RO127683A2 - Sistem spectromicroscopic pentru volume reduse de probă - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un sistem spectromicroscopic, pentru probe cu volum redus, care permite efectuarea concomitentă şi în acelaşi loc atât a analizei spectrometrice, cât şi a studiului microscopic al unei probe lichide cu volumul de ordinul microlitrilor. Sistemul conform invenţiei este o structură optoelectronică modulară, compusă dintr-o sursă (1) de radiaţie, un braţ (2) articulat mobil, un braţ (3) fix, un arc (4) de strângere, un şurub (5) micrometric, o lentilă (6) colimatoare, conectată la o fibră optică (7), o altă lentilă (8) colimatoare, prevăzută cu o cavitate cu raza de curbură egală cu valoarea razei de curbură a primei lentile (6) colimatoare amintite, conectată, la rândul ei, la o altă fibră (9) optică, cu scindare în două fibre (10 şi 11) optice, un spectrometru (12) miniatural cu reţea de difracţie fixă şi detector Diode Array, o cameră (13) video cu detector CCD şi cu un set (14) de obiective optice interschimbabile, toate informaţiile fiind gestionate de către un calculator (15) electronic şi un program (Pr) specific aplicaţiei.

Description

Cu începere de iă dată publicăriicererii de brevet, cererea asigură, îri mod provizoriu, solicitantului, protecția conferită potrivit dispozițiilor art.32 din Legea nr:64/1991, cu excepția cazurilor în care cererea de brevet de invenție a fost respinsă, retrasă sau consideratăca fiind retrasă, întinderea protecției conferite de cererea de brevet de inven țieeste determinată de revendicările conținute în cererea publicată în conformitate cu art.23 alin.(i) - (3).

-ICIUL DE STAT PENTRU INVENȚII Șl MĂRCI

Cerere de brevet de invenție

.......

uepozit ,,.ΙΙΑλΟ1~·2Μ1»

SISTEM SPECTROMICROSCOPIC PENTRU VOLUME

REDUSE DE PROBA

Invenția se referă la un sistem combinat spectroscopie și microscopic destinat analizei spectrometrice calitative și cantitative a unor volume mici de probă lichdă precum și realizării concomitente a imaginilor video-microscopice a probei analizate.

In vederea studiului concomitent spectrometric și microscopic sînt cunoscute soluțiile descrise în Brevetul de Invenții RO 122.599/2007, intitulat Analizor biologic-spectroscopic și microscopic, autor Sonia Gutt, în Brevetul de Invenții RO 122.614/2007, intitulat Sistem de analiza spectroscopică, microscopică și termografică, autori Sonia Gutt, Gheorghe Gutt și în propunerea de invenții A/001547/2010, intitulat Spectromicroscop portabil, autori Sonia Gutt, Gheorghe Gutt, Andrei Gutt. Dezavantajul principal al acestor soluții ii reprezintă faptul că necesită volume de soluții apreciabile pentru determinări, iar pentru concentrații ridicate ale speciilor chimice analizate, care situează automat valoarea absorbanței în afara domeniului liniar, este nevoie de diluarea probelor operație legată de scăderea productivității și de erori de măsurare specifice operației de dozare volumetrică la diluarea soluțiilor.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui sistem spectrometric și microscopic combinat care permite concomitent și în același loc atît analiza spectrometrică cît și studiul microscopic al unui volum de soluție de ordinul microlitri. In acest scop este folosită o structură optoelectronică modulară, interconectată cu fibre optice, care permite iradierea unui strat subțire de soluție de analizat, laminată între două lentile colimatoare, urmată de analiza spectrometrică și microscopică a informației optice transmise prin probă. Sistemul spectromicroscopic este compus dintr-o sursă de radiație policromatică, din niște fibre optice de iradiere a probei și de preluare a radiației trecute prin probă, un clește spectrometric, un spectrometru portabil cu detector Diode-Array, o camera video cu detector CCD și o unitate de calcul. Cleștele spectrometric se utilizează pentru iradierea unei pelicule subțiri din proba de analizat, peliculă a cărei grosime este stabilită și măsurată cu un șurub micrometric. Pe brațul superior al cleștelui spectrometric se găsește montată o lentilă colimatoare miniaturală, cuplată la fibră optică, iar pe brațul inferior se găsește montată o altă lentilă colimatoare prevăzută cu o cupă în care se găsește proba de analizat. Valoarea razei de curbură a cupei este egală cu valoarea razei de curbură a lentilei colimatoare din brațul superior astfel îneît la o apropiere avansată a celor două lentile colimatoare să se închidă intre ele o peliculă laminară subțire de grosime uniformă din proba de analizat. Lentila colimatoare din brațul inferior se continuă și ea cu o fibră optică care ulterior se scindează la rîndul ei în două fibre optice independente, \-2011-00003-0 5 -01- 2011 din una fiind decodată informația de natură spectrometrică, folosiind un spectrometru miniatural echipat cu detector Diode-Array, iar din cealaltă fiind decodată informația de natură imagistică microscopică, folosiind un detector CCD, întregul sistem de achiziție, prelucrare și afișare date este gestionat de un calculator cu ajutorul unui program specializat.

