FR2497951A1

FR2497951A1 - OPTICAL APPARATUS FOR FLUORESCENCE POLARIZATION INSTRUMENT

Info

Publication number: FR2497951A1
Application number: FR8200226A
Authority: FR
Inventors: Susan Renee Popelka
Original assignee: Abbott Laboratories
Current assignee: Abbott Laboratories
Priority date: 1981-01-09
Filing date: 1982-01-08
Publication date: 1982-07-16
Also published as: BE891736A; IT8219044A0; AU544788B2; GB2090971A; CA1165585A; FR2497951B1; JPH0352575B2; NZ199413A; DE3200391A1; GB2090971B; DE3200391C2; IT1149428B; JPS57136142A; AU7919482A

Abstract

L'APPAREIL COMPREND UNE SOURCE LUMINEUSE FOCALISEE 10, 12, 14, 26, 44 QUI IRRADIE UN ECHANTILLON LIQUIDE FLUORESCENT 18 DE MANIERE QUE LA LUMIERE D'EXCITATION SOIT FOCALISEE SENSIBLEMENT SUR LE CENTRE DE L'ECHANTILLON, UN FILTRE A BANDE ETROITE 28 PLACE ENTRE LA SOURCE ET L'ECHANTILLON ET CORRESPONDANT SENSIBLEMENT A LA BANDE D'ABSORPTION DE L'ECHANTILLON, UN PREMIER POLARISEUR 38 PLACE ENTRE LE FILTRE ET L'ECHANTILLON ET AYANT UN PLAN DE POLARISATION FIXE, UN CRISTAL LIQUIDE A EFFET DE CHAMP 40 PLACE ENTRE LE POLARISEUR ET L'ECHANTILLON, UN PHOTOMULTIPLICATEUR 60 RECEVANT LA LUMIERE D'EMISSION EN FLUORESCENCE DE L'ECHANTILLON, DES LENTILLES 48, 54 DE FOCALISATION DE LA LUMIERE D'EMISSION, UN DEUXIEME POLARISEUR 52 PLACE ENTRE L'ECHANTILLON ET LE PHOTOMULTIPLICATEUR SUIVANT LEDIT PLAN FIXE DE POLARISATION DU PREMIER POLARISEUR, ET UN FILTRE 50 A LARGE BANDE PLACE ENTRE L'ECHANTILLON ET LE PHOTOMULTIPLICATEUR ET CORRESPONDANT SENSIBLEMENT A LA BANDE D'EMISSION DE L'ECHANTILLON.THE APPARATUS INCLUDES A FOCUSED LIGHT SOURCE 10, 12, 14, 26, 44 WHICH IRRADIES A FLUORESCENT LIQUID SAMPLE 18 SO THAT THE LIGHT OF EXCITATION IS FOCUSED SENSITIVELY ON THE CENTER OF THE SAMPLE WITH PLACE, A FILTER 28 BETWEEN THE SOURCE AND THE SAMPLE AND SENSITIVELY CORRESPONDING TO THE SAMPLE ABSORPTION BAND, A FIRST 38 PLACED BETWEEN THE FILTER AND THE SAMPLE AND HAVING A FIXED POLARIZATION PLANE, A 40 PLACE-EFFECT LIQUID CRYSTAL BETWEEN THE POLARIZER AND THE SAMPLE, A PHOTOMULTIPLIER 60 RECEIVING THE FLUORESCENT EMISSION LIGHT OF THE SAMPLE, LENSES 48, 54 FOR FOCUSING THE EMISSION LIGHT, A SECOND POLARIZER 52 PLACED BETWEEN THE PHOTOMULTILLER 52 PLACED BETWEEN THE SAMPLE FOLLOWING THIS FIXED POLARIZATION PLAN OF THE FIRST POLARIZER, AND A 50 WIDE BAND FILTER PLACED BETWEEN THE SAMPLE AND THE PHOTOMULTIPLIER AND SENSITIVELY CORRESPONDING TO THE SAMPLE EMISSION BAND.

Description

La présente invention concerne les analyseurs de polarisation enThe present invention relates to polarization analyzers in

fluorescence et, en particulier, un appareil fluorescence and, in particular, a device

optique perfectionné destiné à un semblable analyseur. advanced optics for a similar analyzer.

