WO1999061894A1 - Device for detecting substances in fluid phase - Google Patents

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WO1999061894A1
WO1999061894A1 PCT/EP1999/003513 EP9903513W WO9961894A1 WO 1999061894 A1 WO1999061894 A1 WO 1999061894A1 EP 9903513 W EP9903513 W EP 9903513W WO 9961894 A1 WO9961894 A1 WO 9961894A1
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Ralf God
Lutz MÜLLER-KUHRT
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Analyticon Ag Biotechnologie Pharmazie
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Definitions

  • the invention relates to a device for the detection of substances in a fluid phase according to the preamble of claim 1.
  • DE 195 45 423 AI describes a multi-channel detector that works according to the light absorption principle of a UV / VIS detector.
  • the separate components are passed through individual detector cells.
  • the cells have windows made of transparent quartz glass, through which the sample flowing through the supply line is exposed to UV / VIS light. beam is irradiated.
  • the multi-channel detector described here it is not clear how the light is supplied to each detector cell and how the light passed through the cells is further processed in terms of signals by each detector cell, so that the result of each substance that was to be determined in the detector cells is an evaluable signal is obtained.
  • EP 0529541 AI describes a two-beam detector for high pressure liquid chromatography.
  • a light beam from a light source is imaged on two detector cells. Since a spectral decomposition of the light is carried out here before it enters the detector cell, this principle cannot be applied to several channels.
  • the object of the invention is to provide a device with which a parallel registration of a plurality of UV absorption or fluorescence emission spectra for the multi-channel detection of substances in liquid chromatographic separation processes or other analysis processes is possible.
  • the light from a UV and / or VIS light source is coupled into an optical waveguide.
  • the beam from the light source is divided into several beam paths, which corresponds to the number of detector cells present.
  • the attenuated light emerging from the detector cells is sent to a spectral ter fed.
  • the light beams supplied to the spectrophotometer via the light guides are spectrally broken down and placed on the sensor field of a flat light sensor, e.g. B. a CCD camera.
  • a CCD camera it is also possible to use any other area-like light sensor that allows separate reading out of several structures.
  • a darkening device is additionally installed in the device, which interrupts the light beam path to the light sensor briefly and if necessary rhythmically.
  • the location for this darkening device can be anywhere, but it has proven advantageous to attach it either between the light source and the light coupler or after a light guide and in front of the light sensor.
  • a motor-controlled iris diaphragm or a dark surface or mirror surface introduced into the beam path by means of a motor, for example, can be used as the darkening device.
  • 2a shows an arrangement for generating light and coupling the light into a light guide
  • 3a shows an arrangement for beam division into 24 channels and a reference channel
  • 5a shows an arrangement of the light guides for light -
  • 5b shows a detailed arrangement of 24 light guide channels in the form of a linear arrangement
  • FIG. 6 shows an image of the spectra on the CCD sensor field of the CCD camera
  • 7a shows a device according to the invention in combination with a liquid chromatography arrangement
  • Fig.l shows a schematic representation of the detection device according to the invention.
  • the light coming from a light source 1 is fed to a light guide bundle 4 in a light coupler 40.
  • This can e.g. B. can be achieved by means of a mirror or lens system.
  • An optical fiber controller 41 enables the mechanical separation of the individual optical fiber channels 42.
  • the divided optical fiber channels 42 are connected to a detector cell block 20 on a light input side of the sample transmission area 2.
  • the detector cell block 20 contains detector cells 21.
  • the arrangement of the detector cells 21 can also be carried out separately, ie not combined in a detector cell block 20.
  • Each individual light guide channel 42 is light-guiding with a detector cell 21, z. B. coupled via a standardized SMA connector.
  • the here with the detector cells 21, z. B. mechanically combined via a standardized SMA connector, coupled light guide channels 52 in a light guide assembly 50 to form a light guide bundle 5.
  • Each optical fiber channel 42 and 52 transmits its spectral information independently of the others.
  • the light guide bundle 5 is connected in a light guide feed 51 to a spectrophotometer 30 in a light-guiding manner. After the spectral decomposition of the individual channels 52 guided light rays in the spectrophotometer 30 of the light emerging from the light guide bundle 5 takes place in a flat light sensor 31, here designed as a CCD camera, the registration of the spectra.
  • a control unit 32 and a computer 33 make it possible for the spectra recorded in parallel but locally separated by the light guide arrangement to be read out and processed separately. In this way, simultaneous UV or fluorescence detection of substances in liquid chromatographic processes is advantageously possible with only one light source and one sensor unit.
  • the light source 1 is explained in more detail in FIGS. 2a and 2b.
  • the light for the UV and / or VIS range is generated with the aid of a deuterium lamp 10 and / or a tungsten lamp 11.
  • the arrangement is such that the light 12 emitted by the tungsten lamp 11 shines through the hollow cathode of a deuterium lamp 10 and then the entire lamp spectrum onto a light guide bundle 4, for. B. is mapped by means of mirrors or lenses.
  • an optical fiber Y coupling can alternatively be used for superimposing the light 12 of the tungsten lamp 11 and the light 14 of the deuterium lamp 10.
  • the light enters the light guide bundle 4.
  • the light can already be superimposed at the Y coupling or can be guided in separate light guides 15 and 16 to the detector cells 21 and only superimposed on the detector cells 21.
