ES2929704T3 - Divisor de haz y disposición para el examen de una muestra excitable por medio de radiación electromagnética - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo (01) para examinar una muestra (10) que puede ser excitada mediante radiación electromagnética (07). La disposición comprende un primer divisor de haz dicroítico (02) que tiene un primer y un segundo prisma (03a, 03b), que están conectados entre sí en las superficies base del mismo, y una capa dicroítica (04) dispuesta entre las superficies base del dos prismas (03a, 03b), en donde una superficie de entrada (06) del primer prisma (03a) encierra un ángulo (β) en el rango de 10° a <40° con la capa dicroítica (04). Además, el arreglo comprende una fuente de luz (05) para proporcionar la radiación electromagnética (07) adecuada para la excitación de la muestra (10), donde la radiación (07) se acopla a la superficie de entrada (06) del primer prisma (03a).) y en el que una parte de la radiación (07) se refleja sobre la capa dicroítica (04) en dirección a la muestra (10), que se sitúa aguas abajo de una superficie de salida (11) del primer prisma (03a). Finalmente, el arreglo comprende un detector (14) para detectar la radiación electromagnética (13) emitida por la muestra (10), atravesada por el divisor de haz (02) y dejando este sobre una superficie de medición (16). La invención se refiere además a un divisor de haz dicroítico (02), en particular para su uso en dicha disposición (01). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Divisor de haz y disposición para el examen de una muestra excitable por medio de radiación electromagnética

La presente invención se refiere a una disposición para el examen de una muestra excitable por medio de radiación electromagnética, donde la disposición comprende un divisor de haz dicroico. Los divisores de haz dicroicos dividen la luz incidente en rangos de longitud de onda determinados. La radiación electromagnética considerada aquí es luz en el rango entre la radiación ultravioleta hasta infrarroja.

Un divisor de haz es un componente óptico que separa un solo haz en dos haces parciales. Si un haz incide sobre un divisor de haz, entonces una parte del haz incidente se refleja y la otra parte se transmite. En un divisor de haz dicroico se producen diferentes valores de transmisión y valores de reflexión dependiendo de la longitud de onda del haz incidente. Las pérdidas por dispersión son muy bajas en el caso de divisores de haz dicroicos, de modo que el grado de transmisión más el grado de reflexión son casi uno.

Los divisores de haz dicroicos se utilizan, por ejemplo, en dispositivos de medición de fluorescencia, donde en su mayoría están configurados como placa divisora de haz dicroica. Las placas divisoras de haz dicroicas presentan un revestimiento dicroico en su superficie. La normal a la superficie de estas placas está decalada por orden en 45° con respecto a la trayectoria de haz. La curva característica de transmisión respecto a la longitud de onda (la transmisión es una función de la longitud de onda) en el caso de las placas divisoras de haz dicroicas incluye un flanco de transición relativamente pronunciado desde valores de transmisión bajos hasta altos o viceversa.

Como resultado, las placas divisoras de haz dicroicas se pueden utilizar bien para la excitación de materiales fluorescentes, que a menudo presentan una distancia relativamente pequeña entre la longitud de onda de excitación y la longitud de onda de emisión.

El documento EP 1856 509 B1 describe un equipo de medición de fluorescencia para examinar una muestra, que presenta una trayectoria de haz principal y al menos un módulo óptico. El módulo óptico sirve para proporcionar al menos un haz electromagnético previsto para excitar la muestra y para recibir al menos un haz electromagnético emitido por la muestra. El equipo de medición de fluorescencia comprende al menos una fuente para proporcionar radiación electromagnética, que se supervisa por medio de un diodo de monitorización. Preferentemente, en la trayectoria de haz principal están dispuestos varios divisores de haz (placas divisoras de haz dicroicas) configurados como espejos dicroicos. Los espejos dicroicos o las placas divisoras de haz dicroicas se pueden ver como filtros de paso alto que transmiten haces electromagnéticos de longitud de onda más larga y reflejan haces de longitud de onda más corta. Están optimizados para un ángulo de incidencia del haz electromagnético de 45°. Por medio de espejos dicroicos, por ejemplo, los haces electromagnéticos excitadores de la fuente se acoplan a la trayectoria del haz principal y se enfocan en la muestra.

Por el estado de la técnica se conocen además cubos divisores de haz, que se componen de dos prismas conectados entre sí, entre los cuales está dispuesta una capa dieléctrica. En el documento EP 2711 762 A1 se describe un cubo divisor de haz no polarizante que presenta una serie de capas de capas refractivas de material dieléctrico con diferentes índices de refracción.

Las placas divisoras de haz no polarizantes y también los cubos divisores de haz no polarizantes dividen la luz incidente en una determinada relación de transmisión/reflexión, donde se conserva el estado de polarización original. No está presente aquí una función dicroica. Todas las longitudes de onda se dividen en una relación determinada, por ejemplo, 50% a 50%.