Les instruments de polarisation en fluorescence et leur utilisation dans des applications cliniques sont décrits par exemple dans "Design, Construction, and Two Applications for an Automated Flow-Cell Polarization Fluorometer with Digital Read Out: etc.", R.D. Spencer, F.D. Toledo, B.T. Williams et N.L. Yoss; Clinical Chemistry, 19/8, pages 838- 344 (1973). Ces instruments permettent d'analyser rapidement des échantillons de fluide corporel Fluorescence polarization instruments and their use in clinical applications are described for example in "Design, Construction, and Two Applications for an Automated Flow-Cell Polarization Fluorometer with Digital Read Out: etc.", RD Spencer, FD Toledo, BT Williams and NL Yoss; Clinical Chemistry, 19/8, pages 838-344 (1973). These instruments allow rapid analysis of body fluid samples

marqués au moyen d'une substance fluorescente. marked with a fluorescent substance.

Dans l'article mentionné ci-dessus, il est illustré In the article mentioned above, it is illustrated

un instrument de polarisation en fluorescence qui comporte un échan- a fluorescence polarization instrument which includes a

tillon fluorescent frappé par deux faisceaux de lumière excitatrice fluorescent trill struck by two beams of exciting light

polarisés chacun linéairement, l'un verticalement et l'autre hori- each linearly polarized, one vertically and the other horizontally

zontalement. Une excitation de l'échantillon en polarisations alter- horizontally. Excitation of the sample in alternating polarizations

nées est réalisée par un miroir découpeur à secteurs qui laisse born is produced by a sector cutting mirror which leaves

alternativement passer jusqu'à l'échantillon la lumière verticale- alternately pass the vertical light to the sample

ment polarisée et la lumière horizontalement polarisée. La lumière excitatrice est monochromatique et correspond au pic du spectre d'absorption de l'échantillon. L'échantillon fluorescent éclairé devient une source rayonnante secondaire qui émet de la lumière suivant un spectre dont le maximum se trouve à une longueur d'onde plus grande que la lumière excitatrice. Un polariseur vertical situé dans le trajet lumineux d'émission laisse passer une lumière verticalement polarisée jusqu'à un tube photomultiplicateur pour permettre la mesure de la lumière émise résultante venant de l'échantillon. Le signal de sortie du tube photomultiplicateur est analysé de manière à produire le dégré de polarisation, soit P, qui est déterminé par l'expression: mentally polarized and horizontally polarized light. The excitation light is monochromatic and corresponds to the peak of the absorption spectrum of the sample. The illuminated fluorescent sample becomes a secondary radiating source which emits light along a spectrum the maximum of which is at a wavelength greater than the excitation light. A vertical polarizer located in the emission light path allows vertically polarized light to pass to a photomultiplier tube to allow measurement of the resulting emitted light coming from the sample. The output signal from the photomultiplier tube is analyzed so as to produce the degree of polarization, ie P, which is determined by the expression:

P 5 [I(VV)-I(HV)]/[I(VV)+I(HV)]P 5 [I (VV) -I (HV)] / [I (VV) + I (HV)]

o I(VV) est l'intensité mesurée pour le signal du photomultipli- o I (VV) is the intensity measured for the photomultipli-

cateur lorsque la lumière polarisée verticalement excite l'échan- when the vertically polarized light excites the sample

tillon et que la composante verticale de la lumière émise est analysée, et I(HV) est le signal du photomultiplicateur lorsque la lumière polarisée horizontalement excite l'échantillon et que la and the vertical component of the emitted light is analyzed, and I (HV) is the signal from the photomultiplier when the horizontally polarized light excites the sample and the

composante verticale de la lumière émise est analysée. vertical component of the light emitted is analyzed.

