DE2317729C3 - Fluoreszenzspektrometer - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Fluo^reszenzspektrometer mit einer Lichtquelle, einem ersten Monochromator zur spektralen Zerlegung des Lichts der Lichtquelle, mit einer Trenneinrichtung zur Aufteilung des aus dem ersten Monochromator austretenden Lichts auf einen ersten und einen zweiten Lichtweg, mit einer in dem ersten Lichtweg angeordneten zu untersuchenden Fluoreszenzprobe und einem in dem zweiten Lichtweg angeordneten Bezugsstandard, mit. einem zweiten Monochromator zur spektralen Zerlegung sowohl des von der zu untersuchenden Fluoreszenzprobe als auch des vom Bezugsstandard ausgehenden Lichts, sowie einem hinter dem zweiten Monochromator angeordneten photoelektrischen Empfänger.

Im folgenden wird unter der Bezeichnung »Fluoreszenz« allgemein die Photolumineszenz einschließlich der Fluoreszenz oder Phosphoreszenz verstanden.

Ein Fluoreszenzspektrometer dient zur Messung des Anregungs- und/oder Emissionsspektrums eines fluoreszenten Materials zur qualitativen und quantitativen Analyse dieses Materials.

Ein Fluoreszenzspektrometer der eingangs genannten Art ist bereits bekannt (vgl. GB-PS 10 27 826 und J. Scient. Instr. Vol. 1, Serie 2 [19681S. 305 bis 310).

Mit einem derartigen Fluoreszenzspektrometer ist es nicht möglich, das wirkliche Anregungsspektrum aus dem Verhältnis zweier Fluoreszenzstrahlungen zu ermitteln, nämlich einerseits von einem Quantenzähler, der im allgemeinen durch eine Rhodamin-B-Lösung gebildet ist, und der Fluoreszenzprobe. Die von der Rhodamin B-Lösung ermittierte Fluoreszenzstrahlung liegt normalerweise oberhalb 580 nm, während die Wellenlänge der Fluoreszenzstrahlung von der Fluoreszenzprobe grundsätzlich kleiner als 590 nm ist, so daß die Fluoreszenzstrahlung von der Rhodamin B-Lösung nicht erfaßbar ist, da sie nicht den zweiten Monochromator durchlaufen kann.

Ein weiterer Mangel dieses bekannten Fluoreszenzspektrometers ist, daß mit ihm nicht durch das Lösungsmittel der Fluoreszenzprobe bedingte Untergrundstrahlung eliminiert werden kann.

Den zuletzt genannten Mangel weist ein weiteres bekanntes Fluoreszenzspektrometer (vgl. Rev. Sei. Instr., Vol.33, Nr. 11 [1962], S. 1213 bis 1215) auf. Dieses Fluoreszenzspektrometer ist ebenfalls versehen mit einer Lichtquelle, einem ersten Monochromator zur spektralen Zerlegung des Lichts der Lichtquelle, mit einer Trenneinrichtung zur Aufteilung des aus dem ersten Monochromator austretenden Lichts auf einen ersten und einen weiteren Lichtweg, mit einer in dem ersten Lichtweg angeordneten zu untersuchenden Fluoreszenzprobe und einer in dem weiteren Lichtweg angeordneten Fluoreszenzstandardprobe anderer Zusammensetzung als die zu untersuchende Fluoreszenzprobe, mit einem zweiten Monochromator zur spektralen Zerlegung allein des von der zu untersuchenden Fluoreszenzprobe ausgehenden Lichts, sowie mit einem hinter dem zweiten Monochromator angeordneten photoelektrischen Empfänger. Dabei fällt auf dem weiteren Lichtweg das Licht von der Fluoreszenzstandardprobe direkt auf einen weiteren photoelektrischen Empfän ger, der weitere Lichtweg ist als ein direkter, den zweiten Monochromator umgehender Lichtweg ausgebildet. Die Ausgangssignale der beiden photoelektrischen Empfänger werden verglichen, um die Emissionsintensitäten zu kalibrieren, damit ein Einfluß von Schwankungen der Lichtquelle auf die Meßergebnisse verhindert werden soll. Da jedoch gewöhnlich als Lichtquelle e^;ne Xenonlampe verwendet wird, deren Lichtstrom in seiner spektralen Zusammensetzung instabil ist, können Schwankungen der Lichtquelle in Wirklichkeit nicht vollständig kompensiert werden, wenn ein Unterschied in den spektralen Empfindlichkeiten der beiden photoelektrischen Empfänger besteht.

