用于确定介质中的荧光物质浓度的方法和设备的制造方法_3

文档序号:9354942阅读:来源:国知局
辐射的透射和荧光(以及散射光的强度,如果可用的话,参见图3)参考于参考信号,以执行对测量信号的校准。相应地,对第二辐射源7设置了第二部分透光镜26,其用于将荧光吸收辐射的(相对较小的)一部分重新定向到参考传感器10中。这使得能够对于荧光吸收辐射而进行校准。
[0039]如同图1进一步显示的,所示实施方案中的设备I还具有偏转镜11,偏转镜11设置在测量室2与第二传感器5之间。从而,激发辐射的透射部分在离开测量室2后相对于穿过测量室的方向偏转。如此,偏转镜11导致激发辐射的透射部分相对于激发辐射穿过测量室2时的方向偏转大体上90°。在所示实施方案中,将分束器设置为偏转镜11,该分束器形成为具有在激发波长和荧光波长之间的阈值波长的频率选择,使得具有荧光波长的辐射不会被反射而是可以穿过。这防止了具有荧光波长并由第二传感器5反射的辐射穿过测量室到达第一传感器4,并防止了具有荧光波长的辐射由测量室2到达第二传感器5。
[0040]在所示的实施方案中,在参考传感器10、第二辐射源7和第二传感器5的每个的上游设置了(可选的)带通滤波器12。在参考传感器10,获得了荧光吸收辐射的强度的参考值,以便能够将荧光吸收辐射的强度中的可能的波动考虑在内。
[0041]如同图1进一步显示的,在第一辐射源3与测量室2之间设置了另外的偏转镜13,偏转镜13用于通过使激发辐射偏转大体上90°而将激发辐射耦合至测量室2。根据偏转镜11,将偏转镜13设计为具有在激发波长λ M与荧光波长λ 之间的阈值波长的频率选择分束器。第一传感器4设置为平行于穿过测量室2的方向,在偏转镜13面向远离测量室2的一侧。另外,在第一传感器4、参考传感器9和第一辐射源3的每个的上游设置了可选的带通滤波器14。带通滤波器12、14的可选使用特别地取决于传感器或辐射源的特性。
[0042]图2显示了用于确定荧光物质的浓度c的设备I的替选实施方案,下面仅对于与图1的差别进行描述。
[0043]根据图2,在第一福射源3与测量室2之间设置了部分透光镜15,部分透光镜15用于将激发辐射的一部分耦合至测量室2中并/或将激发辐射的一部分传到参考传感器9。在参考传感器9,连续捕获对于激发辐射的强度的参考信号。可选地,在第一辐射源3的上游可以设置适用于激发波长的滤波器16。在用于捕捉激发辐射的透射的第二传感器5的上游设置了针对激发辐射入^的另外的滤波器16。类似的滤波器17 (然而适用于荧光波长AJ关联于用于发射荧光吸收辐射的第二辐射源7和用于捕获荧光吸收辐射的透射和/或荧光的第一传感器4。
[0044]根据图2,在第二辐射源7与测量室2之间设置了另外的部分透光镜18,部分透光镜18用于将荧光吸收辐射的一部分耦合至测量室2中并/或将荧光吸收辐射的一部分传到参考传感器10。在参考传感器10,连续捕获用于荧光吸收辐射的强度的参考信号,而能够准确确定荧光吸收辐射的透射(并且据此确定荧光辐射在样本中的吸收)。
[0045]根据图2,特别地在相对于激发辐射的辐射方向成90°的角度测量荧光。与图1相反,在测量室2与第一传感器4之间的光路中和/或测量室2与第二传感器5之间的光路中没有设置分束器。
[0046]如同图3显示的,在该实施方案中,还通过第三传感器27而测量了具有激发波长λ M的散射辐射的强度I strau…,并将散射辐射的强度用于确定荧光物质的浓度。在第三传感器27的上游设置(可选的)带通滤波器12。此外,根据图3的设置与图1所示的实施方案的完全一致,而用于捕捉散射光的强度的第三传感器27当然也可以设置在根据图2的实施方案中。
