Meßstrahl von der Intensität 1 in den Brennpunkt jenes 0 reflektierenden Rotationsellipsoides -- oder an dieses angenäherter Formen -- mit Hilfe von Lichtleitern oder optischen Fokussiermethoden eingebracht wird und dort das Meßgut passiert. Der Detektor oder ein zur Lichtsammlung geeigneter Körper befindet sich im anderen Brennpunkt des Rotationsellipsoides, wo praktisch 100 des aus der Probe wieder austretenden Lichtes gesammelt werden können. Dies bedeutet gegenüber konventionellen Lichtführungseinrichtungen eine große Verbesserung, solange das Ziel darin besteht, möglichst quantitativ die von der Probe -- sekundär -- ausgehende Strahlung zu erFassen. Möchte man aber das Meßlicht einer qualitativen, spektralen Analyse unterwerfen, ergeben sich durch den Umstand, daß das Licht praktisch aus allen Richtungen des Raumes auf den Rrennpunkt 2 auftrifft, Meßprobleme. Diese Probleme werden erfindungsgemäß mit Hilfe eines zugeordneten Systems von Reflexionsparaboloiden gelöst, wobei das eine Paraboloid einen zentralen ringförmigen Ausschnitt aufweist, durch den das parallelisierte Meßlicht zur quantitativen Erfassung hindurchtreten sowie der spektralen Analyse zugängl i eh gemacht werden kann.
  • Diese zugeordneten Parabolspiegel parallelisieren oder focussieren das Meßlicht auf einen Öffnungswinkel der Wahl -- wie gesagt -- ohne Anwendung von Linsensystemen, wodurch das Problem der chromatischen Aberration vor Linsensystemen umgangen werden kann.
  • Die Erfindung bezieht sich primär euf alle fotometrischen Einrichtungen, die Lumineszenzerscheinungen messenwie z.B. Phosphoreszenz, Fluoreszenz, Liquid Scintillation Counting --, wobei es die Meßeinrichtung erlaubt, gleichzeitig Fluoreszenzemmissionen mit sehr hoher Ausbeute, Streuung und Absorbtion des Anregungslichtes und spektrale Analyse des emittierten Fluoreszenzlichtes durchzuführen.
  • Die effizienteste und zugleich einfachste Meßverbesserung im Bereich der Luminometrie kann nur durch ein verbesseres Lichtführ- und Lichtsammelsystem erreicht werden. Hierzu weist die Erfindung gegenüber konventionellen Luminometern drei Verbesserungen auf: a) durch die Möglichkeit der Verstrahlung des Primärlichtes direkt im Zentrum des Meßgutes wird eine deutliche Verminderung der Eigen-Absorption der Anregungsenergie erreicht; b) durch das rotationselliptische oder rotationsparaboloide Lichtsammelsystem wird die Lichtausbeute des Meßlichtes etwa um den Faktor 50 bis 100 verbessert, c) durch das zugeo rd iie t e System vom Re flexionsparabolaid werden erstmals konventlonelle qualitative Meßmö glichkeiten mit optimaler quantitativer Lichtausbeute kombiniert.
  • Eine weitere Anwendung der Erfindung liegt in der Nephelometrie. Bekanterweise ist'die Nephefometrie ein Verfahren der quantitativen Analyse von Lösur-)gen trübender Stoffe mit Hilfe der Messung der Intensität des Streulichtes (Tyndallometrie) oder mit Hilfe der Messung der scheinbaren Extinktion (Trübungsmessunq). Die vorliegende Erfindung erlaubt erstmalig, routinemäßig beide Messungen gleichzeitig vorzunehmen, um die Werte im Vergleich zueinander abzusichern. Im Bereich der Streulichtmessung wird außerdem eine deutliche Meßverbesserung durch das Erfassen des gesamten Streulichtes erreicht. Dadurch können geringe Streuungen oder Streufaktoränderungen von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen und deren Mischungen oder Übergänge wie z.B. Emulsionen, Streufaktoränderungen von Zellstrukturen oder deren Komponenten in Kulturlösungen oder die Streufaktoränderungen beim Wachstum von Bakter i en und Hefen besser gemessen werden. Zur Nephelomet'rle wird die vorliegende Erfindung folgendermaßen modifiziert: der eintretende Meßstrahl wird geradlinig(900 zur Längsachse durch das Rotationsellipsoid hindurchgeführt, lediglich im Brennpunkt unterbrochen von der Probenkammer. Das von der Probe nicht gestreute Licht wird geradlinig dem Eintrittsort gegenüber gemessen, während das gestreute Licht mit Hilfe eines Detektors im zweiten Brennpunkt des Rotationsellipsoides gemessen wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch für fotochemische Anwendungen einsetzbar. Viele chemische Reaktionen können bekannterweise durch Licht ausgelöst werden. Dabei müssen die Moleküle der reagierenden Substanz ein oder mehrere Lichtquanten unter definierten Bedingungen aufnehmen.
