KR20220031754A - 광 산란 검출기 및 광 산란 검출기용 샘플 셀 - Google Patents

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KR20220031754A
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맥스 해니
마이클 피. 머피
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엠 앤 제이 사이언티픽, 엘엘씨
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Abstract

샘플 셀, 샘플 셀을 이용하는 광 산란 검출기 및, 이를 이용하는 방법이 제공된다. 상기 샘플 셀은 그 몸체를 통하여 축방향으로 연장되는 유로를 형성하는 몸체를 포함할 수 있다. 상기 유로는 제 1 외부 섹션과 제 2 외부 섹션 사이에 개재된 원통형 내부 섹션을 포함할 수 있다. 상기 제 1 외부 섹션은 절두 원추형일 수 있다. 상기 제 1 외부 섹션의 제 1 단부는 내부 섹션과 직접 유체 연통할 수 있고, 제 2 단부에서 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 가질 수 있다. 상기 몸체는 내부 섹션과 직접 유체 연통되는 입구를 더 형성할 수 있다. 상기 입구는 샘플을 유로의 내부 섹션으로 보내도록 구성될 수 있다.

Description

광 산란 검출기 및 광 산란 검출기용 샘플 셀{LIGHT SCATTERING DETECTORS AND SAMPLE CELLS FOR THE SAME}
본 발명은 광 산란 검출기 및 광 산란 검출기용 샘플 셀, 그리고 광 산란 검출기를 이용하는 방법에 관한 것이다.
종래의 광 산란 검출기는 종종 용액에 현탁된 다양한 분자 또는 용질의 하나 이상의 물리적 속성 또는 특성을 결정하기 위해 크로마토그래피 기술과 함께 이용된다. 예를 들어, 광 산란 검출기는 다양한 중합체의 분자량 및 회전 반경을 결정하기 위해 겔 투과 크로마토그래피(GPC)와 함께 종종 이용된다. 광 산란 검출기에서, 분자(예를 들어, 중합체)를 함유하는 샘플 또는 유출물(effluent)은 샘플 셀을 통해 입구로부터 그와 반대쪽 단부에 배치된 출구로 흐른다. 상기 유출물이 샘플 셀을 통해 흐를 때, 그 유출물은 콜리메이트 광 빔(collimated beam of light)(예를 들어, 레이저)에 의해 조명된다. 상기 광 빔과 유출물의 중합체의 상호 작용은 산란된 광을 생성한다. 상기 산란된 광은 이후 중합체의 물리적 특성을 결정하기 위해 강도 및 각도와 같은 다양한 속성에 대해 측정 및 분석된다.
종래의 광 산란 검출기는 광범위한 분자의 물리적 속성을 결정하는데 효과적인 것으로 입증되었지만, 종래의 광 산란 검출기는 작은 분자를 분석하는 능력이 제한되어 있다. 예를 들어, 종래의 광 산란 검출기는 종종 약 10 nm 미만의 회전 반경을 갖는 분자의 Rg를 측정하기 위한 감도(sensitivity) 및/또는 해상도가 부족하다. 상술한 관점에서, 종래의 광 산란 검출기는 종종 검출기의 감도를 증가시키기 위해 비교적 큰 파워 또는 에너지를 갖는 레이저를 수반한다. 그러나 더 큰 파워을 가진 레이저를 통합하는 것은 비경제적이고, 상대적으로 더 큰 레이저 풋프린트로 인해 더 큰 장비를 필요로 한다. 대안 적으로, 종래의 광 산란 검출기에서 샘플 셀의 부피는 산란 된 광의 강도를 증가시키기 위해 증가될 수 있다. 그러나, 종래의 샘플 셀의 부피를 증가시키면 과도한 피크 확장(peak broadening)이 초래된다.
따라서, 피크 확장 없이 광 산란 검출기의 감도 및/또는 해상도를 증가시키기 위한 개선된 광 산란 검출기 및 그 샘플 셀, 및 그러한 방법이 필요하다.
본 요약은 본 발명 개시의 하나 이상의 실행예의 일부 양태의 단순화된 요약을 소개하고자 한 것이다. 본 발명 개시의 추가적인 적용 가능성의 영역은 이후 제공되는 상술한 설명으로부터 명확해질 것이다. 본 요약은 본 발명 개시의 핵심 또는 중요 요소들을 널리 개관하거나 식별하고자 한 것이 아니고, 본 개시의 범위를 기술하고자 한 것도 아니다. 오히려, 이하의 상세한 설명의 서막으로서 하나 이상의 개념을 단순화된 형태로 단지 제시하고자 한 것이다.
본 발명 개시에 구현된 상술한 및/또는 다른 양태들 그리고 유용성은 광 산란 검출기를 위한 샘플 셀을 제공함에 의하여 달성될 수 있다. 상기 샘플 셀은, 몸체를 통하여 축방향으로 연장되는 유로(flowpath)를 형성하는 상기 몸체를 포함할 수 있다. 상기 유로는 제 1 외부 섹션과 제 2 외부 섹션 사이에 개재된 원통형 내부 섹션을 포함한다. 상기 제 1 외부 섹션은 절두 원추형이고, 상기 제 1 외부 섹션의 제 1 단부는 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하고 상기 제 1 외부 섹션의 제 2 단부에서의 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 가질 수 있다. 상기 몸체는, 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하여 샘플을 상기 유로의 내부 섹션으로 보내도록 구성된 입구를 더 형성한다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 제 2 외부 섹션은 절두 원추형이고, 상기 제 2 외부 섹션의 제 1 단부는 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하고 상기 제 2 외부 섹션의 제 2 단부에서의 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 가진다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 몸체는 그 몸체를 통하여 연장되는 제 1 출구 및 제 2 출구를 더 형성하고, 상기 제 1 출구 및 제 2 출구는 상기 제 1 및 제 2 외부 섹션의 각각의 제 2 단부를 폐기물 라인과 유체적으로 연결하도록 구성된다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 몸체는 그 몸체를 통하여 축방향으로 연장되는 제 1 리세스를 형성하고, 상기 제 1 리세스는 상기 제 1 외부 섹션과 유체 연통하며 상기 광 산란 검출기의 제 1 렌즈를 수용하도록 구성된다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 몸체는 그 몸체를 통하여 축방향으로 연장되는 제 2 리세스를 형성하고, 상기 제 2 리세스는 상기 제 2 외부 섹션과 유체 연통하며 상기 광 산란 검출기의 제 2 렌즈를 수용하도록 구성된다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 몸체는 그 몸체를 통하여 방사상으로 연장되는 개구를 형성하고, 상기 개구는 상기 유로의 내부 섹션과 직접 유체 연통한다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 개구 내에 배치된 광학적으로 투명한 재료를 더 포함한다.