El documento US 5,400,179 A trata de un divisor de haz a partir de dos prismas entre los que está dispuesta una capa óptica a partir de seis capas parciales. Las capas parciales adyacentes presentan un índice de refracción diferente. El ángulo de incidencia de un haz que incide sobre la capa óptica es de al menos 40°. Los divisores de haz dicroicos no se consideran en este documento. Más bien, se consideran divisores de haz no polarizantes. Dichos divisores de haz no se pueden usar, por ejemplo, para mediciones de fluorescencia ya que no presentan una curva característica de transmisión respecto a la longitud de onda (la transmisión es una función de la longitud de onda) que presenta un flaco de transición de valores de transmisión bajos a altos o viceversa.

El documento JP 2009-31406 A muestra un divisor de haz no polarizado, que se compone de dos prismas y una capa dieléctrica dispuesta entre los dos prismas a partir de varias capas parciales conectadas entre sí. Las capas parciales poseen diferentes índices de refracción. Mientras que al menos una capa parcial presenta un índice de refracción más alto que los prismas, al menos otra capa parcial posee un índice de refracción más bajo que los prismas. El divisor de haz se puede componer de dos prismas de superficie de base triangular o trapezoidal. En las realizaciones con superficie de base trapezoidal, el ángulo de incidencia de un haz que incide sobre la capa dieléctrica es significativamente superior de 45°. En el ejemplo de realización descrito, el ángulo de incidencia es de 72°.

Por el documento WO 2010/025536 A1 se conoce un divisor de haz que se compone de dos prismas trapezoidales. Entre los prismas se sitúa una estructura de revestimiento con una capa superior, una capa espaciadora y, opcionalmente, una capa inferior. La capa espaciadora encierra una cavidad llena de vacío o gas no reactivo que actúa como una capa de interferencia. La estructura del revestimiento permite la interferencia de capa delgada junto con la reflexión total frustrada dentro de la cavidad para ángulos de incidencia predeterminados.

El documento US 2013/0308198 A1 muestra un divisor de haz dicroico que se compone de al menos dos prismas conectados entre sí. El divisor de haz presenta tres superficies exteriores que están dispuestas en diferentes planos. Una capa dicroica está dispuesta en el interior en el divisor de haz que cruza al menos una de las superficies.

Los cubos divisores de haz dicroicos también se conocen por el estado de la técnica. Los cubos divisores de haz dicroicos también dividen la luz incidente en rangos de longitud de onda determinados. En el caso de los cubos divisores de haz dicroicos también se producen diferentes valores de transmisión o valores de reflexión dependiendo de la longitud de onda del haz incidente. Las pérdidas por dispersión también son muy bajas con los cubos divisores de haz dicroicos, de modo que el grado de transmisión más el grado de reflexión son casi uno. En el caso de los cubos divisores de haz dicroicos, la curva característica de transmisión respecto a la longitud de onda (la transmisión es una función de la longitud de onda) incluye un flanco de transición relativamente plano con valores de transmisión bajos a altos o viceversa. De este modo no son adecuados para mediciones en las que la distancia entre la longitud de onda de excitación y la longitud de onda de emisión es relativamente pequeña. Este es el caso, por ejemplo, al medir la luz fluorescente, ya que con muchos colorantes fluorescentes solo existe una pequeña distancia entre la longitud de onda de excitación y la longitud de onda de emisión. Los valores de distancia típicos entre la longitud de onda de excitación y la longitud de onda de emisión se sitúan en el rango de 20 a 30 nm, donde también son posibles valores de distancia más pequeños. Una pendiente demasiado baja de la curva característica de transmisión tiene como consecuencia que el rango de transición de alta reflexión a alta transmisión se extiende significativamente sobre un rango de longitud de onda mayor que los 20 a 30 nm mencionados. La luz de excitación falsearía así el resultado de la medición. Una ventaja de los cubos divisores de haz es que se pueden disponer otros componentes ópticos directamente en las superficies laterales del cubo divisor de haz. De este modo se reduce el esfuerzo de montaje, ya que los componentes ópticos ya se pueden posicionar en consecuencia en el cubo divisor de haz.

En el documento US 2014/0206580 A1 se describe, por ejemplo, una disposición para la representación de datos de micromatrices. La disposición comprende, entre otras cosas, un espejo dicroico o un divisor de haz. El divisor de haz se compone de dos componentes divisores de haz pentagonales simétricos. El divisor de haz se puede disponer con un desvío de eje central con respecto al eje longitudinal de una barra de soporte en la que está fijado el divisor de haz. El ángulo entre el eje central del divisor de haz y el eje longitudinal de la barra de soporte debe ser de 30° a 45°. El ángulo entre la superficie de entrada de una radiación láser y la superficie de contacto de los dos componentes divisores del haz es invariablemente de 45°.