Les instruments connus de ce type demandent des sources lumineuses intenses à puissance relativement élevée, par exemple des lampes à décharge au mercure ou au xénon de 200 à Known instruments of this type require intense light sources with relatively high power, for example mercury or xenon discharge lamps from 200 to

250 W pour faire produire par l'échantillon l'émission de rayon- 250 W to produce the emission of the ray by the sample-

nement voulue avec un rapport signal-bruit suffisant pour permettre la détection et l'amplification par un tube photomultiplicateur à faible bruit et l'électronique associée. Ces lampes brillantes à puissance élevée demandent également un refroidissement important pour que l'intégrité de l'appareillage optique soit maintenu. On peut donc souhaiter que soit produit un appareillage optique perfectionné pour instruments de polarisation en fluorescence qui required with a sufficient signal-to-noise ratio to allow detection and amplification by a low-noise photomultiplier tube and the associated electronics. These high power bright lamps also require significant cooling to maintain the integrity of the optical apparatus. We may therefore wish to produce an improved optical device for fluorescence polarization instruments which

puisse utiliser des lampes de moindre puissance et de moindre inten- can use lamps of lower wattage and lower intensity

sité et qui donne néanmoins une sensibilité égale ou supérieure à sity and which nevertheless gives a sensitivity equal to or greater than

celle des dispositifs de la technique antérieure. that of the devices of the prior art.

L'invention se rapporte à un appareil optique perfectionné pour instrument de polarisation en fluorescence qui comporte une source de lumière focalisée de faible intensité et The invention relates to an improved optical device for a fluorescence polarization instrument which comprises a low intensity focused light source and

de basse puissance, un filtre à largeur de bande étroite, un pola- low power, a narrow bandwidth filter, a pola-

riseur, et un cristal liquide à effet de champ dans le trajet d'excitation focalisant la lumière excitatrice sur l'échantillon liquide fluorescent. Si aucun champ électrique n'est appliqué au riser, and a field effect liquid crystal in the excitation path focusing the excitation light on the fluorescent liquid sample. If no electric field is applied to

cristal liquide, ce dernier fait tourner de 90 le plan de pola- liquid crystal, the latter turns the plane of polarity by 90

risation de la lumière excitatrice, tandis que, si un champ élec- excitation light, while, if an electric field

trique est appliqué au cristal, le plan de polarisation ne tourne pas de 90 , Ainsi, le fait d'appliquer alternativement un champ électrique au cristal liquide provoque l'application alternative de la lumière d'excitation à l'échantillon suivant des angles de polarisation qui sont perpendiculaires l'un à l'autre. La lumière émise par l'échantillon est filtrée, polarisée et focalisée sur stick is applied to the crystal, the plane of polarization does not rotate 90. Thus, the fact of alternately applying an electric field to the liquid crystal causes the alternative application of excitation light to the sample according to polarization angles which are perpendicular to each other. The light emitted by the sample is filtered, polarized and focused on

un photomultiplicateur en vue du traitement. a photomultiplier for treatment.

La source lumineuse de faible intensicé et de basse puissance est une lampe à halogène au tungstène de 50 W dotée d'un réflecteur qui focalise la lumière sur une ouverture qui est dimensionnée de façon à fournir une quantité suffisante The light source of low intensity and low power is a 50 W tungsten halogen lamp provided with a reflector which focuses the light on an opening which is dimensioned so as to provide a sufficient quantity.

de lumière en fonction de la quantité de l'échantillon liquide. of light depending on the quantity of the liquid sample.

Un dispositif d'absorption de chaleur est placé dans le trajet d'excitation afin d'absorber le rayonnement infrarouge émis via l'ouverture par la lampe et, ainsi, minimiser les effets de la température sur l'échantillon et les éléments se trouvant dans A heat absorption device is placed in the excitation path in order to absorb the infrared radiation emitted via the opening by the lamp and, thus, minimize the effects of temperature on the sample and the elements in it.

le trajet d'excitation.the ride of excitement.

Une série d'écrans formés de minces bandes métal- liques noires, sont placés autour de l'échantillon afin de réduire les réflexions superficielles de la lumière d'excitation qui pour" raient,sinon, s'introduire de manière non souhaitable dans le trajet d'émission. Des moyens sont également prévus pour contrôler la lumière d'excitation et régler l'alimentation électrique de la A series of screens made up of thin black metal bands are placed around the sample in order to reduce the surface reflections of the excitation light which could otherwise be introduced undesirably into the path Means are also provided for controlling the excitation light and regulating the electrical supply of the

lampe de manière à maintenir un niveau sensiblement constant d'inten- lamp so as to maintain a substantially constant level of intensity

sité lumineuse excitatrice.exciting light site.