  • Such a lamp combination is not required if only the UV or only the VIS range is required. If only a certain extinction wavelength is required in fluorescence spectrometry, this is generated, for example, by a corresponding grid arrangement between the light source 1 and the light guide bundle 4.
  • the light source for example, by a corresponding grid arrangement between the light source 1 and the light guide bundle 4.
  • a light guide splitter 41 is described by way of example in FIGS. 3a and 3b.
  • the light guide bundle 4 exposed to light is mechanically divided into twenty-five light guide channels 42 via the light guide splitter 41, twenty-four light guide channels 42 leading light to the detector cells 21 and one light guide channel as a light guide reference channel 44 being fed directly to a spectrophotometer 30.
  • the detector cell block 20 shows a detector cell block 20 with individual detector cells 21.
  • the detector cell block 20 consists of a black quartz glass body 23.
  • the quartz glass body 23 has bores 24 which are designed as detector cells 21.
  • the bores 24 are provided on the light input side and light output side with a window 25 made of transparent quartz glass, so that the detector cells 21 thus created can be irradiated with light.
  • the eluent stream of a liquid chromatographic system can be fed to the detector cells 21, on the one hand, and can be derived again after flowing through the detector cells 21.
  • Incident light 28 passes through the detector cells 21 and is continued as a weakened emerging light 29.
  • the 4b shows detector cells 21 for measuring fluorescence spectra.
  • the detector cells 21 contain a further window 25 for the detection of fluorescence light 22.
  • This window 25 is arranged parallel to the light path so that the fluorescent light 22 can be detected at an angle of approximately 90 ° to the light path.
  • the light guide channels 52 are mechanically combined in a light guide bundle 50 in a light guide bundle 5 such that each individual light guide channel 52 independently transmits spectral information.
  • the light guide bundle 5 is then connected to the spectrophotometer 30 via the light guide feed 51.
  • the light guide channels 52 are separated here again and arranged linearly in the form of a slit arrangement 54 such that, after spectral decomposition, the respective absorption or fluorescence spectra can be imaged in parallel onto the sensor field 34 of the CCD camera 31 .
  • Spacers 55 are placed in the gap arrangement 54 between the linearly arranged light guide channels 52.
  • FIG. 6 shows the sensor field 34 of the CCD camera 31, on which several UV or fluorescence spectra are imaged in parallel.
  • the control unit 32 for the CCD camera 31 and the computer 33 ensure that the spectra can be registered and read out and processed further within short time intervals.
  • the device according to the invention is used as follows in a method for the multiparallel registration of the UV or fluorescence spectra of substances in liquid chromatography.
  • the eluent currents 60 become one of the detector cell block 20 fed.
  • the chromatographic system here consists of a pump 61, an injector 62 for sample application and a chromatography column 63.
  • An outlet 64 of the chromatic system is provided on the light output side on the detector cells 21 of the detector cell block 20. If a substance dissolved in the eluent stream flows through a detector cell 21, this absorbs a certain part of the light passing through the detector cell 21 or emits characteristic fluorescent light 22 over time in accordance with its electronic properties.
  • the light 29 emerging from the detector cells 21 then delivers spectral decomposition in the spectrophotometer 30 over time either the characteristic UV absorption spectra or the fluorescence spectra of the substance which flows through the detector cell 21.
  • This process takes place in parallel in all detector cells 21, so that the UV absorption spectra 38 and the UV absorption spectra 39 or the fluorescence emission spectra are registered in a temporally resolved manner by all detector cells 21.
  • This method is shown schematically for the UV adsorption measurement in FIG.
  • Light guide 3 spectra registration device light guide

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Abstract

The invention relates to a device for detecting substances in fluid phase by means of UV- or fluorescent spectra. The device consists of a light source (1), an area for irradiating a sample (2) and a spectra registration device (3). The aim of the invention is to provide a device with which it is possible to register several UV-absorption or fluorescence emission spectra in parallel for the multi-channel detection of substances in liquid chromatography separation techniques or other techniques of analysis. According to the invention, the light from a UV- and/or VIS-light source is coupled into a light-conducting optical system where the beam of said light source is split into several beam paths corresponding to the number of available detector cells.

Description

Vorrichtung zur Detektion von Substanzen in fluider Device for the detection of substances in fluids
Phasephase
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Detektion von Substanzen in fluider Phase gemäß dem Oberbegiff des Anspruches 1.The invention relates to a device for the detection of substances in a fluid phase according to the preamble of claim 1.
Neuere Entwicklungen z. B. in der Flüssigchromatographie, der Gelpermeationschromatographie, der Kapillarelektrochromatographie, der UV-Spektroskopie und Fluoreszenzspektroskopie führen dazu, daß zur Erhöhung des Probendurchsatzes die Trennungen bzw. die Analysen nicht mehr sequentiell sondern parallel oder nahezu parallel durchgeführt werden. Die parallelen Trennverfahren erfordern eine entsprechende parallele Detektion, um den bei der parallelen Trennung gewonnen Zeitvorsprung nicht wieder zu verlieren. Der Einsatz von mehreren, entsprechend der Anzahl der parallel getrennten bzw. analysierten Substanzen, De- tektoren scheidet in der Regel aus ökonomischen Gründen aus .Recent developments e.g. B. in liquid chromatography, gel permeation chromatography, capillary electrochromatography, UV spectroscopy and fluorescence spectroscopy lead to the fact that to increase the sample throughput the separations or the analyzes are no longer carried out sequentially but in parallel or almost in parallel. The parallel separation processes require a corresponding parallel detection in order not to lose the time advantage gained in the parallel separation again. The use of several detectors, depending on the number of substances separated or analyzed in parallel, is generally not an option for economic reasons.
