DE69029492T2 - Bilderzeugender Schirm für die Elektrophorese und Vorrichtung zur Bildwiedergabe - Google Patents
Bilderzeugender Schirm für die Elektrophorese und Vorrichtung zur BildwiedergabeInfo
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Description
- Der Inhaber der vorliegenden Anmeldung ist weiterhin der Inhaber der folgenden hierzu in Beziehung stehenden US- Patente und Patentenmeldungen: US-Patent 4 822 520 mit dem Titel "PHOTOLUMINESCENT MATERIALS FOR OUTPUTTING BLUE-GREEN LIGHT", US-Patent 4 839 092 mit dem Titel "PHOTOLUMINESCENT MATERIALS FOR OUTPUTTING ORANGE LIGHT AND A PROCESS FOR MAKING SAME", US-Patent 4 812 660 mit dem Titel "PHOTOLUMINESCENT MATERIAL FOR OUTPUTTING YELLOW-GREEN LIGHT", US-Patent 4 842 960 mit dem Titel "HIGH EFFICIENCY PHOTOLUMINESCENT MATERIAL FOR OPTICAL UPCONVERSION", US-Patent 4 855 603 mit dem Titel "PHOTOLUMINESCENT MATERIALS FOR RADIOGRAPHY" und US-Patent 4 879 186 mit dem Titel "PHOTOLUMINESCENT MATERIALS FOR OUTPUTTING REDDISH-ORANGE LIGHT AND A PROCESS FOR MAKING THE SAME".
- Die Offenbarung jedes dieser hierzu in Beziehung stehenden Anmeldungen wird durch diese Bezugnahme hier mit aufgenommen.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Bilderzeugungsschirm zur Erfassung oder Detektion und Aufzeichnung des Auftreffens von Betateilchen oder sichtbarem Licht, die bzw. das von Elektrophorese-Gelen emittiert wird.
- Um Desoxyribonukleinsäure (DNA) zu sequenzieren, ist es notwendig, DNA-Fragmerite vor der Durchführung der Elektrophorese chemisch zu behandeln und markieren. Spezifisch terminierte Fragmente der DNA werden in Löcher in einem Gel plaziert und es wird ein elektrisches Feld angelegt, was zur Bewegung entlang gut definierter Spuren in dem Gel führt. In Abhängigkeit von der Länge der Fragmente und der Zeit zur Durchführung der Elektrophorese wandern diese Fragmente mehr oder weniger weit entlang der Spuren. Das Ergebnis der Elektrophorese-Verfahrens ist ein Muster von Banden von DNA-Fragmenten.
- Falls die Fragmente mit einem Beta-Teilchen-Emitter oder Strahler markiert wurden, ist es möglich, eine zwei-dimensionale Abbildung des Musters zu erhalten, indem ein Röntgenfilm in relativ engen Kontakt mit dem Gel gebracht wird. Der Röntgenfilm spricht in gewisser Weise auf die Beta-Teilchen-Strahlung an und zeichnet im allgemeinen nach langer Belichtung das Muster auf.
- Leider erfordert ein Verfahren dieser Art typischerweise einen Zeitraum in der Größenordnung von Tagen, damit der Film eine ausreichende Zahl emittierter Beta-Partikel aufzeichnet, um eine genaue Darstellung des Musters der Banden zu liefern.
- Ein anderer Nachteil dieses Verfahrens hängt mit den Eigenschaften des Röntgenfilms zusammen. wegen seines eingeschränten dynamischen Bereiches und der Kompliziertheit der Gewinnung quantitativer Informationen unter Verwendung eines Filmes dieser Art wurden Anstrengungen unternommen, einfachere, schnellere und genauere Verfahren zu entwickeln, um radioaktiv markierte DNA-Fragmente in Elektrophorese-Gelen nachzuweisen.
- Vier Beta-Strahler werden typischerweise für die Markierung von DNA-Fragmenten eingesetzt, d.h. ³²P, ³&sup5;S, ¹&sup4;C und ³H. Die Beta-Partikel-Endpunktenergien sind 1.71 MeV, 168 keV, 156 keV bzw. 18.6 kev. Die Elektronenreichweiten variieren stark, wobei ³²P den längsten Bereich und ³H den kürzesten Bereich hat.