La description suivante, conçue à titre d'illustra- The following description, intended as an illustration

tion de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur le dessin unique dont la figure est un schéma de principe simplifié illustrant un appareillage optique perfectionné pour instrument de polarisation en tion of the invention, aims to give a better understanding of its characteristics and advantages; it is based on the single drawing, the figure of which is a simplified block diagram illustrating an improved optical apparatus for polarization instrument in

fluorescence selon les principes de l'invention. fluorescence according to the principles of the invention.

Comme le montre la figure unique, il est illustré une lampe à halogène au tungstène 10 de faible puissance et de faible intensité, qui comporte un réflecteur 12 permettant de focaliser la As shown in the single figure, a low power and low intensity tungsten halogen lamp 10 is illustrated, which includes a reflector 12 making it possible to focus the

lumière venant de la lampe sur une ouverture 14 formée dans un élé- light from the lamp on an opening 14 formed in an element

ment 16 opaque à la lumière. Le réflecteur 12 a la forme d'un miroir elliptique. L'élément 16 opaque à la lumière comprend une plaque métallique mince d'une épaisseur d'environ 0,75 mm possédant, des deux côtés, une surface noire non réfléchissante. L'ouverture 14 a un diamètre d'environ 3 mm qui donne une quantité suffisante de lumière pour un échantillon liquide fluorescent 18 d'environ 1 ml contenu dans un tube à essai rond 20. La lampe 10 et le miroir elliptique 12 peuvent être constitués d'un projecteur à halogène au tungstène de 50 W d'un type connu, que l'on peut se procurer, ment 16 opaque to light. The reflector 12 has the shape of an elliptical mirror. The light-opaque member 16 includes a thin metal plate about 0.75 mm thick with a non-reflective black surface on both sides. The opening 14 has a diameter of about 3 mm which gives a sufficient amount of light for a fluorescent liquid sample 18 of about 1 ml contained in a round test tube 20. The lamp 10 and the elliptical mirror 12 can be formed a 50 W tungsten halogen floodlight of a known type, which is available,

tel quel,dans le commerce.as is, commercially.

De part et d'autre de l'élément 16 opaque à la lumière et percé d'un trou, il se trouve un dispositif 22 de réflexion On either side of the element 16 opaque to light and pierced with a hole, there is a device 22 for reflection

de chaleur, ou de suppression de rayonnement infrarouge, et un dis- heat, or suppression of infrared radiation, and a dis-

positif 24 d'absorption de chaleur servant respectivement à réfléchir et absorber le rayonnement infrarouge émis par la lampe, afin de 24 heat absorption positive serving respectively to reflect and absorb the infrared radiation emitted by the lamp, in order to

minimiser tous les effets de la température sur l'échan- minimize all effects of temperature on the sample

tillon et les éléments constitutifs du trajet d'excitation. Le and the components of the excitation path. The

réflecteur de chaleur peut être constitué par in réflecteur multi- heat reflector can be made up of a multi reflector

couches à pellicules dichroiques. Le dispositif d'absorption de chaleur peut être constitué par un verre coloré absorbant du type dichroic film layers. The heat absorption device may consist of an absorbent colored glass of the type

"BG-38" produit par la Société Corion Corporation. "BG-38" produced by Corion Corporation.

Une lentille plan-convexe 26 effectue la collimation A plano-convex lens 26 performs collimation

de la lumière venant de l'ouverture 14. Le faisceau lumineux colli- light coming from the opening 14. The light beam colli-

maté traverse ensuite unl filtre 28 à bande étroite correspondant à peuprès au pic d'absorption de l'élê.ment fluorescent. Un élément 30 séparateur de faisceau en verre transparent réfléchit environ 4% de la lumière incidence sur une lentille plan-convexe 32, laquelle focalise le faisceau lumineux sur un de,éccteur de référence 34, Le signal de sortie du détecteur de référence sert à contrôler et mate then passes through a narrow band filter 28 corresponding roughly to the absorption peak of the fluorescent element. A beam-splitting element 30 in transparent glass reflects about 4% of the light incident on a plano-convex lens 32, which focuses the light beam on one of, reference sensor 34, The output signal of the reference detector is used to control and

régler l'intensité de la lampe via son alimentation électrique 36. adjust the intensity of the lamp via its power supply 36.