El documento US 5,828,497 A describe un divisor de haz dicroico para un sistema de separación y combinación de bandas de frecuencia. El divisor de haz presenta un pentaprisma y dos cuerpos de vidrio macizo, que están conectados entre sí. Las capas dicroicas están colocadas entre los cuerpos. Se encierra un ángulo p de 22,5° entre la superficie de entrada del pentaprisma y la capa dicroica.

El documento US 3,922,069 muestra un sistema de prisma para la separación de colores para una cámara de televisión en color. El sistema comprende tres bloques de prisma así como capas dicroicas situadas en el medio. Se produce la transmisión y reflexión en la capa dicroica.

Por el documento CN 101191902 A se conoce un prisma de combinación de colores hexagonal de tres colores, que se compone de cuatro prismas de vidrio. Entre las superficies sobre las que se apoyan entre sí los prismas está dispuesta respectivamente una membrana de luz o un filtro de luz, que reflejan una primera componente de luz en color y transmiten las otras dos componentes de luz.

En el documento US 6,238,051 B1 se muestra un prisma de separación de color que está compuesto por tres prismas. Las capas dicroicas están dispuestas entre los prismas individuales.

El documento US 2013/0308198 A1 muestra un divisor de haz dicroico que se compone de al menos dos prismas conectados entre sí. El divisor de haz presenta tres superficies exteriores, donde las superficies están dispuestas en diferentes planos del divisor de haz. En el interior en el divisor de haz está dispuesta una capa dicroica que cruza al menos una superficie.

Una desventaja de las disposiciones de medición conocidas hasta ahora, utilizadas en particular para la medición de fluorescencia, es que hace tiempo que han alcanzado el límite de la miniaturización y requieren un alto nivel de esfuerzo de ajuste. Las placas divisoras de haz dicroicas tienen ante todo la desventaja de que los componentes ópticos adyacentes se deben ajustar libremente en el espacio y con mucha precisión con respecto a estas placas divisoras de haz. No obstante, a menudo se necesitan otros elementos ópticos, tal como, por ejemplo, disposiciones absorbentes de luz, en las inmediaciones de los divisores de haz. Una posibilidad para las disposiciones absorbentes de luz consiste en la anidación de interfaces entre el aire y las estructuras sólidas oscuras. Las disposiciones de absorción de luz configuradas de esta manera no se pueden conectar directamente con las placas divisoras de haz y solo se pueden miniaturizar de forma insuficiente.

El objeto de la presente invención consiste en poner a disposición una disposición para medir una radiación emitida por una muestra con excitación simultánea de la muestra con radiación electromagnética, que se puede miniaturizar bien y es fácil de montar y ajustar.

Una disposición para el examen de una muestra excitable por medio de radiación electromagnética según la reivindicación 1 adjunta sirve para la solución del objetivo.

Un divisor de haz dicroico utilizado preferentemente en la disposición según la invención comprende un primer y un segundo prisma, que están conectados entre sí en sus superficies de base, y una capa dicroica o revestimiento dicroico dispuesto entre las superficies de base de los dos prismas, donde una superficie de entrada del primer prisma está preferentemente perpendicular a la radiación incidente. Esto significa que la normal a la superficie de la superficie de entrada discurre preferentemente en paralelo a la radiación incidente. Muchas fuentes de haz también tienen una característica de radiación angular después de la formación del haz. Por lo tanto, la fuente de radiación se orientada preferiblemente de modo que la dirección de la mayor intensidad de radiación discurre en paralelo a la normal a la superficie de la superficie de entrada. La superficie de entrada del primer prisma encierra un ángulo en el rango de 10° a < 40° con la capa dicroica, donde ha demostrado ser especialmente favorable un ángulo en el rango de 25° a 35°. Esto da como resultado un ángulo de incidencia en el rango de 10° a <40° con respecto a la normal a la superficie de la capa dicroica para la radiación que incide sobre la capa dicroica.

Una ventaja esencial de la solución según la invención se puede ver en el hecho de que mediante la configuración geométrica especial de los prismas está a disposición un divisor de haz cuya curva característica de transmisión respecto a la longitud de onda (la transmisión es una función de la longitud de onda) en el rango de transición entre baja y alta transmisión presenta un curso igualmente empinado tal como la curva característica de transmisión respecto a la longitud de onda (la transmisión es una función de la longitud de onda) en el rango de transición entre transmisión baja y alta de las placas divisoras de haz dicroicas conocidas anteriormente. Esto se logra mediante el ángulo de incidencia implementado según la invención en la capa dicroica.

