HU190178B - Optical arrangement for increasing the efficiency of apparatus serving for measuring of intensity and spectra of ultra faint light - Google Patents
Optical arrangement for increasing the efficiency of apparatus serving for measuring of intensity and spectra of ultra faint light Download PDFInfo
- Publication number
- HU190178B HU190178B HU370583A HU370583A HU190178B HU 190178 B HU190178 B HU 190178B HU 370583 A HU370583 A HU 370583A HU 370583 A HU370583 A HU 370583A HU 190178 B HU190178 B HU 190178B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- light
- measuring
- ultra
- diameter
- intensity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
A találmány olyan optikai elrendezésre vonatkozik, amely ultra gyenge fény (10~16 W) intenzitásának és spektrumának mérésére szolgáló berendezés hatásfokának növelésére alkalmas. A berendezés tartalmaz egy fényforrást (1), azt körülvevő fűtő köpenyt (2) ezen áthaladó száloptikai köteget (3), kúpos fényszükítőt (4), szinkrontárcsát (5), egy háromtagból álló lencserendszert (6) adott esetben szűrőt (7) és egy elektronsokszorozót (8). Tekintettel az érzékenységére, az elrendezés segítségével az ultra gyenge fényt emittáló kemilumineszcenciás és biolumineszcenciás jelenségek is mérhetők. Kiválóan használható a megoldás minőségellenőrzésre az élelmiszeriparban, a kőolajiparban, a műanyagok degradációs folyamatainak vizsgálatára és nem utolsó sorban a tudományos kutatásban és az orvosi diagnosztikában. 1. QöroThe present invention relates to an optical arrangement for increasing the efficiency of an apparatus for measuring the intensity and spectrum of ultra-weak light (10 ~ 16 W). The apparatus comprises a light source (1), a heating jacket (2) surrounding it, a fiber optic bundle (3) passing through it, a conical lighter (4), a synchronous disc (5), a three-member lens system (6), optionally a filter (7) and a filter. electron multiplier (8). Due to its sensitivity, the arrangement can be used to measure ultra-low light-emitting chemiluminescence and bioluminescence phenomena. It is an excellent solution for quality control in the food industry, the oil industry, the degradation processes of plastics and, last but not least, in scientific research and medical diagnostics. 1. Qöro
Description
A találmány tárgya optikai elrendezés ultra gyenge fény intenzitásának és spektrumának mérésére szolgáló berendezés hatásfokának növelésére.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an optical arrangement for increasing the efficiency of an apparatus for measuring ultra-low light intensity and spectra.
Napjainkban közismert jelenségnek nevezhetjük a lumineszcenciát, mely egyes anyagok azon tulajdonságát jelenti, hogy energiaközlés hatására molekulái elektrongerjesztett állapotba kerülnek és az ezen folyamat során felvett energia egy részét meghatározott energiájú fénykvantumok formájában sugározzák ki. Gerjesztésre bármilyen energiafajta felhasználható (termikus, elektromos, ionizációs stb.) és a fénykibocsájtásra képes anyag bármilyen halmazállapotú lehet. A jelenség alkalmazásának a hétköznapi életben is nagy szerepe van, mert ezen az elven működik pl. a fénycsővilágítás, a televízió képernyője, sőt a radioaktív sugárzás mérésére szolgáló ún. szcintillúciós méréstechnika is.Luminescence is a well-known phenomenon nowadays, which refers to the property of certain substances that, when energy is transmitted, their molecules are electron-excited and emit part of the energy absorbed during this process in the form of light-quantum energy of a specified energy. Any type of energy (thermal, electrical, ionization, etc.) and any substance capable of emitting light can be used for excitation. Applying this phenomenon plays an important role in everyday life as well. so-called fluorescent lighting, television screens, and even radioactive radiation. also scintillation measuring technique.
A kemilumineszcenciára ugyanez a definíció érvényes, de azzal a megszorítással, hogy a fénykibocsátásra képes molekula kémiai átalakulása során képződik abban a pillanatban és a folyamatban felszabaduló kémiai energia közvetlenül elektrongerjesztett állapotban hozza létre.The same definition applies to chemiluminescence, but with the restriction that it generates the instantaneous chemical energy generated by the chemical transformation of a molecule capable of emitting light and produces it directly in the electron-excited state.