Le filament de la lampe est réglé par l'intermédiaire de l'alimen- The filament of the lamp is adjusted via the power supply.

tation électrique 36 en fonction du niveau de signal de référence mesuré venant du détecteur de référence 34 afin de maintenir un niveau constant pour l'intensité lumineuse excitatrice dirigée sur l'échantillon 18, L'élément 30 séparateur de faisceau peut être eonstitué par un couvreobjet de microscope qui est transparent et transmet 96% de la lumière incidente en en réfléchissant donc 4% environ. electric tation 36 as a function of the level of the reference signal measured coming from the reference detector 34 in order to maintain a constant level for the excitation light intensity directed onto the sample 18, the beam-splitting element 30 can be constituted by an object cover microscope which is transparent and transmits 96% of the incident light while reflecting about 4%.

La lumière qui est transmise au travers du sépara- The light that is transmitted through the separa-

teur de faisceau arrive ensuite sur la combinaison d'un polariseur 38 et d'un cristal liquide 40 qui fait fonction de plan de rotation beam torter then arrives on the combination of a polarizer 38 and a liquid crystal 40 which acts as a plane of rotation

de la polarisation. Le polariseur 33 présente un plan de polarisa- of polarization. The polarizer 33 has a plane of polarization.

tion fixe, qui peut être par exemple le plan horizontal H. Le cristal liquide 40 est du type obturateur de transmission en ce qu'il fait tourner la lumière qu'il reçoit de 90e lorsque aucun champ électrique n'est appliqué au cristal et qu'il ne produit aucune rotation du plan de polarisation de la lumière incidente lorsqu'un champ électrique lui est appliqué. L'application sélective du champ électrique au cristal 40 est schématiquement indiqué sur la figure unique par la fermeture d'un commutateur 42, lequel applique une tension et, par conséquent, un champ électrique au cristal. Ainsi, dans le mode de réalisation présenté sur la figure unique, la combinaison polariseur horizontal et cristal liquide sert à alternativement exciter l'échantillon fluorescent 18 au moyen d'une lumière verticalement polarisée et d'une lumière horizontalement polarisée en ce que, lorsqu'on laisse initia- lement le commutateur 42 ouvert, le cristal liquide fait tourner de 90 la lumière qui lui parvient et, par conséquent, l'échantillon est excité par une lumière verticale, après quoi on ferme le commutateur 42, si bien qu'il n'y a aucune rotation et fixed tion, which can for example be the horizontal plane H. The liquid crystal 40 is of the transmission shutter type in that it rotates the light it receives by 90th when no electric field is applied to the crystal and qu 'It produces no rotation of the plane of polarization of the incident light when an electric field is applied to it. The selective application of the electric field to the crystal 40 is schematically indicated in the single figure by the closing of a switch 42, which applies a voltage and, consequently, an electric field to the crystal. Thus, in the embodiment presented in the single figure, the combination of horizontal polarizer and liquid crystal serves to alternately excite the fluorescent sample 18 by means of vertically polarized light and of horizontally polarized light in that, when the switch 42 is initially left open, the liquid crystal rotates the light which reaches it by 90 and, consequently, the sample is excited by a vertical light, after which the switch 42 is closed, so that it there is no rotation and

qu'une lumière horizontale excite l'échantillon. La lumière excita- that a horizontal light excites the sample. The light excited

trice polarisée et collimatée est ensuite focalisée par une len- polarized and collimated trice is then focused by a slow

tille plan-convexe 44 sur le centre de l'échantillon fluorescent 18 se trouvant dans le tube à essai rond 20. De la lumière parasite peut s'introduire dans l'optique émettrice par suite de réflexions au niveau des interfaces air-verre et verre-liquide du tube 20 contenant l'échantillon. Pour minimiser cet effet, le filament de lampe 10 est focalisé au centre du tube 20 de manière que tous les rayons (incidentset réfléchis) puissent entrer du tube et en sortir perpendiculairement à sa surface. Puisque l'optique d'émission qui plano-convex pin 44 on the center of the fluorescent sample 18 located in the round test tube 20. Stray light can be introduced into the emitting optics as a result of reflections at the air-glass and glass interfaces liquid from the tube 20 containing the sample. To minimize this effect, the lamp filament 10 is focused in the center of the tube 20 so that all the rays (incident and reflected) can enter and exit the tube perpendicular to its surface. Since the emission optics which

