Микроспектрофотометр-флуориметр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХРЕСПУБЛИК 1656342 А 1 21/64,Л.Витышев,Фаенов ани 36. ЮООСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРЬ 922529, кл. 6 01 3 3/42, 1982,Папаян Г,В. и др, Микрофлюуриммедицинских исследований. - Оптикомческая промышленность, 1982, М 7, с. 3(54) МИКРОСПЕКТРОФОТОМЕТР-ФРИМЕТР Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для измерения спектральных характеристик светового излучения от различных обьектов, наблюдаемых в отраженном или (и) проходящем, поляризованном или неполяризованном свете, а также спектров этих обьектов, освещаемых актиничным светом, и может быть использовано в медицине, биологии, металловедении и т.п, для получения информации о спектральных и поляриэационных характеристиках светового поля обьекта наблюдения.Цель изобретения - увеличение быстродействия и точности измерения спектра.На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - алгоритм управления микроспектрофотометром.устройство содержит оптический трактдля возбуждения флюоресценции и освеения обьектов в отраженном свете и включает в себя источник 2 света с формирующей оптикой и блоком питания, светоделитель 3(57) Изобретение относится к спектральному анализу и предназначено для исследования спектральных характеристик светового излучения от различных объектов, наблюдаемых в отраженном или проходящем свете, а также флюоресценции объектов, Целью изобретения является увеличение быстродействия и точности измерений. Для этого в микроспектрофотометре-флюориметре выполняют диспергирующий элемент в виде управляемого акустооптического коллинеарного фильтра, что позволяет устранить механические узлы перестройки длины волны, 2 з,п. ф-лы, 2 ил,и микрообьектив 4, оптический тракт 5 для освещения объектов в проходящем свете, включак)щий осветитель б с блоком питанияг и формирующей оптикой, поляоизатор 7, конденсор 8, оптический тракт 9 для наблюдения объектов, включающий светоделитель 10, анализатор 11, окуляр 12 (является О общим для наблюдения изучаемых объектов (Я как в отраженном, так и в проходящем све- Оь, те), акустический коллинеарный перестраи- ( р ваемый фильтр, в состав которого входят р установленные последовательно по направлению. оптической оси двухлучевой поляризатоо 13, корректирующая линза 14, акустооптическая ячейка 15 с ультразвуковым преобразователем 16, выходной поляризатор ф 17, Входной поляризатор 13 имеет возможность дискретной установки параллельно и ортогонгльно выходному поляризатору 17, а элементы акустооптического перестраиваемого фильтра могут быть одновременно с обоими поляризаторами повернуты вдоль оптической оси на угол + 45, С вторым лу 1656342регистр данных - передает кодовое значение, определяющее спектральную плот 40 45 50 чом входного поляризатора 13 оптически связан окуляр 18, а с выходным поляризатором 17 - фотодетектор 19,К выходу фотодетектора последовательно подключены синхронный детектор 20, аналого-цифровой преобразователь 21 и блок 22 регистров, связанный с регистратором 23, Последовательно соединены также синтезатор 24 частоты, модулятор 25 и усилитель 26 мощности, выход которого нагружен на ультразвуковой преобразователь 16 акустооптической ячейки 15, Блок регистров связан также с управляемым генератором 27 временных импульсов, синтезатором 24 частоты и через блок 28 опорного сигнала частотной модуляции также с синтезатором 24 частоты, а один выход управляемого генератора 27 временных импульсов соединен одновременно с синхронным детектором 20 и модулятором 25, а второй - с аналога-цифровым преобразователем 21,Блок 22 рредставляет собой совокупность четырех регистров: регистр частоты - передает кодовое значение ВЧ напряжения, генерируемого синтезатором 24, регистр ширины полосы - передает кодовое значение НЧ сигнала, генерируемого блоком 28 опорного сигнала частотной модуляции, регистр состояния - передает кодовое значение длительности импульса, вырабатываемого управляемым генератором 27 временных импульсов, определяющим время накопления в синхронном детекторе 20,ность энергетической яркости соответствующего отсчета в регистратор 23. Управляемый генератор 27 временных импульсов вырабатывает импульсный сигнал, определяющий время накопления(х накопления) в синхронном детекторе. Длительность этого импульса определяется кодом регистра состояния, Кроме того, генератор 27 вырабатывает импульсы запуска АЦП (блок 21), синхронизирующие работу последнего с синхронным детектором,В качестве регистратора используются микроЭВМ, которая может Осуществлять обработку поступающей информации и управлять через блок регистров микроспектрофотометра-флюориметра (выбор диапазонов сканирования, полосы пропускания, скорости перестройки прибора по диапазону длин волн, нормировку спектра и т.п.).Микроспектрофотометр-флюориметр работает следующим образом.Объект наблюдения освещается при помощи оптических трактов - осветителя 2. 5 10 15 20 25 30 светоделителя 3, микрообъектива 4 и (или) осветителя 6, поляризатора 7, конденсора 8 широкополосным или возбуждающим светом,Изображение объекта в проходящем или (и) отраженном свете или в свете люминесценции формируется микрообъективом 4, светоделителем 10 и наблюдается через окуляр 12 в поляризованном (анализатор 11) или неполяризованном свете. Часть светового потока проходит светоделитель 10 и разделяется поляризационной призмой 13, причем иэображение объекта в поляризованном свете наблюдается через окуляр 18. Световой пучок другой поляризации проходит через корректирующую линзу 14, акустооптическую ячейку 15, выходной поляризатор 17 к фотодетектору 19. Назначением корректирующей линзы 14 является коллимирование светового пучка. Для нормальной работы акустооптического фильтра необходимо, чтобы расходимость светового пучка в светозвукопроводе не превышала Зо. Входной