Ez a megszorítás a fény intenzitására vonatkozóan súlyos következménnyel jár. Míg a bevezetőben említett példákban a fénycső vagy a TV-képernyő fénye szabad szemmel jól észlelhető, a kemrlumineszcencia fénye a legtöbb esetben olyan gyenge, hogy csak különleges érzékelőkkel (fotoelektronsokszorozó) mutatható ki, bár ide sorolható a biokémiai folyamatok segítségével világító szentjánosbogár, vagy a világító halak fénye is). Ennek oka, hogy a kémiai történéskor szabaddá váló energia az anyagi környezetben szétoszolva csak igen kis valószínűséggel hoz létre a fénykibocsájtásra alkalmas elektrongerjesztett állapotú molekulákat és ezek az elektrongerjesztett molekulák is csak igen kis valószínűséggel jutnak vissza alapállapotukba sugárzásos átmenet útján. Ezért a fénykisugárzás hatásfoka, ami e két valószínűség szorzata, igen kicsiny szám: 10“8-10“”.This restriction has serious consequences for the intensity of light. While in the examples mentioned in the introduction, the light from a fluorescent lamp or TV screen is clearly visible to the naked eye, the light of the chemrluminescence is in most cases so poor that it can only be detected by special sensors (photoelectron multiplier). fish light). The reason for this is that the energy released during chemical occurrence in the material environment is only very unlikely to produce electron-excited molecules capable of emitting light, and these electron-excited molecules are also very unlikely to return to their ground state by radiation transitions. Therefore, the light emission efficiency, which is the product of these two probabilities, is a very small number: 10 “ 8 -10” ”.
A kemilumineszcenciára alkalmazott megszorítás azt is tartalmazza, hogy a kémiai folyamatban energiának kell felszabadulni. Mivel ez csak az ún. exotherm reakciókban valósul meg, nem meglepő, hogy kemilumineszcencia fény megjelenése általában oxidációs folyamatokkal kapcsolatos. Ha figyelembe vesszük azt, hogy az oxigén földünkön szinte mindenütt jelen van és az oxidációs folyamatok mind biológiai, mind ipari szempontból alapvető jelentőségűek (bár az élettelen világban károsak is lehetnek, pl. korrózió), akkor nyilvánvaló, hogy a kemilumineszcencia jelenségének tanulmányozása mind a tudomány, mind a technika továbbfejlődésének szempontjából igen fontos.The constraint applied to chemiluminescence also includes the need to release energy in the chemical process. Because this is only the so-called. exothermic reactions, it is not surprising that the appearance of chemiluminescence light is usually associated with oxidation processes. Given that oxygen is ubiquitous on our planet and that oxidation processes are of fundamental biological and industrial importance (although they can be harmful in the inanimate world, such as corrosion), it is clear that studying the phenomenon of chemiluminescence is , both very important for the development of technology.
A kemilumineszcencia mérésének lehetséges alkalmazási területei:Possible applications of chemiluminescence measurement include:
a) minőségellenőrzés az élelmiszeriparban(a) quality control in the food industry
b) minőségellenőrzés a kőolajiparban és kőolajipari termékek vizsgálatában (stabilizátorok, inhibitorok hatásosságának vizsgálata)(b) quality control in the petroleum industry and in the testing of petroleum products (effectiveness of stabilizers, inhibitors)
c) orvosi diagnosztika(c) medical diagnosis
d) műanyagok kémiájában az oxidatív degradáció, ill. annak csökkentését célzó eljárások és adalékanyagok vizsgálatad) oxidative degradation and / or oxidative degradation in plastics chemistry; testing methods and additives to reduce it
e) tudományos kutatás(e) scientific research
A kemilumineszcencia mérésének önmagában ismert méréstechnikája az utóbbi 20 évben nagy fejlődésen ment keresztül. A fejlődés hajtóereje elsősorban az volt, hogy a fénykibocsájtó kémiai folyamat kinetikájának vizsgálata nem adott elegendő információt a fénykibocsájtó molekula azonosításához. Felmerült annak a szükségessége, hogy ennek az önmagában véve is igen gyenge fénynek a spektrumát kell tanulmányozni, mert a spektrumból megállapítható a fénykibocsájtó molekula gerjesztési energia szintje, amely a molekulatípusokra jellemző.The known technique for measuring chemiluminescence has undergone great development in the last 20 years. The main driving force behind this development was that the study of the kinetics of the light-emitting chemical process did not provide sufficient information to identify the light-emitting molecule. There is a need to study the spectra of this very weak light in itself, since the spectrum can be used to determine the excitation energy level of the light-emitting molecule, which is typical of the molecular types.