sera décrite ci-après forme l'image de la région centrale de l'échan- will be described below forms the image of the central region of the exchange

tillon fluorescent 18 avec une efficacité optimale, le fait de focaliser le filament de lampe sur le centre du tube augmente le fluorescent pin 18 with optimum efficiency, focusing the lamp filament on the center of the tube increases the

rendement de l'appareillage et maximalise donc le rendement global. efficiency of the apparatus and therefore maximizes the overall yield.

C'est le rendement de l'appareillage de l'invention qui permet d'utiliser comme source lumineuse une lampe à halogène au tungstène de faible puissance et de faible intensité. On pourra se reporter au brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4 195 932, o il est présenté It is the efficiency of the apparatus of the invention which makes it possible to use as a light source a halogen tungsten lamp of low power and of low intensity. Reference may be made to United States Patent No. 4,195,932, where it is presented

un spectrophotomètre d'absorption dans lequel la lumière est foca- an absorption spectrophotometer in which the light is focused

lisée sur le centre d'un tube A essai rond afin de réduire grande- marked on the center of a round test tube in order to reduce

ment les erreurs dues aux écarts du tube à essai. errors due to deviations from the test tube.

La combinaison du polariseur 38 et du cristal liquide 40 située dans le canal lumineux excitateur constitue un important aspect de l'invention. L'utilisation de dispositifs électro-optiques dans le canal d'émission a été proposée par d'autres. Toutefois, il a été trouvé que les erreurs de rotation inhérentes obtenues dans le cristal liquide soumis à un spectre de composante de polarisation dans le cnnal d'émission entraînaient The combination of the polarizer 38 and the liquid crystal 40 located in the exciting light channel constitutes an important aspect of the invention. The use of electro-optical devices in the transmission channel has been proposed by others. However, it has been found that the inherent rotational errors obtained in the liquid crystal subjected to a polarization component spectrum in the emission channel cause

des valeurs de polarisation mesurées qui n'étaient pas précises. measured polarization values which were not precise.

Selon ces propositions, il a été suggéré que les erreurs de rota- According to these proposals, it has been suggested that rotational errors

tion inhérentes, dans le cas d'utilisation d'un cristal liquide dans le canal d'émission, pouvaient être notablement réduites par inherent tion, when using a liquid crystal in the emission channel, could be significantly reduced by

utilisation de données de référence initiale appropriées compen- use of appropriate initial baseline data compensated

sant les erreurs de rotation de polarisation ultérieurement mesu- the polarization rotation errors subsequently measured

rées. Toutefois, le moyen de compensation ainsi suggéré nécessite des éléments constituants supplémentaires de stockage de données, rees. However, the compensation means thus suggested requires additional constituent elements of data storage,

ainsi qu'un certain temps passé à l'étalonnage initial pour l'obten- as well as some time spent on initial calibration to obtain

tion des données de compensation.compensation data.

Au contraire, les erreurs ressenties dans la technique antérieure sont éliminées selon l'invention par la mise On the contrary, the errors felt in the prior art are eliminated according to the invention by putting

en place du cristal liquide dans le canal d'excitation et par 'uti- in place of the liquid crystal in the excitation channel and by '

lisation d'un polariseur plan fixe en avant du cristal liquide, de reading of a fixed plane polarizer in front of the liquid crystal,

sorte qu'un seul plan de polarisation tombe sur le cristal liquide. so that only one plane of polarization falls on the liquid crystal.

Ainsi, le cristal liquide fait tourner l'unique plan de polarisa- Thus, the liquid crystal rotates the single plane of polarization-

tion sans erreur notable.tion without notable error.