In der DE 195 45 423 AI ist ein Vielkanaldetektor beschrieben, der nach dem Lichtabsorptionsprinzip eines UV/VIS-Detektors arbeitet. Hierbei werden die getrennten Komponenten durch einzelne Detektorzellen hindurch geleitet . Die Zellen weisen Fenster aus transparentem Quarzglas auf, durch die die durch die Zuleitung strömende Probe von einem UV/VIS Licht- strahl durchstrahlt wird. Bei dem hier beschriebenen Vielkanaldetektor ist nicht erkenntlich, wie die LichtZuführung zu jeder Detektorzelle erfolgt und wie das durch die Zellen durchgeleitete Licht von jeder Detektorzelle signalmäßig weiter verarbeitet wird, so daß im Ergebnis von jeder Substanz die in den Detektorzellen zu bestimmen war, ein auswertbares Signal erhalten wird.DE 195 45 423 AI describes a multi-channel detector that works according to the light absorption principle of a UV / VIS detector. The separate components are passed through individual detector cells. The cells have windows made of transparent quartz glass, through which the sample flowing through the supply line is exposed to UV / VIS light. beam is irradiated. In the multi-channel detector described here, it is not clear how the light is supplied to each detector cell and how the light passed through the cells is further processed in terms of signals by each detector cell, so that the result of each substance that was to be determined in the detector cells is an evaluable signal is obtained.
In der EP 0529541 AI wird ein Zweistrahldetektor für die Hochdruckflüssigkeitschromatographie beschrieben. Hier wird ein Lichtstrahl einer Lichtquelle auf zwei Detektorzellen abgebildet . Da hier eine spektrale Zerlegung des Lichtes bereits vor dem Eintritt in die Detektorzelle vorgenommen wird, ist eine Anwendung dieses Prinzips auf mehrere Kanäle nicht möglich.EP 0529541 AI describes a two-beam detector for high pressure liquid chromatography. Here, a light beam from a light source is imaged on two detector cells. Since a spectral decomposition of the light is carried out here before it enters the detector cell, this principle cannot be applied to several channels.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzubieten, mit der eine parallele Registrierung von mehreren UV-Absorptions- oder Fluoreszenzemissons- spektren zur Mehrkanal-Detektion von Substanzen bei flussigchromatographischen Trennverfahren oder anderen Analysenverfahren möglich ist.The object of the invention is to provide a device with which a parallel registration of a plurality of UV absorption or fluorescence emission spectra for the multi-channel detection of substances in liquid chromatographic separation processes or other analysis processes is possible.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruches 1.The problem is solved with the features of claim 1.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Licht einer UV-und/oder VIS-Lichtquelle in eine Lichtleiteroptik eingekoppelt. In dieser Lichtleiteroptik wird der Strahl der Lichtquelle in mehrere Strahlengänge aufgeteilt, die der Anzahl der vorhandenen Detektorzellen entspricht. Über eine weitere Lichtleiteroptik wird das aus den Detektorzellen austretende abgeschwächte Licht einem Spektralfotome- ter zugeführt. Die dem Spektralfotometer über die Lichtleiter zugeführten Lichtstrahlen werden hier spektral zerlegt und auf dem Sensorfeld eines flächenartigen Lichtaufnehmers, z. B. einer CCD-Kamera, abgebildet. An Stelle einer CCD-Kamera kann auch je- der andere flächenartige Lichtaufnehmer verwendet werden, der das getrennte Auslesen mehrerer Strukturen erlaubt. Wird ein CCD-chip oder anderer flächenartiger Lichtaufnehmer verwendet, der zum Auslesen einer kurzen Verdunkelung bedarf, so wird zusätzlich noch eine Verdunkelungseinrichtung in die Vorrichtung eingebaut, die den Lichtstrahlengang zum Lichtaufnehmer kurzzeitig und bei Bedarf rhythmisch unterbricht. Anbringungsort für diese Verdunkelungs- einrichtung kann theoretisch überall sein, als vorteilhaft hat sich jedoch eine Anbringung entweder zwischen Lichtquelle und Lichteinkoppler oder nach einer Lichtleiterzuführung und vor dem Lichtaufnehmer erwiesen. Als Verdunkelungseinrichtung kommen beispielsweise eine motorgesteuerte Irisblende oder eine mittels eines Motors in den Strahlengang eingebrachte dunkle Fläche oder Spiegelfläche in Frage. Weiter ergibt sich die Möglichkeit, anstelle einer kontinuierlich brennenden Lampe und einer Verdunkelungseinrichtung, eine Lampe einzusetzen, die definierte Lichtpulse abgeben kann, z. B. eine gepulste Xenonlampe. Die parallel abgebildeten Absorptions- oder Emissionsspektren werden schließlich von einem Rechner getrennt ausgelesen und weiterverarbeitet .In the device according to the invention, the light from a UV and / or VIS light source is coupled into an optical waveguide. In this optical fiber optic, the beam from the light source is divided into several beam paths, which corresponds to the number of detector cells present. The attenuated light emerging from the detector cells is sent to a spectral ter fed. The light beams supplied to the spectrophotometer via the light guides are spectrally broken down and placed on the sensor field of a flat light sensor, e.g. B. a CCD camera. Instead