A diferencia del diseño según la invención, en las placas divisoras de haz dicroicas no polarizantes conocidas, la luz se refracta desde el aire hacia la capa dicroica. En el caso de placas divisoras de haz, el ángulo de incidencia es por orden 45° a la normal a la superficie de la capa dicroica. Si la primera capa parcial de la capa dicroica tiene, por ejemplo, un índice de refracción de 1,7, entonces el ángulo de la radiación a la normal a la superficie de la capa dicroica dentro de la primera capa parcial es de aprox. 24,6 ° (a través de la refracción). Este ángulo relativamente pequeño se propaga cada vez más en capas parciales adicionales de la capa dicroica y es la razón por la que se puede realizar el rango de transición de alta transmisión (p. ej., 95%) a baja transmisión (p. ej., 0,2%) dentro de 20 a 30 nm.

En los cubos divisores de haz dicroicos no polarizantes convencionales, la luz se refracta por un material dieléctrico (por ejemplo, vidrio; índice de refracción de aprox. 1,5) en la primera capa parcial de la capa dicroica. Para un cubo, el ángulo de incidencia es de 45° a la normal a la superficie de la capa dicroica. Si la primera capa parcial de la capa dicroica tiene a su vez, por ejemplo, un índice de refracción de 1,7, entonces el ángulo de la radiación a la normal a la superficie de la capa dicroica dentro de la primera capa parcial es de aproximadamente 38,6° (a través de la refracción). Este ángulo relativamente grande se propaga siempre más en otras capas parciales adicionales de la capa dicroica y es la razón por la cual el rango de transición de alta transmisión (por ejemplo, 90%) a baja transmisión (por ejemplo, 10%) solo se puede realizar dentro de 300 a 400 nm. Esto puede atribuirse a su vez al hecho de que se producen las reflexiones totales entre las capas parciales individuales de la capa dicroica con mayor frecuencia en este ángulo relativamente grande.

En comparación con la placa dicroica, el divisor de haz según la invención también tiene la ventaja de que se pueden fijar elementos ópticos adicionales directamente en las superficies exteriores del divisor de haz, por ejemplo, mediante una conexión adhesiva. Esto es muy conveniente ya que los elementos ópticos ya están ajustados por lo tanto en cuanto a su distancia y su ángulo con respecto a la capa dicroica. Por lo tanto, se mantiene exactamente una distancia predeterminada entre los elementos ópticos. De esta manera, el esfuerzo de ajuste se traslada al proceso de fabricación de los prismas, en el que de todos modos se utilizan procedimientos de fabricación de alta precisión. Según la invención, se crea una estructura autoportante que no requiere una carcasa adicional.

En una forma de realización ventajosa, una superficie de salida del primer prisma encierra un ángulo en el rango de 10 a <40° con la capa dicroica, donde la superficie de salida del primer prisma es perpendicular a una radiación de salida.

Según una forma de realización preferida, la capa dicroica o revestimiento dicroico está hecho de material dieléctrico. La capa dicroica se puede componer de varias capas parciales de material dieléctrico con diferentes índices de refracción. Los materiales comunes son, por ejemplo, TiO², AlF3, Al2O3. Cuando se utilizan materiales con un índice de refracción bajo, el índice de refracción se puede situar en el rango de 1,3 a 1,5, por ejemplo. En el caso de materiales de refracción media, el índice de refracción es de >1,5 a 1,8, por ejemplo. Los materiales de alto índice de refracción pueden presentar, por ejemplo, un índice de refracción >1,8 a 2,4.

El divisor de haz posee una superficie de base en forma de hexágono regular. Por lo tanto, está dispuesto un número relativamente grande de superficies para la colocación de elementos ópticos adicionales.

El divisor de haz se compone preferiblemente de dos prismas configurados de forma similar, donde también son posibles formas de realización con prismas configurados de forma diferente. La forma posible de los prismas sólo se limita por el hecho de que el ángulo requerido según la invención entre la superficie de entrada de uno de los dos prismas y la capa dicroica está fijado en el rango de 10° a <40°. Los dos prismas presentan preferentemente el mismo índice de refracción.

La disposición según la invención para el examen de una muestra excitable por medio de radiación electromagnética comprende en primer lugar una fuente de luz para proporcionar radiación electromagnética que sirve para excitar la muestra. La fuente de luz puede ser, por ejemplo, un LED o un láser y, en formas de realización modificadas, también puede incluir dispositivos para dar forma al haz, tal como, por ejemplo, lentes y diafragmas. Otro componente de la disposición es el divisor de haz dicroico ya descrito, que comprende un primer y un segundo prisma, que están conectados entre sí en sus superficies de base, así como contiene una capa dicroica dispuesta entre las superficies de base de los dos prismas. El divisor de haz dicroico sirve para desviar al menos un parte de la radiación electromagnética proporcionada por la fuente de luz en la dirección de la muestra y para conducir una radiación electromagnética emitida por la muestra después de su excitación. A la disposición también permanece un detector para detectar la radiación electromagnética emitida por la muestra. El detector puede estar configurado como un fotodiodo.