Une série d'écrans 46 constitués de bandes minces de matière plastique ou de métal possédant des surfaces noires A series of screens 46 made of thin strips of plastic or metal with black surfaces

sensiblement non réfl4chissantes sont disposés autour de l'échantil- substantially non-reflective are arranged around the sample

lon 18 afin d'empocher que les réflexions grossières de la lumière d'excitation par le tube à essai 20 et les aires avoisinnantes ne lon 18 in order to prevent the coarse reflections of the excitation light from the test tube 20 and the surrounding areas

pénètrent dans l'optique d'émission sous forme de lumière parasite. enter the emission optics in the form of stray light.

Ainsi que cela est illustré sur la figure unique, le canal de l'optique d'excitation et le canal de l'optique d'émission sont perpendiculaires l'un à l'autre de manière à réduire l'éventualité que la lumière excitatrice ne pénètre de manière non souhaitable dans le canal d'émission. Puisque la quantité de rayonnement émis par l'échantillon fluorescent est très basse, il est souhaitable de réduire le plus possible la lumière d'excitation parasite dans le canal d'émission. Il a été montré que, en l'absence des écrans 46 bordant l'échantillon fluorescent, la lumière excitatrice parasite contribuait notablement à la valeur de polarisation mesurée aussi As illustrated in the single figure, the channel of the excitation optics and the channel of the emission optics are perpendicular to each other so as to reduce the possibility that the excitation light does not enters the transmission channel undesirably. Since the amount of radiation emitted from the fluorescent sample is very low, it is desirable to minimize stray excitation light in the emission channel. It has been shown that, in the absence of the screens 46 bordering the fluorescent sample, the stray excitation light contributes significantly to the measured polarization value also

bien en augmentant la valeur absolue qu'en altérant la reproduc- well by increasing the absolute value than by altering the reproduc-

tibilité, tandis que, avec]'utilisation des écrans, ces effets flexibility, while with the use of screens these effects

non souhaitables étaient sensiblement éliminés. undesirable were significantly eliminated.

L'échantillon 18 peut par exemple contenir un fluide corporel auquel a été ajoutée une substance marquée à l'aide d'un marqueur fluorescent, comme la fluorescéine de sodium. Les molécules biologiques marquées sont ensuite excitées par la lumière incidente venant du canal de lumière d'excitation afin d'émettre de la lumière avec une longueur d'onde plus grande. Une lentille plan-convexe 48 réalise la collimation de la lumière émise, laquelle traverse ensuite un filtre 50 à interférence d'émission à large bande correspondant à peu près au pic d'émission de l'échantillon fluorescent, et un polariseur vertical 52 ayant un plan fixe de Sample 18 may for example contain a body fluid to which a substance marked with a fluorescent marker, such as sodium fluorescein, has been added. The labeled biological molecules are then excited by the incident light from the excitation light channel in order to emit light with a longer wavelength. A plano-convex lens 48 collimates the emitted light, which then passes through a broadband emission interference filter 50 corresponding roughly to the emission peak of the fluorescent sample, and a vertical polarizer 52 having a fixed shot of

polarisation verticale. La lumière d'émission verticalement pola- vertical polarization. The vertically polar emission light

risée et collimatée est ensuite focalisée par une lentille plan- laughed and collimated is then focused by a flat lens

convexe 54 sur une ouverture 56 formée dans un élément 58 opaque à la lumière sensiblement non réfléchissant se trouvant à l'entrée d'un tube photomultiplicateur 60 destiné à poursuite le traitement en fonction de techniques connues. L'ouverture de l'émission 56 a des dimensions de 3,0 mm sur 8,0 mm, qui sont adaptées à la convex 54 over an opening 56 formed in an element 58 opaque to substantially non-reflecting light located at the entrance of a photomultiplier tube 60 intended for further treatment according to known techniques. The opening of the emission 56 has dimensions of 3.0 mm by 8.0 mm, which are adapted to the

quantité de lumière tombant sur le volume du conteneur 20 de l'échan- amount of light falling on the volume of the container 20 of the sample

tillon. Dans un mode de réalisation de prototype selon l'invention, o l'échantillon a été marqué à l'aide de fluorescéine de sodium, le filtre d'excitation 28 est centré sur une longueur d'onde de 485 nm, avec une largeur à mi-puissance de 10 nm. Le filtre d'émission 50 présente une longueur d'onde centrale de furrow. In an embodiment of the prototype according to the invention, where the sample has been labeled using sodium fluorescein, the excitation filter 28 is centered on a wavelength of 485 nm, with a width of 10 nm half power. The emission filter 50 has a central wavelength of