본 발명 개시에 구현된 상술한 및/또는 다른 국면 및 유용성은, 광 산란 검출기를 제공함에 의하여 달성된다. 상기 광 산란 검출기는, 광 빔(a beam of light)을 방출하도록 구성된 레이저;와, 몸체를 통하여 연장되는 유로를 형성하는 상기 몸체를 포함하고, 상기 유로는 상기 광 빔과 정렬된 중심선을 가지며, 상기 유로가 제 1 외부 섹션과 제 2 외부 섹션 사이에 개재된 원통형 내부 섹션을 포함하는, 샘플 셀을 포함한다. 상기 제 1 외부 섹션은 절두 원추형이고, 상기 제 1 외부 섹션의 제 1 단부는 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하고 상기 제 1 외부 섹션의 제 2 단부에서의 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 가진다. 상기 몸체는, 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하여 샘플을 상기 유로의 내부 섹션으로 보내도록 구성된 입구를 더 형성한다. 상기 광 산란 검출기는 또한, 상기 샘플 셀과 작동 가능하게 결합되고 상기 샘플 셀로부터 방출된 산란광을 수광하도록 구성된 적어도 하나의 검출기를 포함한다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 제 2 외부 섹션은 절두 원추형이고, 상기 제 2 외부 섹션의 제 1 단부는 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하고 상기 제 2 외부 섹션의 제 2 단부에서의 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 가진다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 광 산란 검출기는 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈를 더 포함하고, 상기 제 1 렌즈는 상기 유로의 제 1 외부 섹션에 인접하게 배치되고, 상기 제 2 렌즈는 상기 유로의 제 2 외부 섹션에 인접하게 배치된다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 광 산란 검출기는 제 1 미러 및 제 1 검출기를 더 포함하고, 상기 제 1 미러는 상기 제 1 렌즈의 근방에 배치되고 상기 샘플 셀로부터 제 1 검출기로 전방 산란광을 반사시키도록 구성된다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 광 산란 검출기는 제 2 미러 및 제 2 검출기를 더 포함하고, 상기 제 2 미러는 상기 제 2 렌즈의 근방에 배치되고 상기 샘플 셀로부터 제 2 검출기로 후방 산란광을 반사시키도록 구성된다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 몸체는 그 몸체를 통하여 방사상으로 연장되는 개구를 형성하고, 상기 개구는 상기 유로의 내부 섹션과 직접 유체 연통한다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 광 산란 검출기는 상기 개구 내에 배치되고 상기 샘플 셀로부터 직각 산란된 광을 수광하도록 구성된 제 3 검출기를 더 포함한다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 몸체는 그 몸체를 통하여 연장되는 제 1 출구 및 제 2 출구를 더 형성하고, 상기 제 1 출구 및 제 2 출구는 상기 제 1 및 제 2 외부 섹션의 각각의 제 2 단부를 폐기물 라인과 유체적으로 연결하도록 구성된다.
본 발명 개시에 구현된 상술한 및/또는 다른 국면 및 유용성은, 본 명세서에 개시된 임의의 광 산란 검출기를 사용하는 방법을 제공함에 의하여 달성될 수 있다. 상기 방법은, 상기 레이저로부터 상기 샘플 셀의 유로로 또한 그 유로를 통하여 상기 광 빔을 방출하는 단계, 상기 샘플 셀의 입구를 통해 샘플을 상기 유로의 내부 섹션으로 유동시키는 단계, 상기 샘플의 제 1 부분을 상기 내부 섹션으로부터 제 1 절두 원추형 외부 섹션으로 그리고 제 1 절두 원추형 외부 섹션을 통해 상기 외부 섹션의 제 1 단부로부터 제 2 단부로 유동시키는 단계, 및 상기 샘플의 제 1 부분을 상기 제 1 절두 원추형 외부 섹션의 제 2 단부로부터 상기 제 1 출구를 통해 폐기물 라인으로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 방법은, 상기 샘플의 제 2 부분을 상기 내부 섹션으로부터 제 2 절두 원추형 외부 섹션으로 그리고 제 1 절두 원추형 외부 섹션을 통해 상기 외부 섹션의 제 1 단부로부터 제 2 단부로 유동시키는 단계와, 상기 샘플의 제 2 부분을 상기 제 2 절두 원추형 외부 섹션의 제 2 단부로부터 상기 제 2 출구를 통해 폐수 라인으로 유동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 방법은, 상기 유로로부터 방출된 전방 산란광을 상기 제 1 미러에 의하여 상기 제 1 검출기로 향하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 방법은, 상기 유로에서 방출된 후방 산란광을 상기 제 2 미러에 의하여 상기 제 2 검출기로 향하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 방법은, 상기 유로에서 방출된 직각 산란광을 상기 제 3 검출기로 항하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 적용 가능성의 영역은 이후 제공되는 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. 본 개시의 일부 전형적인 양태들을 지시하는 상세한 설명과 특정한 예시들은, 단지 예증을 위한 것으로서, 본 개시의 범위를 제한하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 할 것이다.
본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명 개시의 다양한 실행예를 예시한다. 본 발명 개시의 실행예들에서 이들 및/또는 다른 양상들 및 장점들은 첨부 도면들과 관련하여 취해진 다양한 실행예들에 관한 다음의 설명으로부터 명백해지고 더 쉽게 이해될 것이다. 도면의 일부 세부 사항은 엄격한 구조적 정확성, 세부 사항 및 척도(scale)를 유지하기보다는 본 발명 개시의 이해를 용이하게 하도록 간략화되어 그려져 있음에 유의해야 한다. 이들 도면/도형은 설명을 위한 것이며 제한적인 것이 아니다.
도 1a는 개시된 하나 이상의 실행예에 따른 예시적인 샘플 셀을 포함하는 예시적인 광 산란 검출기의 개략도를 도시한다.
도 1b는 개시된 하나 이상의 실행예에 따른, 도 1a의 예시적인 샘플 셀의 개략도를 도시한다.
도 1c는 개시된 하나 이상의 실행예에 따른, 분석대상 산란광이 없는 도 1a의 예시적인 샘플 셀의 개략도를 도시한다.
도 1d는 개시된 하나 이상의 실행예에 따른, 도 1c에서 1D로 박스로 표시된 샘플 셀의 부분의 확대도를 도시한다.
다양한 전형적인 양태들에 대한 다음의 설명은 사실상 예시일 뿐이며, 본 발명 개시, 그 적용 또는 사용을 제한하려는 것은 아니다.
본 발명 개시 전반에 걸쳐 사용된 바와 같이, 범위는 그 범위 내에있는 각각의 수치 또는 모두 수치를 설명하기 위해 약칭으로 사용된다. 범위 형식에 대한 설명은 단지 편의 및 간결성을 위한 것이며, 여기에 개시된 임의의 실시예 또는 실행예의 범위에 대한 융통성 없는 제한으로 해석되어서는 안된다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 개시된 범위는 모든 가능한 하위 범위뿐만 아니라 그 범위 내의 개별 수치를 구체적으로 개시한 것으로 해석되어야 한다. 이와 같이, 범위 내의 임의의 값이 그 범위의 말단으로서 선택될 수 있다. 예를 들어, 1 내지 5와 같은 범위의 설명은, 그 범위 내의 개별 숫자, 예컨대 1, 2, 3, 3.2, 4, 5 등 뿐 아니라 1.5 내지 3, 1 내지 4.5, 2 내지 5, 3.1 내지 5 등과 같은 하위 범위들도 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 이는 범위의 폭에 관계없이 적용되는 것이다.
또한, 모든 수치는 "약" 또는 "대략"의 지시된 값이고, 당업자에 의해 예상되는 실험적 오차 및 변형을 고려한 것이다. 본원에 개시된 모든 수치 및 범위는 "약"이 이와 함께 사용되는지에 관계없이 대략적인 값 및 범위임을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어 "약"은 해당 수치와 함께 그 수치의 ± 0.01 % (포함), ± 0.1 % (포함), ± 0.5 % (포함), ± 1 % (포함), 그 수치의 1 % (포함), 그 수치의 ± 2 % (포함), 그 수치의 ± 3 % (포함), 그 수치의 ± 5 % (포함), 그 수치의 ± 10 % (포함) 또는 그 수치의 ± 15 % (포함)일 수 있는 값을 의미함을 이해해야 한다. 수치 범위가 본 명세서에 개시될 때, 그 범위 내에 속하는 임의의 수치가 또한 구체적으로 개시됨을 이해해야 한다.