Según una forma de realización preferida, la disposición comprende uno o varios otros componentes ópticos que están fijados en las superficies exteriores del divisor de haz. Los componentes ópticos están fijados preferentemente a las superficies exteriores del divisor de haz por medio de un adhesivo adecuado. A los componentes ópticos en cuestión pertenecen, por ejemplo, filtros, lentes, deflectores de haz, elementos detectores, tal como, por ejemplo, fotodiodos o absorbentes.

Los filtros sirven, por ejemplo, para filtrar determinados rangos de frecuencia de la radiación emitida por la fuente de luz. Por lo tanto, la muestra se puede excitar con una frecuencia adecuada. Para este propósito, el filtro debe estar fijado al divisor de haz de tal manera que la radiación emitida por la fuente de luz atraviese el filtro antes de su entrada en el divisor de haz.

Una lente se puede posicionar, por ejemplo, en el divisor de haz de tal manera que la radiación reflejada por la capa dicroica del divisor de haz o la radiación emitida por la muestra atraviese la lente en su camino hacia o desde la muestra y la oriente correspondientemente. En un ejemplo de realización especial sirve una lente para acoplar radiación electromagnética en una fibra conductora de luz o también para desacoplarla de nuevo.

En una forma de realización ventajosa, la fibra conductora de luz está conectada de forma fija con la muestra. En una forma de realización alternativa, la fibra conductora de luz no está conectada de forma fija con la muestra, así la fibra conductora de luz puede sobresalir, por ejemplo, en una muestra más grande.

En otra forma de realización se utiliza como componente óptico una unidad deflectora de haz. La unidad deflectora de haz se fija preferiblemente en el lado exterior de la superficie de salida del primer prisma y está fabricada de manera especialmente preferida de plástico o vidrio, por ejemplo, como una pieza moldeada por inyección de plástico o una pieza de vidrio estampado. La unidad deflectora de haz presenta preferiblemente una forma tubular en ángulo. La unidad deflectora de haz sirve para desviar la radiación electromagnética (luz). El desvío de haz se realiza preferiblemente en un ángulo de 90°, donde la superficie de desvío se sitúa preferiblemente opuesta a la superficie de salida del primer prisma. Para implementar un desvío de 90°, una superficie óptica y la superficie de salida del primer prisma fijan un ángulo de 45°. Para el desvío, la unidad deflectora de haz presenta preferiblemente al menos una superficie óptica en la que la trayectoria de haz se somete a una reflexión total.

En una forma de realización modificada es posible que una primera superficie óptica implemente tanto el desvío como también una parte del acoplamiento de fibra. Para ello, la primera superficie óptica puede ser una superficie tórica. Adicionalmente, la primera superficie óptica puede ser asférica en una de sus secciones transversales. Una segunda superficie óptica es entonces generalmente simétrica en rotación y puede ser tanto esférica como también asférica.

La primera superficie óptica puede estar formada en un cuerpo de vidrio o una superficie metalizada e implementarse como espejo deflector o espejo toroidal.

En otra forma de realización, la radiación desviada se acopla o desacopla de la fibra conductora de luz. La fibra conductora de luz se dispone perpendicularmente al divisor de haz mediante la unidad deflectora de haz, por lo que se implementa una estructura de disposición ventajosa.

Ha demostrado ser ventajosa la disposición de un absorbedor en una superficie del divisor de haz que está dispuesta frente a la superficie de entrada del divisor de haz a través de la cual la radiación emitida por la fuente de luz entra en el divisor de haz. La parte de la radiación emitida por la fuente de luz que es transmitida por el divisor de haz se puede absorber por medio de absorbedores, para que esta parte no llegue al detector de forma descontrolada, por ejemplo, debido a efectos de dispersión de la luz. Solo la radiación electromagnética emitida (no reflejada) por la muestra puede llegar al detector.

Según una forma de realización modificada de nuevo, también se puede usar otro divisor de haz como componente óptico adicional, preferentemente un segundo divisor de haz dicroico del tipo descrito anteriormente. Por supuesto, la funcionalidad de la capa dicroica (posición del flanco) puede estar formada de manera diferente en el segundo divisor de haz que en el primero. Por lo tanto, se disponen dos de estos innovadores cubos divisores de haz. En el segundo cubo divisor de haz, por ejemplo, la radiación de fluorescencia emitida por la muestra se divide en dos longitudes de onda.

La disposición según la invención sirve preferentemente para medir la radiación que se produce cuando se excitan muestras fluorescentes. No obstante, no se debe realizar una limitación a las mediciones de fluorescencia.

