SU1656342A1 - Микроспектрофотометр-флуориметр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к спектральному анализу и предназначено дл  исследовани  спектральных характеристик светового излучени  от различных объектов, наблюдаемых в отраженном или проход щем свете, а также флюоресценции объектов Целью изобретени   вл етс  увеличение быстродействи  и точности измерений. Дл  этого в микроспектрофотометре-флюориметре выполн ют диспергирующий элемент в виде управл емого акустооптического коллине- арного фильтра, что позвол ет устранить механические узлы перестройки длины волны . 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к приборам дл  изме- рени  спектральных характеристик светового излучени  от различных объектов, наблюдаемых в отраженном или (и) проход щем , пол ризованном или непол ризованном свете, а также спектров этих объектов, освещаемых актиничным светом, и может быть использовано в медицине, биологии , металловедении и т.п. дл  получени  информации о спектральных и пол ризационных характеристиках светового пол  объекта наблюдени .

Цель изобретени  - увеличение быстродействи  и точности измерени  спектра.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - алгоритм управлени  микроспектрофотометром.

Устройство содержит оптический тракт 1 дл  возбуждени  флюоресценции и освещени  объектов в отраженном свете и включает в себ  источник 2 света с формирующей оптикой и блоком питани , светоделитель 3

и микрообъектив 4, оптический тракт 5 дл  освещени  объектов в проход щем свете, включающий осветитель б с блоком питани  и формирующей оптикой, пол ризатор 7, конденсор 8, оптический тракт 9 дл  наблюдени  объектов, включающий светоделитель 10. анализатор 11. окул р 12 ( вл етс  общим дл  наблюдени  изучаемых объектов как в отраженном, так и в проход щем свете ), акустический коллинеарный перестраиваемый фильтр, в состав которого вход т установленные последовательно по направлению оптической оси двухлучевой пол ризатор 13, корректирующа  линза 14, акустооптическа   чейка 15 с ультразвуковым преобразователем 16, выходной пол ризатор 17, Входной пол ризатор 13 имеет возможность дискретной установки параллельно и ортогонально выходному пол ризатору 17, а элементы акустооптического перестраиваемого фильтра могут быть одновременно с обоими пол ризаторами повернуты вдоль оптической оси на угол ± 45°. С вторым лу (Л

С

о ел о

Сл5

N ю

s

чом входного пол ризатора 13 оптически св зан окул р 18, а с выходным пол ризатором 17 - фотодетектор 19.

К выходу фотодетектора последовательно подключены синхронный детектор 20, аналого-цифровой преобразователь 21 и блок 22 регистров, св занный с регистратором 23. Последовательно соединены также синтезатор 24 частоты, модул тор 25 и усилитель 26 мощности, выход которого нагружен на ультразвуковой преобразователь 16 акустооптической  чейки 15. Блок регистров св зан также с управл емым генератором 27 временных импульсов, синтезатором 24 частоты и через блок 28 опорного сигнала частотной модул ции также с синтезатором 24 частоты, а один выход управл емого генератора 27 временных импульсов соединен одновременно с синхронным детектором 20 и модул тором 25, а второй -с аналого-цифровым преобразователем 21.

Блок 22 представл ет собой совокупность четырех регистров: регистр частоты - передает кодовое значение ВЧ напр жени , генерируемого синтезатором 24, регистр ширины полосы - передает кодовое значение НЧ сигнала, генерируемого блоком 28 опорного сигнала частотной модул ции , регистр состо ни  - передает кодовое значение длительности импульса, вырабатываемого управл емым генератором 27 временных импульсов, определ ющим врем  накоплени  в синхронном детекторе 20, регистр данных - передает кодовое значение , определ ющее спектральную плотность энергетической  ркости соответствующе го отсчета в регистратор 23.

Управл емый генератор 27 временных импульсов вырабатывает импульсный сигнал , определ ющий врем  накоплени  (г накоплени ) в синхронном детекторе. Длительность этого импульса определ етс  кодом регистра состо ни . Кроме того, генератор 27 вырабатывает импульсы запуска АЦП (блок 21), синхронизирующие работу последнего с синхронным детектором.

В качестве регистратора используютс  микроЭВМ, котора  может Осуществл ть обработку поступающей информации и управл ть через блок регистров микроспект- рофотометра-флюориметра (выбор диапазонов сканировани , полосы пропускани , скорости перестройки прибора по диапазону длин волн, нормировку спектра и т.п.).

Микроспектрофотометр-флюориметр работает следующим образом.

Обьект наблюдени  освещаетс  при помощи оптических трактов - осветител  2

светоделител  3, микрообьектива 4 и (или) осветител  6, пол ризатора 7, конденсора 8 широкополосным или возбуждающим светом .

Изображение объекта в проход щем

или (и) отраженном свете или в свете люминесценции формируетс  микрообъективом 4, светоделителем 10 и наблюдаетс  через окул р 12 в пол ризованном (анализатор 11)

0 или непол ризованном свете. Часть светового потока проходит светоделитель 10 и раздел етс  пол ризационной призмой 13, причем изображение объекта в пол ризованном свете наблюдаетс  через окул р 18.