본원에 인용된 모든 참고 문헌은 그 전문이 본원에 참조로서 포함된다. 본 개시의 정의와 인용된 참고 문헌의 정의에 충돌이있는 경우, 본 개시가 우선한다.
본원에서 사용되는 용어 또는 표현 "감도"는 신호 대 잡음의 비를 지칭할 수 있다. 당업자는 레이저 파워를 증가시키는 것이 반드시 감도를 개선하는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다.
도 1a는 하나 이상의 실행예에 따른 예시적인 샘플 셀(102)을 포함하는 예시적인 광 산란 검출기(LSD)(100)의 개략도를 도시한 것이다. 상기 LSD(100)는 샘플 소스 또는 장치(104)와 작동 가능하게 결합될 수 있고, 샘플 또는 그로부터의 유출물을 수용할 수 있거나 수용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어,도 1a에 도시된 바와 같이, LSD(100)는 라인(106)을 통해 샘플 소스 또는 장치(104)와 유체적으로 연결될 수 있고, 그로부터의 유출물을 수용하도록 구성될 수 있다. 예시적인 샘플 소스 또는 장치(104)는 샘플 또는 용리액의 하나 이상의 피분석물을 서로 분리할 수 있거나 분리하도록 구성된 크로마토그래피 기구를 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 샘플 소스 또는 장치(104)는, 각각의 전하(예를 들어, 이온 교환 크로마토그래피), 크기(예를 들어, 크기 배제 또는 겔 투과 크로마토그래피) 등에 기초하여 용리액의 피분석물들을 서로 분리할 수 있거나 분리하도록 구성되는 액체 크로마토그래피 기구일 수 있다. 예시적인 실행예에서, LSD(100)는 각각의 크기에 기초하여 피분석물들을 서로 분리하도록 구성된 액체 크로마토그래피 기구와 작동 가능하게 결합된다. 예를 들어, LSD(100)는 겔 투과 크로마토그래피 컬럼을 포함하는 액체 크로마토그래피 기구와 작동 가능하게 결합된다.
상기 LSD(100)는 예시적인 샘플 셀(102), 레이저(108)와 같은 콜리메이티드 광 빔, 및 서로 작동 가능하게 결합된 하나 이상의 검출기(110, 112, 114)(3개가 도시됨)를 포함할 수 있다. 상기 검출기(110, 112, 114)는 분석 산란광을 수광할 수 있거나 수광하도록 구성된 임의의 적합한 검출기일 수 있다. 예를 들어, 검출기들(110, 112, 114) 중 임의의 하나 이상은 실리콘 광 검출기와 같은 포토 검출기일 수 있다. LSD(100)는 LSD(100)를 통해 전달된 광을 굴절, 포커싱, 감쇠 및/또는 수집할 수 있거나 하도록 구성된 하나 이상의 렌즈(116, 118, 120, 122, 124(5 개가 도시됨)와, LSD(100)를 통해 전달된 광을 반사 또는 재지향(redirect)시킬 수 있거나 시키도록 구성된 하나 이상의 미러(126, 128)(2개 도시됨)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 실행예에서, 제 1 렌즈(116) 및 제 2 렌즈(118)는 샘플 셀(102)의 대향하는 측면 상에 배치될 수 있고,이를 통해 전달된 광을 굴절, 포커싱, 감쇠 및/또는 수집하도록 구성될 수 있다. 다른 실행예에서, 샘플 셀(102)의 몸체(body:130)는 제 1 및 제 2 렌즈 (116, 118)를 수용하도록 구성된 리세스 (132, 134)를 한정할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시되고 또한 도 1b에 더 상세히 도시된 바와 같이, 샘플 셀(102)의 몸체(130)는 길이방향 또는 축방향으로 몸체를 통하여 연장되고, 제 1 렌즈(116) 및 제 2 렌즈(118)를 각각 수용하도록 구성된 제 1 리세스(132) 및 제 2 리세스(134)를 형성할 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 각각의 제 1 및 제 2 렌즈(116, 118)는 각각의 제 1 또는 외부 단부 (136, 138)를 따라 볼록한 표면을 형성할 수 있다. 제 1 및 제 2 렌즈(116, 118)의 제 1 단부(136, 138)는 볼록한 표면을 한정하는 것으로 도시되어 있지만, 제 1 및 제 2 렌즈(116, 118)의 각각의 제 1 단부(136, 138) 중 어느 하나는 대안적으로 평평한 표면을 형성할 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 도 1a에 추가로 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 렌즈(116, 118) 각각은 각각의 제 2 또는 내부 단부(140, 142)를 따라 평평한 표면을 형성할 수 있다. 본 명세서에서 더 설명되는 바와 같이, 제 1 및 제 2 렌즈(116, 118)의 각각의 제 2 단부(140, 142)는 샘플 셀(102)을 통해 연장되는 채널 또는 유로(144)를 밀봉 및/또는 적어도 부분적으로 한정할 수 있다.
레이저(108)는 충분한 파장 및/또는 파워를 갖는 광 빔(146)을 제공할 수 있거나 제공하도록 구성된 임의의 적합한 레이저일 수 있다. 예를 들어, 레이저 (108)는 다이오드 레이저, 고체 상태 레이저 등일 수 있다. 상기 레이저 (108)는 샘플 셀(102)을 통해 광 빔(146)을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 레이저(108)는 LSD(100)를 중심으로 배열 또는 배치될 수 있어, 레이저로부터 방출된 광 빔(146)이 상기 샘플 셀(102)룰 통하여 전파되도록 한다. 도 1a에 추가로 도시된 바와 같이, 제 3 렌즈(120)가 샘플 셀(102)과 레이저 (108) 사이에 개재될 수 있어, 상기 광 빔(146)이 샘플 셀(102)을 향하여 그리고 샘플 셀을 통과하도록 광 빔(146)을 집속시키도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 실행예에서, 미러(126, 128) 중 적어도 하나가 각각의 검출기(110, 112)와 관련될 수 있고, 각각의 검출기(110,112)를 향하여 광(예를 들어, 산란광 또는 분석대상 산란광)을 반사 또는 방향 전환시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제 1 미러(126)는 제 1 렌즈(116)의 근방에 배치될 수 있고, 제 1 렌즈 (116)로부터의 광의 적어도 일부를 제 1 검출기 (110)를 향해 반사시키도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 제 2 미러(128)는 제 2 렌즈(118) 근방에 배치 및/또는 제 2 및 제 3 렌즈(118, 120) 사이에 개재될 수 있고, 제 2 렌즈(118)로부터의 광의 적어도 일부를 제 2 검출기(112)를 향해 반사 시키도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 실행예에서, 하나 이상의 렌즈(122, 124)는 제 1 및 제 2 미러(126, 128)과 제 1 및 제 2 검출기(110, 112) 사이에 개재되어 미러(126, 128)로부터의 광을 상기 검출기(110,112)로 집속, 굴절 또는 지향시킬 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 제 4 렌즈(122)는 제 1 검출기(110)와 제 1 미러(126) 사이에 개재 될 수 있고, 제 5 렌즈(124)는 제 2 검출기(112)와 제 2 미러(128) 사이에 개재 될 수 있다.