- Kürzlich entwickelte Vorrichtungen für die Gewinnung quantitativer Informationen von radioaktiv markierten DNA, RNA oder Protein-Fragmenten in Elektrophoresgelen verwenden im allgemeinen zwei zusammentreffende Raster, die die Beta-Emissionen von den Gelen empfangen. Eine Vorrichtung dieser Art ist das unter der Bezeichnung "Betascope 603-Blot-Analysator" vertriebene Gerät. Dieses Gerät kann eine Analyse der emittierten Beta-Partikel in einer Anzahl von Stunden durchführen. Jedoch können das Betascope-Gerät und ähnliche Vorrichtungen dieser Art den kürzeren Bereich und die niedrigenergetischen Beta-Teilchen nicht ohne weiteres nachweisen. Zusätzlich ist die räumliche Auflössung dieses Gerätes gering.
- Fuji hat ein BAFBR-Bildschirm-System entwickelt, das mit ³²P, ³&sup5;S und ¹&sup4;C arbeiten kann, aber es ist wenigstens um ein bis zwei Größenordnungen langsamer als der Betascope-Blot- Analysator bei der Verarbeitung der Information, die in der radioaktiv markierten DNA, RNA oder dem Protein enthalten ist, die in dem Gel der Elektrophorese vorliegen.
- Eine Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4 ist aus der EP-A-0 126 218 bekannt. In diesem Dokument ist eine Vielzahl von Substanzen als ein Elektronen einfangendes Material zur Verwendung bei der Vorrichtung und dem Verfahren beschrieben. Obwohl Strontiumsulfid, das mit Samarium und Cer dotiert ist, unter diesen Substanzen ist, werden mit Europium aktivierte Fluorohalid-stimulierbare Erdalkalimetall-Phosphore oder -Leuchtstoffe bevorzugt.
- Es ist ein Ziel der Erfindung, eine einfache, schnelle und genaue Methodik zur Detektion von von Elektrophorese-Gelen emittierten radioaktiven Spuren mit überragender Empfindlichkeit zu schaffen. Vorzugsweise sollte diese Methodik dazu geeignet sein, mit Farbstoff markierte und chemilumineszente Spuren, die sichtbares Licht emittieren, zu detektieren, die das Fuji-BaFBr-System nicht detektieren kann.
- Dieses Ziel wird durch die in den Ansprüchen 1, 6, 7 und 5 10 definierte Vorrichtung, durch das in den Ansprüchen 4, 8, 9 und 15 definierte Verfahren bzw. durch den im Anspruch 14 definierten Bilderzeugungsschirm erreicht.
- Figur 1 ist ein Gesamtblockschaltbild des Systems, bei dem der Bilderzeugungsschirm Pixel für Pixel abgetastet und das von dem Schirm abgegebene Licht von einem Photovervielfacher detektiert wird,
- Figur 2 ist ein Gesamtblockschaltbild des Systems, bei dem der Lichtdetektor eine CID-Kamera ist und die gesamte Oberfläche des Bilderzeugungsschirms mit Infrarotlicht zum Auslesen beleuchtet wird,
- Figur 3 eine schematische Darstellung, die das Arbeitsprinzip des Elektronen einfangenden Materials der vorliegenden Erfindung zeigt, und
- Figur 4 zeigt einen Querschnitt des Bilderzeugungsschirms der vorliegenden Erfindung.
- Unter ausführlicher Bezugnahme auf die Zeichnungen ist ein Detektorsystem 10 zur Verwendung mit einem Bilderzeugungsschirm 12 zu erkennen, der so hergestellt wird, wie es nachfolgend beschrieben wird. Der Schirm 12 ist zur Belichtung auf ein Elektrophorese-Gel aufgebracht, das radioaktiv markierte, farbstoffbeladene oder chemilumineszenzmarkierte DNA, RNA oder andere Proteinfragmente enthält. Die Beta-Teilchen oder das sichtbare Licht, die bzw. das von den markierten oder gekennzeichneten Fragmenten emittiert wird, trifft auf die Oberfläche des Bilderzeugungsschirms auf, der mit einem Elektronen einfangenden Material beschichtet ist, wie die später beschrieben wird. Ein Laser 14 wird dazu verwendet, die Oberfläche des Bilderzeugungsschirms durch das Auftreffen eines Laserstrahls auf das Elektronen einfangende Material Reihe für Reihe und Spalte für Spalte abzutasten. Der Bilderzeugungsschirm ist zu diesem Zweck auf einem schrittweise bewegbaren x-y-Objektträger 16 befestigt.