of a CCD camera, it is also possible to use any other area-like light sensor that allows separate reading out of several structures. If a CCD chip or other area-like light sensor is used, which requires a brief darkening to read out, a darkening device is additionally installed in the device, which interrupts the light beam path to the light sensor briefly and if necessary rhythmically. Theoretically, the location for this darkening device can be anywhere, but it has proven advantageous to attach it either between the light source and the light coupler or after a light guide and in front of the light sensor. A motor-controlled iris diaphragm or a dark surface or mirror surface introduced into the beam path by means of a motor, for example, can be used as the darkening device. Furthermore, there is the possibility, instead of a continuously burning lamp and a blackout device, to use a lamp which can emit defined light pulses, e.g. B. a pulsed xenon lamp. The absorption or emission spectra shown in parallel are finally read out and processed separately by a computer.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen . Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.Further features of the invention emerge from the subclaims. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig.l eine schematische Darstellung der Detek- tionsvorrichtung,1 shows a schematic illustration of the detection device,
Fig.2a eine Anordnung zur Lichterzeugung und Ein- kopplung des Lichtes in einen Lichtleiter,2a shows an arrangement for generating light and coupling the light into a light guide,
Fig.2b eine weitere Anordnung zur Einkopplung des Lichtes in einen Lichtleiter,2b shows a further arrangement for coupling the light into a light guide,
Fig.3a eine Anordnung zur Strahlaufteilung in 24 Kanäle und einen Referenzkanal,3a shows an arrangement for beam division into 24 channels and a reference channel,
Fig.3b eine Detailansicht der Strahlaufteilung,3b shows a detailed view of the beam division,
Fig.4a eine Detektorzellenanordnung für die Messung von UV-Absorptionsspektren,4a shows a detector cell arrangement for the measurement of UV absorption spectra,
Fig.4b eine Detektorzellenanordnung für die Messung von Fluoreszenzspektren,4b shows a detector cell arrangement for measuring fluorescence spectra,
Fig.5a eine Anordnung der Lichtleiter zur Licht -5a shows an arrangement of the light guides for light -
Zuführung zum Spektralfotometer,Feed to the spectrophotometer,
Fig.5b eine Detailanordnung von 24 Lichtleiterkanälen in Form einer linearen Anordnung,5b shows a detailed arrangement of 24 light guide channels in the form of a linear arrangement,
Fig.6 eine Abbildung der Spektren auf das CCD- Sensorfeld der CCD- Kamera, Fig.7a eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Kombination mit einer Flüssigchromatographie- Anordnung und6 shows an image of the spectra on the CCD sensor field of the CCD camera, 7a shows a device according to the invention in combination with a liquid chromatography arrangement and
Fig.7b eine schematische Darstellung von Chroma- togrammen und der UV-Spektren.7b shows a schematic representation of chromatograms and the UV spectra.
Fig.l zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Detektionsvorrichtung. Das aus einer Lichtquelle 1 kommende Licht wird in einem Lichtein- koppler 40 einem Lichtleiterbündel 4 zugeführt. Dies kann z. B. mittels eines Spiegel- oder Linsensystems erreicht werden. Ein Lichtleiteraufteuer 41 ermöglicht die mechanische Trennung der einzelnen Lichtleiterkanäle 42. Die aufgeteilten Lichtleiterka- näle 42 werden auf einer Lichteingangsseite des Probendurchstrahlungsbereiches 2 mit einem Detektorzellenblock 20 verbunden. Der Detektorzellenblock 20 enthält Detektorzellen 21. Die Anordnung der Detektorzellen 21 kann auch getrennt, d. h. nicht in einem Detektorzellenblock 20 zusammengefaßt, erfolgen. Jeder einzelne Lichtleiterkanal 42 wird lichtleitend mit einer Detektorzelle 21, z. B. über eine genormte SMA-Steckverbindung, gekoppelt. Auf einer Lichtausgangsseite des Probendurchstrahlungsbereiches 2 werden die hier mit den Detektorzellen 21, z. B. über eine genormte SMA-Steckverbindung, gekoppelten Licht- leiterkanäle 52 in einer Lichtleiterzusammenführung 50 mechanisch zu einem Lichtleiterbündel 5 vereinigt. Dabei überträgt jeder Lichtleiterkanal 42 und 52 un- abhängig von den anderen seine spektrale Information. Das Lichtleiterbündel 5 ist in einer Lichtleiterzuführung 51 mit einem Spektralfotometer 30 lichtleitend verbunden. Nach der spektralen Zerlegung der einzelnen, von den Lichtleiterkanälen 52 zuge- führten Lichtstrahlen im Spektralfotometer 30 des aus dem Lichtleiterbündel 5 austretenden Lichtes erfolgt in einem flächenartigen Lichtaufnehmer 31, hier als CCD-Kamera ausgebildet, die Registrierung der Spektren. Eine Steuereinheit 32 und ein Rechner 33 ermöglichen es, daß die parallel aber durch die Lichtleiteranordnung örtlich getrennt aufgenommenen Spektren separat ausgelesen und verarbeitet werden können. Auf diese Weise ist eine simultane UV-oder Fluoreszenzdetektion von Substanzen bei flüssigchro- matographisehen Prozessen vorteilhafterweise mit nur einer Lichtquelle und einer