적어도 하나의 실행예에서, 검출기(110, 112, 114) 중 적어도 하나는 상기 미러(126,128) 중 하나의 도움 또는 반사 없이 상기 샘플 셀(102)로부터 광(예를 들어, 산란광 또는 분석대상 산란광)을 수광하도록 구성될 수 있다. 예를 들어,도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 3 검출기(114)는 샘플 셀(102)에 인접하여 배치되거나 샘플 셀(102)에 결합될 수 있어 상기 광 빔(146)에 대하여 약 90°의 각도로 상기 샘플 셀 (102)로부터의 광(예를 들어, 산란광)을 수광하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 광학적으로 투명한 재료 또는 제 6 렌즈(186)가 산란광을 상기 제 3 검출기(114)를 향해 굴절시키거나 지향시키도록 구성될 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 샘플 셀(102), 제 1, 제 2 및 제 3 렌즈(116, 118, 120) 및 제 1 및 제 2 미러(126, 128) 중 적어도 하나는 레이저(108)에 의하여 방출되는 광 빔(146)의 방향을 따라 평행, 동축 또는 서로 정렬되게 배치될 수 있다. 도 1a에 더 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 검출기(110, 112) 각각은 레이저(108)에 의해 방출된 광 빔(146)에 대체로 수직한 방향으로 각 미러(126,128)로부터의 광(예를 들어, 산란광 또는 분석대상 산란광)을 수광하도록 배치 또는 위치될 수 있다. 제 1 및 제 2 미러(126, 128) 각각은 각 미러를 관통하여 연장되는 보어 또는 경로(150, 152)를 각각 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 미러(126)는 광 빔(146)과 평행, 동축방향으로 연장 또는 정렬되는 보어(150)를 형성 할 수 있다. 유사하게, 제 2 미러(128)는 상기 광 빔(146)과 평행, 동축방향으로 연장 또는 정렬되는 보어(152)를 형성할 수 있다. 각각의 미러(126, 128)을 통해 연장되는 보어(150, 152)는 상기 광 빔(146)이 레이저(108)로부터 제 1 및 제 2 미러(126,128)을 통해 투과되도록 허용하고 이에 의하여 상기 광 빔(146)이 제 1 및 제 2 검출기(110, 112)를 향해 반사되는 것을 방지한다는 것을 이해하여야 한다.
도 1d는 하나 이상의 실행예에 따른,도 1c의 1D로 표시된 박스로 표시되는 예시적인 LSD(100)의 부분 확대도를 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 샘플 셀 (102)의 몸체(130)는 이를 통해 연장되는 채널 또는 유로(144)를 적어도 부분적으로 한정할 수 있다. 예를 들어, 도 1d에 도시된 바와 같이, 몸체(130)의 내부 표면 (154)은 관통하는 유로(144)를 적어도 부분적으로 한정할 수 있다. 유로(144)는 샘플 셀(102)의 부피를 한정할 수 있다. 상기 유로(144)는 그 유로를 관통하여 연장되고 유로 (144)의 일반적인 배향을 정의하도록 구성된 중심축 또는 중심선(156)을 포함할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 유로와 그 중심축(156)은 레이저 (108)로부터 방출된 광 빔(146)과 정렬되거나 동축일 수 있다. 샘플 셀(102)의 유로(144)는 제 1 및 제 2 렌즈(116, 118) 사이에 개재 될 수 있다. 적어도 하나의 실행예에서, 상기 제 1 및 제 2 렌즈(116, 118)는 그 대향하는 측면 상에서 샘플 셀(102)의 몸체(130)와 밀봉식으로 맞물려서 몸체(130)와 각각의 제 1 및 제 2 렌즈(116) 사이의 계면을 통하여 유로(144)로부터 샘플 또는 유출물의 흘러나오는 것을 방지할 수 있다. 다른 실행예에서, 시일(예를 들어, 가스켓, O- 링 등)(도시되지 않음)이 그들 사이에 유체 기밀 밀봉을 제공하기 위해 상기 몸체(130)와 제 1 및 제 2 렌즈(116, 118) 사이에 배치될 수 있다.
상기 유로(144)는 중심선(156)을 따라 배치된 내부 섹션(158) 및 2 개의 외부 섹션(160, 162)을 포함할 수 있다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 내부 섹션(158)은 2 개의 외부 섹션(160, 162) 사이에 개재될 수 있다. 상기 내부 섹션(158)은 샘플 소스(104)로부터 샘플 또는 유출물을 수용하도록 유체 연결되게 구성될 수 있다. 예를 들어 게속 참조해온 도 1a와 함께 도 1d에 도시된 바와 같이, 샘플 셀(102)의 몸체(130)는 그 몸체를 통해 연장되며, 라인(106)을 통해 상기 샘플 소스 (104)와 내부 섹션(158)을 유체적으로 결합하도록 구성된 입구(164)를 형성할 수 있다. 바람직한 실행예에서, 상기 입구(164)는 샘플 소스(104)로부터의 샘플이 유로(144) 또는 그 내부 섹션(148)의 중간 또는 중심을 향하도록 구성된다.
적어도 하나의 실행예에서, 상기 내부 섹션(158)은 원통형이거나 원통형 체적을 형성할 수 있으며, 원형의 단면 프로파일을 가질 수 있다. 그러나, 단면 프로파일은 임의의 적합한 형상 및/또는 크기로 표현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 단면 프로파일은 타원형, 둥근 직사각형 등과 같은 직사각형 등일 수 있다. 내부 섹션(158)은 임의의 적절한 치수를 가질 수 있다. 일 실행예에서, 상기 내부 섹션(158)은 2 개의 외부 섹션(160, 162) 사이에서 연장되는 약 4 mm 내지 약 12 mm 또는 그 이상의 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 내부 섹션(158)은 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 또는 약 7.5 mm 내지 약 8.5 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm 또는 그 이상의 길이를 가질 수 있다. 다른 예에서, 내부 섹션(158)은 약 4 mm 내지 약 12 mm, 약 5 mm 내지 약 11 mm, 약 6 mm 내지 약 10 mm, 약 7 mm 내지 약 9 mm, 또는 약 7.5 mm 내지 약 8.5 mm의 길이를 가질 수 있다. 바람직한 실행예에서, 내부 섹션(158)은 약 7 mm 내지 약 9 mm, 바람직하게는 약 7.5 mm 내지 약 8.5 mm, 보다 바람직하게는 약 8 mm의 길이를 가질 수 있다. 적어도 하나의 실행예에서, 내부 섹션(158)은 약 1.2 mm 내지 약 2.0 mm 또는 그 이상의 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 내부 섹션(158)은 약 1.2 mm, 약 1.3 mm, 약 1.4 mm, 약 1.5 mm, 또는 약 1.55 mm 내지 약 1.65 mm, 약 1.7 mm, 약 1.8 mm, 약 1.9 mm, 약 2 mm 또는 그 이상의 직경을 가질 수 있다. 다른 예에서, 내부 섹션 (158)은 약 1.2 mm 내지 약 2.0 mm, 약 1.3 mm 내지 약 1.9 mm, 약 1.4 mm 내지 약 1.8 mm, 약 1.5 mm 내지 약 1.7 mm, 또는 약 1.55 mm 내지 약 1.65 mm의 직경을 가질 수 있다. 바람직한 실행예에서, 내부 섹션(158)은 약 1.5 mm 내지 약 1.7 mm, 바람직하게는 약 1.55 mm 내지 약 1.65 mm, 더욱 바람직하게는 약 1.6 mm의 직경을 가질 수 있다.