A kemilumineszcencia spektrométerek kifejlesztéséhez az optikai spektroszkópia elemeit felhasználva olyan berendezések készültek, amelyekben a fényforrásként szolgáló reakcióedény (mérőcella) és a fotoelektronsokszorozó fotokatódja közt levő fényútba prizmát, optikai rácsot, vagy cserélhető interferenciaszűrőket helyeztek el. Ez azzal a következménnyel járt, hogy az amúgy ís gyenge fényintenzitás jelentősen csökkent, mivel csak a prizma, rács vagy interferencia szűrő által átengedett kis hullámhossz tartományba eső fény jutott el a detektorba. Ez az ultragyenge fényintenzitás által keltett elektromos jel már alig különbözik a mérőberendezés saját zajától, melyet elsősorban a fotoelektronsokszorozó önmagában ismert azon tulajdonsága okoz, hogy fotokatódjából ún. termikus emisszióval akkor is kilépnek és sokszorozódnak elektronok, ha semmiféle fényt nem kap a berendezés. Ez a zaj ugyan a fotokatód - 20 - 60 ’C-ra hűtésével, ismert módon erősen csökkenthető, de teljesen meg nem szüntethető.For the development of chemiluminescence spectrometers, using elements of optical spectroscopy, devices were equipped with a prism, an optical grid, or interchangeable interference filters in the light path between the light source reaction vessel (measuring cell) and the photoelectron amplifier photocathode. This resulted in a significant reduction in the otherwise poor light intensity, since only light in the small wavelength range transmitted by the prism, grid, or interference filter had reached the detector. This electrical signal produced by ultra-low light intensity is hardly different from the noise of the measuring apparatus itself, which is caused mainly by the self-known property of the photoelectron multiplier, which is called photocathode. thermal emission also leaves and multiplies electrons even when no light is received. Although this noise can be greatly reduced by cooling the photocathode to -20 to 60'C, it is not completely eliminated.
A mérőberendezések érzékenységének növelésére, azaz a jel/zaj viszony javítására a mérés természetéből fakadóan a legcélszerűbb a hasznos jelek mennyiségének növelése a zaj egyidejű csökkentése mellett.In order to increase the sensitivity of the measuring equipment, i.e. to improve the signal-to-noise ratio, by the nature of the measurement it is best to increase the amount of useful signals while simultaneously reducing the noise.
A hasznos jelek mennyiségének növelése több módon valósítható meg: egyik mód az, hogy csökkentjük a fényforrásként szolgáló mérőcella és a fotoelektronsokszorozó-cső fotokatódja közti távolságot (szélsőséges esetben 0-ra). Ekkor azonban nem marad akkora fényút, hogy a spektrális méréshez szükséges optikai elemeket közbeiktathassuk.There are several ways to increase the amount of useful signals: One way is to reduce the distance between the light source measuring cell and the photocathode of the photoelectron multiplier tube (to 0 in extreme cases). However, at this point, the light path is not large enough to allow the optical elements required for spectral measurement to be inserted.
A másik mód az, hogy a tükrök, vagy átlátszó műanyagból egy darabban készült speciális alakú fényvezetők segítségével a fotonokat minél nagyobb térszögből igyekszünk összegyűjteni. Ez a módszer azért előnyös, mert egyrészt figyelembe veszi a kemilumineszcenciás fény önmagában ismert „egy fotonos” tulajdonságát, mely szerint egy megfelelő módon lejátszódó kémiai történésben csak egy foton keletkezik és ez a tér bármely irányában elhagyhatja a mérőcellát; másrészt lehetőséget ad a spektrumfelvételhez szükséges optikai elemek közbeiktatására.Alternatively, we aim to capture the photons from as wide an angle as possible using mirrors or special shaped light guides made of transparent plastic. This method is advantageous because it takes into account the one-photon property of chemiluminescence light, which, in a proper chemical occurrence, produces only one photon and can leave the measuring cell in any direction; on the other hand, it enables the insertion of optical elements necessary for spectrum acquisition.
A zaj csökkentésére (a fotokatód hűtését már eleve figyelembe véve) a fotoelektromos méréstechnikából önmagában ismert „szinkronizált egyenkénti fotonszámlálás” technikája a legalkalmasabb, mert mind a mérés érzékenységét, mind a stabilitását növeli.To reduce noise (already considering the cooling of the photocathode), the technique known as "synchronized single photon counting", known per se from photoelectric measurement techniques, is the most suitable because it increases both the sensitivity and the stability of the measurement.