- Der Laser 14 ist vorzugsweise ein 50 Milliwatt-Nd:Yag-Laser mit einem Ausgangssignal mit einer Wellenlänge, die um 1064 nm zentriert ist. Alternativ kann eine Laserdiode mit einem um ungefähr 860 nm zentrierten Ausgangssignal bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Im Betrieb des Gerätes liest der Laser 14 die in dem Elektronen einfangenden Material gespeicherte Information aus. Wenn es erwünscht ist, das in dem die Elektronen einfangenden Material gespeicherte Einfangmuster zu "löschen", so kann breitbandiges Infrarotlicht, das von einer gefilterten Lichtquelle erzeugt wird, für den Löschvorgang verwendet werden. Das Ausgangssignal des Lasers 14 wird durch eine (nicht gezeigte) Konstantstrom-Leistungsversorgung gesteuert. Das Ausgangssignal des Lasers 14 wird durch eine Kollimationsoptik 18 kollimiert und dann von einem Infrarot- Spiegel 22 durch einen Kaltspiegel 24 und in ein 20x-Mikroskopobjektiv 20 reflektiert. Eine Mikrometerschraube 26 wird zur Einstellung des Bildes des Laserstrahls herunter auf einen Fleck von weniger als 20 Mikrometern auf dem Bilderzeugungsschirm 12 verwendet.
- Wie dies weiter oben erwähnt wurde, ist der Bilderzeugungsschirm 12 auf einem schrittweise bewegbaren x-y-Objektträger 16 befestigt, wie er von der Firma Aerotech erhältlich ist, um eine serielle a&btastende Auslesung zu ermöglichen. Ein x-y-Objektträger-Stellglied-Steuergerät 28 bewegt unter der Steuerung durch einen Mikrocomputer 30 den schrittweise bewegbaren x-y-Objektträger 16 derart, daß die eingefangene Elektronenpopulation von dem Laser 14 Pixel für Pixel abgetastet wird. Die Freisetzung der eingefangenen Elektronen in dem die Elektronen einfangenden Material führt zu der -Emission von sichtbarem Licht, das sich zurück nach oben durch das Mikroskop-Objektiv 20 hindurch ausbreitet und von dem Kaltspiegel 24 durch ein Hochpaßfilter 31 auf einen Detektor 32 für sichtbares Licht abgelenkt wird, vorzugsweise eine Photovervielfacherröhre, wie z.B. das Hamamatsu-Modell R268.
- Alternativ kann der Detektor 32 für sichtbares Licht eine Festkörper-Bilderfassungsanordnung sein, wie z.B. ein CID- oder CCD-Halbleiterplättchen, wie z.B. ein Fairchild CID-2250- Kamera-Halbleiterplättchen. In diesem Fall wird, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, die gesamte Oberfläche des Bilderzeugungsschirms 12 mit Infrarotlicht zum Auslesen beleuchtet, d.h. eine Abtastung ist nicht erforderlich.
- Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 2 wird die Infrarot-Beleuchtung durch einen Infrarot-Blitz 42 geliefert. Das Infrarotlicht läuft durch einen Kaltspiegel 44 hindurch und gelangt auf den Bilderzeugungsschirm 12. Der Bilderzeugungsschirm 12 kann in dem Filmhalter 46 einer Kamera-Rückfläche 48 befestigt sein. Das von dem Elektronen einfangenden Material emittierte sichtbare Licht wird von dem Kaltspiegel 44 reflektiert und durchl-uft ein optisches Filter 50 und eine Linse 52, bevor es in eine CID-Kamera 54 eintritt. Das optische Filter so ist von dem Typ, der sichtbares Licht weiterleitet und Infrarotlicht sperrt. Die Linse ist eine 55mm f2,8-Linse, die ein Bild des Bilderzeugungsschirms 12 auf die CID-Kamera 54 fokussiert. Eine lichtdichte Umschließung 56 verhindert, daß Umgebungslicht in den optischen Teil des Systems eindringt.
- Das System nach Fig. 2 wird durch einen Mikrocomputer 56 gesteuert. Im einzelnen steuert der Mikrocomputer 56 die CID- Kamera 54 über eine Kameraschnittstelle 58. Jeder Bildrahmen der Videoinformation, der dem von der CID-Kamera 54 empfangenen Bild entspricht, wird von einer Bildfangschaltung 60 (unter der Steuerung des Mikrocomputers 56) gesammelt und auf einem Grauskalen-Videomonitor 62 dargestellt. Die Bildfangschaltung 60 erzeugt weiterhin ein Signal zum Auslösen des Infrarotblitzes 42. Die digitale Datenübertragung zwischen dem Mikrocomputer 56, der Kameraschnittstelle 58 und der Bildfangschaltung 62 erfolgt über einen Computer-BUS 64.