Otras ventajas y particularidades de la invención resultan de la siguiente descripción de formas de realización preferidas, con referencia a los dibujos adjuntos. Muestran:

Fig. 1 una disposición según la invención para el examen de una muestra excitable por medio de radiación electromagnética;

Fig. 2 una forma de realización modificada de la disposición que es adecuada para medir concentraciones de glucosa;

Fig. 3 detalles de una forma de realización modificada de la disposición para el examen de una muestra excitable por medio de radiación electromagnética.

Una disposición 01 según la invención mostrada en la Fig. 1 incluye un divisor de haz dicroico 02, que se compone de dos prismas 03 conectados entre sí. En la realización mostrada, un primer prisma 03a y un segundo prisma 03b están realizados de forma similar. No obstante, también son posibles realizaciones en las que se utilizan prismas 03 configurados de forma diferente. Entre los prismas 03 se encuentra una capa dicroica 04. La capa dicroica 04 está configurada preferentemente como revestimiento en una de las superficies de base opuestas y conectadas entre sí de los prismas 03. Asimismo, ambos prismas 03 pueden presentar un revestimiento en su superficie de base. La capa dicroica 04 se puede componer de varias capas parciales de material dieléctrico con diferentes índices de refracción. En la realización representada, los prismas 03 poseen una superficie de base pentagonal. Esto da como resultado una superficie de base en forma de hexágono regular para el divisor de haz 02 compuesta por los dos prismas 03. No obstante, no se debe realizar una limitación en los divisores de haz hexagonales 02. Gracias a la realización de los prismas 03 y la disposición asociada a ella de la capa dicroica 04 solo se debe asegurar que un haz que incide sobre la capa dicroica 04 presente un ángulo de incidencia en el rango de 10° a <40° a la normal a la superficie a la perpendicular 08 de la capa dicroica 04.

A la disposición pertenece además una fuente de luz 05, a la también pueden pertenecer dispositivos para la formación de haz, que emite una radiación electromagnética 07, preferentemente en forma colimada. La fuente de luz 05 y el divisor de haz 02 están dispuestos de modo que la radiación 07 emitida por la fuente de luz 05 incide central y perpendicularmente sobre una superficie de entrada 06 del primer prisma 03a. No obstante, no se debe realizar una limitación para la incidencia de luz vertical y/o central. En la forma de realización mostrada, la superficie de entrada 06 y la capa dicroica 04 encierran un ángulo p de aproximadamente 30°. Esto da como resultado que el ángulo de incidencia a, medido con respecto a la normal a la superficie 08 de la capa dicroica, de la radiación 07 que incide sobre la capa dicroica 04 sea igualmente de aproximadamente 30°. De la radiación 07 que incide sobre la capa dicroica 04 se refleja una radiación parcial 09 en la dirección de una muestra 10 y se transmite una radiación parcial 12. La capa dicroica 04 está realizada de modo que las partes de la radiación 07 que son adecuadas para excitar la muestra 10 se reflejan en la capa dicroica 04 y salen del divisor de haz 02 en una superficie de salida 11 del primer prisma 03a. El ángulo y encerrado por la superficie de salida 11 del primer prisma 03a y la capa dicroica 04 es igualmente de 30° en la forma de realización mostrada. Por lo tanto, está fijado un ángulo de 120° entre la superficie de entrada 06 y la superficie de salida 11.

Después de que incide la radiación parcial 09, por la muestra 10 se emite una radiación 13 que se devuelve al divisor de haz 02 a través de la superficie de salida 11 del primer prisma 03a, se transmite a través de la capa dicroica 04 y luego abandona el divisor de haz 02 en el lado opuesto, a saber, en una superficie de medición 16 del segundo prisma 03b. La superficie de medición 16 del segundo prisma 03b y la superficie de salida 11 del primer prisma 03a están dispuestas opuestas en paralelo, pero se encuentran en lados diferentes con respecto a la capa dicroica 04. Esta radiación emitida 13 se detecta con ayuda de un detector 14 dispuesto correspondientemente. El detector 14 puede estar dispuesto a cierta distancia de la superficie de medición 16 o también se puede colocar directamente en ella. También es posible un desvío adicional de la radiación a través de espejos.