Sensoreinheit möglich.Fig.l shows a schematic representation of the detection device according to the invention. The light coming from a light source 1 is fed to a light guide bundle 4 in a light coupler 40. This can e.g. B. can be achieved by means of a mirror or lens system. An optical fiber controller 41 enables the mechanical separation of the individual optical fiber channels 42. The divided optical fiber channels 42 are connected to a detector cell block 20 on a light input side of the sample transmission area 2. The detector cell block 20 contains detector cells 21. The arrangement of the detector cells 21 can also be carried out separately, ie not combined in a detector cell block 20. Each individual light guide channel 42 is light-guiding with a detector cell 21, z. B. coupled via a standardized SMA connector. On a light output side of the sample transmission area 2, the here with the detector cells 21, z. B. mechanically combined via a standardized SMA connector, coupled light guide channels 52 in a light guide assembly 50 to form a light guide bundle 5. Each optical fiber channel 42 and 52 transmits its spectral information independently of the others. The light guide bundle 5 is connected in a light guide feed 51 to a spectrophotometer 30 in a light-guiding manner. After the spectral decomposition of the individual channels 52 guided light rays in the spectrophotometer 30 of the light emerging from the light guide bundle 5 takes place in a flat light sensor 31, here designed as a CCD camera, the registration of the spectra. A control unit 32 and a computer 33 make it possible for the spectra recorded in parallel but locally separated by the light guide arrangement to be read out and processed separately. In this way, simultaneous UV or fluorescence detection of substances in liquid chromatographic processes is advantageously possible with only one light source and one sensor unit.
In Fig.2a und Fig. 2b wird die Lichtquelle 1 näher erläutert. Entsprechend Fig. 2a wird mit Hilfe einer Deuteriumlampe 10 und/oder einer Wolframlampe 11 das Licht für den UV-und/oder VIS-Bereich erzeugt. Die Anordnung erfolgt so, daß das von der Wolframlampe 11 emittierte Licht 12 die Hohlkathode einer Deuteriumlampe 10 durchstrahlt und dann das komplette Lampenspektrum auf ein Lichtleiterbündel 4, z. B. mittels Spiegel oder Linsen, abgebildet wird.The light source 1 is explained in more detail in FIGS. 2a and 2b. According to FIG. 2a, the light for the UV and / or VIS range is generated with the aid of a deuterium lamp 10 and / or a tungsten lamp 11. The arrangement is such that the light 12 emitted by the tungsten lamp 11 shines through the hollow cathode of a deuterium lamp 10 and then the entire lamp spectrum onto a light guide bundle 4, for. B. is mapped by means of mirrors or lenses.
In Fig.2b ist alternativ eine lichtleiteroptische Y- Kopplung für die Überlagerung des Lichtes 12 der Wolframlampe 11 und des Lichtes 14 der Deuteriumlampe 10 einsetzbar. Das Licht tritt in das Lichtleiterbündel 4 ein. Hierbei kann das Licht bereits an der Y- Kopplung überlagert werden oder aber in getrennten Lichtleitern 15 und 16 bis zu den Detektorzellen 21 geführt werden und erst an den Detektorzellen 21 überlagert werden. Wird nur der UV- oder nur der VIS- Bereich benötigt, so entfällt eine solche Lampenkombination. Wenn bei der Fluoreszenzspektrometrie nur eine bestimmte Extinktionswellenlänge benötigt wird, so erzeugt man diese z.B. durch eine entsprechende Gitteranordnung zwischen der Lichtquelle 1 und dem Lichtleiterbündel 4. Alternativ kann die LichtquelleIn FIG. 2b, an optical fiber Y coupling can alternatively be used for superimposing the light 12 of the tungsten lamp 11 and the light 14 of the deuterium lamp 10. The light enters the light guide bundle 4. In this case, the light can already be superimposed at the Y coupling or can be guided in separate light guides 15 and 16 to the detector cells 21 and only superimposed on the detector cells 21. Such a lamp combination is not required if only the UV or only the VIS range is required. If only a certain extinction wavelength is required in fluorescence spectrometry, this is generated, for example, by a corresponding grid arrangement between the light source 1 and the light guide bundle 4. Alternatively, the light source
1 Xenonlampen und/oder Laser aufweisen.1 Have xenon lamps and / or lasers.
In Fig. 3a und Fig.3b ist ein Lichtleiteraufteiler 41 beispielhaft beschrieben. Das mit Licht beaufschlagte Lichtleiterbündel 4 wird über den Lichtleiteraufteiler 41 in fünfundzwanzig Lichtleiterkanäle 42 mechanisch aufgeteilt, wobei vierundzwanzig Lichtlei- terkanäle 42 den Detektorzellen 21 Licht zu führen und ein Lichtleiterkanal als Lichtleiterreferenzkanal 44 direkt einem Spektralfotometer 30 zugeführt wird.A light guide splitter 41 is described by way of example in FIGS. 3a and 3b. The light guide bundle 4 exposed to light is mechanically divided into twenty-five light guide channels 42 via the light guide splitter 41, twenty-four light guide channels 42 leading light to the detector cells 21 and one light guide channel as a light guide reference channel 44 being fed directly to a spectrophotometer 30.
