FR2467397A1

FR2467397A1 - Fibre optic analyser for biochemical samples - has fibres carrying required wavelength radiation immersed in sample to provide analysis on photographic paper

Info

Publication number: FR2467397A1
Application number: FR7925173A
Authority: FR
Original assignee: MORAND CHRISTIAN
Current assignee: MORAND CHRISTIAN
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1979-10-10
Publication date: 1981-04-17

Abstract

The system comprises a luminous source (16) in front of a concave mirror (17). The light passes via a set of lenses (18) to a slit (19) and is focussed onto an optical fibre (20). The beam passes through a sample (25) via mirrors (23,24) to an outlet optical fibre (22). This directs the light via a slit (26) onto a grating (27) from which it is, projected and diffracted to be focussed by a lens (28) onto a graduated photographic paper (29). The optical fibres can be inserted into any suitable container to eliminate use of quartz analysis chambers and economise on use of reactive agents and solvents.

Description

La présente invention se ra, ortie à un procédé et un dispositif d'analyse biochimique par fibre optique.The present invention relates to a method and a device for biochemical analysis by optical fiber.

tes appareils d'analyse biochimique actuels comportent des chambres d'analyse en quartz. Ces chambres sont transparentes aux rayonnements ultraviolets,visibles et in carouges mais sont coûteuses. D'autre part, en cours de fonctionnement, elles necessitent un rinçage et mettent en oeuvre es éléments mécaniques (aspiration, refoulement rinçage etc..). La présente invention a onc pour objet un procédé et un dispositif d'analyse qualitative et quantitative par fibre optique avec une résolution de 5A. your current biochemical analysis devices include quartz analysis chambers. These chambers are transparent to ultraviolet radiation, visible and invisible, but are expensive. On the other hand, during operation, they require rinsing and use mechanical elements (suction, discharge rinsing, etc.). The subject of the present invention is a method and a device for qualitative and quantitative analysis by optical fiber with a resolution of 5A.

La présente invention a pour but d'économiser tous les produits (solvants, réactifs etc..) car une faible dose sera necessaire à l'analyse. La présente invention a également pour avantage de supprimer les chambres d'ana lvse en quartz ou autre matière optique. Un simple récipient, ou bécher, ou tube ì essai en plastic suffira pour effectuer l'analyse. Pour les analyses dens le visible, on utilisera des fibres optiques en silice monobrin. Ces fibres optiques existent actuellement sur le :arché en différents diamètre de coeur à partir de IOOtt
Pour les analyses dans l'ultraviolet, on utilisera des fibres optiques Tétrasil. Cette matière est transparente
Jusqu'à 165mM.Pour les analyses dans l'infrarouge, on utilisera des fibres optiques Puropsil. Cette matière est transparente jusqu'à p 5 m. Ces types le fibre sont actuellement disponibles chez Quartz et silice. The present invention aims to save all products (solvents, reagents, etc.) because a low dose will be necessary for the analysis. The present invention also has the advantage of eliminating the analysis chambers made of quartz or other optical material. A simple container, or beaker, or plastic test tube will suffice to perform the analysis. For visible dens analyzes, single-strand silica optical fibers will be used. These optical fibers currently exist on the: arched in different core diameters from IOOtt
For ultraviolet analyzes, Tetrasil optical fibers will be used. This material is transparent
Up to 165mM. For infrared analyzes, Puropsil optical fibers will be used. This material is transparent up to p 5 m. These fiber types are currently available from Quartz and silica.

ta présente invention '- égalent l'avantage 'utiliser
-s fibres optiques comme filtres p sse-bande et ainsi i'attindre une précision d'analyse de l'ordre de
Ce qui correspond à la largeur de bande d'un faisceau laser. Tous les avantages techniques apportés par la présente invention concernant l'analyse par fibres optiques représentent les futures générations d'appareil d'analyse et sont non limitatifs quant à leur forme d'utilisation. L'invention sera mieux comprise à l'aide des différentes planches proposant des modes de réalisation non limitatifs et annexées au présent brevet.your present invention '- equal the advantage' use
-optical fibers as p-band filters and thus achieve analysis precision of the order of
This corresponds to the bandwidth of a laser beam. All the technical advantages provided by the present invention concerning analysis by optical fibers represent the future generations of analysis apparatus and are not limiting as to their form of use. The invention will be better understood using the various plates proposing non-limiting embodiments and annexed to this patent.

La planche I représente un ensemble d'analyse qualitative et quantitative par fibres optiques. Le faisceau de lumière incidents (spectre large) issu de la fente 2, réfléchi par le miroir plan 7 est dirigé sur la réseau holographique concave 4. La lumière est alors diffractée t le spectre se forme dans le plan de la fente de sortie 6 par l'intermédiaire du second miroir plan 5. L'orientation du réseau holographique peut être manuelle ou asservie par un moteur pas à pas. Le faisceau de sortie focalisé 7 est injecté ans la fibre optique 8 et se réfléchit sur deux miroirs 9 disposés géométriquement à 900.Plate I represents a set of qualitative and quantitative analysis by optical fibers. The incident light beam (broad spectrum) coming from the slit 2, reflected by the plane mirror 7 is directed on the concave holographic grating 4. The light is then diffracted t the spectrum is formed in the plane of the exit slit 6 by through the second plane mirror 5. The orientation of the holographic network can be manual or controlled by a stepping motor. The focused output beam 7 is injected into the optical fiber 8 and is reflected on two mirrors 9 arranged geometrically at 900.