Schließlich ist ein Fluoreszenzspektrometer bekanntgeworden (Rev. Sei. Instr. 39, No 9, [1968] S. 1271 bis 1278), das ausgestattet ist mit einer Lichtquelle, einem ersten Monochromator zur Zerlegung des Lichts der Lichtquelle, mit einer Trenneinrichtung zur Aufteilung des aus dem ersten Monochromator auftretenden Lichts auf einen ersten und einen weiteren Lichtweg, mit einer in dem ersten Lichtweg angeordneten zu untersuchenden Fluoreszenzprobe und einer in dem weiteren Lichtweg angeordneten Fluoreszenzstandardprobe einer anderen Zusammensetzung als die zu untersuchende Fluoreszenzprobe, mit einem zweiten Monochromator zur spektralen Zerlegung des von der zu untersuchenden Fluoreszenzprobe ausgehenden Lichts, sowie mit einem hinter dem zweiten Monochromator angeordneten photoelektrischen Empfänger. Dabei ist der weitere Lichtweg ein direkter, d. h. den zweiten Monochromator umgehender Lichtweg, der außer der Fluoreszenzstandardprobe ein dahinter angeordnetes Filter mit einer Durchlaßfrequenz entsprechend der Frequenz des von der Fluoreszenzstandardprobe ausgehenden Lichts sowie einen nachgeschalteten weiteren photoelektrischen Empfänger aufweist.

Bei diesem bekannten Fluoreszenzspektrometer treten ähnliche Probleme wie bei dem unmittelbar vorher genannten bekannten Fluoreszenzspektrometer auf.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Fluoreszenzspektrometer der eingangs genannten Art anzugeben, das nicht nur vielseitiger als die bisher bekannten FIuoreszenzspektrometer einsetzbar ist nämlich ermöglicht, daß der photoelektrische Empfänger gleichzeitig Licht verschiedener Wellenlänge empfangen kann, sondern auch eine genauere Messung gewähneistet, \ämlich den vom Lösungsmittel der Fluoreszenzprobe hervorgerufener. Strahlungsuntergrund kompensiert bzw. eliminiert.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen nach dem Patentanspruch gelöst

Es wird also ein Differenzsignal der zu untersuchenden Fluoreszenzprobe für zwei verschiedene Wellenlängen gemessen, so daß der vom Lösungsmittel der Fl'!oreszenzprobe hervorgerufene Strahlungsuntergrund kompensiert wird.

Daneben werden durch die Verwendung nur eines photoelektrischen Empfängers die Nachteile der vorstehend genannten übrigen bekannten Fluoreszenzspektrometer, soweit sie in Meßungenauigkeiten infolge instabilen Betriebs ihrer Lichtquelle bestehen, vermieden.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Optik eines Ausführungsbeispiels des Fluoreszenzspektrometers,

F i g. 2 eine Vorderansicht eines in F i g. 1 verwendeten Lichtzerhackers,

F i g. 3 das Ausgangssignal eines in F i g. 1 verwendeten photoelektrischen Empfängers,

F i g. 4 das Blockschaltbild des elektrischen Teils eines Fluoreszenzspektrometers, das zusammen mit der in F i g. 1 dargestellten Optik verwendet wird und

F1 g. 5 die Optik des Fluoreszenzspektrometers gemaß einem anderen Ausführungsbeispiel.

