Способ регистрации спектров люминесценции и устройство для его осуществления

(514 С 01 М 21/64 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1 Зщ я яд цд у ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "-:.,:, 13 НБЯЯй;.: Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ СПЕКТРОВ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ регистрации спектров люминесценции, заключающийся в возбуждении исследуемого образца, ре" гистрации испускаемого им люминесцентного излучения и использовании опорного канала для коррекции спектров люминесценции, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьппения чувствительности и точности способа, а также расширения области его применения за счет коррекции по изме" нению интенсивности люминесцентного излучения исследуемого образца, не связанному с колебаниями интенсивнос. ти источника возбуждения, излучение опорного канала формируют из части люминесцентного излучения исследуемого образца.2, Устройство дюжая регистрации спектров люминесценции, содержащее источник возбуждающего излучения, который оптически связан через монохроматор возбуждения с кюветой для исследуемого образца и через светоделительную пластину и светорассеивающую пластину либо кювету для образца сравнения, заполненную, например, раствором родамина В, - с приемником опорного излучения, выход которого соединен с усилителем опорного сигнала, блок коррекции спектральной характеристики, монохроматор излучения, оптически связанный с кюветой для исследуемого образца, приемник излучения исследуемого образца, блок питания приемников излучения, второй усилитель, связанный с приемником излучения исследуемого, образца, и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, в устройстве вход приемника опорного излучения в режиме регистрации спектров люминесценции через вторую светоделительную пластину и светофильтр оптически связан с кюветой для исследуемого образца, 1 11732Изобретение относится к спектральному анализу, а именно к регистрацииспектров люминесценции, и может бытьиспользовано в физике, астрофизике,физической и аналитической химии,физико-химической биологии и медицине.Целью изобретения является повышение чувствительности и точностиспособа регистрации спектров люминесценции и расширение области его при 1 Оменения за счет коррекции по изменению интенсивности люминесцентногоизлучения исследуемого образца, несвязанному с колебаниями интенсивности источника возбуждения.15Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.В современных спектральных приборах спектр исследуемого излучения,как правило, сканируют на выходной фщели монохроматора излучения. Основным условием высокой точности регист"рации спектров люминесценции исследуемого объекта на таких приборахявляется постоянство уровня интенсив" 5ности, испускаемого объектом излучения за время регистрации, Однакозто условие, как правило, не выполняется из-эа ряда факторов, Одним изосновных Факторов является нестабиль-З 0ность источника возбуждающего излучения, например ртутной или ксеноновой лампы, поскольку изменение возбуждающего излучения приводит соответственно к пропорциональному изме- З 5нению интенсивности люминесценции исследуемого объекта,Общий уровень люминесцентногоизлучения образца изменяется под воздействием других Факторов, не связанных с колебаниями интенсивностиисточника возбуждения, таких какизменение температуры, приводящее кизменению квантового выхода люминесценции, образование пузырьков воздуха на внутренних стенках кюветы,эапотевание внешних стенок кюветы,помутнение раствора эа время записиспектра и дрДля коррекции спектров люминесценции по нестабильности источникавозбуждения в опорном канале используют часть возбуждающего излучения,что реализуется на большинстве современных спектрофлуориметров. В этом 5случае с помощью электрического сигнала, вырабатываемого опорным усилителем, можно автоматически изменять 76 2коэффициент усиления основного усилителя или же регистрировать отношение сигналов основного и опорного усилителей. Факторы, влияющие на изменение интенсивности флуоресценции, не связанные с колебаниями интенсивностиисточника возбуждения, поддаютсяавтоматической коррекции предложеннымспособом, если в качестве опорногосигнала использовать часть люминесцентного излучения исследуемого образца. При этом в опорном каналеспектральный состав .излучения остается неизменным 1 он задается спектральным распределением люминесценции образца)и в идеальном случаесигнал опорного канала, 3, , остается постоянным во времени, В основном же канале излучение образцаза время сканирования разлагается вспектр, т.