- Wenn ein Photovervielfacher verwendet wird, so wird der Detektor für das sichtbare Licht gemäß Fig. 1 durch eine Hochspannungs-Leistungsversorgung 34 mit Leistung versorgt, und das Ausgangssignal des Photovervielfachers (ein elektrisches Signal proportional zu dem erfaßten Eingangssignal des sichtbaren Lichtes) wird einem Oszilloskop 36 (zur Sichtanzeige) und einem Hochgeschwindigkeits-Digitalvoltmeter 38 (zur A/D-Wandlung) zugeführt. Das digitale Ausgangssignal des Digitalvoltmeters 38 wird dem Mikroprozessor 30 zur Verarbeitung und Umwandlung in ein Bild zugeführt, das auf einer Graphikanzeige 40 dargestellt wird.
- Wie es für den Fachmann erkennbar ist, stellen das vorstehend beschriebene System und dessen Bauteile lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Entsprechend können viele andere Arten von Infrarot-Lichtquellen, Abtastsystemen und Detektoren für sichtbares Licht verwendet werden, um das geladene Elektronen einfangende Material in dem Bilderzeugungsschirm 12 zu stimulieren und das von diesem emittierte sichtbare Licht zu erfassen. Die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform ist in der Lage, eine "Pixel"-Größe von 200 Mikrometern oder weniger auf der Oberfläche des Bilderzeugungsschirmes 12 aufzulösen.
- Das Elektronen einfangende Material und die Herstellung des Bilderzeugungsschirms 12 wird nunmehr beschrieben.
- Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Elektronen einfangende Material ist ein neuartiges photoluminiszentes Material, das durch die zu messende Strahlung oder sichtbares Licht "geladen" werden kann. Bei einer derartigen energetischen Bestrahlung werden Elektronen in dem Material auf einen höheren Energiezustand angehoben, auf dem sie "eingefangen" werden und in dem sie unbegrenzt bleiben. Wenn Photonen mit niedriger Energie (wie z.B. Infrarot) auf das Material auftreffen, so werden die gespeicherten Elektronen von ihren Einfangstellen freigegeben und sie emittieren beim Absinken auf einen niedrigeren Energiepegel sichtbares Licht, das erfaßt und gemessen werden.
- Figur 3 zeigt die Betriebsprinzipien des Elektronen einfangenden Materials, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das verwendete grundlegende kristalline photolumineszente Material weist ein Valenzband G auf, das in einem Grundzustand voll von Elektronen ist. Das Material wird einer Strahlung oder sichtbarem Licht ausgesetzt, das bestimmte Elektronen in dem Valenzband G mit Energie versorgt. Ein links gezeigtes Elektron befindet sich ursprünglich im Valenzband G und wird einer Ladestrahlung oder sichtbarem Licht ausgesetzt. Das Elektron absorbiert ein Betateilchen oder Photon, wodurch sein Energiepegel auf ein Kommunikationsband E angehoben wird, in dem eine Kommunikation mit anderen mit Energie versorgten Elektronen erfolgt, was zu übergängen führt. Nach dem Fortfall der die Energiezufuhr bewirkenden Strahlung oder dem Licht kann das Elektron wieder auf einen Einfangpegel T oder auf das Valenzband G herabfallen, und zwar in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Materials und den zur Verfügung stehenden Einfangstellen. Wenn sich das Elektron in dem Einfangpegel T befindet, so bleibt es von anderen Elektronen isoliert und eingefangen, bis eine ausreichende zusätzliche Energie dem Elektron zugeführt wird, um dessen Energie wieder nach oben bis zum Kommunikationsband E anzuheben, wo es mit anderen Elektronen in Wechselwirkung treten und eine Rekombination durchlaufen kann, was bewirkt, daß es sich zum Valenzband G zurückbewegt und ein Photon von sichtbarem Licht bei diesem Vorgang abgibt.
- Die Anzahl der Einfangstellen, die Tiefe der Einfangstellen und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Übergängen in dem Kommunikationsband hängen alle von der Zusammensetzung des verwendeten photolumineszenten Materials ab.
- Das Elektronen einfangende Material ist aus einem Strontiumsulfid- und/oder Kalziumsulfid-Basismaterial gebildet, das mit Samariummetall oder einer Samariumverbindung als ein erstes Dotierungsmittel und entweder einer Europiumverbindung oder einer Cer-Verbindung oder beidem als zweiten Dotierungsmittel kombiniert ist. Lithiumfluorid wird vorzugsweise als Flußmittel zur Erzielung einer Schmelzbarkeit hinzugefügt und Banumsulfat kann zur Verbesserung der Helligkeit des Ausgangslichtes von dem Material verwendet werden.