5 Световой пучок другой пол ризации проходит через корректирующую линзу 14, аку- стооптическую  чейку 15, выходной пол ризатор 17 к фотодетектору 19. Назначением корректирующей линзы 14  вл етс 

0 коллимирование светового пучка. Дл  нормальной работы акустооптического фильтра необходимо, чтобы расходимость светового пучка в светозвукопроводе не превышала 3°. Входной двухлучевой 13 и выходной 17

5 пол ризаторы имеют взаимно ортогональные направлени  пол ризации

Сигнал с выхода фотодетектора 19 подаетс  в блок 20, где осуществл етс  его синхронное детектирование с накоплением, и

0 далее - в аналого-цифровой преобразователь 21, после чего информаци  об интенсивности одной спектральной составл ющей через соответствующий регистр (регистр данных) блока 22 регистров

5 поступает в регистратор 23. Регистратор 23 (микроЭВМ) в соответствии с программной через соответствующие регистры блока 22 регистров - регистр частоты, регистр ширины полосы и регистр состо ни  - управл ет

0 соответственно работой синтезатора 24 частоты , блока 28 опорного сигнала частотней модул ции, управл емого генератора 27 временных импульсов

Синтезатор 24 частоты вырабатывает

5 сетку высокочастотных напр жений, необходимую дл  осуществлени  перестройки по диапазону длин волн принимаемого излучени . Это высокочастотное напр жение модулируетс  в блоке 25 низкочастотным

0 импульсным сигналом, вырабатываемым управл емым генератором 27 временных импульсов, что позвол ет затем осуществить синхронное детектирование и усиленное до необходимого уровн  усилителем 26

5 мощности, подаетс  на пьезопреобразова- тель 16 акустооптической  чейки 15. В результате дифракции оптического сигнала на звуковой волне, возбужденной в акустооптической  чейке 15 пьезопреобразователем 16, через пол ризатор 17 проходит лишь тз

спектральна  составл юща  излучени , котора  удовлетвор ет услови м синхронизма дл  данной несущей частоты звука. Таким образом, осуществл етс  спектральна  селекци  и несуща  частоты ВЧ-сигнала определ ет длину волны пропускани  фильтра . Блок 28 предназначен дл  фазочастот- ной модул ции ВЧ-сигнала, подаваемого на акустооптический фильтр, с целью изменени  его полосы пропускани . Модуци  осуществл етс  путем изменени  опорной частоты синтезатора 24.

Поворачива  вдоль оптической оси на угол в пределах ± 45° одновременно входной двухлучевой 13, выходной 17 пол ризаторы и акустооптическую  чейку 15. можно измер ть спектральные характеристики светового излучени  от обьекта наблюдени  при различных направлени х пол ризации . Устанавлива  выходной пол ризатор параллельно входному, можно осуществл ть заграждающий режим работы фильтра.

Использование в микроспектрофото- метре-флюориметре коллинеарного перестраиваемого акустооптического фильтра позвол ет полностью устранить механические узлы перестройки длины волны, увеличить скорость перестройки, расширить функциональные возможности, повысить надежность, уменьшить габариты, расширить допускаемый диапазон механико-климатических воздействий прибора.

Высокий контраст акустооптического фильтра (КУ-Ю5) и высокое спектральное разрешение (0,1-0,2 нм) позвол ют регистрировать характеристики светового пол  обьекта наблюдени  в широком диапазоне (350-1200 нм) оптических длин волн. Врем  записи спектра во всем диапазоне длин волн составл ет 2 с. Модул ци  полезного сигнала, осуществл ема  в акустооптиче- ском фильтре, позвол ет произвести последующее синхронное детектирование, что позвол ет значительно повысить чувствительность устройства в целом. Структура прибора, включающа  микроэвм, обеспечивает возможность оперативного изменени  режимов работы устройства, включа  выбор произвольных участков измерени  спектра сигнала, их комбинации, различные методы обработки полученной информации .

Таким образом, высокое спектральное разрешение, высока  чувствительность, быстродействие и оперативное управление

Claims (3)

1.Мискроспектрофотометр-флюори- метр, содержащий оптические тракты дл 

возбуждени  флюоресценции, освещени  и наблюдени  объектов в проход щем и (или) отраженном свете, перестраиваемый диспергирующий элемент, на выходе которого

установлены фотодетектор и регистратор сигнала, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  и точности измерени , в него введены окул р, блок опорного сигнала частотной модул ции, а

также последовательно соединенные синтезатор частоты, модул тор и усилитель мощности и последовательно соединенные синхронный детектор, аналого-цифровой преобразователь и блок регистров, при этом

перестраиваемый диспергирующий элемент выполнен в виде акустооптического коллинеарного фильтра, включающего установленные последовательно по направлению оптической оси входной двухлучевой

пол ризатор, корректирующую линзу, акустооптическую  чейку с ультразвуковым преобразователем и выходной пол ризатор , причем три выхода блока регистров соединены соот вегственио с регистратором, с

управл емым генератором временных импульсов и с синтезатором частоты, а четвертый подключен к синтезатору частоты через блок опорного сигнала частотной модул ции , фотодптектор оптически св зан с выходным пол ризатором и подключен к синхронному детектору, один выход управл емого генератора временных импульсов присоединен к аналого-цифровому преоб- разователю. а другой подключен к модул тору и синхронному детектору, а выход усилител  мощности св зан с ультразвуковым преобразователем.

2.Микроспектрофотометр-флюориметр по п.1,отличающийс  тем, что, с целью

анализа одновременно в двух плоскост х, однс плечо входного пол ризатора оптически св зано с окул ром, э другое - с корректирующей линзой.

3.Микроспектрофотометр-флюориметр по л.1, с т л и ч а ю щ и и с   тем что, с целью

реализации заграждающего режима работы фильтра, входной пол ризатор установлен к выходному пол ризатооу и с возможностью поворота на ±45° вместе с акустооптиче- ской  чейкой и выходным пол ризатором.