Gemäß F i g. 1 wird das von einer Lichtquelle 30 ausgesandte Licht von einer Linse 31 über einen Spiegel 32 auf einen Eintrittsspalt 34 eines ersten (anregenden) Monochromator 33 geleitet. Der erste Monochromator 33 hat den Eintrittsspalt 34, Kollimatoren 35 und 37, ein Gitter 36 und einen Austrittsspalt 38. Das in den ersten Monochromator 33 eingestrahlte Licht wird kollimiert und durch den Kollimator 35 zum Gitter 36 geleitet. Das durch die Dispersion des Gitters 36 gebildete monochromatische Licht wird kollimiert und auf den Austrittsspalt 38 durch einen weiteren Kollimator 37 geleitet. Das am Austrittsspalt 38 erhaltene monochromatische Licht wird über einen (noch zu erläuternden) Licht-Zerhacker 50 und einen Spiegel 39 aui" eins Fluoreszenzprobe 40 geworfen. Wenn die Lichtenergie des monochromatischen Lichtes für einen Strahlungsübergang in der Fluoreszenzprobe groß genug ist, wird ein Lumineszenz- (Fluoreszenz-, Phosphoreszenz-) Licht von der Fluoreszenzprobe 40 ausgesandt und über einen Spiegel 41 zu einem zweiten (emissionsseitigen) Monochromator 42 geworfen. Der zweite Monochromator 42 zerlegt das auf einen Eintrit'tsspalt 43 fallende Licht und erzeugt monochromatisches Licht. Der zweite Monochromator 42 hat einen ähnlichen Aufbau wie der erste Monochromator 33, d. h. er besitzt einen Eintrittsspalt 43, Kollimatoren 44 und 46, ein Gitter 45 und einen Austrittsspali 47. DdS monochromatische Licht des zweiten Monochromator 42 wird über einen Spiegel 48 durch einen photoelektrischen Empfänger 49 erfaßt. Der insoweit beschriebene Aufbau und dessen beschriebene Betriebsart sind grundsätzlich für sich bekannt. Insbesondere wird ein Anregungs- oder Emissionsspektrum durch Festlegung der Wellenlänge des zweiten oder des ersten Monochromator und durch Durchfahren der Wellenlänge des ersten oder des zweiten Monochromators gemessen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Wellenlängenabtastung leicht durch Drehung der Gitter 36 und 45 durchgeführt werden.

Mit der in F i g. 1 dargestellten Optik kann auch eine Anordnung bzw. Betriebsart ausgeführt werden, bei der das auf die Fluoreszenzprobe fallende Licht zwischen dem ersten Monochromator 33 und der Fluoreszenzprobe 40 durch den Zerhacker 50 abgelenkt und dieses licht und das aus dem zweiten Monochromator 42 austratende Licht alternativ zum photoelektrischen Empfänger 49 gelenkt werden. Der Zerhacker 50 liegt näm-Uch unmittelbar hinter dem Austrittsspalt 38 des ersten Monochromators 33. Der Zerhacker 50 ist eine Lichttrenneinrichtung, die das Licht vom ersten Monochromator 33 alternativ in die Richtung der Fluoreszenzprobe 40 und in eine davon verschiedene Richtung lenkt, was an sich bekannt ist Das in eine verschiedene Richtung geleitete Licht wird dann über Spiegel 52 und 53 zum photoelektrischen Empfänger 49 geführt.

Der Zerhacker 50 kann von jeder beliebigen Art und Form sein, vorausgesetzt, daß er das Licht alternativ zur Fluoreszenzprobe und in eine davon verschiedene Richtung lenkt. Ein typisches Beispiel eines derartigen Zerhackers 50 ist in F i g. 2 dargestellt, in der eine Scheibe einen reflektierenden Teil 50A, reflexionsfreie lichtundurchlässige Teile 50ß und einen durchlässigen oder transparenten Teil 5OC aufweist. Dei Zerhacker ist durch eine Welle drehbar. Wenn dieser Zerhacker als Zerhacker 50 in F i g. 1 verwendet wird, wird offensichtlich vom photoelektrischen Empfänger 49 das in F i g. 3 dargestellte elektrische Signal erhalten. In F i g. 3 stellen die Signale R die Lichtstrahlen dar, wenn der reflektierende Teil 50A im Strahlengang liegt und das Licht durch den reflektierenden Teil 5OA und dann durch die Spiegel 52 und 53 zum photoelektrischen Empfänger 49 reflektiert wird. Die Signale 5 stellen das Licht dar, wenn der Strahlengang durch den transparenten Teil 50C führt, d. h. wenn dieser im Strahlengang liegt. Schließlich wird das Licht durch den Spiegel 48 reflektiert und zum photoelektrischen Empfänger 49 geführt. Die Signale D stellen das Licht dar, wenn ein reflexionsfreier lichtundurchlässiger Teil 50B im Strahlengang liegt, d, h. ein »0«-Pegelsignal, da kein Licht auf den photoelektrischen Empfänger 49 fällt.