Folosirea sistemului spectromicroscopic conform invenției prezintă următorul avantaj:

permite efectuarea concomitentă și in același loc atît a analizei spectrometrice cît și a studiului microscopic al probei urmărite folosind volume de soluții extrem de mici, de ordinul microlitrilor.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figura 1 care reprezintă schema bloc a sistemului spectromicroscopic, figura 2 care reprezintă schema optoelectronică, figura 3 care reprezintă vederea cleștelui spectrometric și figura 4 care reprezintă fazele intermediare la formarea stratului lamelar de lichid destinat analizei spectrometrice și studiului microscopic.

Sistemul Spectromicroscopic reprezintă o structură modulară formată dintr-o unitate UR de radiație policromatică legată printr-o fibră optică cu un clește CS spectrometric legat la rindul lui printr-o altă fibră optică cu scindare la o unitate US spectrometrică, respectiv la o unitate UM microscopică, cele două unități fiind conectate la rindul lor la o unitate UC de calcul prevăzută cu un program specific aplicației. In compunerea unităților enumerate intră: o sursă 1 de radiație policromatică, un braț 2 articulat mobil și un braț 3 fix, un arc 4 de strîngere, un șurub 5 micrometric, o lentilă 6 colimatoare conectată la o fibră optică 7, o altă lentilă 8 colimatoare, prevăzută cu o cavitate cu raza de curbură egală cu valoarea razei de curbură a lentilei 6 colimatoare, conectată la o altă fibră 9 optică cu scindare în două fibre 10 și 11 optice, un spectrometru 12 miniatural cu rețea de difracție fixă și detector Diode Array, o cameră 13 video cu detector CCD, un set 14 de obiective optice interschimbabile, un calculator 15 electronic, o imprimantă 16 electronică, un program Pr specific aplicației și un buton 17 destinat blocării în poziție ridicată a brațului 2 articulat mobil în vederea asigurării accesului ușor la lentila 6 colimatoare și la cuva lentilei 8 colimatoare.

Sistemul spectromicroscopic conform invenției poate lucra opțional spectromicroscopic, spectrometric sau microscopic, astfel:

1. Modul de lucru combinat spectromicroscopic - permite determinarea în același timp a compoziției chimice calitative, a concentrației speciilor chimice sau biologice prezente, folosind metoda semicantitativă, precum și studiul video-microscopic al materiei din zona în care care sa efectuat analiza spectrometrică. Pentru modul de lucru combinat se procedează în felul următor:

a) - In scopul analizei spectrometrice se picură cu o pipetă o picătură din proba p de analizat în cupa lentilei colimatoare 8 și se coboară brațul 2 articulat mobil prin rotirea șurubului 5 micrometric spre stînga, succesiv, in funcție de distanța d dintre cele două lentile 6 și 9 optice, picătura va trece prin fazele 1-5 reprezentate în figura 3, in faza 2 pe ecran apare