상기 유로(144)의 외부 섹션(160, 162)은 내부 섹션(158)과 유체적으로 연결되고 내부 섹션으로부터의 샘플 또는 유출물을 수용하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 실행예에서, 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162) 중 적어도 하나는 원통형이거나 원통형 체적으로 한정될 수 있고 원형 단면 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162) 중 적어도 하나는 도 1d의 내부 섹션 (158)과 유사한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 다른 실행예에서, 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162) 중 적어도 하나는 원추형 또는 절두 원추형일 수 있어서, 각각의 제 1 단부 또는 입구(166, 168)에서의 단면적은 각각의 제 2 단부 또는 출구 (170, 172)에서의 단면적보다 상대적으로 작을 수 있다. 바람직한 실행예에서, 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162)은 모두 절두 원추형이거나 절두체(frustum)를 형성할 수 있으며, 각각의 제 1 단부 또는 입구(166, 168)는 내부 섹션(158)으로부터 샘플을 수용하도록 구성되며, 각각의 제 2 단부 또는 출구(170, 172)는 샘플을 폐기물 라인(174)으로 전달하도록 구성된다(도 1a 참조).
상기 몸체(130)의 내부 표면(154)은 제 1 외부 섹션(160) 및 제 2 외부 섹션(162)의 각각의 테이퍼 각도(θ1,θ2)를 적어도 부분적으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 도 1d에 도시된 바와 같이, 유로(144)의 제 1 외부 섹션 (160)을 정의 또는 형성하는 내부 표면(154)의 부분과 유로(144)의 중심선(156)은 제 1 외부 섹션 (160)의 각 테이퍼 각도 (θ1)를 정의할 수 있다. 다른 예에서, 상기 유로(144)의 제 2 외부 섹션(162)를 정의 또는 형성하는 내부 표면(154)의 부분과 상기 유로(144)의 중심선(156)은 제 2 외부 섹션(162)의 각각의 테이퍼 각도(θ2)를 정의할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162)은 임의의 테이퍼 각도를 가질 수 있거나 가지도록 구성되어, 상기 LSD(100) 및 그 검출기(110, 112, 114)가 임의의 원하는 각도로 산란된 광을 수광할 수 있게 한다. 도 1d는 상기 제 1 및 제 2 외부 섹션(160,162)의 상기 테이퍼 각도(θ1,θ2)가 서로 상대적으로 동일한 것을 도시하고 있지만, 상기 테이퍼 각도(θ1,θ2) 중 하나가 다른 하나보다 상대적으로 더 클 수 있음을 이해해야 한다. 상기 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162)의 임의의 하나 이상의 속성(예를 들어, 길이, 테이퍼 각도, 직경, 형상, 크기 등)이 상이할 수 있다는 것도 이해되어야 한다. 바람직한 실행예에서, 상기 제 1 외부 섹션(160) 및 제 2 외부 섹션(162)의 속성들(예를 들어, 길이, 테이퍼 각도, 직경, 형상, 크기 등)은 동일하거나 실질적으로 동일하다.
상기 외부 섹션들(160, 162) 각각은 폐기물 라인(174)과 유체적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 1a 및 1d에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(130)는 그 몸체를 통해 연장되는 제 1 출구(176) 및 제 2 출구(178)를 형성할 수 있고, 이 출구들은 제 1 출구 라인(180) 및 제 2 출구 라인(182)을 통해 제 1 외부 섹션(160) 및 제 2 외부 섹션(162)을 각각 폐기물 라인(174)과 유체적으로 연결시키도록 구성된다. 도 1d에 추가로 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 출구(176, 178)는 외부 섹션(160, 162)의 각각의 제 2 단부(170, 172)와 유체적으로 연결될 수 있다. 상기 입구(164) 및 제 1 및 제 2 출구(176, 178)의 방향 (예를 들어, 원주 방향) 또는 위치는 변할 수 있다. 예를 들어, 상기 입구 (164)는 상기 제 1 및 제 2 출구 (176, 178) 중 적어도 하나와 원주 방향으로 정렬될 수 있다. 다른 예에서, 입구 (164)는 제 1 및 제 2 출구(176, 178) 중 적어도 하나로부터 원주 방향으로 오프셋될 수 있다. 또 다른 예에서, 제 1 및 제 2 배출구 (176, 178)는 서로 원주 방향으로 정렬되거나 서로 원주 방향으로 오프셋될 수 있다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 샘플 셀(102)의 몸체(130)는, 그 몸체의 적어도 일부를 통해 연장되고, 광(예를 들어 산란광)이 상기 내부 섹션(158)으로부터 상기 제 3 검출기(114)로 지향되거나 전달되도록 하게 구성된 개구(184)를 형성할 수 있다. 상기 개구(184)는 석영 결정과 같은 광학적으로 투명한 재료(186)로 밀봉되어 내부 섹션(158)으로부터의 광이 제 3 검출기(114)로 향하게 할 수 있다. 예시적인 한 실행예에서, 도 1b 및도 1d에 도시된 바와 같이, 광학적으로 투명한 재료(186)는 제 3 검출기(114)를 향해 광의 일부를 굴절시키도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 광학적으로 투명한 재료(186)는 상기 개구(184)를 밀봉하고 제 2 검출기(114)를 향하여 광을 적어도 부분적으로 굴절시키도록 구성된 제 6 렌즈(예를 들어, 볼 렌즈)일 수 있다.
상기 몸체 (130)는 임의의 적절한 재료를 포함하거나 이로부터 제조될 수 있다. 상기 몸체(130)는 그 내부 표면(154)이 광의 반사를 감쇠시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 몸체(130)는 비 반사 재료로 제조될 수 있다. 다른 예에서, 몸체 (130)는 반사 재료로 적어도 부분적으로 제조되고 비 반사 재료로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 적어도 하나의 실행예에서, 상기 샘플 셀 (102)은 검은 석영(black quartz)과 같은 석영으로 제조될 수 있다. 예시적인 실행예에서, 몸체 (130)는 중합체를 포함하거나 이로부터 제조될 수 있다. 예시적인 중합체는 폴리올레핀계 중합체, 아크릴계 중합체, 폴리우레탄계 중합체, 에테르계 중합체, 폴리에스테르계 중합체, 폴리아미드계 중합체, 포름알데히드계 중합체, 실리콘계 중합체, 이들의 임의의 공중합체 또는 이들의 조합이거나, 이들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 상기 중합체는 폴리(에테르 에테르 케톤)(PEEK), 톨론(등록 상표), 폴리아미드-이미드, 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐플루오라이드 (PVF), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)) 폴리비닐리덴클로라이드(PVDC), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리(1- 부텐), 폴리(4- 메틸펜텐), 폴리스티렌, 폴리비닐피리딘, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐에테르, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐카르바졸, 폴리우레탄, 폴리아세탈, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에폭시 수지, 폴리페닐 렌 옥사이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸 렌 테레프탈레이트, 폴리디하이드록시메틸사이클로헥실 테레프탈레이트, 셀룰로오스 에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 이들의 임의의 공중합체 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 상기 중합체는 엘라스토머 또는 엘라스토머 물질, 합성 고무 등이거나 이를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 예시적인 탄성 중합체 재료 및 합성 고무는 VITON®,니트릴, 폴리부타디엔, 아크릴로 니트릴, 폴리이소프렌, 네오프렌, 부틸 고무, 클로로프렌, 폴리실록산, 스티렌-부타디엔 고무, 히드린 고무, 실리콘 고무, 에틸렌-프로필렌- 디엔 삼원 공중합체, 이들의 임의의 공중합체 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 LSD(100)의 예시적인 작동에 있어서, 도 1a 내지 도 1d를 계속 참조하면, 상기 샘플 소스(104)(예를 들어, 겔 투과 크로마토그래피 칼럼을 포함하는 액체 크로마토그래피)는 샘플 또는 유출물(예를 들어, 희석 중합체 용액)을 라인(106) 및 입구(164)를 통하여 샘플 셀(102)의 유로(144)로 및 유로를 통하여 주입 또는 향하게 할 수 있다. 도 1d에 도시된 바와 같이, 샘플 소스(104)로부터의 샘플은 유로(144)의 중간 또는 중심을 향하여 또는 샘플 셀(102)의 내부 섹션(158)을 향할 수 있다. 샘플이 내부 섹션(158)의 중심으로 흐를 때, 상기 샘플의 흐름은 분할되어 샘플의 제 1 부분이 제 1 외부 섹션(160)을 향해 흐르고, 샘플의 제 2 부분이 제 2 외부 섹션(162)을 향하여 흐른다. 상기 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162) 내의 샘플의 부분들은 이후 제 1 및 제 2 출구(176, 178)를 통해 그리고 제 1 및 제 2 출구 라인(180,182)을 각각 통하여 샘플 셀(102) 밖으로 향해져 페기물 라인(174)으로 향할 수 있다.