A kemilumineszcencia mérésére a forgalombanFor the measurement of chemiluminescence in traffic
-2. 190 178 csak egy japán berendezés van, melynél az érzékenység alsó határa 1015 W. Ez a berendezés azonban csak összfényintenzitás mérésére alkalmas, spektrális meghatározásokra nem használható.-2. 190 178 there is only one Japanese apparatus with a lower sensitivity limit of 10 15 W. However, this apparatus is only suitable for measuring the total luminous intensity and cannot be used for spectral determinations.
H. Inaba és munkatársai 1979-ben megjelent közleményükben [Photochem. Photobiol. 30(1), 169-175 (1979)] ismertettek egy olyan fotonszámláláson alapuló spektrum analizáló berendezést, amely alkalmas igen gyenge (15~I5-1Ö~I6W) kemiés biolumineszcenciás fény vizsgálatára. A megoldás az előzőekben említett jel/zaj viszony javítására rendelkezésre álló lehetőséget kombináltan alkalmazza.H. Inaba et al., 1979, Photochem. Photobiol. 30 (1), 169-175 (1979)] have been described in a spectral analysis based on photon counting apparatus suitable for very low (~ 15 ~ I6 I5 -1Ö W) kemiés bioluminescent light examination. The solution combines the above-mentioned signal-to-noise ratio improvement.
Jó tulajdonságainak elismerése mellett rá kell mutatnunk ezen megoldási mód egy igen lényeges korlátjára, amely abból származik, hogy a kemilumineszcencia fény „egy fotonos” természetű, így a fénygyűjtés hatásfoka csak akkor lehet 100%, ha a fényforrás a teljes 4 π térszögben fényvezetővel lenne körülvéve. Ez azonban a gyakorlatban kivihetetlen, mert a mérőcella ebben az esetben hozzáférhetetlenné válnék. Másik megoldás lehetne a fénygyűjtés hatásfokának javítására az, hogy a fényvezető belépő nyilásszögét (ezzel együtt az átmérőjét) növeljük meg. Ez az eljárás azonban maga után vonja a szinkrontárcsa átmérőjének növelését is, mivel a zárás-nyitás okozta tranziensek ideje alatt a számlálót nem szabad működtetni. Hogy ez mit jelent, ha a tranziensek idejét a zárt-, ill. nyitott állapot 10%-ában maximáljuk, az alábbi táblázat mutatja:While acknowledging its good properties, we must point out a very important limitation of this approach, which is that chemiluminescence light is "one photon" in nature, so that the light harvesting efficiency can only be 100% if the light source is surrounded by a light guide over the entire 4 π . In practice, however, this is impracticable because the measuring cell would then become inaccessible. Another way to improve the efficiency of light collection is to increase the inlet angle (and hence the diameter) of the light guide. However, this procedure also involves increasing the diameter of the synchronous disc, since the counter must not be operated during the time of transients caused by closing and opening. What does it mean if the transient time is closed or closed? 10% open state, as shown in the table below:
A fényvezető belépő A szinkrontárcsa nyílásának átmérője átmérője (2 nyitás, (cm) 2 zárás/ford.) (cm)Fiber Optic Inlet Diameter of Synchronous Dial Opening Diameter (2 Opening, (cm) 2 Closing / Rev) (cm)
0,5 ~ 12,80.5 ~ 12.8
1,0 -25,51.0 -25.5
2,0 -51,02.0 -51.0
3,0 -76,53.0-76.5
Az adatokból világosan látható, hogy míg a belépő nyílás 3 cm-es átmérője még messze az optimális alatt van (ha felvesszük, hogy a mérőcella középpontja a fényvezető belépő felületétől 4 cm-re van, akkor a 4π teljes térszögnek csak kb. 3,5%-át látja), a szinkrontárcsa átmérőjét már 76 cm-re kellene megnövelni és így ilyen elem használata már gyakorlatilag megvalósíthatatlan. Célul tűztük ki egy olyan elrendezés megalkotását, melynek segítségével az igen gyenge (10 16 W) fényt ís lehet mérni.From the data, it is clear that while the inlet diameter of 3 cm is still far below the optimum (assuming that the center of the measuring cell is 4 cm from the entrance surface of the light guide, the total spatial angle of 4π is only about 3.5 %), the diameter of the synchronous disc should be increased to 76 cm, making the use of such an element practically impracticable. The aim is to create an arrangement that can measure very low (10 16 W) light.