Im folgenden werden die Signale Ii. 5 und D jeweils als Bezugssignal, Probensignal und »0«-Pegelsignal bezeichnet.

Wie oben an Hand der in F i g. 1 dargestellten Optik beschrieben wurde, erzeugt der photoelektrische Empfänger 49 ein Signal, wie dieses in F i g. 3 dargestellt ist, einschließlich abwechselnden Bezugs- und Probensignalen R und S, wobei dazwischen »O«-Pegelsignale liegen.

An Stelle des Zerhackers 50 kann ein halb- bzw. teil-Jurchlässiger Spiegel (Strahlteiler) vorgesehen sein. Die dadurch aufgeteilten Strahlen können abwechselnd durch einen Zerhacker zerhackt werden, um die gleichen Wirkungen zu erhielen.

In F i g. 4 ist ein Beispiel einer elektrischen Schaltung für die in F i g. 1 gezeigte Optik dargestellt. Der photoelektrische Empfänger 49 von F i g. 1 kann beispielsweise ein Photoelektronen-Vervielfacher sein. Ein Verstärker 60, ein Schalter 61-1 und eine Probenhalteschal lung 62 sind nacheinander mit dem photoelektrischer

Empfänger 49 verbunden. Die Eingänge eines Differenzverstärkers 63 sind einerseits mit dem Ausgang der Probenhalteschaltung 62 und andererseits mit dem gemeinsamen Kontakt 64-Ceines Schalters 64 verbunden. Bei einem anderen Schalter 65 ist der gemeinsame Kontakt 65-C mit einem Ausgang 66 verbunden. Ein erster Kontakt 65-F ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 63 verbunden. Der Eingang eines logarithmischen Umsetzers 67 ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 63 verbunden. Der Ausgang des logarithmischen Umsetzers 67 ist mit einem zweiten Kontakt 65-5 des Schalters 65 verbunden. Ein erster Kontakt 64-F des Schalters 64 ist geerdet. Ein zweiter Kontakt 64-5 des Schalters 64 ist über eine Bezugshai ■ teschaltung 68 und einen Schalter 61-2 mit dem Aus- '5 gang des Vorverstärkers 60 verbunden. In einem Schalter 69 ist ein erster Kontakt 69-Fmit dem Ausgang der Bezugshalteschaltung 68 verbunden. Ein zweiter Kontakt 69-5des Schalters 69 ist mit einer Spannungsquelle 71 verbunden. Ein gemeinsamer Kontakt 69-C des Schalters 69 ist mit einem Eingang eines Differenzverstärkers 70 verbunden. Der andere Eingang des Differenzverstärkers 70 ist mit einer Normalspannungsquel-Ie 72 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 70 ist mit dem photoelektrischen Empfänger 49 über eine Hochspannungsquelle 73 verbunden. Der Eingang einer »O«-Pegelhalteschaltung 74 ist mit dem Ausgang des Vorverstärkers 60 über eine Schalter 61-3 verbunden. Der Ausgang der Schaltung 74 ist direkt mit dem Aasgang des Vorverstärkers 60 verbunden. Die Schalter 61-1, 61-2 und 61-3 werden synchron mit dem Zerhakker 50 (F i g. 2) gesteuert. Insbesondere sind die Schalter 61-1,61-2 und 61-3 lediglich dann geschlossen, wenn jeweils der durchlässige oder transparente Teil 5OC, der reflektierende Teil 5OA und der reflexionsfreie 'lichtundurchlässige Teil 505 im Strahlengang liegen. Obwohl Einzelheiten nicht dargestellt sind, bestehen die Halteschaltungen 62, 68 und 74 aus Gegenkopplungsschaltungen einschließlich eines Verstärkers und eines Kondensators, die den Ausgang und den Eingang der Verstärker verbinden. Diese Halteschaltijngen integrieren die in die Schaltungen eingespeisten Signale, wenn die jeweiligen Eingangsschalter 61-1, 61-2 und 62-3 geschlossen sind, und sie halten die integrierten Signale, während die jeweiligen Schalter geöffnet sind. Die jeweiligen Halteschaltungen setzen ein intermittierendes Signal in ein Gleichstromsignal um. Die Halteschaltung 74 behält den »0«-Pegel bei Die Halteschaltung - werden nicht näher erläutert, da sie allgemein bekannt sind.