상기 제 1 출구 라인(180)과 제 2 출구 라인(182)의 각각의 길이를 조절함으로써 제 1 외부 섹션(160) 및 제 2 외부 섹션(162)을 통한 샘플의 유량을 수정 또는 조정(즉, 증가 또는 감소)할 수 있다. 적어도 하나의 실행예에서, 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162)을 통한 샘플의 제 1 및 제 2 부분의 유량은 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 제 1 외부 섹션(160)을 통한 샘플의 제 1 부분의 유량은 제 2 외부 섹션(162)을 통한 샘플의 제 2 부분의 유량과 동일하거나 실질적으로 동일하다. 다른 실행예에서, 상기 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162)을 통한 샘플의 제 1 및 제 2 부분의 유량은 상이할 수 있다. 그러나, 상기 유량이 제 1 및 제 2 외부 섹션(160, 162)을 통해 다른 경우 시간 보정(time correction)이 적용될 수 있음을 이해해야 한다.
샘플이 샘플 셀(102)의 유로(144)를 통해 흐를 때, 레이저(108)는 제 2 미러 (128)의 보어(152)를 통해 유로(144)의 중심선(156)을 따라 그리고 중심선을 통하여 광 빔(146)을 방출할 수 있다. 도 1a에 도시된 하나의 실행예에서, 상기 광 빔 (146)은 제 3 렌즈(120)를 통해 전달될 수 있고, 상기 제 3 렌즈는 광 빔(146)을 상기 유로(144)의 중심선(156)을 따라 적어도 집속할 수 있다. 다른 실행예에서는, 상기 제 3 렌즈(120)는 생략될 수 있다. 적어도 하나의 실행예에서, 선택적인 스크린 또는 다이어프램(188)이 레이저(108)와 샘플 셀(102) 사이에 배치될 수 있고, 이는 광 빔(146)으로부터의 미광(stray light)(예를 들어, 후광(halo of light))을 "제거"(cleanup), 분리 또는 필터링하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 다이어프램(188)은 광 빔(146)으로부터 미광을 필터링할 수 있거나 필터링하도록 구성된 홀 또는 개구 (예를 들어, 조정 가능한 개구/조리개)를 형성할 수 있다.
상기 광 빔(146)의 적어도 일부는 레이저(108)로부터 샘플 셀(102), 제 1 렌즈(116), 제 2 미러(128)의 보어(152) 및/또는 선택적인 다이어프램(196)으로 그리고 이들을 통하여 이동하거나 전달될 수 있다. 예를 들어, 광 빔(146)의 적어도 일부는 레이저(108)로부터 샘플 셀(102), 제 1 렌즈(116), 제 2 미러(128)의 보어(152) 및/또는 선택적인 다이어프램(188)으로 그리고 이들을 통하여 샘플 내의 임의의 피분석물과 어떠한 상호 작용 없이 또는 방해받지 않고 전달될 수 있다. 상기 유로(144)를 통해 투과된 광 빔(146)의 나머지 부분은 샘플 내에 현탁, 분산 또는 배치되거나 및/또는 샘플 셀(102)을 통해 흐르는 분석물과 상호 작용하거나 접촉할 수 있다. 샘플에서 광 빔(146)과 분석물 사이의 접촉은 산란광 또는 분석물 산란빔(190, 192, 194)을 발생 시키거나 유도할 수 있다(도 1a 및 1b 참조). 예를 들어, 샘플에 포함되거나 샘플 셀(102)의 유로(144)를 통해 흐르는 분석물과 광 빔(146) 사이의 접촉은 전방 및 후방 분석물 산란 빔(190, 192)을 생성 할 수 있다. 다른 예에서, 샘플에 포함되거나 샘플 셀(102)의 유로(144)를 통해 흐르는 분석물과 상기 광 빔(146) 사이의 접촉물은 대체로 광 빔(146)에 수직인 방향으로 직각 산란 빔(194)을 생성할 수 있다.
상기 입구(164)를 통한 유로(144) 중심으로의 샘플의 흐름은, 샘플이 광 빔(146)과 즉시 상호 작용하도록 허용하여 피크 확장을 최소화한다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 샘플을 유로(144) 중심으로 직접 유동시키면 샘플 셀(102) 및 그 유로(144)의 길이 또는 체적의 적어도 절반(예를 들어, 측방향 또는 축방향으로)을 통하여 유동시킴이 없이 상기 샘플이 광 빔(146)과 상호 작용할 수 있게 한다. 샘플을 유로(144)의 중심으로 직접 유동시키는 것은 또한 샘플이 광 빔(146)과 상호 작용하고 분석물 산란 빔(190, 192, 194)을 생성하는 데 필요한 시간의 양을 최소화한다. 상기 LSD (100)의 하나 이상의 구성 요소는 유로(144)의 중심으로부터 산란된 광만이 상기 검출기(110, 112, 114)에 의해 수집되도록 구성된다는 것을 이해아여야 한다. 예를 들어, 제 1 렌즈(116), 제 1 미러 및 제 4 렌즈(122) 중 적어도 하나는 유로(144)의 중심으로부터 유래하는 전방 광 산란(190)을 유로(144)의 다른 영역으로부터 유래된 전방 광 산란(190)으로부터 분리하도록 구성될 수 있어서, 상기 제 1 검출기(110)는 상기 유로(144)의 중심으로부터 유래하는 전방 광 산란(190)만을 수광할 수 있다. 유사하게, 제 2 렌즈(116), 제 2 미러(128) 및 제 5 렌즈(124) 중 적어도 하나는, 유로(144)의 중심으로부터 유래하는 후방 광 산란(192)을 유로(144)의 다른 영역으로부터 유래된 후방 광 산란(192)으로부터 분리하도록 구성될 수 있어서, 상기 제 2 검출기(112)는 상기 유로(144)의 중심으로부터 유래하는 후방 광 산란(192)만을 수광할 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 전방 분석물 산란 빔 또는 전방 산란광(190)은 제 1 렌즈(116), 제 1 미러(126) 및 제 4 렌즈(122)를 통해 제 1 검출기(110)를 향하도록 지향될 수 있다. 전방 산란광(190)의 적어도 일부는 제 1 렌즈(116)의 제 1 단부(136)를 따라 형성된 볼록한 표면에 의해 적어도 부분적으로 굴절될 수 있다.도 1a에 도시된 바와 같이, 전방 산란광(190)은 제 1 미러(126)을 향해 볼록한 표면에 의해 굴절될 수 있고, 상기 제 1 미러(126)는 제 4 렌즈(122)를 통해 제 1 검출기(110)를 향하여 전방 산란광(190)을 반사할 수 있다. 제 4 렌즈(122)는 전방 산란광 (190)을 수집하고, 상기 전방 산란광(190)을 제 1 검출기(110)을 향하여 지향 및/또는 집속시킬 수 있다.