- Im Fall der Analyse von radioaktiv markierten biologischen Fragmenten wird eine Cer-Verbindung als zweites Dotierungsmittel verwendet, um ein Elektronen einfangendes Material mit verbesserter Empfindlichkeit gegenüber Betateilchen zu schaffen. Beispiele derartiger Elektronen einfangender Materialien sind in den US-Patenten 4 822 520, 4 855 603 und 4 812 660 beschrieben, deren Inhalt durch diese Bezugnahme hier mit aufgenommen wird. Die Elektronen einfangenden Materialien der ersten beiden Patente emittieren ein blau-grünes Licht, während das Material des dritten Patentes ein gelb- grünes Licht emittiert.
- Im Fall der Analyse eines Farbstoff-markierten oder Chemilumineszenz-markierten Elektrophorese-Gels ist es vorzuziehen, eine Europium-Verbindung als zweites Dotierungsmittel zu verwenden, um ein Elektronen einfangendes Material zu schaffen, das ein helleres Ausgangssignal aufweist. Beispiele von Europiumdotiertem Elektronen einfangenden Materialien sind in den US- Patenten 4 839 092, 4 842 960 und 4 879 186 beschrieben, deren Inhalt durch diese Bezugnahme hier mit aufgenommen wird. Die Elektronen einfangenden Materialien der ersten beiden Patente emittieren orangefarbenes Licht, während das Material des dritten Patentes ein rot-orange-farbenes Liciht emittiert.
- Die mit Cer und Europium dotierten Elektronen einfangenden Materialien, die in den vorstehend genannten Patenten beschrieben sind, weisen Elektroneneinfangpegel in der Größenordnung von ungefähr 1,0 eV auf.
- Das Verfahren zur Herstellung von Dick- und Dünnfilm-Versionen der verschiedenen Cer- und Europium-dotierten, Elektronen einfangenden Materialien ist ausführlich in den angegebenen Patenten beschrieben und wird hier nicht wiederholt. Es kann entweder ein Dick- oder ein Dünnfilm des Elektronen einfangenden Materials auf ein Substrat (beispielsweise ein Quarzglas) aufgebracht werden, um den Detektorschirm der vorliegenden Erfindung zu schaffen. Der Vorteil der Dickfilmversion (mit einer Dicke in der Größenordnung von Hunderten von Mikrometern) besteht darin, daß der gesamte ankommende Fluß, beispielsweise Betateilchen, durch das Material absorbiert und als Energie in Form von eingefangenen Elektronen gespeichert wird. Der Vorteil der Dünnfilmversion (mit einer Dicke in der Größenordnung von Mikrometern) besteht darin, daß eine sehr niedrige Energie aufweisende Betateilchen, wie z.B. von ³H mit einem höheren Signal-/Störverhältnis detektiert werden können.
- Wenn eine höhere Energie aufweisende radioaktive Teichen ddeektiert werden sollen (beispielsweise von ³²P, ³&sup5;S oder ¹&sup4;C), so wird das Elektronen einfangende Material bei einer hohen Temperatur geschmolzen, gemahlen, dann bei einer niedrigeren Temperatur entweder angebracht oder neu erhitzt, und dann mit einem Bindemittel gemischt und auf einem Substrat dispergiert.
- Die Dünnfilversion kann verwendet werden, wenn der von dem Elektrophorese-Gel emittierte Fluß sehr niedrige Energie aufweist. Allgemein wird die Dünnfilmversion durch physikalische Dampfabscheidung des geschmolzenen Materials direkt auf das Substrat zubereitet. Die vorstehend genannten Patente liefern eine ausführlichere Diskussion der Dick- und Dünnflim- Abscheidungstechniken.
- Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bilderzeugungsschirmes 12, bei dem ein Film aus Elektronen einfangendem Material 70 auf einem Substrat 72 angeordnet ist. Irgendeines einer Anzahl von bekannten Materialien mit geeigneten Eigenschaften kann für das Substrat 72 verwendet werden. Einige Beispiele von Substraten, die nützlich sein können, sind Saphir, Aluminiumoxid, andere Keramikmaterialien, Quarz, faseroptische Stirnflächen, andere Glasarten, Metalle, wie z.B. Aluminium, verschiedene organische Polymere und Polykarbonate. Das Material 70 bildet eine ebene Oberfläche 74 auf dem Substrat 72 aus. Ein optisch transparenter Überzug 76 kann das Material 70 und das Substrat 72 einkapseln.
- Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wurde, sind viele andere Abänderungen und Modifikationen und andere Anwendungen für den Fachmann erkennbar. Es wird daher bevorzugt, daß die vorliegende Erfindung nicht durch die spezielle Beschreibung, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt ist.