En las superficies exteriores del divisor de haz 02 están dispuestos otros componentes ópticos, que están fijados preferentemente en las superficies exteriores por medio de adhesivo. Así, un filtro 15 se sitúa directamente en la superficie de entrada 06 en la trayectoria de haz de la radiación 07 emitida por la fuente de luz 05. Determinados rangos de frecuencia de la radiación 07 se pueden filtrar por el filtro 15 para dejar pasar esencialmente los rangos de frecuencia de la radiación 07 que son adecuados para excitar la muestra 10. En la superficie de salida 11 del divisor de haz 02 dirigida hacia la muestra 10 está dispuesta una lente 17, que concentra la radiación 13 emitida por la muestra 10 después de su excitación, para conducirla de forma dirigida al detector. 14 Un absorbedor 18 está dispuesto en una superficie absorbente 19 del divisor de haz 02, que se encuentra frente a la superficie de entrada 06 a través de la cual la radiación 07 emitida por la fuente de luz 05 entra en el divisor de haz 02. La superficie de entrada 06 y la superficie absorbente 19 se sitúan en paralelo entre sí, no obstante, en lados diferentes en referencia con la capa dicroica 04. El absorbedor 18 absorbe la radiación parcial 12 transmitida en la capa dicroica 04. La superficie absorbente 19 y la superficie de medición 16 fijan un ángulo de 120° cuando los dos prismas 03a, 03b están conformados de forma similar y el ángulo a entre la radiación incidente 07 y la normal a la superficie de la superficie dicroica es de 30°.

La disposición 01 según la invención se puede utilizar en particular para medir la fluorescencia, donde no se debe realizar ninguna limitación a este caso de aplicación. Mediante la implementación de un ángulo de incidencia a de aproximadamente 30° de la radiación 07 que incide sobre la capa dicroica 04, está a disposición según la invención un divisor de haz 02 con una curva característica de transmisión respecto a la longitud de onda (la transmisión es una función de la longitud de onda), que es proporcional empinada en el rango de transición entre baja y alta transmisión. Relativamente empinado significa que el rango de transición de alta transmisión (p. ej., 95%) a transmisión baja (p. ej., 0,2%) se puede realizar dentro de 10 a 30 nm. Por lo tanto, no existe riesgo de que partes de la radiación 07 que sirven para la excitación falseen el resultado de la medición. Además, no existe riesgo de que la radiación emitida (13) no se transmita suficientemente a la capa dicroica (04).

La Fig. 2 muestra una forma de realización modificada de la disposición 01 según la invención. Esta sirve para el examen de una sustancia que es adecuada para una medición fluorométrica de concentraciones de glucosa.

Para ello, la disposición comprende en primer lugar de nuevo el primer divisor de haz 02, el primer filtro 15 fijado al mismo, el absorbedor 18 y la lente 17, que acopla la radiación parcial 09 reflejada en la capa dicroica 04 en una fibra óptica 20 conductora de luz. En el extremo alejado de la fibra óptica 20 está dispuesta la muestra 10, que en este caso es una sustancia que cambia sus propiedades fluorométricas en función de la concentración de glucosa que la rodea. Esta sustancia está configurada para ello de modo que la intensidad de un primer rango de longitud de onda de emisión depende de la concentración de glucosa y la intensidad de un segundo rango de longitud de onda de emisión no depende de la concentración de glucosa y sirve como referencia. La luz emitida por esta sustancia se retroalimenta al primer divisor de haz 02 como la radiación emitida 13. La radiación emitida 13 atraviesa el primer divisor de haz 02 de la manera descrita y ahora se acopla en un segundo divisor de haz 22 en la superficie de medición 16. El segundo divisor de haz 22 forma por lo tanto un componente óptico que se puede colocar directamente en el primer divisor de haz 02. En el segundo divisor de haz 22, la radiación emitida 13 incide sobre una segunda capa dicroica 04a, donde se separan los dos rangos de longitud de onda. La parte de la radiación emitida 13 transmitida en la segunda capa dicroica 04a llega por tanto al primer detector 14 a través de un segundo filtro 23, mientras que la parte reflejada llega a un segundo detector 25 a través de un tercer filtro 24.

La Fig. 3 muestra algunos elementos de una forma de realización modificada del dispositivo 01 según la invención, que está determinado para el examen de una muestra excitable por medio de radiación electromagnética. En términos de su estructura básica, esta forma de realización se asemeja en primer lugar a las formas de descritas anteriormente. La forma de realización representada en la Fig. 3 posee solo un divisor de haz 02. A diferencia de las formas de realización mostradas en la Fig. 1 y la Fig. 2, una unidad deflectora de haz 27 está fijada en la superficie de salida 11 del primer prisma 03a en lugar de la lente. La unidad deflectora de haz tubular 27 está inclinada hacia abajo 90° en la zona opuesta a la superficie de salida 11 en la dirección de la muestra a disponer allí (no representada). La zona opuesta a la superficie de salida 11 está configurada de forma aplanada, de modo que entre esta zona y la superficie de salida 11 se fija un ángulo de 45°. La zona opuesta a la superficie de salida 11 forma una primera superficie óptica 28, que provoca un desvío de 90° de la radiación parcial reflejada o la radiación emitida por la muestra. La radiación parcial reflejada sale en una segunda superficie óptica 29, que se encuentra en el extremo libre de la unidad deflectora de haz tubular 27, o la radiación emitida 13 entra en esta superficie. La segunda superficie óptica 29 presenta una superficie esférica, con la que se enfoca la radiación. Esto sirve en particular para acoplar la radiación en la fibra óptica 20. El enfoque se apoya en la primera superficie óptica 28 si esta presenta una forma tórica. En este caso, la fibra óptica 20 discurre perpendicularmente al divisor de haz 02, por lo que se hace posible una estructura plana en conjunto de la disposición 01.