전방 산란광(190)은 레이저(108)로부터 방출된 광 빔(146)에 대하여 0°보다 크고 90° 미만의 다양한 각도로 산란될 수 있다. 예를 들어, 전방 산란광(190)은, 0°이상, 약 5°, 약 10°,약 15°, 약 20°, 약 25°, 약 30°, 약 35°, 약 40°, 또는 약 45°내지 약 50°, 약 55°, 약 60°, 약 65°, 약 70°의 각도, 약 75°, 약 80°, 약 85°, 또는 90° 미만의 임의의 각도로 산란될 수 있다. 다른 예에서, 전방 산란광(190)은 상기 레이저(108)로부터 방출되는 광 빔(146)에 대하여 약 5°, 약 6°, 약 7°, 약 8°, 약 9°, 또는 약 9.5°내지 약 10.5°, 약 11°, 약 12°, 약 13°,약 14°,약 15°의 임의의 각도로 산란될 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 전방 산란광(190)은 약 5°내지 약 15°, 약 6°내지 약 14°, 약 7°내지 약 13°,약 8°내지 약 12°,약 9°내지 약 11°, 또는 약 9.5°내지 약 10.5°의 각도로 산란될 수 있다. 상기 LSD(100)과 그 임의의 구성요소들은 0 °보다 크고 90 °보다 작은 임의의 각도로 산란된 전방 산란광(190)을 수광하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 제 1 검출기(110), 제 1 렌즈(116), 제 1 미러(126), 제 4 렌즈(122) 및/또는 임의의 추가적인 선택적인 다이어프램의 임의의 하나 이상의 속성(예를 들어, 형상, 위치, 배향 등)은 상기 제 1 검출기(110)가 임의의 상기 전방 산란광(190)을 수광하도록 조정, 수정, 또는 구성될 수 있다. 바람직한 실행예에서, 상기 LSD(100) 및 그 제 1 검출기(110)는 상기 광 빔(146)에 대해 약 9°내지 약 11°, 바람직하게는 약 9.5°내지 약 10.5°의 각도, 및 더욱 바람직하게는 약 10°의 각도로 전방 산란광(190)을 수광 또는 수집하도록 구성된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 후방 분석물 산란 빔 또는 후방 산란광(192)은 제 2 렌즈(118), 제 2 미러(128) 및 제 5 렌즈(124)를 통해 제 2 검출기(112)를 향해 지향될 수 있다. 후방 산란광(192)의 적어도 일부는 제 2 렌즈(118)의 볼록한 표면에 의해 적어도 부분적으로 굴절될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 후방 산란광(192)은 볼록한 표면에 의해 제 2 미러(128)를 향하여 굴절될 수 있고, 제 2 미러(128)는 상기 후방 산란광(192)을 제 5 렌즈(124)를 통하여 제 2 검출기(112)를 향하여 반사시킬 수 있다. 상기 제 5 렌즈(124)는, 후방 산란광(192)을 수집하고, 후방 산란광(192)을 제 2 검출기(112)를 향해 지향 및/또는 집속시킬 수 있다.
상기 후방 산란광(192)은 레이저(108)로부터 방출된 광 빔(146)에 대해 90 °보다 크고 180 ° 미만의 다양한 각도로 산란될 수 있다. 예를 들어, 상기 후방 산란광(192)은, 90°이상, 약 95°, 약 100°,약 105°, 약 110°,약 115°,약 120°,약 125°,약 130°,또는 약 135°내지 약 140°,약 145°,약 150°,약 155°,약 160°, 약 165°,약 170°,약 175°또는 180°미만의 임의의 각도로 산란될 수 있다. 다른 예에서, 상기 후방 산란광(192)은 레이저(108)로부터 방출된 광 빔(146)에 대하여, 약 165°,약 166°,약 167 °, 약 168°,약 169°또는 약 169.5° 내지 약 170.5°,약 171°,약 172°,약 173°, 약174°, 또는 약 175°의 임의의 각도로 산란될 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 후방 산란광(192)은 약 165°내지 약 175°, 약 166°내지 약 174°,약 167 ° 내지 약 173°, 약 168°내지 약 172°, 약 169°내지 약 171°, 또는 약 169.5°내지 약 170.5°의 각도로 산란될 수 있다. 상기 LSD(100) 및 이의 임의의 구성 요소는 90 °보다 크고 180 °보다 작은 각도로 산란된 후방 산란광(192)을 수광하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 제 2 검출기(112), 제 2 렌즈(118), 제 2 미러(128), 제 5 렌즈(124) 및/또는 임의의 추가적인 선택적인 다이어프램의 임의의 하나 이상의 속성 (예를 들어, 형상, 위치, 배향 등)은 제 2 검출기(112)가 임의의 상기 후방 산란광(192)을 수광하도록 조정, 수정 또는 구성될 수 있다. 바람직한 실행예에서, 상기 LSD(100) 및 그 제 2 검출기(112)는 후방 산란광(192)을 상기 광 빔(146)에 대해 약 169°내지 약 171°, 바람직하게는 약 169.5°내지 약 170.5°의 각도, 및 더욱 바람직하게는 약 170°의 각도로 수광 또는 수집하도록 구성된다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 직각 분석물 산란 빔 또는 직각 산란광(194)은 제 3 검출기(114)와 유로(144)의 내부 섹션(158) 사이에서 연장되는 개구(184)를 통해 제 3 검출기(114)를 향하여 지향될 수 있다. 적어도 하나의 실행예에서, 제 3 검출기(114)는 내부 섹션(158)에 인접한 개구(184)에 배치될 수 있다. 도 1d에 도시된 다른 실행예에서, 광학적으로 투명한 재료(186)가 유로(144)의 내부 섹션(158)을 밀봉하기 위하여 개구(184) 내에 배치될 수 있다. 상기 광학적으로 투명한 재료(186)는 직각 산란광(194)이 제 3 검출기(114)로 투과될 수 있게 하는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 광학적으로 투명한 재료(186)는 상기 직각 산란광(194)의 적어도 일부를 상기 제 3 검출기(114)를 향하여 굴절시키도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 상기 광학적으로 투명한 재료(186)는 상기 직각 산란광(194)을 제 3 검출기(114)를 향해 굴절시키도록 형상화된 볼 렌즈일 수 있다.