540 nm avec une largeur à mi-puissance de 30 nm. Toutes les len- 540 nm with a half-power width of 30 nm. All the len-

tilles apparaissant sur la figure unique portent une couche anti- pins appearing in the single figure have an anti-

réfléchissante et ont une distance focale de 16,7 mm, un diamètre de 15 mm, une distance focale postérieure de 14,4 mm et un indice de réfraction de 1,785. Avec le prototype ainsi construit, on obtient une sensibilité de l'ordre de 10 il mole de fluorescéine reflective and have a focal length of 16.7 mm, a diameter of 15 mm, a posterior focal distance of 14.4 mm and a refractive index of 1.785. With the prototype thus constructed, a sensitivity of the order of 10 mole of fluorescein is obtained

de sodium.sodium.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure Of course, those skilled in the art will be able

d'imaginer, à partir de l'appareil dont la description vient d'être to imagine, from the device whose description has just been

donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. given by way of illustration only and in no way limiting, various variants and modifications do not depart from the scope of the invention.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1 - Optical apparatus for fluorescence polarization analyzer, where a fluorescent liquid sample is irradiated by means of excitation light and radiates an emission light from which the polarization P is determined on the basis of the expression [ I (Z) -I (Y)] / jIi (Z) + I (Y) I, I (Z) being the measured intensity of a polarization component of the light emitted according to a first polarization angle when the liquid sample is irradiated by means of excitation light polarized at the first angle of polarization, and I (Y) being the measured intensity of the polarization component of the Light emitted at the first angle of polarization when the liquid sample is irradiated by means of excitation light polarized at a second angle of polarization perpendicular to the first angle of polarization, the optical apparatus being characterized in that it comprises: a source of focused light (10) serving to irradiate said sample liquid at by means of excitation light focused substantially on the center of said sample (18), the focused light source comprising a low power and low intensity tungsten halogen lamp (10): a narrow band filter (28) placed between the focused light source and the sample so as to allow the excitation light to pass in substantial correspondence with the absorption band of the fluorescent sample; a first polarizer (38) disposed between the narrow band filter and the sample, the polarizer having a fixed plane of polarization at said first angle of polarization;

a liquid crystal with field effect (40), placed between the polar

sample and the sample, comprising means (42) for applying

alternately quer an electric field to the liquid crystal in order to alternately apply the polarized excitation light

depending on the first or second polarization angle at the sample

liquid titlon; a photomultiplier detector (60) having an inlet opening (56) which limits the emission light seen by said photomultiplier; lenses (48, 54) for focusing the emission light arranged between the sample and the photomultiplier so

to focus the light emitted on the photo aperture opening

multiplier;

a second polarizer (52) disposed between the sample and the photo-

multiplier and having a fixed plane of polarization at said first angle of polarization; and a wide band filter (50) disposed between the sample and the photomultiplier to pass the emitted light in substantial correspondence with the emission band of the fluorescent sample. 2 - Apparatus according to claim 1, characterized in that the first and the second polarizer are vertical polarizers. 3 Apparatus according to claim 2, characterized in that it comprises screens (46) adjacent to the liquid sample in order to substantially prevent reflections of the excitation light from entering the path of the emission light

going up to the entrance opening of the photomultiplier.

4 - Apparatus according to claim 3, characterized in that the focused light source further comprises: a reflector (12) associated with said tungsten halogen lamp (10); a light opaque member (16) having an opening (14) which receives excitation light reflected from the lamp; and excitation light focusing lenses (26, 44) disposed between the aperture of the sample to focus the

excitation light on the center of the sample.

- Apparatus according to claim 4, characterized in that it comprises an element (24) for absorbing infrared radiation disposed between said opening and said lenses

focusing the excitation light.

6 - Apparatus according to claim 5, characterized in that it comprises means (32, 34, 36) for controlling the excitation light, this means for controlling the intensity of the excitation light in order to maintain substantially constant light intensity.