  • Im vorliegenden Falle wird das Licht mittels Lichtleiter oder durch dasEinbringen einer Lampe in dem einen Brennpunkt des Rotationsellipsoides verstrahlt. Im gegenüberliegenden Brennpunkt wird das Meß- oder Reaktionsgut in definierter Menge mittels statischer Anordnung oder dynamisch mittels Flow-Zellen während einer definierten Zeit der allseitigen Bestrahlung ausgesetzt.
  • Durch die Erfindung wird also eine neue Lichtführung zur Anwendung in der gesamten Fotometrie angeboten, also etwa für a) Fluoreszenzmessungen; b) Diffraktionsmessungen, Nephelometrie; c) Absorptionsmessungen; d) jegliche Lumineszenzmessungen; e) Kinetikmessungen bei der Anwendung nach lit.a) bis d); f) Liquid Scintillation Counting; g) fotochemische Prozesse; h) linsenfreie Parallelisierung oder Focusierung mit hohem Raumwinkelanteil von Licht aus Licht emittierenden Meßproben oder beliebiger anderer Lichtquellen.
  • Das Licht wird -- moduliert oder unmoduliert -- direkt ins Innere des Meßgutes gebracht, z. B. durch einfache, multiple, modifizierte Lichtleiter, .. Linsenfokussierng, ... Spiegelfokussierung.
  • Das erfindungsgemäße I.ichtcammelsystem in der Fotometrie führt dazu, daß nach Passieren des Meßgutes das Licht unter Ausnützung des praktisch vollen Raumwinkels (ungefähr 4Pi) vollständig oder partiell gesammelt wird, wobei das Sammelsystem die Probe dreidimensional umgibt in Form beispielsweise 1) eines Rotationsellipsoides; 2) eines Rotationsparaboloids; 3) eines Lichtleiterkonus; in angenähert er oder teilweiser Ausführung.
  • Auoh werden mit der Erfindung neue Detektoren für ellipsenförmige Lichtsammelsysteme vorgestellt, die -- kugelförmig, würfelförmig oder angenähert bzw. teilweise kugel-oder würfelförmig -- im Brennpunkt des gegebenenfalls halben Rotationsellipsoids angebracht sind. In dessen Brennpunkt kann für bestimmte Anwendungen ein oben genannter Lichtsammelkörper mit anschließender Lichtleitung zum Detektor verwendet werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in schematisierten Prinzipskizzen in Fig. 1: ein übliches Flurometer; Fig. 2: eine Schrägsicht auf einen geschnittenen Meßblock einer erfindungsgemäßen Fluoreszenzmeßvorrichtung mit einer eine Lichtleitung in der Küvette! sowie einen Detektor enthaltenden Meßkammer; Fig. 3: einen Querschnitt durch den Meßblock etwa nach Linie III III in Fig. 2; Fig. 4: einen Längsschnitt durch eine andere Ausführung eines Meßblocks mit in einer Ebene E geschnitjenem Rotationsellipsoid sowie mit einem ringförmigen Rtflexionsparaboloid; Fig. 5: unterschiedliche Formen der gegenüber Fig. 2 bis Fig. 7 vergrößert wiedergegebenen Lichtleitung; Fig. 8 verschiedene Ausführungen des Detektors je-und Fig. 10: weiis in Schrägsicht; Fig. 11 bis Fig. 14: unterschiedliche Formen von Küvetten; Fig. 15: eine besondere Ausgestaltung der Meßkammer zur Fotoaktivierung von chemischen Prozessen; Fig. 16 bis : weitere Formen von Meßkarnrnern.