Im folgenden werden verschiedene Betriebsarten mit der Optik von F i g. 1 an Hand von F i g. 4 näher erläutert:

Verhältnismessung:

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Dabei sind die gemeinsamen Kontakte 64-C, 65-C und 69-C der Schaher 64,65 und 69 mit den jeweiligen ersten Kontakten 64-F, 65-F und 69-F verbunden. Es sind die folgenden vier Betriebsarten möglich: <*>

(1) Bei einer (nicht beanspruchten) Betriebsart wird, wie oben an Hand von F i g. 1 näher erläutert wurde, durch den photoelektrischen -Empfänger 49 das in Fig.3 dargestellte Signal erzeugt Zunächst ist während der Periode des »O«-Pegelsignals der Schalter 61-3 geschlossen, und die Schalter 61-1 und 61-2 sind geöffnet. Deshalb wird das »0«-Pegelsignal Ober den Vorverstärker 60, den Schalter 61-3 und die »0«-PegeI-halteschaltung 74 zum Ausgang des Vorverstärkers 60 rückgeführi. Selbst wenn der Schalter 61-3 geöffnet ist, wird das »0«-Pegelsigna], das auftritt, wenn der Schalter geschlossen ist, durch die »Ow-Pegelhalteschaltung 74 gehalten. Sodann wird während der Periode des Bezugssignals der Schalter 61-2 geschlossen, und die Schalter 61-1 und 61-3 werden geöffnet. Auf diese Weise wird das ßezugsüignal über den Vorverstärker 60 und die Bezugshalteschaltung 68 zum Differenzverstärker 70 gespeist und mit dem Normalspannungssignal von der Norrnalspannungsquelle 72 verglichen, um die Hochspannungsquelle 73 durch das Differenzsignal dieser beiden Spannungsquellen zu betätigen. Dadurch wird das Ausgangssignal des photoelektrischen Empfängers 49 unabhängig von der Wellenlänge des in diesem 2'.eitpunkt abgetasteten Lichtes auf einem vorbestimmten Wert gehalten. Das Ausgangssignal der Hochspannungsquelle wird durch die Bezugshalteschaltung 68 gehalten, selbst wenn der Schalter 61-2 geöffnet ist. Wenn die Beitugssignalperiode vorüber ist, tritt, wie aus F i g. 3 hervorgeht, eine andere »0«-Pegelsigrialperiode auf. Während dieser Periode ist der Schalter 61-3 geschlossen, um wieder die »Ott-Pegelhalteschaltung zu bilden. Das »0«-Pegelsignal wird gehalten, selbst wenn deir Schalter 61-3, ähnlich wie im vorhergehenden Fall, geöffnet ist. Schließlich ist während der Periode, in der das Probensignal auftritt, der Schalter 61-1 geschlossen, und die übrigen Schalter 61-2 und 62-3 sind geöffnet. Demgemäß wird das Probensignal über den Vorverstärker 60 und die Halteschaltung 62 in den Differenzverstärker 63 eingespeist und mit dem Masse-Spannungssignal verglichen, um ein Differenzsignal dieser beiden Signale am Ausgang 66 zu erzeugen.

Die ober beschriebenen Maßnahmen bilden einen Meßzyklus. Zahlreiche derartige Meßzyklen werden wiederholt. Da die Hochspannung für den photoelektrischen Empfänger (Photoelektronen-Vervielfacher) 49 auf der Grundlage des Bezugssignals gesteuert wird, um das Bezugssignal unabhängig von den Wellenlängen des Licli.es konstant ^u halten, und da das Probensignal unter der gleichen Bedingung erzeugt wird, soll darauf hingewiesen werden, daß das Probensignal mit dem Bezugssignal verglichen oder durch das Bezugssignal normiert wird.