Claims (16)
1. Vorrichtung zum Gewinnen von Informationen von einem
Elektrophorese-Gel, das eine Probe von radioaktiv markierter
DNA, RNA oder Protein enthält, mit:
Einrichtungen zur Detektion und Speicherung von
Information, die dem Auftreffen eines Musters von Emission
von dem Elektrophorese-Gel entspricht, wobei die Einrichtungen
einen Bilderzeugungsschirm umfassen, der mit einem Elektronen
einfangenden Material beschichtet ist, um die Information in
freigebbarer Weise als Energie entsprechend dem Fluß und dem
Muster der Emission zu speichern,
Einrichtungen zum Zuführen von optischer Energie mit
einer ersten Wellenlänge an das Elektronen einfangende Material,
um zu bewirken, daß das Elektronen einfangende Material
optische Energie mit einer zweiten Wellenlänge freigibt, die dem
Fluß und dem Muster der Emission entspricht, und
Einrichtungen zur Messung der freigegebenen optischen
Energie mit der zweiten Wellenlänge und zur Umwandlung der
freigegebenen optischen Energie in elektrische Signale, die
den Fluß und das Muster der Emission darstellen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronen einfangende
Material
ein Basismaterial, das im wesentlichen aus
Strontiumsulfid besteht,
ein erstes Dotierungsmittel aus Samanurn, das in einer
Menge von ungefähr 70 bis 300 Gewichtsteilen pro Million
vorgesehen ist, und
ein zweites Dotierungsmittel aus Ceroxid umfaßt, das
in einer Menge von zwischen 600 und 1500 Gewichtsteilen pro
Million vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Muster der Emission an dem
Detektor über eine Zeitperiode akkumuliert wird, wodurch das
resultierende gespeicherte Muster effektiv integriert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Emission
Betateilchen umfaßt, die von radioaktiv markierter DNA, RNA oder
von Protein in dem Elektrophorese-Gel freigegeben werden.
4. Verfahren zur Gewinnung von Daten von einem Elektrophorese-
Gel, das eine Probe von radioaktiv markierter DNA, RNA oder von
Protein enthält, mit den folgenden Schritten:
Anordnen des Elektrophorese-Gels auf einem
Bilderzeugungsschirm, der mit einem Elektronen einfangenden Material
beschichtet ist, um die dem Fluß und dem Muster der Emission
von dem Elektrophorese-Gel entsprechende Energie zu
detektieren und zu speichern,
Beaufschlagen des Elektronen einfangenden Materials
mit optischer Energie einer ersten Wellenlänge, um zu bewirken,
daß das Elektronen einfangende Material optische Energie mit
einer zweiten Wellenlänge freigibt, die dem Fluß und dem Muster
der Emission entspricht, und
Messen der freigegebenen optischen Energie mit einer
zweiten Wellenlänge und Umwandeln der optischen Energie in
elektrische Signale, die den Fluß und das Muster der Emission
darstellen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronen einfangende Material
ein Basismaterial, das im wesentlichen aus
Strontiumsulfid besteht,
ein erstes Dotierungsrnittel aus Samanum, das in einer
Menge von zwischen 70 bis 300 Gewichtsteilen pro Million
vorliegt, und
ein zweites Dotierungsmittel aus Ceroxid umfaßt, das
in einer Menge von zwischen 600 bis 1500 Gewichtsteilen pro
Millionen vorliegt.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
bei dem die Tiefe der in dem Elektronen einfangenden Material
enthaltenen Einfangstellen ungefähr 1,0 eV beträgt.
6. Vorrichtung zum Gewinnen von Informationen von einem
Elektrophorese-Gel, das eine Probe von radioaktiv markierter
DNA, RNA oder von Protein enthält, mit:
Einrichtungen zum Detektieren und Speichern von
Informationen, die dem Auftreffen eines Musters der Emission
von dem Elektrophorese-Gel entspricht, wobei die Einrichtungen
einen Bilderzeugungsschirm umfassen, der mit einem Elektronen
einfangenden Material zum freigebbaren Speichern der
Information als dem Fluß und dem Muster der Emission entsprechender
Energie aufweisen,
Einrichtungen zum Zuführen optischer Energie mit einer
ersten Wellenlänge an das Elektronen einfangende Material, um
zu bewirken, daß das Elektronen einfangende Material optische
Energie mit einer zweiten Wellenlänge freigibt, die dem Fluß
und Muster der Emission entspricht, und
Einrichtungen zur Messung der freigegebenen optischen
Energie mit der zweiten Wellenlänge und zur Umwandlung der
freigegebenen optischen Energie in elektrische Signale, die
den Fluß und das Muster der Emission darstellen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronen einfangende
Material
ein Basismaterial, das aus der Gruppe von
Erdalkahmetall-Sulfiden ausgewählt ist,
ein erstes Dotierungsmittel aus Samarium,
ein zweites Dotierungsmittel, das aus der Gruppe von
Ceroxid, Cerfluorid, Cerchlorid und Cersulfid ausgewählt ist,
und
ein Cäsiumhalid umfaßt.