  • Fig 19 Fig. 20: einen Längschnitt durch eine weitere Ausfülrungsform mit einem Rotationsparaboloid sowie zwei zugeordenten Reflexionen@@@@@@@@@@@ In der Schemaskizze eines Fluorometers 1 nach Fig. 1 liegt im Schnittpunkt zweier Achsen P,M eine Probenküvette 2. Auf der von einer Lichtquelle 3 ausgehenden Achse P, dem sog. Primärstrahl, sind zwischen Lichtquelle 3 und Probenküvette 2 eine Linse 4 und ein Filter 5 zu erkennen sowie beidseits des Primärstrahles P Blenden 6. Die von einem Meßstrahl M erzeugte andere Achse endet in einer Photozelle 7, der ebenfalls eine Linse 8 und ein Filter 9 mit flankierend zugeordneten Blenden 6 vorgeschaltet sind.
  • Das fluorometer 1 konventioneller An-ordr-lung dient zur Messuny der Fluoreszenz, worunter man allgemein als quantitative Methode die Fluoreszenzspektroskople und als qualitative Methode die Spektrofluorimetrie versteht.
  • Den erfindungsgemäßen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispieles eines Meßblockes 10 für Fluoreszenzmessungen gibt Fig. 2 wieder; in dessen Gehäuse 11 ist eine Meßkammer 12 mit bei 13 angedeuteter Reflexionsfläche in Form eines Rotationsellipsoids untergebracht, in dessen linkem Brennpunkt F1 eine Streukugel 14 als Ende einer Lichtleitung 15 angeordnet Ist.
  • Die Lichtleitung 15 -- in Fig. 2 bit 5 ein einfacher Lichtleiter, in Fig. 6 ein multipler Lichtleiter 15 sowie in a Fig. 7 eine Linsenfokussiereinrichtung 15b -- lagert außerhalb des Gehäuses 11 mit einem Leitungshaupt 16 an einer Halterung 17. Von einer Lichtquelle 3 gehen Primärstrahlen in einer Lichtführung 18 oberhalb der Halterung 17 zum Leitungshaupt 16 der lichtleitung 15.
  • Innerhalb der Meßkammer 12 ist in Fig. 2 bis 4 die Licht leitung 15 mit ihrer Streukugel 14 von einer Normalküvette 20 umgeben.
  • Im anderen Brennpunkt F2 der Meßkammer 12 bzw. der Reflexionsfläche 13 ist im Beispiel der Fig. 2,3 ein Detektor 30 an Haltestegen 31 angeordnet, der die von jener Streukugel 14 ausgehende Strahlen S sowohl direkt wie auch als an der Reflexionsfläche 13 gebrochene Strahlen S1 aufnimmt.
  • Die Meßkammer 12 des Ausführungsbeispiels eines Meßblocks 10 in Fig.4 ist in einer durch den Brennpunkt a F2 gelegten, rechtwinklig zur Hauptachse A stehenden Ebene E aufgeschnitten. Der so entstehenden Öffnung 49 des Rotationsellipsoides für die Reflexionsfläche 13 ist an der linken Figurenseite eine ringförmige Fläche 50 als Ausschnitt aus einem Reflexionsparaboloid zugeordnet, deren Öffnung 51 einen Durchmesser d von der Länge der kurzen Achse des Rotationsellipsoides aufweist. Der Brennpunkt F3 des die Fläche 50 enthaltenden Reflexionsparaboloids liegt im Brennpunkt f 2 des Rotationsellipsoids der Reflexionsfläche 13.
  • Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 gelangt beispielsweise ein in der Hauptachse A verlaufender Strahl S durch die Ringöffnung 51 der Fläche 50 und eine Sammellinse 52 zu einem nicht dargestellten Detektor, dem seinerseits eine Sammellinse vorgeordnet sein kann.
  • Von der Fläche 50 reflektiert werden Strahlen Y, welche durch ein Linsensystem 53 einer anderen Sammellinse 54 zugelenkt werden. Von letzterer gelangen die Strahlen Y parallel zu einem Monochromator, welcher rechts außerhalb des Figurenrandes vorzuste11en lSt.