(2) Gemäß einer weitgehend bekannten Betriebsart (vgl. oben) lieg! ein Quantenzähler 8! (gewöhnlich wird eine Rhodamin-B-Lösung einer hohen Konzentration verwendet) zwischen den Spiegeln 52 und 53. In der folgenden Stufe ist ein Sperrfilter 82 vorgesehen, das lediglich das vom Quantenzähler 81 ausgesandte Fluoreszenzlichi durchtreten läßt Das auf der Fluoreszenz des Quantenzählers 81 beruhende Ausgangssignal des photoelektrischen Empfängers 49 und das auf der Emission der Fluoreszenzprobe 40 beruhende Ausgangssignal werden ähnlich wie im vorhergehenden Fall (1) miteinander verglichen. Dadurch kann ein tatsächliches Anregungsspektrum erhalten werden.

Mit dem Fluoreszenzspektrometer kann ferner eine für sich bereits grundsätzlich bekannte (vgl. oben) Betriebsart durchgeführt werden.

Eine Fluoreszenzstandardprobe einer bekannten hohen Konzentration ist an Stelle des Quantenzähler 81 vorgesehen. Ein Lichtschirm liegt aii der Stelle des Sperrfilters 82. Ein halbtransparenter oder teildurchlässiger Spiegel 83 liegt vor dem Eintrittsspalt des zweiten Monochromator 42. Weiterhin liegt ein Spiegel 84 zwischen der Fluoreszenzstandardproble 81 der be-

kannten Konzentration und dem teildurchlässigen Spiegel 83, um das Fluoreszenzlicht von der Fluoreszenzstandardprobe zum teildurchlässigen Spiegel 84 zu leiten. Die auf der Emission der unbekannten Fluoreszenzprobe 40 beruhenden Signale des photoelektrisehen Empfängers 49 und die auf der Fluoreszenz der bekannten Fluoreszenzstandardprobe beruhenden Signale werden in ähnlicher Weise verglichen, um direkt die Konzentration der Fluoreszenzprobe 40 in bezug auf die Fluoreszenzstandardprobe der bekannten hohen Konzentration zu messen.

Eine weitere, ebenfalls für sich grundsätzlich bekannte Betriebsart besteht in folgendem:

Ein Spiegel 85 ist an der Stelle des Quantenzählers 81 vorgesehen. Ein Fluoreszenzstandardproben-Lösungsmittel 86 liegt zwischen den Spiegeln 84 und 85. Die Fluoreszenzprobe 40 ist durch einen Spiegel 87 ersetzt. Eine zu messende Fluoreszenzprobe 88 liegt zwischen den Spiegeln 87 und 41. Auf diese Weise bestrahlt das durch den ersten Monochromator 33 erzeugte monochromatische Licht alternativ das Fluoreszenzstandardproben-Lösungsmittel 86 und die Fluoreszenzprobe 88. Das durch die beiden Proben hindurchgetretene Licht wird weiterhin im zweiten Monochromator 42 zerlegt und alternativ durch den photoelektrisehen Empfänger 49 erfaßt. Auf diese Weise tritt ein zu dem in der F i g. 3 dargestellten Signal ähnliches Signal im photoelektrischen Empfänger 49 auf, und die beiden Signale werden in einer ähnlichen Weise wie im Fall (1) verglichen. In diesem Fall arbeitet dieses Fluoreszenzspektrometer wie ein Spektrometer mit doppeltem Strahlengang und einem Doppelmonochromator. Wenn weiterhin der Schalter 65 so verändert wird, daß er den gemeinsamen Kontakt 65-C mit dem ersten Kontakt 65-Fverbindet, dann wird das Ausgangssignal des Verstärkers 63, das das durchgetretene Licht darstellt, durch einen logarithmischen Umsetzer 67 in ein Signal umgesetzt, das die optische Dichte angibt.

gnal für die andere Fluoreszenzprobe über die Bezugshalteschaltung 68 zum Differenzverstärker 63 geführt wird. Im Differenzverstärker 63 wird das Differenzsignal dieser beiden Signale erhalten. Auf diese Weise kann das Differenzsignal einer Fluoreszenzprobe für zwei Wellenlängen gemessen werden. Mit diesem Verfahren ist es möglich, den Strahlungsuntergrund auf Grund des Lösungsmittels der Fluoreszenzprobe zu kompensieren. In diesem Fall ist vorgesehen, daß die Spannungen der Spannungsquelle 71 und der Normalspannungsquelle 72 im Differenzverstärker 79 verglichen werden. Eine gewünschte Hoch-Vorspannung wird von der Hochspannungsquelle 73 über das Differenzsignal an den photoelektrischen Empfänger 49 gelegt.