apurés avoir traverser le produit à analyser 10 contenu dans la cuve 11, le faisceau de lumière est injecté dans la fibre de,retour I2. A la sortie de la fibre I2, la lu ibère est dirigé et focalisée au moyen d'un jeu de lentilles I, sur un photo-multiplicateur 14 relié à un système d'amplification 15 et d'enregistrement. Dans ce mo-ntage, il est necessaire de stabiliser la source d'émission et disposer d'un réglage de zéro (tarage optique). La planche II représente u système d'aiialyse colorimétrique quantitAtive utilisant un réactif.Ce système se rapportant à la présente invention, utilisant de, fibres optiques a l'avantage d'identifier une densité colorimetrique avec une résolution de 5 quelque soit la puissance de la source d'émission. La lumière issue de la source 16 est renvoyée au moyen d'un miroir concave argenté 17 sur un ju de lentilles I8. Aprés avoir traversé une fente 19, le faisceau est focalisé a l'entrée de la fibre 20. Le faisceau de lumière traverse le produit à analyser 25 et, entre dans la fibre de retour 22 aprés avoir suivi le trajet imposé par les miroirs 23 et 24. Le faisceau lumineux issu e la fibre 22 passe par une fente 26 pour être projeté et diffracté sur un réseau 27 et focalisé par une lentille 28 avant d'te positionné sur un papier photographique gradué 29. cleared through the product to be analyzed 10 contained in the tank 11, the light beam is injected into the fiber, return I2. At the exit of the fiber I2, the Iberian lu is directed and focused by means of a set of lenses I, on a photo-multiplier 14 connected to an amplification system 15 and recording. In this setup, it is necessary to stabilize the emission source and have a zero setting (optical taring). Plate II represents a quantitative colorimetric analysis system using a reagent. This system relating to the present invention, using optical fibers, has the advantage of identifying a color density with a resolution of 5 whatever the power of the emission source. The light coming from the source 16 is returned by means of a silver concave mirror 17 on a lens ju I8. After passing through a slit 19, the beam is focused at the entrance to the fiber 20. The light beam crosses the product to be analyzed 25 and enters the return fiber 22 after having followed the path imposed by the mirrors 23 and 24. The light beam coming from the fiber 22 passes through a slit 26 to be projected and diffracted on a grating 27 and focused by a lens 28 before being positioned on a graduated photographic paper 29.

Le papier photographique gradué peut être remplacé par des détecteurs optiques (visibles, I.R. et U.V.). En fonction de la coloration du produit, nous obtenons un flux lumineux de longueur d'onde spécifique et le réseau déter minera une position définie sur le papier photographique.Graduated photographic paper can be replaced by optical detectors (visible, I.R. and U.V.). Depending on the color of the product, we obtain a luminous flux of specific wavelength and the network will determine a defined position on the photographic paper.

La planche III comporte 3 figures. La figure I représente une fibre optique en coupe. Le diamètre de coeur est représenté en vI, autour nous trouvons la gaine de pro tection 30. La surface hachurée 32 représente une fente que lton put disposer devant la fibre. Donc une fibre optique peut être utiliséeen filtre étroit passe bande afin d'aéliorer la résolution au niveau de la détection.Plate III has 3 figures. Figure I shows an optical fiber in section. The core diameter is shown in vI, around which we find the protective sheath 30. The hatched surface 32 represents a slit which we could arrange in front of the fiber. Therefore an optical fiber can be used as a narrow bandpass filter in order to improve the resolution at the detection level.

La figure 2 de la planche ni représente deux guides optiques encastrés 55 et 34 vus en coupe. Ces deux guides d'ondes sont encastrés dans un substrat 35. Un tel montage constitue un ensemble plongeur (substrat et guide d'onde) pour le produit à analyser. La figure 5 de la planche III représente un schéma te principe non limitatif concernant l'injection d'une faible bande spec- trale dans une fibre optique. Les rayons incidents 56 sont diffractés 38 par un réseau gravé 37. On selectioune une finesse de bande spectrale par une fente 39 qui peut être de quelques dizaines . Le flux issu e la fente est focalisé par une lentille 40 et injecté dans la fibre 41 Figure 2 of the plate ni represents two recessed optical guides 55 and 34 seen in section. These two waveguides are embedded in a substrate 35. Such an assembly constitutes a plunger assembly (substrate and waveguide) for the product to be analyzed. FIG. 5 of plate III represents a non-limiting principle diagram concerning the injection of a small spectral band into an optical fiber. The incident rays 56 are diffracted 38 by an etched grating 37. A fineness of spectral band is selected by a slit 39 which can be a few tens. The flow from the slit is focused by a lens 40 and injected into the fiber 41

Claims

CLAIMS. IO Method and device for qualitative and quantitative analysis of a gaseous or liquid sample by optical fibers.

20 Analysis method according to claim I, characterized in that optical fibers are used to convey the electromagnetic radiation in the product to be analyzed.

30 Analysis method according to claim I, characterized in that it is possible to transport several wavelengths in the same optical fiber.

40 Analysis method and device according to which the analysis chambers and tanks are eliminated since the optical fibers are immersed in the product to be analyzed.

50 Method according to which a very narrow spectral bandwidth can be injected into an optical fiber, of the order of 5. Therefore use the optical fibers in bandpass filters.

60 Analysis method according to which an analysis result can be recorded and interpreted by positioning on photographic paper. (see plateiI)

70 Analysis method according to which, there are two mirrors at 900 at one of the ends of each fiber in order to ensure the return and return of the light flux by tra \ \ zeRsant the product to be analyzed.

80 Anal procedure according to which fibers of silica, tetrasil and puropsil can be used.

90 Analysis method according to which, the optical fibers can have a determined core diameter in order to be tuned as a function of the wavelengths to be transported.

I00 Analysis method according to which the optical guides can have different cross-sectional shapes.

(square, rectangular, round, etc.).