7. Vorrichtung zum Gewinnen von Informationen von einem
Elektrophorese-Gel, das eine Probe von radioaktiv markierter
DNA, RNA oder Protein enthält, mit:
Einrichtungen zur Detektion und Speicherung von
Information, die dem Auftreffen eines Musters von Emission
von dem Elektrophorese-Gel entspricht, wobei die Einrichtungen
einen Bilderzeugungsschirm umfassen, der mit einem Elektronen
einfangenden Material beschichtet ist, um die Information in
freigebbarer Weise als Energie entsprechend dem Fluß und dem
Muster der Emission zu speichern,
Einrichtungen zum Zuführen von optischer Energie mit
einer ersten Wellenlänge an das Elektronen einfangende Material,
um zu bewirken, daß das Elektronen einfangende Material
optische Energie mit einer zweiten Wellenlänge freigibt, die dem
Fluß und dem Muster der Emission entspricht, und
Einrichtungen zur Messung der freigegebenen optischen
Energie mit der zweiten Wellenlänge und zur Umwandlung der
freigegebenen optischen Energie in elektrische Signale, die
den Fluß und das Muster der Emission darstellen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronen einfangende
Material eine Infrarot-Spitzenernpfindlichkeit im Bereich von
1,12 oder 1,22 µm aufweist und als Antwort auf die Infrarot-
Strahlung ein Ausgangssignal in Form von gelb-grünem Licht
emittiert, und
ein Basismaterial, das im wesentlichen aus
Kalziumsulfid besteht,
ein erstes Dotierungsmittel aus Samarium, das in einer
Menge zwischen 50 und 300 Gewichtsteilen pro Millionen
vorliegt, und
ein zweites Dotierungsmittel umfaßt, das aus der Gruppe
von Ceroxid, Cerfluorid, Cerchlorid und Cersulfid ausgewählt
ist und in einer Menge von zwischen 200 und 1500 Gewichtsteilen
pro Millionen vorliegt.
8. Verfahren zur Gewinnung von Daten von einem Elektrophorese-
Gel, das eine Probe von radioaktiv markierter DNA, RNA oder von
Protein enthält, mit den folgenden Schritten:
Anordnen des Elektrophorese-Gels auf einem
Bilderzeugungsschirm, der mit einem Elektronen einfangenden Material
beschichtet ist, um die dem Fluß und dem Muster der Emission
von dem Elektrophorese-Gel entsprechende Energie zu
detektieren und zu speichern,
Beaufschlagen des Elektronen einfangenden Materials
mit optischer Energie einer ersten Wellenlänge, um zu bewirken,
daß das Elektronen einfangende Material optische Energie mit
einer zweiten Wellenlänge freigibt, die dem Fluß und dem Muster
der Emission entspricht, und
Messen der freigegebenen optischen Energie mit einer
zweiten Wellenlänge und Umwandeln der optischen Energie in
elektrische Signale, die den Fluß und das Muster der Emission
darstellen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronen einfangende Material
ein Basismaterial, das aus der Gruppe von
Erdalkahmetall-Sulfiden ausgewählt ist,
ein erstes Dotierungsmittel aus Samarium,
ein zweites Dotierungsmittel, das aus der Gruppe von
Ceroxid, Cerfluorid, Cerchlorid und Cersulfid ausgewählt ist,
und
ein Cäsium-Halid umfaßt.
9. Verfahren zur Gewinnung von Daten von einem Elektrophorese-
Gel, das eine Probe von radioaktiv markierter DNA, RNA oder von
Protein enthält, mit den folgenden Schritten:
Anordnen des Elektrophorese-Gels auf einem
Bilderzeugungsschirm, der mit einem Elektronen einfangenden Material
beschichtet ist, um die dem Fluß und dem Muster der Emission
von dem Elektrophorese-Gel entsprechende Energie zu
detektieren und zu speichern,
Beaufschlagen des Elektronen einfangenden Materials
mit optischer Energie einer ersten Wellenlänge, um zu bewirken,
daß das Elektronen einfangende Material optische Energie mit
einer zweiten Wellenlänge freigibt, die dem Fluß und dem Muster
der Emission entspricht, und
Messen der freigegebenen optischen Energie mit einer
zweiten Wellenlänge und Umwandeln der optischen Energie in
elektrische Signale, die den Fluß und das Muster der Emission
darstellen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronen einfangende Material
eine Infrarot-Spitzenempfindlichkeit in dem Bereich von
1,12 oder 1,22 µm aufweist und als Antwort auf die
Infrarotstrahlung eine Ausgangssignal aus gelb-grünem Licht emittiert,
und
ein Basismaterial, das im wesentlichen aus
Kalziumsulfid besteht, ein erstes Dotierungsrnittel als Samarium, das
in einer Menge von zwischen 50 und 300 Gewichtsteilen pro
Million vorliegt, und
ein zweites Dotierungsmittel umfaßt, das aus der Gruppe
von Ceroxid, Cerfluorid, Cerchlorid und Cersulfid ausgewählt
ist und in einer Menge von zwischen 200 und 1500 Gewichtsteilen
pro Million vorliegt.