двухлучевой 13 и выходной 17 поляризаторы имеют взаимно ортогональные направления поляризации,Сигнал с выхода фотодетектора 19 подается в блок 20. где осуществляется его синхронное детектирование с накоплением, и далее - в аналого-цифровой преобразователь 21, после чего информация об интенсивности одной спектральной составляющей через соответствующий регистр (регистр данных) блока 22 регистров поступает в регистратор 23. Регистратор 23 (микроЭВМ) в соответствии с программной через соответствующие регистры блока 22 регистров - регистр частоты, регистр ширины полосы и регистр состояния - управляет соответственно работой синтезатора 24 ча- . стоты, блока 28 опорного сигнала частотной модуляции, управляемого генератора 27 временных импульсов,Синтезатор 24 частоты вырабатьвает сетку высокочастотных напряжений, необходимую для осуществления перестройки по диапазону длин волн принимаемого излучения, Это высокочастотное напряжение модулируется в блоке 25 низкочастотным импульсным сигналом, вырабатываемым управляемым генератором 27 временных импульсов, что позволяет затем осуществить синхронное детектирование и усиленное до необходимого уровня усилителем 26 мощности, подается на пьеэопреобразователь 16 акустооптической ячейки 15. В результате дифракции оптического сигнала на звуковой волне, возбужденной в акустооптической ячейке 15 пьезопреобразователем 16, через поляризатор 17 проходит лишь та10 15 20 25 30 35 5055 спектральная составляющая излучения, которая удовлетворяет условиям синхронизма для данной несущей частоты звука. Таким образом, осуществляется спектральная селекция и несущая частоты ВЧ-сигнала определяет длину волны пропускания фильтра. Блок 28 предназначен для фазочастотной модуляции ВЧ-сигнала, подаваемого на акустооптический фильтр, с целью изменения его полосы пропускания. Модуция осуществляется путем изменения опорной частоты синтезатора 24.Поворачивая вдоль оптической оси на угол в пределах 4. 45 одновременно входной двухлучевой 13, выходной 17 поляризаторы и акустооптическую ячейку 15, можно измерять спектральные характеристики светового излучения от объекта наблюдения при различных направлениях поляризации. Устанавливая выходной поляризатор параллельно входному, можно осуществлять заграждающий режим работы фильтра.Использование в микроспектрофотометре-флюориметре коллинеарного. перестраиваемого акустооптического фильтра позволяет полностью устранить механические узлы перестройки длины волны, увеличить скорость перестройки, расширить функциональные возможности, повысить надежность, уменьшить габариты, расширить допускаемый диапазон механико-климатических воздействий прибора,Высокий контраст акустооптического фильтра (10 - 105) и высокое спектральноеаразрешение (0,1 - 0,2 нм) позволяют регистрировать характеристики светового поля объекта наблюдения в широком диапазоне (350 - 1200 нм) оптических длин волн, Время записи спектра во всем диапазоне длин волн составляет 2 с, Модуляция полезного сигнала, осуществляемая в акустооптическом фильтре, позволяет произвести последующее синхронное детектирование, что позволяет значительно повысить чувствительность устройства в целом. Структура прибора, включающая микроЭВМ, обеспечивает возможность оперативного изменения режимов работы устройства, включая выбор произвольных участков измерения спектра сигнала, их комбинации, различные методы обработки полученной информации.Таким образом, высокое спектральное разрешение, высокая чувствительность, быстродействие и оперативное управление программой раббты устройства позволяют повысить точность анализа спектра.Формула изобретения 1, Мискроспектрофотометр-флюориметр, содержащий оптические тракты для возбуждения флюоресценции, освещения и наблюдения объектов в проходящем и (или) отраженном сеете, перестраиваемый диспергирующий элемент, на выходе которого установлены фотодетектор и регистратор сигнала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и точности измерения, в него введены окуляр, блок опорного сигнала частотной модуляции, а также последовательно соединенные синтезатор частоты, модулятор и усилитель мощности и последовательно соединенные синхронный детектор, аналого-цифровой преобразователь и блок регистров, при этом перестраиваемый диспергирующий элемент выполнен в виде акустооптического коллинеарного фильтра, включающего установленные последовательно по направлению оптической оси входной двухлучевой поляризатор, корректирующую линзу, акустооптическую ячейку с ультразвуковым преобразователем и выходной поляризатор, причем три выхода блока регистров соединены соотве гственно с регистратором, с управляемым генератором временных импульсов и с синтезатором частоты, а четвертый подклюцен к синтезатору частоты через блок опорного сигнала частотной модуляции, фотодетектор оптически связан с выходным поляризатором и подключен к синхронному детектору, один выход управляемого генератора временных импульсов присоединен к аналого-цифровому преобразователю, а другой подключен к модуля 40 тору и синхронному детектору, а выход усилителя мощности связан с ультразвуковым преобразователем.2. Е икроспектрофотометр-флюориметр по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью анализа одновременно в двух плоскостях,одно плечо входного поляризатора оптически связано с окуляром, а другое - с корректирующей линзой,3. Ми к рос пектрофото метр-фл юори метр поп.1,стличающийсятем,что,сцелью реализации заграждающего режима работы фильтра, входной поляризатор установлен к выходному поляризатору и с возможностью поворота на + 45" вместе с акустооптической ячейкой и выходным поляризатором.1 б 56342 Составитель Е. ХалатоваТехред М.Моргентал Корректор М. Пож Келемеш едакт Заказ 2045 Тираж 353 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4(5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10