Találmányunkkal azt kívánjuk elérni, hogy az ultra gyenge fény mérésére szolgáló kemilumineszcencia spektrométer már ismert jó tulajdonságait (nagy érzékenység, jő jel/zaj viszony) megtartva a fénygyűjtés hatásfokát lényegesen megnöveljük és ugyanakkor a szinkrontárcsa átmérőjének növekedését kiküszöböljük.It is an object of the present invention to maintain the known good properties of high-light chemiluminescence spectrometer (high sensitivity, good signal-to-noise ratio) to significantly increase the efficiency of light acquisition while at the same time eliminating the increase in synchrotron diameter.
A találmány lényege az, hogy a spektrométer fényforrását (mérőcellát) különleges módon kiképzett száloptika-kötegekkel vesszük körül és e kötegek egyesített végén kilépő fényt megfelelő alakú fényszűkitőben igen kis átmérőjű fényfolttá redukáljuk. A száloptikának fény továbbítására történő felhasználása önmagában közismert, de alkalmazását fényszegény viszonyok között - a fellépő veszteségek miatt - nem tartják célszerűnek. Kísérleti tapasztalataink ezzel szemben azt mutatták, hogy megfelelő köteg elrendezés esetén az ily módon elkészített fénygyűjtő látószögének növekedése túlkompenzálja a száloptikában fellépő veszteségeket, tehát igen kis intenzitású fény mérésére is célszerűen alkalmazható. A fényszűkítő kilépő nyílásánál nyer elhelyezést a kis átmérőjű szinkronizáló fényszaggató tárcsa, mely után különböző típusú lencsékből álló fénygyűjtő rendszer következik. Ezután a fény a már ismert módon a cserélhető, meredek felfutású felületáteresztő szűrőkön keresztüljut el a fotoelektronsokszorozó fotokatódjára.The object of the present invention is to surround the light source (measuring cell) of the spectrometer with specially designed fiber optic bundles and to reduce the light emitted at the combined ends of these bundles to a very small diameter spot in a light-emitting dimmer. The use of fiber optics to transmit light is known per se, but its use in low light conditions is not considered expedient due to the resulting losses. Our experimental experience, on the other hand, has shown that, with a suitable bundle arrangement, the increase in the viewing angle of the light collector thus made overcompensates for the loss in fiber optics, so that it can also be used for measuring very low intensity light. At the outlet of the headlight, the small-diameter synchronizing light-emitting disk is positioned, followed by a light-gathering system consisting of different types of lenses. Thereafter, light is transmitted to the photoelectron multiplier photocathode in a manner known per se through interchangeable, steep-pass filters.
A találmány szerinti berendezés kivitelezésénél előnyösen úgy járunk el, hogy a fényforrást (mérőcellát) olyan fémből készült fűtőköpenybe helyezzük, melyen megfelelő helyeken furatokat készítünk. E furatokban rögzítjük a száloptikai kötegek végeit, a lehető legközelebb elhelyezve a mérőcellához. (Amennyire a mechanikai konstrukció engedi érintkezve, de legfeljebb 3-5 mm-re. Ez utóbbi esetben optikai csatoló anyagot alkalmazhatunk.) Mivel a száloptikai köteg 150°C-t is elbír, a rögzítési távolság független a fűtőköpeny hőmérsékletétől. Az elhelyezendő száloptikai kötegek számát két tényező befolyásolja. A fénygyűjtés hatásfokának növelése érdekében célszerű lenne a száloptikai kötegek számának növelése, az viszont csökkentené a termosztálást biztosító köpeny hőközlő felületét. Folyadékokban lejátszódó reakciók kemilumineszcenciás vizsgálatára célszerűen hengeres edényt alkalmazunk (a folyamatos keverés elősegítése érdekében), az ebben elhelyezett 3-10 ml mintatérfogat esetén kísérleteink szerint a fenti szempontokat is figyelembe véve 5-7, egyenként 8-9 mm átmérőjű száloptikai köteg helyezhető el optimálisan. A száloptikai kötegek szabad végeit célszerűen körkeresztmetszetű kötegben egyesítjük és ezáltal a mérőcellából különböző irányokban kilépő és a száloptika által felfogott fényt egy helyre koncentráljuk. Az önmagában ismert száloptikának ilyen elrendezésével a fénygyűjtés hatásfokát ugyan megnöveltük, de az egyesített kötegvégek nagy átmérője miatt a szinkrontárcsák átmérője változatlanul nagyon nagy lenne, ezért célszerűen úgy járunk el, hogy a száloptikai kötegek egyesített körkeresztmetszetű végéhez olyan, fényáteresztő anyagból (üveg, műanyag) készült fényszűkitőt csatlakoztatunk, mely a néhány cm átmérőjű belépő fényfoltot kúpos kialakítása következtében néhány mm-esre csökkenti. Ez a fényfoltnagyság már elegendően kicsi ahhoz, hogy a szinkrontárcsa átmérője ne legyen nagyobb 10-15 cm-nél. A fény veszteség csökkentése érdekében a fényszűrő külső felületét fémtükörrel vonjuk be.In the embodiment of the device