Fig.4a zeigt einen Detektorzellenblock 20 mit einzel- nen Detektorzellen 21. Der Detektorzellenblock 20 besteht aus einem schwarzen Quarzglaskörper 23. Der Quarzglaskörper 23 weist Bohrungen 24 auf, die als Detektorzellen 21 ausgebildet sind. Die Bohrungen 24 sind lichteingangsseitig und lichtausgangsseitig mit einem Fenster 25 aus transparenten Quarzglas versehen, so daß die dadurch entstandenen Detektorzellen 21 von Licht durchstrahlt werden können. Durch zwei weitere Bohrungen 26 pro Zelle, in die Kapillarrohre4 a shows a detector cell block 20 with individual detector cells 21. The detector cell block 20 consists of a black quartz glass body 23. The quartz glass body 23 has bores 24 which are designed as detector cells 21. The bores 24 are provided on the light input side and light output side with a window 25 made of transparent quartz glass, so that the detector cells 21 thus created can be irradiated with light. Through two further holes 26 per cell, into the capillary tubes
27 eingeklebt werden, kann den Detektorzellen 21 ei- nerseits der Eluentenstrom eines flussigchromatographischen Systemes zugeführt werden und andererseits nach Durchfließen durch die Detektorzellen 21 wieder abgeleitet werden. Einfallendes Licht 28 durchtritt die Detektorzellen 21 und wird als geschwächtes austretendes Licht 29 weitergeführt.27, the eluent stream of a liquid chromatographic system can be fed to the detector cells 21, on the one hand, and can be derived again after flowing through the detector cells 21. Incident light 28 passes through the detector cells 21 and is continued as a weakened emerging light 29.
Fig.4b zeigt Detektorzellen 21 zur Messung von Fluoreszenzspektren. Die Detektorzellen 21 enthalten ein weiteres Fenster 25 zur Erfassung von Fluoreszenz- licht 22. Dieses Fenster 25 ist parallel zum Lichtweg angeordnet, so daß das Fluoreszenzlicht 22 im Winkel von ca. 90° zum Lichtweg detektiert werden kann.4b shows detector cells 21 for measuring fluorescence spectra. The detector cells 21 contain a further window 25 for the detection of fluorescence light 22. This window 25 is arranged parallel to the light path so that the fluorescent light 22 can be detected at an angle of approximately 90 ° to the light path.
Fig. 5a zeigt, wie das geschwächte austretende Licht weitergeleitet wird. Dazu werden die Lichtleiterkanäle 52 in einer Lichtleiterzusammenführung 50 mechanisch so in einem Lichtleiterbündel 5 zusammengeführt, daß jeder einzelne Lichtleiterkanal 52 eigenständig spektrale Informationen überträgt Das Lichtleiterbündel 5 wird dann über die Lichtleiterzuführung 51 mit dem Spektralfotometer 30 verbunden. Wie in Fig .5b gezeigt werden hier die Lichtleiterkanäle 52 wieder auseinander geführt und linear in Form einer Spaltanordnung 54 so angeordnet, daß nach spek- traler Zerlegung die jeweiligen Absorptions- bzw. Fluoreszenzspektren parallel auf das Sensorfeld 34 der CCD-Kamera 31 abgebildet werden können. Zwischen den linear aufgereihten Lichtleiterkanälen 52 sind in der Spaltanordnung 54 Abstandshalter 55 gesetzt.5a shows how the weakened emerging light is passed on. For this purpose, the light guide channels 52 are mechanically combined in a light guide bundle 50 in a light guide bundle 5 such that each individual light guide channel 52 independently transmits spectral information. The light guide bundle 5 is then connected to the spectrophotometer 30 via the light guide feed 51. As shown in FIG. 5b, the light guide channels 52 are separated here again and arranged linearly in the form of a slit arrangement 54 such that, after spectral decomposition, the respective absorption or fluorescence spectra can be imaged in parallel onto the sensor field 34 of the CCD camera 31 . Spacers 55 are placed in the gap arrangement 54 between the linearly arranged light guide channels 52.
In Fig.6 ist das Sensorfeld 34 der CCD-Kamera 31 dargestellt, auf dem mehrere UV-oder Fluoreszenzspektren parallel abgebildet werden. Die Steuereinheit 32 für die CCD-Kamera 31 und der Rechner 33 sorgen dafür, daß die Spektren innerhalb kurzer Zeitintervalle registriert und getrennt ausgelesen und weiterverarbeitet werden können.6 shows the sensor field 34 of the CCD camera 31, on which several UV or fluorescence spectra are imaged in parallel. The control unit 32 for the CCD camera 31 and the computer 33 ensure that the spectra can be registered and read out and processed further within short time intervals.