10. Vorrichtung zum Gewinnen von Informationen von einem
Elektrophorese-Gel, das eine Probe von Farbstoff-markierter
oder chemilumineszent markierter DNA, RNA oder Protein enthält,
mit:
Einrichtungen zur Detektion und Speicherung von
Information, die dem Auftreffen eines Musters von sichtbarer
Lichtemission von dem Elektrophorese-Gel entspricht, wobei die
Einrichtungen einen Bilderzeugungsschirm umfassen, der mit einem
Elektronen einfangenden Material beschichtet ist, um die
Information in freigebbarer Weise als Energie entsprechend dem
Fluß und dem Muster der sichtbaren Lichtemission zu speichern,
Einrichtungen zum Zuführen von optischer Energie mit
einer ersten Wellenlänge an das Elektronen einfangende Material,
um zu bewirken, daß das Elektronen einfangende Material
optische Energie mit einer zweiten Wellenlänge freigibt, die dem
Fluß und dem Muster der Emission entspricht, und
Einrichtungen zur Messung der freigegebenen optischen
Energie mit der zweiten Wellenlänge und zur Umwandlung der
freigegebenen optischen Energie in elektrische Signale, die
den Fluß und das Muster der sichtbaren Lichtemission
darstellen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei dem das Elektronen
einfangende Material ein Basismaterial aus einem
Erdalkalimetall-Sulfid oder einer Mischung von Erdalkalirnetallsulfiden
umfaßt, das mit Samarium-Metall oder einer Sarnariumverbindung
dotiert ist, und mit einer Europium-Verbindung dotiert ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei dem das Elektronen
einfangende Material weiterhin ein schmelzbares Salz umfaßt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 10, die weiterhin
Einrichtungen zum Zuführen von optischer Löschenergie an die
Einrichtungen zum Detektieren und Speichern einschließt, um
die darin gespeicherte Information zu löschen.
14. Löschbarer Bilderzeugungsschirm zur Verwendung mit
Elektophorese-Gelen, die eine Probe von Farbstoff-markierter
oder chemielumineszent markierter DNA, RNA oder Protein
enthalten, mit:
einem Substrat, das ein Elektronen einfangendes
Material zur Detektion und zur Speicherung des Musters der
sichtbaren Lichtemission von dem Elektrophorese-Gel trägt,
wobei das Elektronen einfangende Material in der Lage ist,
optische Energie mit einer ersten Wellenlänge entsprechend
dem gespeicherten Muster der sichtbaren Lichtemission
freizugeben, wenn es mit der optischen Energie einer zweiten
Wellenlnge beaufschlagt wird.
15. Verfahren zum Gewinnen von Daten von einem Elektrophorese-
Gel, das eine Probe von Farbstoff-markierten oder
chemielumineszent markierter DNA, RNA oder von Protein enthält, mit
den folgenden Schritten:
Aufbringen des Elektrophorese-Gels auf einen
Bilderzeugungsschirm, der mit einem Elektronen einfangenden
Material beschichtet ist, um dem Fluß und dem Muster der
sichtbaren Lichtemission von dem Elektrophorese-Gel
entsprechende Energie zu detektieren und zu speichern,
Beaufschlagen des Elektronen einfangenden Materials
mit optischer Energie mit einer ersten Wellenlänge, um zu
bewirken, daß das Elektronen einfangende Material optische
Energie mit einer zweiten wellenlänge entsprechend dem Fluß
und dem Muster der sichtbaren Lichtemission freigibt, und
Messen der freigegebenen optischen Energie mit einer
zweiten Wellenlänge zur Umwandlung der optischen Energie in
elektrische Signale, die den Fluß und das Muster der
sichtbaren
Lichtemission darstellen.
16. Verfahren nach Anspruch 4 oder 15, das weiterhin den
Schritt des Zuführens von optischer Löschenergie an das
Elektronen einfangende Material einschließt, um das darin
gespeicherte Strahlungsmuster zu löschen.
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