е. сигнал основного канала,3(Ц , изменяется по величине взависимости от длины волны излучения, выделяемого на выходной щелимонохроматора излучения в процессесканирования спектра, При измененииинтенсивности возбуждающего излучения эа время записи спектра люминесценции) изменяется общий уровеньлюминесценции исследуемого образцаи это изменение, выделенное в опорномканале, можно использовать для автоматической коррекции измененногосигнала основного канала, 3,(3.),Точно таким же образом работает система автоматической коррекции, еслиобщий уровень люминесцентного излучения образца изменяется под воздействием других факторов, не связанныхс колебаниями интенсивности источника возбуждения,Устройство для, осуществления предложенного способа может состоять изисточника возбуждающего излучения,который оптически связан через монохроматор с кюветой для исследуемогообразца и через светоделительнуюпластину и светорассеивающую пластину кювету для образца сравнения,заполненную, например, растворомродамина В ) с приемником опорногоизлучения, выход которого соединенс усилителем опорного сигнала, блокакоррекции спектральной характеристики, монохроматора излучения, приемника излучения исследуемого образца, блока питания приемников излучения, второго усилителя, связанногоз 173 с приемником излучения исследуемого образца и регистрирующего прибора, например электронного самопишущего потенциометра. В устройстве вход приемника опорного излучения в режи,ме регистрации спектров люминесценции через вторую светоделительную пластину и светофильтр оптически связан с кюветой для исследуемого образца. 10На чертеже приведена одна из схем устройства для осуществления предложенного способа.Схема содержит источник возбуждающего излучения 1, монохро-, матор возбуждения 2, светоделительную пластину 3, кювету с исследуемым образцом 4, вторую светоделительную пластину 5,светофильтр 6, светорассеивающую пластину 7, (кювета с образцом сравнения, например, заполненная родамином В), приемник опорного излучения 8, преимущественно фотоэлектронный умножитель, усилитель опорного канала 9, монохроматор излучения 10, блок коррек 25 ции 11 спектральной характеристики, приемник 12 люминесцентного излучения исследуемого образца, блок питания 13 приемников излучения, усилитель 14 основного канала и регистрирукиций прибор 15.Элементы устройства 1-4 и 7-15, .часть из которых используют, для формирования опорного канала, входят в состав большинства широко исполь- З 5 зуемых спектрофлуориметров. Устройство для осуществления предложенного способа отличается от известных спектрофлуориметров тем, что в него введены вторая светоделительная пластина 40 5 и светофильтр 6, отсекающий рассеянное возбуждающее излучение, а светоделительная пластина 3 и свето- рассеивающая пластина 7 (кювета для образца сравнения ) при регистрации45 спектров люминесценции не используются.В устройстве для осуществления предложенного способа источник возбуждающего излучения 1 оптически 50 связан через монохроматор возбуждения 2 с кюветой для исследуемого образца 4, которая через монохроматор из- лучения 10 оптически связана с приемником излучения 2, а через вторую светоделительную пластину 5 и светофильтр 6 - с приемником опорного излучения 8 При использовании предло 276женного устройства в качестве обычного спектрофлуориметра опорный оптический канал формируют, связывая оптически приемник опорного излучения 8 с монохроматором возбуждения 2через светорассеивающую пластину 7 кювету с образцом сравнения ) и светоделительную пластину З.Элементы 5 и 6 устройства при этом не используются. В предложенном устройстве выход приемника излучения 12 черезусилитель 14 основного канала, связанный через блок коррекции 11 спектральной характеристики с системой развертки спектра монохроматора излучения 1 О, соединен с регистрирующим1прибором 15. Выход опорного приемника излучения 8 через усилитель опорного канала 9 связан с блоком питания 13 обоих приемников излуче-.ния 8 и 12.Устройство работает следующим образом.Возбуждающее излучение от источника возбуждения 1 через монохроматор 2 с определенной длиной волны возбуждения подается на кювету с образцом 4. Основной оптический канал, по которому проходит люминесцентное излучение исследуемого образца, формируют, используя часть предложенного устройства, состоящую из кюветы с люминесцирующим образцом 4, монохроматора излучения 10 и приемника излучения 12, Выходной сигнал приемника излучения, пропорциональный интенсивности поступающего на его вход люминесцентного излучения, усиливается усилителем 14, корректируется блоком коррекции 1 по. спектральным характеристикам монохроматора 10 и приемника излучения 12 и поступает на регистрирующий прибор 15, например электрический самопишущий потенциометр, который записывает. кривую спектрального расп. ределения люминесцентного излучения исследуемого образца. Опорный оптический канал, по которому проходит часть люминесцентного излучения ис-: следуемого образца, формируют, используя часть предложенного устройства, состоящую из кюветы с образцом 4, светоделительной пластины 5, светофильтра 6, отсекающего рассеянное возбуждающее излучение, и приемника опорного излучения 8. Элементы 3 и 7 устройства при этом не ис1173276 коррекции электрического сигнала канала измерения, например, путем регулирования высокого напряжения,подаваемого на приемники излучения8 и 12 от блока питания 13. Зоро оставитель Н ехред И,Аста Тимохина акто орректор О, Тиго аказ 5042/4 Тираж 897 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Р комиотк/5 шск ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн пользуются. Сигнал, получаемый на выходе приемника опорного излучения, пропорциональный интенсивности поступающего на его вход излучения, после усиления используется для Подписноеета СССРтийя наб., д.