Bei einem Verfahren zur multiparallelen Registrierung der UV-oder Fluoreszenzspekteren von Substanzen bei der Flüssigchromatographie wird die erfindungsgemäße Vorrichtung wie folgt eingesetzt.The device according to the invention is used as follows in a method for the multiparallel registration of the UV or fluorescence spectra of substances in liquid chromatography.
Dem Detektorzellenblock 20 werden gemäß Fig.7a Eluen- tenströme 60 einem der Detektorzellenblock 20 zugeführt . Das chromatographische System besteht hierbei aus einer Pumpe 61, einem Injektor 62 zur Probenaufgabe und einer Chromatographiesäule 63. Ein Ausfluß 64 des chromatischen Systems ist lichtaus- gangsseitig an den Detektorzellen 21 des Detektorzellenblockes 20 vorgesehen. Wenn eine im Eluentenstrom gelöste Substanz eine Detektorzelle 21 durchströmt, so absorbiert diese im zeitlichen Verlauf entsprechend ihrer elektronischen Eigenschaften einen bestimmten Teil des die Detektorzelle 21 durch- tretenden Lichtes bzw. emittiert charakteristisches Fluoreszenzlicht 22. Das aus den Detektorzellen 21 austretende Licht 29 liefert dann nach spektraler Zerlegung im Spektralfotometer 30 im zeitlichen Verlauf entweder die charakteristischen UV- Absorptionsspektren oder die Fluoreszenzspektren der Substanz, die die Detektorzelle 21 durchströmt. Dieser Vorgang geschieht parallel in allen Detektorzellen 21, so daß zeitlich aufgelöst von allen Detektorzellen 21 die UV-Absorptionsspektren 38 und die UV-Absorptionsspektren 39 bzw. die Fluoreszenzemissionsspektren registriert werden. In Fig.7a ist dieses Verfahren schematisch für die UV- Adsorptionsmessung dargestellt.According to FIG. 7 a, the eluent currents 60 become one of the detector cell block 20 fed. The chromatographic system here consists of a pump 61, an injector 62 for sample application and a chromatography column 63. An outlet 64 of the chromatic system is provided on the light output side on the detector cells 21 of the detector cell block 20. If a substance dissolved in the eluent stream flows through a detector cell 21, this absorbs a certain part of the light passing through the detector cell 21 or emits characteristic fluorescent light 22 over time in accordance with its electronic properties. The light 29 emerging from the detector cells 21 then delivers spectral decomposition in the spectrophotometer 30 over time either the characteristic UV absorption spectra or the fluorescence spectra of the substance which flows through the detector cell 21. This process takes place in parallel in all detector cells 21, so that the UV absorption spectra 38 and the UV absorption spectra 39 or the fluorescence emission spectra are registered in a temporally resolved manner by all detector cells 21. This method is shown schematically for the UV adsorption measurement in FIG.
Fig.7b zeigt die Chromatogramme 37 der Signale von drei Lichtleiterkanälen 42 und 52, die UV- Adsorptionsspektren 38 zu bestimmten Zeitpunkten und die UV-Adsorptionsspektren 39 in zeitlichen Verlauf. Bezugszeichenliste7b shows the chromatograms 37 of the signals from three light guide channels 42 and 52, the UV adsorption spectra 38 at specific points in time and the UV adsorption spectra 39 over time. Reference list
Lichtquelle 24 BohrungLight source 24 hole
Deuteriumlampe 25 FensterDeuterium lamp 25 windows
Wolframlampe 2fc BohrungTungsten lamp 2fc bore
Licht 27 KapillarrohrLight 27 capillary tube
Licht 28 einfallendes LichtLight 28 incident light
Licht 29 austretendes LichtLight 29 emerging light
Lichtleiter 3 Spektrenregistrier- einrichtung LichtleiterLight guide 3 spectra registration device light guide
30 Spektralfotometer Probendurchstrahlungsbereich 31 CCD-Kamera30 spectrophotometer sample transmission range 31 CCD camera
Detektorzellen32 Steuereinheit blockDetector cells32 control unit block
33 Rechner Detektorzellen33 computer detector cells
34 Sensorfeld Fluoreszenzlicht 35 Spektrum Quarzglaskörper34 Sensor field fluorescent light 35 Spectrum quartz glass body
36 Spektrum Chromatogramm 54 Spaltanordnung36 spectrum Chromatogram 54 slit arrangement
UV-Absorptions55 Abstandshalter spektrumUV absorption 55 spacer spectrum
60 Eluentenstrom UV-Absorptionsspektrum 61 Pumpe60 Eluent current UV absorption spectrum 61 Pump
Lichtleiterbündel 62 InjektorOptical fiber bundle 62 injector
Lichteinkoppler 63 Chromatographi - säule Lichtleiter aufteiler 64 AusflußLight coupler 63 Chromatography column Light guide divider 64 outflow
LichtleiterkanalFiber optic channel
LichteingangsseiteLight input side
Lichtleiter- ReferenzkanalOptical fiber reference channel
LichtleiterbündelOptical fiber bundle
LichtleiterzusammenführungLight guide merging
LichtleiterzuführungOptical fiber feed
LichtleiterkanalFiber optic channel
Lichtausgangsseite Light output side

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Detektion von Substanzen in fluider Phase mittels UV- oder Fluoreszenzspektren, bestehend aus einer Lichtquelle (1) , einem Probendurchstrahlungsbereich (2) und einer Spektrenregistriereinrichtung (3), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (1) und dem Durch- Strahlungsbereich (2) , diesem vorgeschaltet, und zwischen dem Probendurchstrahlungsbereich (2) , diesem nachgeschaltet, und der Spektrenregistriereinrichtung (3) je ein Lichtleiterbündel (4,5) angeordnet sind.1. Device for the detection of substances in the fluid phase by means of UV or fluorescence spectra, consisting of a light source (1), a sample irradiation area (2) and a spectra registration device (3), characterized in that between the light source (1) and the Radiation area (2), upstream of this, and between the sample transmission area (2), downstream of this, and the spectra registration device (3) each have an optical fiber bundle (4,5).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1, characterized in that
daß das Lichtleiterbündel (4) über einen Lichtein- koppler (40) mit der Lichtquelle (1) und über einen mechanischen Lichtleiteraufteiler (41) mit dem Probendurchstrahlungsbereich (2) verbunden ist .that the light guide bundle (4) is connected to the light source (1) via a light coupler (40) and to the sample transmission area (2) via a mechanical light guide splitter (41).