O 1 1 - 0 0 0 0 5 -0 5 -01- 2011 spectrul pe ecranul calculatorului 15, în continuare șurubul 5 micrometric se rotește mai încet urmărind ca peak-urile spectrale să fie maxime și cît mai înguste la bază, după care se comandă achiziția spectrului care îndeplinește cel mai bine aceste condiții. Cu ajutorul programului specializat calculatorul identifică și afișează automat, pe baza lungimilor de undă ale peak-urilor, denumirea speciilor chimice prezente în proba analizată, de asemenea, determină prin calcul semicantitativ concentrația fiecărei specii pe baza valorii înălțimii fiecărui Peak raportată la valoarea sumei tuturor peak-urilor.

b) - In scopul studiului video-microscopic și a achiziției imaginii care reflectă cel mai clar structura microscopică a materiei analizate, se rotește șurubul 5 micrometric, din ultima poziție corespunzătoare achiziției spectrogramei, încet spre dreapta și spre stînga pînă cînd imaginea video-microscopică apare clar pe ecran, în continuare ajustarea clarității maxime a imaginii video se face rotind repetat și ușor prima dată șurubul 5 micrometric spre stîngă și pe urmă din nou spre dreapta, după care se comandă achiziția în baza de date a imaginii video-microscopice cu cea mai bună claritate optică.

2. Modul de lucru numai spectrometric - permite determinarea automată a compoziției chimice calitative precum și a concentrației speciilor chimice sau biologice din proba analizată, folosind metoda semicantitativă. In acest scop se aplică modul operator 1a

3. Modul de lucru numai microscopic - este folosit pentru studiului videomicroscopic și al achiziției imaginii care reflectă cel mai clar structura microscopică a materiei cercetate ce se găsește intre lentila 6 colimatoare și lentila 8 colimatoare. In acest scop se introduce prima dată din setul 14 de obiective optice, obiectivului optic corespunzător unui anumit ordin de mărire optică dorit, în locașul specific situat între fibra optică 11 și cameră 13 video, după care se picură o picătură din proba p de analizat în cupa lentilei colimatoare 8, operație urmată de coborîrea brațului 2 mobil, prin rotirea spre stînga a șurubului 5 micrometric, pînă cînd pe ecranul calculatorului 15 electronic apare o imagine video clară a structurii microscopice. Atingerea clarității maxime a imaginii video se face rotind repetat și ușor șurubul 5 micrometric prima dată spre stîngă și pe urmă din nou spre dreapta, iar la obținerea imaginii microscopice cu cea mai bună claritate optică se comandă preluarea acesteia in baza de date

Claims (1)

1. REVENDICARE

   Invenția Sistem spectromicroscopic pentru volume reduse de probă, caracterizată prin aceea că în vederea efectuării concomitente și în același loc atît a analizei spectrometrice cît și a studiului microscopic al unei probe lichide cu volumul de ordinul microlitrilor, laminată sub forma unui strat subțire, este folosită o structură optoelectronică modulară compusă dintr-o sursă (1) de radiație, un braț (2) articulat mobil, un braț (3) fix, un arc (4) de strîngere, un șurub (5) micrometric, o lentilă (6) colimatoare conectată la o fibră optică (7), o altă lentilă (8) colimatoare, prevăzută cu o cavitate cu raza de curbură egală cu valoarea razei de curbură a lentilei (6) colimatoare, conectată la rîndul ei la o altă fibră (9) optică cu scindare în două fibre (10) și (11) optice, un spectrometru (12) miniatural cu rețea de difracție fixă și detector Diode Array, o cameră (13) video cu detector CCD, un set (14) de obiective optice interschimbabile, toate informațiile sistemului spectromicroscopic fiind gestionate de către un calculator (15) electronic, și un program (Pr) specific aplicației.