Lista de referencias

01 - Disposición

02 - Primer divisor de haz

03 - Prismas

04 - Capa dicroica

05 - Fuente de luz

06 - Superficie de entrada

07 - Radiación electromagnética

08 - Normal a la superficie de la capa dicroica

09 - Radiación parcial reflejada

10 - Muestra

11 - Superficie de salida

12 - Radiación parcial transmitida

13 - Radiación emitida

14 - Primer detector

15 - Filtro

16 - Superficie de medición

17 - Lente

18 - Absorbedor

19 - Superficie absorbente

20 - Fibra óptica

22 - Segundo divisor de haz

23 - Segundo filtro

24 - Tercer filtro

25 - Segundo detector

27 - Unidad deflectora de haz

28 - Primera superficie óptica

29 - Segunda superficie óptica

a - Ángulo de incidencia

P - Ángulo entre la superficie de entrada 06 y la capa 04

Y - Ángulo entre la superficie de salida 11 y la capa 04

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Disposición (01) para el examen de una muestra (10) excitable por medio de radiación electromagnética (07), que comprende:

- un primer divisor de haz dicroico (02) que comprende un primer y un segundo prisma (03a, 03b) que están conectados entre sí en sus superficies de base, y una capa dicroica (04) dispuesta entre las superficies de base de los dos prismas (03a, 03b), donde una superficie de entrada (06) del primer prisma (03a) encierra un ángulo (p) con la capa dicroica (04);

- una fuente de luz (05) para proporcionar la radiación electromagnética (07) adecuada para la excitación de la muestra (10), donde la radiación (07) se acopla en la superficie de entrada (06) del primer prisma (03a) y donde un parte de la radiación (07) se refleja sobre la capa dicroica (04) en dirección a la muestra (10), que está posicionada detrás de una superficie de salida (11) del primer prisma (03a);

- un detector (14) para detectar una radiación electromagnética (13) emitida por la muestra (10), conducida a través del divisor de haz (02) y que lo deja pasar en una superficie de medición (16),

caracterizada por que la superficie de entrada (06) del primer prisma (03a) encierra un ángulo (p) en el rango de 10° a <40° con la capa dicroica (04).

2. Disposición (01) según la reivindicación 1, caracterizada por que la superficie de medición (16) del segundo prisma (03b) está dispuesta en paralelo frente a la superficie de salida (11).

3. Disposición (01) según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que comprende al menos otro componente óptico que está fijado a una superficie exterior del divisor de haz (02).

4. Disposición (01) según la reivindicación 3, caracterizada por que el componente óptico está seleccionado preferentemente del grupo:

- una lente (17),

- un filtro (15),

- un absorbedor (18),

- una unidad deflectora de haz, o

- un segundo divisor de haz dicroico (22) que corresponde en su estructura al primer divisor de haz dicroico (02).

5. Disposición (01) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que en la superficie de salida (11) del primer prisma (03a) está fijada una lente (17), que acopla la radiación (09) que sale de ella en una fibra óptica (20), y por que la muestra (10) está posicionada al final de la fibra óptica (20).

6. Disposición (01) según la reivindicación 4, caracterizada por que en la superficie de salida (11) está fijada una unidad deflectora de haz (27), que presenta al menos una primera superficie óptica (28) que desvía la radiación que sale en la superficie de salida (11) hacia una fibra óptica (20).

7. Disposición (01) según la reivindicación 6, caracterizada por que la primera superficie óptica (28) presenta una forma tórica.

8. Disposición (01) según la reivindicación 6 o 7, caracterizada por que la unidad deflectora de haz (27) desvía la radiación electromagnética en 90°.

9. Disposición (01) según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizada por que la unidad deflectora de haz (27) está hecha de vidrio o plástico.

10. Disposición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que el divisor de haz (02) presenta una superficie de base en forma de hexágono regular.

11. Disposición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que la superficie de entrada (06) del primer prisma (03a) encierra un ángulo (p) en el rango de 25° a 35° con la capa dicroica (04) y la superficie de salida (11) del primer prisma (03a) encierra un ángulo (y) en el rango de 25° a 35° con la capa dicroica (04).

12. Disposición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que la capa dicroica (04) está hecha de material dieléctrico.

13. Disposición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que el divisor de haz comprende dos prismas (03) configurados de forma similar.