3. Vorrichtung nach Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleiterbündel (5) über eine mechanische Lichtleiterzusammenführung (50) mit dem Probendurchstrahlungsbereich (2) und über eine Lichtleiterzuführung (51) mit der Spektrenregi- striereinrichtung (3) verbunden ist.3. Device according to claims 1 or 2, characterized in that the light guide bundle (5) via a mechanical light guide combination (50) with the sample transmission area (2) and via a Optical fiber feed (51) is connected to the spectral registration device (3).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichent , daß die Lichtquelle (1) Lampen zur Erzeugung von UV-und/oder VIS-Licht bzw. eine Quelle zur Erzeugung von monochromatischem Licht ist. aufweist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the light source (1) is lamps for generating UV and / or VIS light or a source for generating monochromatic light. having.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (1) zur Erzeugung von Licht bestimmter Wellenlänge ein Monochromator nachgesetzt auf eist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the light source (1) for generating light of a certain wavelength is added to a monochromator.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Probendurchstrahlungsbereich (2) einen Detektorzellenblock (20) aufweist, der mindestens zwei Detektorzellen (21) enthält.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sample transmission area (2) has a detector cell block (20) which contains at least two detector cells (21).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Detektorzelle (21) des Detektorzellenblocks (20) mit je einem im Lichtleiteraufteiler mechanisch (41) aufgeteilten Lichtleiterkanal (42) lichteingangsseitig lichtleitend gekoppelt ist. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that each detector cell (21) of the detector cell block (20) with a respective mechanically in the light guide splitter (41) split light guide channel (42) is light-coupled on the light input side.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorzellenblock (20) lichtausgangssei- tig mit einer mechanischen8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the detector cell block (20) on the light output side with a mechanical
Lichtleiterzusammenführung (50) und Lichtleiterka- näle (52) lichtausgangsseitig mit jeder Detektorzelle (21) lichtleitend gekoppelt sind.Optical fiber merging (50) and optical fiber channels (52) on the light output side are coupled to each detector cell (21) in a light-conducting manner.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Lichtleiterbündel (5) mechanisch zusammengefaßten Lichtleiterkanäle (52) über eine Lichtleiterzuführung (51) mit der Spektrenregi- striereinrichtung (3) lichtleitend verbunden ist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the light guide channels (52) mechanically combined in the light guide bundle (5) is connected in a light-guiding manner to the spectral registration device (3) via a light guide feed (51).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch zusammengefaßten Lichtleiterkanäle (52) in der Lichtleiterzuführung (51) am Spektrometereingang eine lineare aufgereihte, spaltfδrmige Anordnung (54) aufweisen.10. The device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the mechanically combined light guide channels (52) in the light guide feed (51) at the spectrometer input have a linear, lined-up, gap-shaped arrangement (54).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den linear aufgereihten Lichtleiter- kanälen (52) Abstandshalter (55) angeordnet sind. 11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that spacers (55) are arranged between the linearly aligned light guide channels (52).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektrenregistriereinrichtung (3) ein mit der LichtleiterZuführung (51) verbundenes Spektralfotometer (30) aufweist, das mit einem flächenartigen Lichtaufnehmer (31) , der das getrennte Auslesen mehrerer Spektren erlaubt, gekoppelt ist, der mit einer Steuereinheit (32) und einem Rechner (33) zur an sich bekannten Weiterverarbeitung der Spektren verbunden ist.12. The device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the spectra registration device (3) has a spectrophotometer (30) connected to the light guide feeder (51), which has a surface-like light sensor (31) which permits the separate reading of several spectra , is coupled, which is connected to a control unit (32) and a computer (33) for the known processing of the spectra.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenartige Lichtaufnehmer (31) eine CCD-Kamera ist.13. The device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the area-like light sensor (31) is a CCD camera.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenartige Lichtaufnehmer (31) mit einer Verdunkelungseinrichtung kombiniert ist .14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the planar light sensor (31) is combined with a darkening device.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei nicht in einem Detektorzellenblock (20) zusammengefaßte Detektorzellen (21) angeordnet sind. 15. The device according to one of claims 1 to 14, characterized in that at least two detector cells (21) which are not combined in a detector cell block (20) are arranged.
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