according to the invention, it is preferable to place the light source (measuring cell) in a metal heating jacket on which holes are made at appropriate places. In these holes, the ends of the fiber optic bundles are fixed, as close as possible to the measuring cell. (As far as mechanical construction permits contact, but not more than 3-5 mm. In the latter case, an optical coupling material can be used.) Because the fiber optic bundle can withstand 150 ° C, the mounting distance is independent of the temperature of the heating jacket. The number of fiber optic bundles to be placed is influenced by two factors. In order to increase the efficiency of light collection, it would be expedient to increase the number of fiber optic bundles, which in turn would reduce the heat transfer surface of the thermostatic jacket. In order to investigate the chemiluminescence of reactions in liquids, a cylindrical vessel is preferably used (to facilitate continuous mixing). Preferably, the free ends of the fiber optic bundles are combined in a bundle of circular cross-sections, thereby concentrating the light exiting the measuring cell in different directions and captured by the fiber optic. While this arrangement of the known fiber optics has increased the efficiency of light collection, the large diameter of the combined bundle ends will still result in a very large diameter of the synchronous discs, so that A light filter is attached which reduces the incoming light spot to a few mm due to its conical design. This spot size is already small enough for the synchronous disc to be no larger than 10-15 cm in diameter. To reduce light loss, the outer surface of the light filter is coated with a metal mirror.
Tekintettel arra, hogy a találmány szerinti berendezés megvalósításánál a kúpos fényszűkítő célszerűen csak néhány cm hosszú, az erősen összetartó fénysugár röviddel a kilépés után ugyanolyan erősen széttartóvá válik, és ezért a szinkrontárcsa síkján történő áthaladása után a fényt olyan lencserendszeren vezetjük át, mely a széttartó fénysugarat párhuzamosba, majd fókuszálja és végül kis átmérőjű, párhuzamos fénynyalábbá alakítva juttatja a felületáteresztő szűrőkön keresztül a fotoelektronsokszorozó fotokatódjára.In view of the fact that in the embodiment of the invention the conical light reducer is preferably only a few centimeters long, the strongly cohesive beam becomes equally diffuse shortly after exiting and therefore, after passing through the plane of the synchronous disc, is transmitted through a lens system which diffuses and then focuses and finally transforms it into a small-diameter, parallel beam of light through the light transmission filters to the photocathode of the photoelectron multiplier.
-3A találmány szerinti berendezés kivitelezésénél alkalmazott lencserendszer célszerűen legalább 3 lencséből áll. Ezek közül az első megfelelő átmérőjű és rövid fókusztávolságú kétszer domború lencse, mely a fényszűkítőbői kilépő széttartó fényt nagy átmérőjű párhuzamos fénynyalábbá alakítja.The lens system used to implement the apparatus of the present invention preferably comprises at least 3 lenses. The first of these is a double-convex lens with a suitable diameter and short focal length, which converts the diffused light exiting the light reducer into a large diameter parallel beam.
A második lencse az elsővel azonos méretű és tulajdonságú és a nagy átmérőjű párhuzamos sugárnyaláb fókuszálására szolgál. A harmadik lencse a második lencse fókusztávolságánál lényegesen rövidebb fókusztávolságú, kétszer homorú vagy kétszer domború lencse megfelelő elhelyezés esetén a második lencse által fókuszált fénysugarat néhány mm átmérőjű, párhuzamos sugárnyalábbá alakítja.The second lens is used to focus a parallel beam of the same size and property as the first and a large diameter. The third lens converts the beam of light focused by the second lens into a parallel beam of a few millimeters diameter when properly positioned with a focal length of substantially less than the focal length of the second lens, twice concave or twice convex.
Ez a sugárnyaláb a már ismert módon jut a fotoelektronsokszorozóba.This beam enters the photoelectron multiplier in the known manner.
Ha a találmány szerinti berendezés kivitelezésénél üveg helyett kvarcból készült eszközöket és kvarcablakos fotoelektronsokszorozót alkalma- zunk, akkor az önmagában ismert módon az ultraibolya tartományban fellépő kemilumineszcenciás fényt tehetjük vizsgálat tárgyává.If quartz devices and quartz window photoelectron multipliers are used instead of glass in the apparatus of the present invention, chemiluminescence light in the ultraviolet region can be assayed in a manner known per se.