상기 직각 산란광(194)은 광 빔(146)에 대체로 수직인 방향으로 산란될 수 있다. 예를 들어, 상기 직각 산란광(194)은 약 87°,약 88°,약 89°, 약 89.5°또는 약 90°내지 약 90.5°, 약 91°,약 92°,또는 약 93°의 각도로 산란될 수 있다. 다른 예에서, 상기 직각 산란광(194)은 약 87°내지 약 93°, 약 88°내지 약 92°, 약 89°내지 약 91°또는 약 89.5°내지 약 90.5°의 각도로 산란될 수 있다. LSD(100) 및 이의 임의의 구성 요소는 대체로 광 빔(146)에 수직한 방향으로 산란된 직각 산란광(194)을 수광하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 상기 광학적으로 투명한 재료(186)(예를 들어, 제 6 렌즈) 및/또는 제 3 검출기(114)의 형상, 위치, 배향 또는 임의의 다른 속성들은, 제 3 검출기 (114)가 임의의 직각 산란광(194)을 수광할 수 있도록 조정, 수정 또는 구성될 수 있다. 바람직한 실행예에서, 상기 LSD(100) 및 그 제 3 검출기(114)는 상기 광 빔(146)에 대하여 약 89 °내지 약 91 °, 바람직하게는 약 89.5 °내지 약 90.5 °, 보다 바람직하게는 약 90 °의 각도로 상기 직각 산란광(194)을 수광 또는 수집하도록 구성된다.

Claims (20)

  1. 광 산란 검출기용 샘플 셀로서,
    몸체를 통하여 연장되는 유로(flowpath)를 규정하는 몸체로서, 상기 유로는 제 1 외부 섹션과 제 2 외부 섹션 사이에 개재된 원통형 내부 섹션을 포함하는, 몸체;
    상기 몸체의 외부 표면으로부터 상기 내부 섹션으로 상기 몸체를 통해 연장하는 입구로서, 상기 입구는 유체를 상기 내부 섹션의 중심으로 지향하도록 구성되는, 입구를 포함하고,
    상기 제 1 외부 섹션은 절두 원추형이고, 그리고
    상기 제 2 외부 섹션은 절두 원추형인,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 외부 섹션의 제 1 단부는 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하고 그 제 2 단부에서의 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 가지는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 외부 섹션의 제 1 단부는 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하고 그 제 2 단부에서의 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 가지는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 이를 통하여 연장되는 제 1 출구 및 제 2 출구를 더 규정하고, 상기 제 1 출구 및 제 2 출구는 상기 제 1 및 제 2 외부 섹션의 각각의 제 2 단부를 폐기물 라인과 유체적으로 결합하도록 구성되는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 이를 통하여 축방향으로 연장되는 제 1 리세스를 규정하고, 상기 제 1 리세스는 상기 제 1 외부 섹션과 유체 연통하며 상기 광 산란 검출기의 제 1 렌즈를 수용하도록 구성되는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 몸체는 이를 통하여 축방향으로 연장되는 제 2 리세스를 규정하고, 상기 제 2 리세스는 상기 제 2 외부 섹션과 유체 연통하며 상기 광 산란 검출기의 제 2 렌즈를 수용하도록 구성되는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 이를 통하여 반경 방향으로 연장되는 개구를 규정하고, 상기 개구는 상기 유로의 내부 섹션과 직접 유체 연통하는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 개구 내에 배치된 광학적으로 투명한 재료를 더 포함하는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  9. 광 산란 검출기로서,
    광 빔을 방출하도록 구성된 레이저;
    제 1 항의 샘플 셀로서, 상기 샘플 셀의 유로는 상기 레이저의 광의 빔과 정렬된 중심선을 갖는, 샘플 셀; 및
    상기 샘플 셀과 작동 가능하게 결합되고 상기 샘플 셀로부터 방출된 산란 광을 수신하도록 구성된 적어도 하나의 검출기를 포함하는,
    광 산란 검출기.
  10. 제 9 항의 광 산란 검출기를 작동하는 방법으로서,
    상기 레이저로부터 상기 샘플 셀의 유로로 그리고 그 유로를 통하여 상기 광 빔을 방출하는 단계;
    상기 샘플 셀의 입구를 통해 샘플을 상기 유로의 내부 섹션으로 유동시키는 단계;
    상기 샘플의 제 1 부분을 상기 내부 섹션으로부터 상기 제 1 절두 원추형 외부 섹션으로 그리고 상기 제 1 절두 원추형 외부 섹션을 통해 유동시키는 단계; 및
    상기 샘플의 제 1 부분을 상기 제 1 절두 원추형 외부 섹션으로부터 상기 샘플 셀의 제 1 출구를 통해 폐기물 라인으로 유동시키는 단계를 포함하는,
    방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 샘플의 제 2 부분을 상기 내부 섹션으로부터 상기 제 2 절두 원추형 외부 섹션으로 그리고 상기 제 2 절두 원추형 외부 섹션을 통해 유동시키는 단계; 및
    상기 샘플의 제 2 부분을 상기 제 2 절두 원추형 외부 섹션으로부터 상기 샘플 셀의 제 2 출구를 통해 폐기물 라인으로 유동시키는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 유로로부터 방출된 전방 산란 광을 제 1 검출기로 지향시키는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유로로부터 방출된 후방 산란 광을 제 2 검출기로 지향시키는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유로로부터 방출된 직각 산란 광을 제 3 검출기로 지향시키는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  15. 광 산란 검출기용 샘플 셀로서,
    몸체를 통해 연장하는 유로를 규정하는 몸체로서, 상기 유로는 제 1 외부 섹션과 제 2 외부 섹션 사이에 개재된 원통형 내부 섹션을 포함하는, 몸체;
    상기 몸체의 외부 표면으로부터 상기 내부 섹션으로 상기 몸체를 통해 연장하는 입구로서, 상기 입구는 유체를 상기 내부 섹션의 중심으로 지향하도록 구성되는, 입구;
    상기 몸체를 통해 축방향으로 상기 외부 표면으로부터 상기 제 1 외부 섹션으로 연장하는, 제 1 리세스(recess);
    상기 제 1 리세스 내에 배치된 제 1 렌즈;
    상기 몸체를 통해 축방향으로 상기 외부 표면으로부터 상기 제 2 외부 섹션으로 연장하는, 제 2 리세스;
    상기 제 2 리세스 내에 배치된 제 2 렌즈; 및
    상기 몸체를 통해 반경 방향으로 상기 외부 표면으로부터 상기 내부 섹션으로 연장하는, 개구를 포함하고,
    광학적으로 투명한 재료가 상기 개구 내에 배치되고,
    상기 제 1 외부 섹션은 절두 원추형인,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 외부 섹션은 절두 원추형인,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 외부 섹션의 제 1 단부는 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하고 그 제 2 단부에서의 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 가지는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 외부 섹션의 제 1 단부는 상기 내부 섹션과 직접 유체 연통하고 그 제 2 단부에서의 단면적보다 상대적으로 작은 단면적을 가지는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 몸체는 이를 통해 연장되는 제 1 출구를 더 규정하고, 상기 제 1 출구는 상기 제 1 외부 섹션의 제 2 단부를 폐기물 라인과 유체적으로 결합하도록 구성되는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 몸체는 이를 통해 연장되는 제 2 출구를 더 규정하고, 상기 제 2 출구는 상기 제 2 외부 섹션의 제 2 단부를 폐기물 라인과 유체적으로 결합하도록 구성되는,
    광 산란 검출기용 샘플 셀.
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