[0047]根据图4,使用了具有宽的连续激发谱的第一辐射源3。这里,第一传感器4、第二传感器5和参考传感器9设计为光谱分析仪28、28’、28”。在该实施方案中,可以省略用于发射荧光吸收辐射的第二辐射源7和针对散射光的强度的第三传感器27。
[0048]如同图5显示的,计算单元6具有作为输入参数的荧光,激发辐射的透射,以及可选的荧光吸收辐射的透射和散射光的强度两者或之一。计算单元6具有存储器8,其中存储了用于根据输入参数来确定荧光物质的浓度c的一组特征曲线。作为计算单元6的输出参数,计算单元6给出所需的荧光物质的浓度C。
[0049]如同已经提及的,荧光物质的浓度由计算单元6根据测量参数确定,测量参数通过存储在存储器8中的一组特征曲线而关联。该特征曲线组可以在确定浓度之前进行的测量方法中确定,将在下文对所述测量方法进行描述。
[0050]根据图6,在对于限定的荧光物质浓度Cl、c2的测量和/或校准的方法的第一步骤中,确定各个的测量曲线19,其中根据样本的透光性D确定荧光(测量曲线19’)和激发辐射的透射(测量曲线19”)。样本的透光率D可以通过例如添加不透明物质而递增变化。这样,依据具有一致的荧光物质的浓度的样本的透光性和/或不透明性创建对于荧光(测量曲线19’ )和/或透射(测量曲线19”)的测量曲线19。
[0051]如同图7显示的,下一步骤包括对荧光相对于激发辐射的透射进行绘图(测量曲线20),其中每个测量曲线20代表某个校准浓度Cl至c3。这样,在二维空间形成了一族曲线。取决于实施方式,还可以对依据样本的透光性的荧光吸收辐射的透射或散射光的强度进行测量。在该情况下,获得了三维空间中的一族面(未显示),而不是图7的二维图。图(二维或三维的,取决于实施方式)中的每个点代表某个荧光物质浓度,从而获得测量参数与浓度c之间的明确的关系。
[0052]或者,可以将散射光和荧光吸收辐射两者都考虑在内,从而形成四维矩阵的状态,在该矩阵中,明确的荧光物质浓度c关联于四个参数(S卩,荧光、激发辐射的透射、荧光吸收辐射的透射以及散射辐射)的任意组合。
[0053]浓度的确定的精度可以依据测量曲线20的数量而提高。另外,还可以进行数学和/或数值插值,从而使测量值的二元组(和/或测量值的三元组或测量值的四元组,取决于实施方式)能够直接转换为想要知道的浓度C。
[0054]该方法的益处可以从图8中的示例性方式中显现,图8中示意性示出了在测量期间的荧光随时间的变化(信号21)。检测在液体样本上进行,在时间点22将缓冲物添加到液体样本中。之后添加基质,从而形成荧光物质(箭头23)。在添加了基质后,荧光信号由于基质的固有荧光而开始突然上升。之后,可以观察到荧光进一步随时间的增长,暗示荧光物质的浓度的上升。然而,对激发辐射的透射的测量(信号24)表明,一经引入缓冲物,因为样本中的缓冲物使得几乎没有光到达第二传感器5,所以透射开始突然下降。在此之后,样本的透光性随时间再次增加,因而激发辐射的透射增加。与此同时,用于荧光的激发信号的强度增加,并且因而荧光信号也增加。因此,所设想的荧光的上升并不基于荧光物质的浓度的改变,而是基于激发辐射的透射的增加。
[0055]上述方法可以用于确定不同类型的荧光物质的浓度。
[0056]这里,物质的荧光的强度会取决于测量时的pH和温度。即使在没有限定的pH或没有限定的温度的情况下,所述的发明也能够提高荧光测量的精度。然而,为了能够确定样本中的物质的浓度,测量的样本在校准期间应当具有相同的PH和相同的温度。这通过添加限定的量的缓冲物以及测量装置的准确温度控制而得到保证。或者,可以将特征曲线的组扩展为包括参数PH和/或温度,从而获得具有相应更大数量的维度的特征曲线的组。这样的特征曲线组具有四个维度(当仅考虑激发辐射的透射部分的强度Itrans,M和荧光辐
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