A fentiek alapján a találmány szerinti berendezés áll az 1 fényforrásból, a fémből készült 2 fűtőköpenyből, az ezen átmenő 3 száloptikai kötegből, a 2 kúpos 4 fényszűkitöből, az 5 szinkrontárcsából, a 6 lencserendszerből, adott esetben a 7 szűrőből és a 8 elektronsokszorozóból.Accordingly, the apparatus according to the invention consists of a light source 1, a metal heating mantle 2, a fiber optic bundle 3 passing through it, a conical light filter 2 , a synchronous disk 5, a lens system 6, optionally a filter 7 and an electron multiplier.
A berendezés az ultra gyenge fények intenzitásának mérésére úgy tehető alkalmassá, hogy a rend- 3 szerből a szűrőt kiiktatjuk.The device for measuring ultra-weak light intensity may be adapted so that the agent system 3 Deactivating the filter.
A találmány szerinti berendezés kivitelét az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példával ismertetjük:The invention is illustrated by the following non-limiting example.
PéldaExample
A 24 mm külső átmérőjű üvegcellát olyan, fémből készült fütőköpenybe helyezzük, melynek belső átmérője 30, külső átmérője pedig 52 mm. Ehhez 4 egyenként 8 mm aktív átmérőjű, hatágú üveg száloptikát alkalmazva a fűtőköpeny oldalpalástján 5, fenéklapján pedig egy rögzítő furatot helyezhetünk el. A rögzített száloptika vége ez esetben közelítőleg egy 12 mm sugarú gömb felszínén helyezkedik el. 4 Mivel a gömb felülete kb. 18 cm2, az elhelyezett 6 száloptikai köteg aktív felülete pedig 3,84 cm2, a fényt a teljes 4 π térszög 21 %-áról sikerült összegyűjteni. Ez természetesen csak elméletileg elérhető maximum, mivel a száloptikai köteg elemi szálai 5i közti hézagokba jutó fény nem lép ki a köteg másik végén. Ha a veszteséget 40%-nak vesszük fel, még mindig négyszer annyi fényt gyűjtünk össze, mint a forgási ellipszoid alakú plexifényvezetővel.The 24 mm outside diameter glass cell is placed in a metal heating mantle having an inner diameter of 30 mm and an outer diameter of 52 mm. This can be achieved by using 5 fiber optics with 4 active diameters of 8 mm each, with 5 mounting holes on the side panel of the heating jacket and a mounting hole on the bottom panel. The end of the fixed fiber optic is then located on the surface of a sphere having a radius of approximately 12 mm. 4 Since the sphere has a surface area of approx. 18 cm 2 and the active surface of the 6 fiber optic bundles had an active surface area of 3.84 cm 2 , and light was collected from 21% of the total 4 π sphere. This is, of course, only theoretically attainable to the maximum, since the light entering the gaps between the filaments of the fiber optic bundle 5i does not escape at the other end of the bundle. If we take the loss at 40%, we still collect four times as much light as the rotating ellipsoid plexiglass.
A kb. 40-50 cm hosszú száloptikai kötegek egye- 5! sített körkeresztmetszetű kilépési felülete kb. 22The approx. 40-50 cm long fiber optic bundles with unique 5! Exit surface of circular cross section approx. 22
178 .178.
mm 0 -jű kör. Az ehhez szükséges szinkrontárcsa átmérő, ha a tranziensek idejét 10%-ban maximáljuk, a táblázat adatai szerint minimálisan 51 cm. Ez 5 elfogadhatatlanul nagy. Ezért a 22 mm átmérőjű kilépési felülethez plexiből készült kúpos fényszűkitőt csatlakoztatunk, melynek nagyobbik átmérője 22 mm (belépő felület), kisebbik átmérője pedig 5 mm (kilépő felület). A kúp magassága 6 cm és polírozott palástjára fémtükör van felgőzölve. Az 5 mm-es kilépő réshez tartozó szinkrontárcsa átmérő a táblázat szerint mindössze 12,8 cm és ez már minden nehézség nélkül alkalmazható.mm 0 circle. The synchronous disc diameter required for this, when maximizing the transient time by 10%, is a minimum of 51 cm according to the table. That's 5 unacceptably large. Therefore, a plexiglass cone light adapter with a larger diameter of 22 mm (entrance surface) and a smaller diameter of 5 mm (exit surface) is attached to the 22 mm diameter exit surface. The cone has a height of 6 cm and a metal mirror is steamed on its polished mantle. According to the table, the diameter of the synchronous disc of the 5 mm outlet gap is only 12.8 cm and can be used without any problems.