  • Mit N ist in Fig. 4 das Querschnittsfed eines ringförmigen Bereichs hezeichnet, der für den Parallell 5 i er un g des Lichtes Verwendung fln(Jet.
  • Die Ausgestaltung des Detektors 30 kann würfelförmig (Fig.2,9) plattenartig (30a in Fig. 8) oder nach Fig. 10 als vielFlächiger Kugelkörper 30b gewählt sein.
  • Für bestimmte Anwendungsgebiete ist der Detektor 301mit einer für Licht partiell selektiv durchlässigen Schicht 32 ausgerüstet.
  • Fig. 11 gibt eine Küvette 20 zum Messen der Lichtaba sorption mit kugeligem Küvettenende 21 wieder. Fig. 12 eine Durchflußküvette 22 zu gleichem Zweck mit koaxial zueinander gerichteten L-förmigen Rohrarmen 23, die einends in einen Kugelkörper 24 münden und deren andere Enden als Eingang 25 bzw. Ausgang 25 zueinander gegena häufig sowie achsparallel abgewinkelt sind. Eingang 25 und Ausgang 25 können auch gegeneinander ausgetauscht sein.
  • Das Mittelstück 26 einer U-förmigen sog. "STOP AND FLOW"-Kuvette 27 in Fig. 13 zur Messung kinetischer Vorgänge ist koaxial zwischen einen oberen Lichtleiter 19 und einen unteren Lichtleiter 19t 9 eingebracht, welehe eine geradlinig Lichtführung bewirken und den Abgang eines Lichtanteils durch den unteren Lichtleiter 19t ermöglichen.
  • Mit der Meßkammer 12 in Fig. 14 können gestreute und ungestreute Lichtanteile einer Probe (Nephelometrie) gemessen werden; eine quaderartige Normalkuvette 28 ruht zwischen Lichtleitern 19,19t mit geradliniger Licht führung durch die Meßprobe.
  • Zur Fotoaktivirung von chemischen Prozessen ist in Flug. 1 die Lichtquelle 3 in einem Brennpunkt angebraucht; im anderen Brennpunkt befindet sich eine Reaktionszelle 35. Das Reaktionsgut wird hier kontinuierlich durch den einen Brennpunkt geführt und dort allseitig einer definierten Beleuchtung ausgesetzt.
  • Zwei einander entlang einer -- durch jeweils einen Brennpunkt F gelegte -- Linie bzw. Ebene Q durchdringende Rotationsellipsoide 13,13a nach Fig. 16 weisen als gemeinsame Meßkammer 12 zwei Detektoren 30 sowie im gemeinsamen Brennpunkt F einen Liquid Scintillation Vial 29 auf. Mit dieser Vorrichtung können Lichtblitze bei Liquid Sclntlllatlon Counting von niedriy energetischen Radioisotopen gemessen werden. Die symmetrische Anordrìurlg der Lichtsammelvorrichtung erlaubt mittels Konzidenzschaltung, nicht radioaktiv bedingte Lichtsignale weitestgehend auszuschalten.
  • Bei der Ausgestaltung des Meßblockes 10b in Fig. 17 weist die Meßkammer 12 ein halbes Rotationsellipsoid 40 auf, an das zum Detektor 30 mit vorgeschaltetem Filter 33 hin ein Lichtleiterkonus 41 anschließt.
  • Statt des Lichtleiterkonus 41 ist in Fig. 18 dem halben Rotatiortseilipsoid 40 im Strahlengang S1 eine Sammellinse 42 nachgeordnet.
  • Die Ausführungsform der Fig. 19 besteht aus zwei koaxial zueinander gestellten halben Rotationsellipsoiden 40,40 , zwischen denen ein Spalt 43 als Durchbruch das Einschieben von bei 44 angedeuteten Filtern od. dgl. erlaubt.
  • Von besonderer Bedeutung ist das ohne Linsensystem arbeitende Ausführungsbeispiel nach Fig. 20. Dort ist ein Rotationsparaboloid 60 zu erkennen, dessen Öffnung von einem gegenläufig gekrümmten Parabolspiegel 50 übera spannt ist. Dieser umgibt ringförmig eine zentrische Öffnung 49, der im Innenraum 61 ein kleiner voller Parabolspiegel 62 gegenüberliegt.
  • In Abstand 1 vorn Brennpunkt F des Rotationsparaboloids 60 liegt der Brennpunkt Fn beider Parabolspiegel 50 n a und 62.
  • Von der Küvette 20 2O ausgchendR Strahlen i werderi vom Rotationsparaboloid 60 zum Parabolspiegel 50 und von a diesem zum vollen Parabolspiegel 62 gelenkt. Von letzterem gelangen die Strahlen Y parallel zu einem Monochromator oder -- nach Passieren eines nicht darnestellten Prismas -- zu einem Fotodiodem-Array, welcher rechts außerhalb des Figurenrandes vorzustellen ist.
  • Dieses System kann auch im umgekehrten Richtungssinn Verwendung finden, falls es darum geht, sehr eng kolliniiertes Licht -- wie Laserstrahlen -- aus einem mögilchst großen Raumwinkel auf eine Probe zu bringen.
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Claims (33)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Führen und Sammeln von aus einer Lichtquelle ausgehendem sowie als einfallender Primärstrahl einer Probe od. dgl. Meßgut zugeführtem Licht, von dem die das Meßgut verlassende Meßstrahlen zu wenigstens einem Detektor od. dgl. lichtelektrischen Empfänger geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgut in einem Brennpunkt einer zumindest als halbes Rotationsellipsoid oder als Rotationsparabolold ausgebildeten Reflexionsfläche angeordnet wird und dieses Meßgut verlassende Strahlen an der Reflexionsfläche gebrochen werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Primärstrahl direkt im Zentrum des Meßgutes verstrahlt wird und/oder das Meßgut verlassende Strahlen dem zweiten Brennpunkt der als Rotationsellipsoid ausgebildeten Reflexionsfläche zugeführt werden
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Meßgut verlassenden Strahlen mittels zugeordneter Parabolspiegel parallelisiert und/oder focusslert werden.
  4. 4. VerPUi-ren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- d u r c h q e k e n n -zeichnet, daß das Mas Meßgut im gemeinsamen Brennpunkt einander durchdringender Rotationsellipsoide ange ordnet wird und das Meßgut verlassende Strahlen dem jeweils anderen Brennpunkt der Rotationsellipsoide zugeführt werden.
  5. srPnhrn nach Aeruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen durch ein Reflexionsparaboloid ausgeblendet werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgut im gemeinsamen Brennpunkt einander durchdringender Rotationsellipsoide angeordnet wird und das Meßgut verlassende Strahlen dem jeweils anderen Brennpunkt der Rotationsellipsoide zugeführt werden.
  7. 7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der quantitativen Analyse von Lösungen trübender Stoffe mittels Messung der Intensität des Streulichtes gleichzeitig die scheinbare Extinktion gemessen wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Streulicht gemessen wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärstrahl geradlinig durch das Rotationsellipsoid hindurchgeführt und im Brennpunkt durch das Meßgut unterbrochen wird, wobei das von letzterem nicht gestreute Licht gegenüber dem Eintritt des Primärstrahles sowie das gestreute Licht im zweiten Brennpunkt des Rotationsellipsoids gemessen wird.
  10. 10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgut in definierter Menge in einem Brennpunkt angeordnet wird, wonach das Licht im anderen Brennpunkt des Rotationsellipsoids verstrahit sowie das Meßgut mittels statischer Anordnung oder durch Flow-Zellen dynamisch während eines definierten Zeitraums allseitig bestrahlt wird.
  11. 11. Vorrichtung zum Führen und Sammeln von aus einer Lichtquelle ausgehendem sowie als einfallender Primärstrahl einer Probe od. dgl. Meßgut zugeführtem Licht, von dem ein das Meßgut verlassender Meßstrahl zu wenigstens einem Detektor od.dgl. lichtelektrischen Empfänger geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Meßgut (14) von einer Reflexionsfläche in Form wenigstens eines halben Rotationsellipsoides (13,40) oder eines Rotationsparaboloids (60) umgeben und in dessen Brennpunkt (F1) ) das Meßgut angeordnet ist.
  12. 12. Vorrichtung zum Führen und Sammeln von aus einer Lichtquelle ausgehendem sowie als einfallender Primärstrahl einer Probe od. dgl. Meßgut zugefühtem Licht, von dem ein das Meßgut verlassender Meßstrahl zu wenigstens einem Detektor od. dgl. lichtelektrischen Empfänger geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (12) von einer Reflexionsfläche in Form eines Rotationsellipsoides (13) begrenzt ist, in dessen einem Brennpunkt die Licht--quelle (3) und in deren anderem Brennpunkt das Meßgut (35) vorgesehen ist.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Meßgut (14) und Detektor (30) in einem Rotationsellipsoid (13) an dessen Brennpunkten (F1;F2) angebracht sind.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für das Meßgut eine Durchflußküvette (22) vorgesehen ist.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotationsellipsoid (13) an einer durch einen Brennpunkt (F2) gelegten Ebene (E) geschnitten und der so entstandenen Öffnung eine ringförmige Fläche (50) als Ausschnitt eines Rotationsparaboloids zugeordnet ist.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnung des Rotationsparaboloids (60) eine ringförmige Fläche (50,50a) als Ausschnitt eines Rotationsparaboloids zugeordnet ist.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Fläche (50) zur Hauptachse (A) zentriert ist.
  18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brennpunkt (F2) des Rotationsellipsoides (13) im Brennpunkt (F3) des ringförmigen Rotationsparaboloides (50) liegt, oder daß im Brennpunkt des ringförmigen Rotationsparaboloids (50 ) der Brennpunkt (Fn) eines weiteren vollen Rotationsparaboloids (62)\umhüllenden Rotationsparabo- loidt (60) liegt.
  19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 13, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Rotationsellipsoide (13,13a), die einander so durchdringen, daß sie einen gemeinsamen Brennpunkt (F) für das Meßgut und jeweils einen gesonderten Brennpunkt für den Detektor (30) aufweisen.
  20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Meßgut (14) und Detektor (30) in einer aus zwei einander zugekehrten halben Rotationsellipsoiden (40,40 ) bestehenden Meßkammer (12) a jeweils im Brennpunkt einer der Rotationsellipsoide angebracht sind.
  21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß einem halben Rotationsellipsoid (40) ein Linsensammelsystem (12) zugeordnet ist, welches ein Rotationsellipsoid ersetzt.
  22. 22. Vorrichtung nart Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem halben Rotationsellipsoid (40) für das Meßgut (14) zum Detektor (30) hin ein Lichtleiterkonus (41> nachgeschaltet ist
  23. 23. Vorrictug nac wnigsten einem dr Asprüch A n s p r ü c h e 1 5 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Brennpunkten (F1;F2) i der/den Reflexionsfläche/n (13,40' ein Spalt (43) zur Aufnahme von Filtern (44) od. dgl. vorgesehen ist (Fig. 19).
  24. 24. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgut (14) von einer in die Meßkammer (12) ragende Küvette (20,20a,22,27,28,29) umgeben ist.
  25. 25. Vorrichtung nach Anspruch 11,12 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette (20a,22) einen kugeligen Aufnahmeteil (21,24,35) im Brennpunkt (F,F 1 ) für das Meßgut aufweist.
  26. 26. Vorrichtung nach Ansprüch 11,12 oder 24, gekennzeichnet durch eine Durchflußküvette (22,27) für das Meßgut.
  27. 27. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (30) od. dgl. im Brennpunkt (F2) platten-, würfel-oder kugelförmig ausgebildet ist.
  28. 28. Vorrichtung nach Anspruch Ii oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (3û) mit einer für Licht selektiv durchlässiqen Schicht (32) versehen ist.
  29. 29. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitung zu einer Streukugel (]4) in der Küvette (20,20a,22, 27,28,29) ein einfacher oder ein multipler Lichtleiter (15 bzw. 1 ) ist.
  30. a 3£). Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitung (15b) zu einer Streukugel (14) in der Küvette (2£),20a,22,27,28,29) ein Linsenfokussiersystem aufweist.
  31. 31. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennpunkt (F1) eine sog. Liquid Scintillation Vial (29) vorgesehen ist.
  32. 32. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitung (15) außerhalb des Meßblockes (10) an einer Halteeinrichtung (17) festgelegt ist.
  33. 33. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitung (15) mit ihrem Leitungshaupt (16) festgelegt und über dieses mit einer Lichtführung (18) an die L.ichtquelle (3) angeschlossen ist.
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