(2) Ferner ist eine prinzipiell bereits bekannte Betriebsart (vgl. oben) möglich:

Lediglich das Lösungsmittel der Fluoreszenzprobe 40 ist an der Stelle des Quantenzählers 81 vorgesehen. Der halbtransparente oder teildurchlässige Spiegel 83 und der Spiegel 84 sind in den dargestellten Lagen vorgesehen. Ein Lichtschirm liegt an der Stelle des Sperrfilters 82. Dann werden die vom Lösungsmittel an der Stelle 81 und die von der Fluoreszenzprobe 40 ausgesandten Fluoreszenzlichtstrahlen über den zweiten Monochromator alternativ mittels des Zerhackers 50 in den photoelektrischen Empfänger 49 eingeführt. Dadurch werden zwei Signale, die den Fluoreszenzlichtstrahlen von der Fluoreszenzprobe 40 und dem Lösungsmittel bei der gleichen Wellenlänge ensprechen, alternativ vom photoelektrischen Empfänger 49 erhalten. Wenn dann der Unterschied der beiden Signale auf ähnliche Weise wie im Fail (i) mit einer Messung von zwei Wellenlängen gemessen wird, kann eine Fluoreszenzprobe 40 genau bis zu einer niedrigen Konzentration ohne Beeinflussung durch das Lösungsmittel gemessen werden.

Differenzmessung:

Dabei ist der gemeinsame Kontakt 65-Cdes Schalters 65 mit dem ersten Kontakt 65-F verbunden, während die Kontakte 64 C und 69-C der Schalter 64 und 65 mit den zweiten Kontakten 64-S und 69-5 verbunden sind. Es sind die folgenden beiden Betriebsarten möglich:

(1) Die gleiche Fluoreszenzprobe wie die Fluoreszenzprobe 40 liegt an der Stelle des Quantenzählers 81. Ein Filter zur Ableitung eines Fluoreszenzlichtes einer bestimmten Wellenlänge aus dem von der an der Stelle 81 liegenden Fluoreszenzprobe auf dem photoelektrischen Empfänger 49 ausgesandten Fluoreszenzlicht liegt an der Stelle des Sperrfilters 82. Der zweite Mo nochromator 42 ist auf eine verschiedene Wellenlänge eingestellt, um das Fluoreszenzlicht der verschiedenen Wellenlänge unter den von der Fluoreszenzprobe 40 ausgesandten Wellenlängen auszublenden. Dann werden die Lichtstrahlen der beiden Wellenlängen alternativ durch den photoelektrischen Empfänger 49 auf Grund des Zerhackers 50 erfaßt Auf diese Weise können die den Lichtstrahlen der beiden Wellenlängen entsprechenden Signale vom photoelektrischen Empfänger 49 abgeleitet werden. Das Signal für die eine Fluoreszenzprobe wird Ober eine Probenhalteschaltung 62 zum Differenzverstärker 63 geführt, während das SiFluoreszenzmessung mit einem Strahl:

Bei dieser (ebenfalls grundsätzlich für sich bereits bekannten [vgl. oben]) Betriebsart ist der gemeinsame Kontakt 69-C des Schalters 69 mit dem zweiten Kontakt 69-5 verbunden. Die gemeinsamen Kontakte 64-C und 65-C der Schalter 64 und 65 sind mit den jeweiligen ersten Kontakten 64-Fund 65-F verbunden. Weiterhin sind bei der in F i g. 1 gezeigten Optik alle Teile in Strichlinien entfernt mit Ausnahme des an der Stelle des Sperrfilters 82 vorgesehenen Lichtschirmes. Während der Periode des »O«-Pegelsignals ist der Schalter 61-1 geöffnet Da weiterhin der gemeinsame Kontakt

ss 69-C des Schalters 69 immer mit dem zweiten Kontakt 69-5 und der gemeinsame Kontakt 64-C des Schalten 64 immer mit dem ersten Kontakt 64-Fverbunden sind wird lediglich eine vorbestimmte Vorspannung wan rend der »0«-Pegelperiode an den photoelektrischei

6c Empfänger 49 gelegt

Wenn die Probensignalperiode der »Ow-Pegeiperiodi folgt dann ist der Schalter 61-1 geschlossen, und da Probensignal wird Über den Vorverstärker 60, dei Schalter 61-1 und die Probenhalteschaltung 62 zur Differenzverstärker 63 geführt Im Differenzverstärke 63 wird das Signal mit der Massespannung verglichet und der Unterschied der beiden Signale tritt am Au· gang 66 auf. Auf diese Weise ist eine einfache Fluorei

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zenzmessung mit einem Strahl ohne Kompensation möglich.

In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Optik des Fluoreszenzspektrometers dargestellt. In dieser Figur sind sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der F i g. 1. Bei der in F i g. 1 dargestellten Optik wird das durch den Zerhacker 50 durchgelassene Licht zur Fluoreszenzprobe 40 geworfen, während das vom Zerhacker 50 reflektierte Licht auf die Fluoreszenzprobe geworfen wird. Die Messung kann in der vollständig gleichen Weise wie bei der Optik der F i g. 1 durchgeführt werden. Daher wird von einer in die Einzelheiten gehenden Beschreibung abgesehen.

Bei der Optik der F i g. 1 mit einem Doppelmonochromator mit doppeltem Strahl wird das Licht auf der

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einen Seite viermal durch den Zerhacker 50 und die Spiegel 52, 85 und 84 zwischen dem Ausgangsspp'.t 38 des ersten Monochromator 33 und dem teildurchlässigen Spiegel 83 reflektiert, während das Licht auf der

S anderen Seite dreimal durch die Spiegel 39, 87 und 41 im gleichen Bereich reflektiert wird. Dadurch entsteht eine Unsymmetrie in den Intensitäten der beiden Lichtstrahlen. Bei der in F i g. 5 dargestellten Optik wird das Licht auf der einen Seite dreimal durch die Spiegel 52,

ίο 85 und 84 und auf der anderen Seite ebenfalls dreimal durch die Spiegel 39, 87 und 41 reflektiert. Auf diese Weise verursacht die in F i g. 5 gezeigte Optik keine Unsymmetrie der beiden Lichtstrahlen, wenn sie als Doppelmonochromator mit zwei Strahlen verwendet

is wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Fluoreszenzspektrometer mit einer Lichtquelle, einem ersten Monochromator zur spektralen Zerle- s gung des Lichts der Lichtquelle, mit einer Trenneinrichtung zur Aufteilung des aus dem ersten Monochromator austretenden Lichts auf einen ersten und einen zweiten Lichtweg, mit einer in dem ersten Lichtweg angeordneten zu untersuchenden Fluoreszenzprobe und einem in dem zweiten Lichtweg angeordneten Bezugsstandard, mit einem zweiten Monochromator zur spektralen Zerlegung sowohl des von der zu untersuchenden Fluorsszenzprobe als auch des vom Bezugsstandard ausgehenden Lichts, sowie mit einem hinter dem zweiten Monochromator angeordneten photoelektrischen Empfänger, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trenneinrichtung (50) und dem photoelektrischen Empfänger (49) ein dritter, direkter, den zweiten Monochromator (42) umgehender Lichtweg (52, 53) vorgesehen ist, der eine weitere Fluoreszenzprobe (81) gleicher Zusammensetzung wie die zu untersuchende Fluoreszenzprobe (40) und ein hinter der weiteren Fluoreszenzprobe (81) angeordnetes Filter (82) mit einer von der Frequenz des zweiten Monochromator (42) abweichenden Durchlaßfreo|uenz aufweist und wahlweise an Stelle des zweiten Lichtweges (52, 85, 84, 83) zuschaltbar ist, und daß der photoelektrische Empfänger (49) von dem Licht im ersten und dritten Lichtweg (39, 40,42 bzw. 52,53) wechselweise beaufschlagt ist.