Mivel a szinkrontárcsát áthaladó széttartó fénynyaláb kb. 6 cm távolságban éri el újra a 22 mm-es átmérőt, két darab 4 cm-es fókusztávolságú és 3 cm átmérőjű bikonvex lencsével gyakorlatilag veszteség nélkül párhuzamosítható, majd fókuszálható a széttartó fénynyaláb. A második lencse és a fókuszθ pont közé elhelyezett 2 cm fókusztávolságú és 3 cm átmérőjű bikonkáv lencse segítségével maximum 1 cm átmérőjű párhuzamos sugárnyalábot kapunk, melyet a szűrőkön keresztül a fotoelektronsokszorozóba juttatunk.Since the diffused light beam passing through the synchronous disc is approx. It reaches a diameter of 22 mm at 6 cm, with two biconvex lenses with a focal length of 4 cm and a diameter of 3 cm, practically without loss and parallel focusing of the diffused light beam. A biconcave lens with a focal length of 2 cm and a diameter of 3 cm placed between the second lens and the focal point θ produces a parallel beam with a maximum diameter of 1 cm, which is passed through the filters into the photoelectron multiplier.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU370583A HU190178B (en) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Optical arrangement for increasing the efficiency of apparatus serving for measuring of intensity and spectra of ultra faint light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU370583A HU190178B (en) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Optical arrangement for increasing the efficiency of apparatus serving for measuring of intensity and spectra of ultra faint light |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT35382A HUT35382A (en) | 1985-06-28 |
| HU190178B true HU190178B (en) | 1986-08-28 |
Family
ID=10965158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU370583A HU190178B (en) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Optical arrangement for increasing the efficiency of apparatus serving for measuring of intensity and spectra of ultra faint light |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU190178B (en) |
-
1983
- 1983-10-28 HU HU370583A patent/HU190178B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT35382A (en) | 1985-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4445596B2 (en) | Optical measuring device for detecting luminescence or fluorescence signals | |
| Motz et al. | Optical fiber probe for biomedical Raman spectroscopy | |
| US4200802A (en) | Parabolic cell analyzer | |
| US5521703A (en) | Diode laser pumped Raman gas analysis system with reflective hollow tube gas cell | |
| US6922246B2 (en) | Bottom fluorescence illumination assembly for an imaging apparatus | |
| EP1478916B1 (en) | Fluorescence illumination assembly for an imaging apparatus | |
| US7405824B2 (en) | Optical coupling system of light measuring device and sample | |
| JP2009510475A (en) | Sensitive emission collection and detection system | |
| US5221958A (en) | Reflection fluorometer | |
| JPH03503453A (en) | Optical read head for immunoassay test equipment | |
| CN206348269U (en) | A kind of bioluminescence collection structure based on ellipsoidal mirror | |
| US7539363B2 (en) | Fiber optic probe for detecting the presence or absence of one or more substances within a medium | |
| US10520438B2 (en) | Collection optics system for spectrometer and Raman spectral system | |
| JPH03503454A (en) | Optical reader for immunoassays | |
| CN101384943B (en) | Scanning apparatus for reading storage phosphor plates | |
| JP2807777B2 (en) | Optical absorption spectrum measuring device using slab optical waveguide | |
| US20110042585A1 (en) | Fiber optical assembly for fluorescence spectrometry | |
| JPH02500613A (en) | High sensitivity optical imager | |
| HU190178B (en) | Optical arrangement for increasing the efficiency of apparatus serving for measuring of intensity and spectra of ultra faint light | |
| CN108828682B (en) | Multi-channel explosive and drug detector | |
| US20210298604A1 (en) | Method and apparatus for measuring spectrum of raman-scattered light using time gated detection | |
| JP2008512666A (en) | Instruments and methods compatible with optical measurements of amplified luminescent proximity homogeneity assay (Amplified Luminescent Proximity Homogenous Assay) | |
| US7565042B2 (en) | Sensitive emission light gathering and flow through detection system | |
| JPH05500446A (en) | Fluorescent radiation collector for image scanners | |
| CN212059104U (en) | Wide-spectrum high-sensitivity Raman spectrometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HU90 | Patent valid on 900628 | ||
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |