DE2710030B2 - Vorrichtung zur Photometrierung eines in einer zylindrischen Küvette befindlichen Stoffes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art und kann beispielsweise in der Medizin, Biologie und Chemie bei Durchführung von qualitativen bzw. quantitativen Analysen eines zu untersuchenden Stoffes in einer Spurenmenge mit Vorteil verwendet werden.

Heutzutage stellt man an Vorrichtungen zur Photometrierung eines in austauschbaren zylindrischen Kuvetten befindlichen Stoffes die Forderung nach einer wesentlich höheren Genauigkeit der Photometrierung, weil die besagten Vorrichtungen eine hohe Empfindlichkeit gegen die genaue Anforderung der austauschbaren Küvetten und deren Geometrie besitzen.

Es ist eine Vorrichtung zur Photometrierung eines in einer zylindrischen Küvette befindlichen Stoffes bekannt (siehe z. B. »Die Ultramikroanalyse von Nukleinsäuren«, Moskau, 1973, S. 138 bis 142, Abb. 2), die über eine Lichtquelle verfügt, in deren Lichtbündelgang eine Öffnungsblende vorgesehen ist, welche zur Begrenzung des Lichtbündels dient, das auf der zylindrischen Küvette mit dem zu photometrierenden Stoff fokussiert wird, durch diese hindurchgeht und dann im Bildempfänger gesammelt wird.

Bei der genannten Vorrichtung vollzieht sich die Fokussierung des durch die Öffnungsblende begrenzten Lichtbündels auf der zylindrischen Küvette mit dem zu photometrierenden Stoff mit Hilfe eines Kondensors, der sich im Lichtbündelgang hinter der öffniingsblcnde befindet. Das durch die Küvette gegangene Lichtbündel wird durch einen ähnlichen Kondensor gesammelt, welcher im Lichtbündelverlauf zwischen der Küvette und dem Bildempfänger angeordnet ist und das Lichtbündel zum Bildempfänger leitet.

Die vorstehend angegebene Vorrichtung ist gegen die Lage und Gestalt der zylindrischen Küvette äußerst empfindlich, die sich beispielsweise bei Abtastung der Küvette bzw. deren Auswechselt'ng verän-

lu dem können, so daß keine ausreichende Reproduzierbarkeit von Photometrierungsergebnissen gewährleistet wird.

In der US-PS 3010358 ist eine Vorrichtung mit den im Oberbegriff <Jes Patentanspruchs genannten

is Merkmalen beschrieben. Bei der bekannten Vorrichtung wird das Licht der Lichtquelle gesammelt und von einer Seite auf den zu photometrierenden Stoff gerichtet. Etwaige optische bzw. geometrische Fehler der den zu photometrierenden Stoff enthaltenden Küvette können dabei das Meßergebnis beeinflussen, insbesondere wenn die Küvette bewegt bzw. ihre Lage relativ zum beleuchtenden Lichtstrahl geändert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Vorrichtung zur Photometrierung eines in einer Küvette befindlichen Stoffes zu entwickeln, bei welcher durch eine achssymmetrische Beleuchtung der Küvette mit dem zu photometrierendin Stoff eine geringe Empfindlichkeit der Vorrichtung gegen die Lage und Gestalt der Küvette erreicht wird.

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Hierbei ist vorteilhaft, daß die Öffnungsblende als ein Ring ausgebildet ist, welcher für die achssymmetrische Beleuchtung der zylindrischen Küvette mit dem zu photometrierenden Stoff mittels des vom Ellipsoidspiegel reflektierten Lichtbündels vorgesehen ist und die Beleuchtung der Stirnseite der zylindrischen Küvette sowie die des Bereiches des Ellipsoidspiegels, der in unmittelbarer Nähe von der Küvette Hegt, verhindert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Photometrierung eines in einer Küvette befindlichen Stoffes ist nur gering empfindlich gegen eine Achsversetzung der Küvette bezüglich der optischen Achse der Vorrichtung und durchaus unempfindlich gegen Umdrehungen der Küvette um ihre Achse. Bei der genannten Vorrichtung können Küvetten eines sehr kleinen Durchmessers (Kapillaren) Anwendung finden, so daß mit Stoffsp'iren gearbeitet werden kann.

so Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibungeines konkreten Ausführungsbeispiels und die Zeichnung erläutert, in welcher das optische Schema einer Vorrichtung zur Photometrierung eines in einer zylindrischen Küvette befindlichen Stoffes (teilweiser Längsschnitt) ausgebildet ist.

Die Vorrichtung umfaßt eine Lichtquelle 1, deren Licht durch einen Kondensor, welcher beim dargelegten Ausführungsbeispiel als Linse 3 ausgebildet ist, zu einem Lichtbündel 2 gesammelt wird. Im Verlauf des Lichtbündels 2 befindet sich hinter der Linse 3 in ihrer unmittelbaren Nähe eine Öffnungsblende, die für die Begrenzung des Lichtbündels 2 gedacht ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Öffnungsblende als Ring 4 ausgebildet.

h.s Hinter der öffnungsblendc befindet sich im Gange des Liclitbiindels 2 eine Sammellinse 5. Dabei liegt die genannte Öffnungsblende im Brennpunkt der Sammellinse 5. Weiter im Verlauf des Lichtbündcls 2

3 4

ist eine Feldblende 6 angeordnet, die sich sowohl im reflektierter Teil des Lichtbündels 2 wird weiterhin

Brennpunkt der Linne 3 als auch in einem der Brenn- nicht mehr benutzt. Der durch den halbdurchsichtigän

punkte des im Gang weiterliegenden EUipsoidspie- Spiegel 10 hindurchgegangene Teil des Lichxbün-

gels 7 befindet. In dem anderen Brennpunkt des El- dels 2 kommt auf den Ellipsoidspiegel 7 und wird

lipsoidspiegels 7 befindet sich koaxial zum Ellipsoid- 5 durch diesen auf der zylindrischen Küvette 8 mit dem

spiegel 7 eine zylindrische Küvette 8 mit einem zu zu photometrierenden Stoff 9 fokussiert. Das Licht-

photometrierenden Stoff 9, der im Bereich der Ar- bündel 2, das durch die Küvette 8 gegangen und teil-

beitswellenlängen Licht absorbieren kann; in dem be- weise durch den zu photometrierenden Stoff 9 absor-

schriebenen Ausführungsbeispiel stellt dieser Stoff biert wurde, gelangt zum Ellipsoidspiegel 7, wird

eine Flüssigkeit dar. Der Ellipsoidspiegel 7 dient zur io durch diesen gesammelt und, indem es sich von dem

Fokussierung des darauf fallenden Lichtbündels 2 auf halbdurchsichtigen Spiegel 10 zum Teil widerspiegelt,

der zylindrischen Küvette 8 sowie zur Sammlung des kommt es in den Bildempfänger 11. Der letztere er-

vom Ellipsoidspiegel 7 reflektierten und durch die zeugt ein Signal, das der durch die zylindrische Kü-

Küvette 8 gegangenen Lichtbündels 2. Hierbei sorgt vette mit dem zu photometrierenden Stoff 9 hin-

die Öffnungsblende für eine achssymmetrische Be- is durchgegangenen Lichtmenge proportinal ist, und

leuchtung der zylindrischen Küvette 8 mit dem Licht- durch eine elektronische Schaltung (nicht abgebildet)

bündel 2, das vom Ellipsoidspiegel 7 reflektiert wor- registriert wird. Die zylindrische Küvette 8 wird zur

den ist und vermeidet die Beleuchtung der Stirnseite gleichen Zeit aus allen Radialrichtungen beleuchtet,

derzyündrischen Küvette 8 sowie des in inmittelbarer die durch den Brennpunkt des Ellipsoidspiegels 7 ver-

Nähe von der Küvette 8 liegenden Bereiches des EI- 20 laufen und in den Meridianen durch die öffnung?--

lipsoidspiegels 7. blenden begrenzt sind.

Im Gang des einfallenden und des vom Eiiipsoid- Der Rauiiiwinkei des Ellipsoiilspiegeis 7, in dem spiegel 7 reflektierten Lichtbündels 2 befindet sich das durch die zylindrische Küvette 8 hindurchgezwischen Ellipsoidspiegel 7 und Feldblende 6 ein gangene Licht gesammelt wird, kann bis 90% des volhalbdurchlässiger Spiegel 10, der für die Trennung des 25 len Raumwinkels betragen, so daß praktisch das ganze einfallenden und des durch den Ellipsoidspiegel 7 re- Licht das durch die zylindrische Küvette 8 gegangen flektierten Lichtbündels 2 vorgesehen ist. Der halb- bzw. dadurch reflektiert ist, gesammelt und zum Bilddurchlässige Spiegel 10 ist unter einem Winkel zur empfänger 11 geleitet wird. Dies ermöglicht die Emp-Achse des Ellipsoidspiegels 7 angeordnet und leitet findlichkeit der Vorrichtung gegen die Lichtstreuung das vom Ellipsoidspiegel 7 reflektierte Lichtbündel 2 30 im zu photometrierenden Stoff 9, der sich in der zylinzu einem photoelektrischen Wandler 11, indem der drischen Küvette 8 befindet, beträchtlich zu verminphotoelektrische Wandler 11 selbst symmetrisch zur dem.

Feldblende 6 bezüglich des halbdurchlässigen Spie- Die Drehsymmetrie des Beleuchtungssystems und

gels 10 angebracht ist. des Ellipsoidspiegels 7 sowie dessen Gleichachsigkeit

Die Vorrichtung zur Photometrierung eines in einer 35 mit der zylindrischen Küvette 8 geben die Möglichzylindrischen Küvette befindlichen Stoffes hat fol- keit, die Empfindlichkeit der Vorrichtung gegen die gende Wirkungsweise. Lage der Küvette 8 und deren unvollkommene geo-

Das Licht der Lichtquelle 1 wird durch den Kon- metrische Gestalt erheblich zu vermindern und eine

densor zum Lichtbündel 2 gesammelt, welches durch Änderung der Empfindlichkeit der Von ichtu ng gegen

die Öffnungsblende begrenzt wird, und welches dann 40 die Lichtabsorption des in der zylindrischen Küvette 8

durch die Sammellinse 5 und die Feldblende 6 hin- befindlichen zu photometrierenden Stoffes 9 infolge

durchgeht und an den halbdurchsichtigen Spiegel 10 ei/ier axialen Umdrehung der Küvette 8 auszuschlie-

gelangt. Ein von dem halbdurchsichtigtn Spiegel 10 ßen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Photometrierung eines in einer Küvette befindlichen Stoffes mit

   a) einer Lichtquelle,

   b) einem Ellipsoidspiegel,

   c) einer rohrförmigen Küvette, die in dem einen Brennpunkt des Ellipsoidspiegel koaxial zur Elüpsoidlängsachse angeordnet ist,

   d) optischen Elementen zur Fokussierung eines Lichtbündels der Lichtquelle in dem anderen Brennpunkt des Ellipsoidspiegels,

   e) einem photoelektrischen Wandler,

   f) einem Planspiegel zur Umlenkung des nach Durchgang durch die Küvette am Ellipsoidspiegel auf den anderen Brennpunkt fokussierten Lichts zum photoelektrischen Wandler,

   dadurch gekennzeichnet, daß

   g) die Küvette (8) Zylinderform hat,

   h) die optischen Elemente eine Blende (4) mit ringförmiger Durchlaßöffnung aufweisen, welche zwischen der Lichtquelle (1) und dem anderen Brennpunkt zentrisch auf der Elüpsoidlängsachse im Wege des entlang dieser Achse geführten Liditbündels angeordnet ist,

   i) der Planspiegel als halbdurchlässiger Spiegel (10) ausgebildet und zwischen den beiden Brennpunkten auf der Elüpsoidlängsachse angeordnet ist.