专利名称：测量由光线激发的荧光的仪器及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量由光线激发的荧光的仪器，该荧光是由至少一层包含有发荧光的物质发出的；还涉及该仪器的应用，用于测量影响在至少一层发荧光层中荧光熄灭的流体物质。
目前常用的测量方法和仪器有以下缺点荧光与激发荧光所需要的光之比过低，结果是需要分离设备，从而使在许多应用中所需要的小型化成为困难。
并且，已有的解决问题的方法不能达到将激发光与荧光之间满意的分离效果。
为此，必须使用昂贵、复杂的光学设计，这需要很多光学元件，更使得成本增加。特别是会引起小型化和工艺集成化等的问题。
已有的解决问题的方法还有探测测量信号较慢的缺点，而且，由于耦合漂移(包括温度的波动、错配、调制解调器的耦合等)的影响还容易产生误差，处理这些误差是困难的。
DD106086描述了一种测量探测器，其中荧光在一层中被激发，激发光则由单光纤维引导到该层，该单光纤维以环状环绕着至少一个用于荧光的光学纤维。荧光可以由检测器测量，且测量值可以用于能熄灭荧光的材料成分或浓度的度量。它还可以用于另外的光学纤维作参照测量，这样可不受测量介质的影响，把一个层区产生的荧光传到别的探测器。
然而，该方法并不能确保在被激发层表面上的可检测到的荧光强度的精确局部分布。由于被激发层中限定不精确或非限定的局部激发、荧光物质在激发层中的不均匀分布，因此要想准确的测量仍需要一些其它的东西。而且，为了对其它物质进行同步参照测量或进一步的测量，还需要完全的光学分离。
所以，本发明的目的就是提供一种仪器，该仪器在结构上可小型化，能适用于不同的用途，并能获得满意的测量精度。
根据本发明，该目的由专利权利要求1中所述特征来实现。本发明的优选实施例及其改进由从属权利要求中的特征说明。
本发明提供一种测量由光激发荧光的仪器，该荧光是由至少一层包含发荧光的物质发出的。本仪器的关键部件由一个测量头和至少一个检测器组成。测量头中至少有一个光源，发射具有的光波长能够在一层或多层中激发荧光的光。检测器测量荧光的强度。为了激发荧光，通过至少一个光导体将光线直接引到荧光层上。在这种情况下，同样的光导体也可以将荧光引到检测器。也可以将多个荧光层相互分开地排列，如果合适的话，也可以将其部分重叠，但每个荧光层都会受到激发光线的照射。
为了达到对局部信号的准确测量，考虑到所有光导体的数值孔径，用于传导荧光的光导体的端面的排列是非常重要的。达到这一目的的进一步的可能性包括参照含有荧光物质的一层或多层来排列这些光导体。
为了测量，一个或多个荧光层排列在一个或多个光导体的端面，或在适当的支撑物上，或支座上，或与其接触。
光学纤维作为光导体比较合适。
这样，原则上就有可能将多个不同的荧光层进行排列，并使用一种或多种光源射出的具有能够激发荧光的波长的光线对荧光层照射。因此就有可能采用一种测量方法而检测多种不同的流体物质，这些流体物质影响在不同的层中荧光的消失。
另外，本发明还可以拓宽为多个光纤的使用，将不同类型的光线直接通向不同的相互分开排列的检测器。
例如，光源发出的光就可以直接通向荧光层，而从荧光层发出的荧光就能用别的光纤传到设置在测量头上的检测器。为了达到得到参照信号的目的，层中的反射激发光可以由其它光纤传给另外的检测器。还可以将更多的光纤用于传导其它的荧光。
在这种情况下，适于作为支撑物并起基底作用的一层或多层荧光层就可以简单地用一个底座或可更换的支撑插在测量头上，从而能简单的更换。这样，为了减少光线的损失，在施以荧光层的基底和光纤端点之间存在耦合介质时，就显出其优越性。
当测量头的至少一部分具有易变形的结构或测量头的上部至少部分弯曲时，它可适用于多种用途。在这种情况下，测量头的该部分装有光纤，光纤直接朝着荧光层方向。
为了改善本发明中仪器的光学性能，可将一过滤器和/或一发射光学系统接在光源(一个或多个)与对应的分配光纤之间。这样做具有以下优点，一方面可以避免光线损失，另一方面可以限制到达各荧光层光线的波长范围，从而可以进一步减小测量误差。还有一个优点是过滤器可以根据波长(也就是说其它的荧光物质)进行更换，结果就可以测量其它的材料。
以同样的方式可以将耦合光学系统和/或各种检测器的逆流过滤作相应的排列。
在本发明的仪器中还可以使用一束多根光纤。可以将单根光纤以不同方式排列成一束，以探测最佳的荧光和光源反射光测量信号，使得测量误差达到最小。在这种情况下，单根光纤在光纤束中作为一种变化可以排列成环形，作为另一种变化可以排列成星形。
当排成环形时，光纤可以在环形的外部以一根接一根的交替方式进行排列，一方面可以将激发光传到荧光层上，另一方面可将反射光传到检测器作为参照信号，因此也可以在环形中部排列光纤，使其直接将光反射到测量头的至少一个检测器上。其它光纤，如把激发光传到荧光层上的光纤，则可以排列在环的中心部。
当各单根光纤排成星形时，最好在星形中心部排列通过它把激发光引到荧光层的光纤，将参照光和荧光传到检测器的其它光纤以依次交替的方式排成星形。
用于各种类型光的光纤的排列也可以根据不同荧光层的排列进行选择。例如，当荧光层为圆弧状结构且考虑到局部的分布时，可以选择光纤的圆弧状排列。
然而，在本发明的另一个实施例中，各单根光纤至少在它们的端部区域，即在荧光层方向并未平行排列，而是相互倾斜成一定的角度。这样荧光激发光以特定的不等于90度的角度传到荧光层，在那里按另外一个相应的角度排列着至少一根光纤，该光纤可让反射的参照光进入并引至检测器。然后最好排列一个垂直于荧光层的第三光纤，通过该光纤荧光可以到达对应的检测器。
因此，在所有的这些情况中，为达到发射和耦合出激发光和荧光的目的，排列光纤是有用的。这样，考虑到它们的数值孔径，其端面就能容许被测荧光的局部分布。
当至少在测量头的上部有一个加热器以防止在荧光层上凝结，例如水时，本发明的仪器就很适合在特殊场合应用。而且，还能使用至少一个温度传感器，一个相应的控制器或调整器来操作加热器使其与周围的条件，即环境的温度和湿度等相一致，因此可以在荧光层和/或测量头的上部设定不同的规定温度值。加热器在这种情况下设置在测量头上部区域，但也可以在荧光层的附近设适宜加热元件。一种可能性就是在载有荧光层的基板上安装加热器。
相对于测量头的上部被加热，当测量头的下部呈隔热方式结构时，本发明的仪器可以得到进一步的改进。
为了适用于各种用途，上测量头部位不仅可以做成易变形的结构，而且还可以做成锥形，可以是单独的，或与易变形部分相连，事实上可以使光纤的直径部分逐渐变细。
根据本发明测量仪器的实际设计，可以测量至少一种流体物质，该流体物质影响荧光层中荧光熄灭的特定的可计量的测量。在这种情况下，就可以用依次排列的不同荧光层来检测不同的材料。原则上还可以靠检测仅一层荧光层上的不同波长的光来检测不同的物质，并根据分辨波长来实现检测。
尽管至少有部分集成的电子评价系统，但本发明的仪器必须具有小型和易变形的结构，以适应于各种不同的用途。特别是，如果允许的话，测量头上部可制成细长或可变形以对局部或对荧光层以简单方式进行测量而发挥有效作用。
另外一个优点就是光纤不必经过像光学接口那样的刚性连接就可以使用，这样，虽然光纤被固定而不能移动，但可以进行更换，从而使避免常见的噪音成为可能。
如果是多根光纤作为一束使用，光纤在朝向荧光层方向在测量头的端部的各种排列可以保证最佳测量条件，减少散射光并大大减小激发光的相互干扰，并且在这种情况下可以检测到参照信号。
考虑到能量的消耗，测量头上部的空间分离与附加的隔热效果可以使荧光层的温度控制到最适，并能避免测量头下部不必要的加热。
本发明还有更好、更有效地对荧光层照射，减少外来光与散射光影响的优点。
本发明还可以用不同的荧光染料与/或参照信号来探测不同的材料浓度。这些荧光层可以有选择地被激发并相应地被检测。
仅在荧光层最近处使用温度控制或加热。
没有必要做任何外部的光学连接，从而导致耦合问题。
另外，测量头以及测量值的检测与评价的光学分离，可使得测量仪器结构小型化、轻量化以及易于达到测量物质成为可能。
本发明仪器不仅具有易变形的结构，而且由于有些部件可以经济地进行更换，还能低成本地生产和运转。
下面以举例性的实施例对本发明加以详细的说明。
附图中
图1给出了本发明的仪器的第一例的设计图示。
图2、2a和2b是光纤束在测量头上的各种排列。
图3、3a和3b是本发明仪器中测量头的三个例子的从两个不同方位的视图。
图4是可以安装在测量头上的支撑物的第一个例子的两个视图。
图5是可以安装在测量头上的支撑物的第二个例子的两个视图。
图6是可以安装在测量头上的支撑物的第三个例子的两个视图。
图7是可以安装在测量头上的支撑物的第四个例子的两个视图。
图8是可以安装在测量头上的支撑物的第五个例子的两个视图。
图9是具有对称结构的平面光导体的支撑物。
图10是两个对称排列的支撑物。
图11是一个从支撑物的端面进行光射入和耦合出的例子，其支撑物可装在测量头上。
图12是可以安装在测量头上的支撑物的第六个例子的两个视图。
图13是可以安装在测量头上的支撑物的第七个例子的两个视图。
图14是可以安装在测量头上的支撑物的第八个例子的两个视图。
图15是可以安装在测量头上的支撑物的第九个例子的两个视图。
图16是可以安装在测量头上的支座。
图17是可以安装在测量头上的支座。
图18是可以安装在测量头上的支座。
图19是荧光层的第一夹持器的三个视图。
图20是荧光层的第二夹持器的三个视图。
图21是利用分辨波长进行测量的测量头。
图22是另一个测量头的二个视图。
本发明的仪器的第一个示例性的实施例表示在图1中。
在该图中，在封闭的测量头1中至少有一个光源2，发出激发光，并经过过滤器6由光纤3传到荧光层11上。过滤器6最好是可更换带通式，光纤3是沿着测量头的上部17到达荧光层的。由荧光层11发出的荧光通过第二光纤15经由可更换的楔形过滤器6，可以是可更换的，到达与电子评价系统9相连的检测器4，在此可以测量荧光的强度。
接着作为参照信号的反射光通过第三光纤16，也可经由可以更换的过滤器8，到达与第二电子系统10相连的第二检测器5。
在这种情况下，过滤器6和8的更换可以从外部通过带锁的开口而方便地进行。
在测量头上部17的最上端可以安装一个加热器12，为改善热传导，加热器装在一个金属块14中。温度传感器13也同样安装在金属块中以控制和调节加热器12，其测量信号被引到外部的电子控制系统以控制加热。
在测量头1底部的两根线表示连接于电子评价系统，可以对来自电子系统9和10的预先处理过的信号做进一步的处理，并将其显示和输出。
当然，检测器4和5的光源2的数目可以适当地增加。
各种不同的光纤的不同排列方式表示在图2、2a和2b中，这里图2的上部给出了一光纤束，涂黑的光纤20将光源2的光传到荧光层上，带阴影线的光纤21将在荧光层上反射的光作为参照光传给检测器5，而光纤22、23则将一层或多层荧光层所发出荧光传给一个或多个检测器4。
在左下部和中部给出了三种光纤的不同排列，其所对应的功能已在上述例中做了说明，在底部右侧的光纤是以星形排列，其中中间的光纤20用于激发光，在中间光纤的周围交替排列着可互换的光纤21和22。在需要的时候，以星形排列的光纤21和22的数目可以增加。
图2的下部示出了测量头上部17中不同光纤20、21和22的优选导向分布状态，这样，排布在外边的光纤实际上就呈一定角度的弯曲，所以可以较好地接收荧光层的发光，而且可以减少外部光和散射光的影响。
然而图2给出的例子并不意味着本发明中测量头的设计仅限于使用一层荧光层，也就是说，在本发明的测量头上可以使用多层荧光层，测量所需要的不同光纤的局部排列可以简单地得到。结果使得在各种荧光和参照信号的情况下都可以获得最佳的条件。
在每一种情况下，都可以对光纤22进行排列，这样，即使考虑到它们各自的和用于传导激发光的光纤20的数值孔径，也可以检测到一层或多层的局部限定区域。
本发明测量头1的第二个例子由图3的二个视图给出。从图中可以看出，测量头在宽度上的尺寸要比长度方向上小，因此实际上就提供了比圆形和方形更有利的在流体中测量的前提条件，这是因为流动的状态易受到例如产生的紊流、流速较高或压力增大时的负面影响，因而影响到测量结果。
在以下图4到15中描述的几个例子中可更换的支撑物都可以安装在测量头1上。
如图3中可以看到的，光纤3、15、16可以成对的相互反向成排排列，平行于测量头的长轴方向。
在这种情况下可以将用于传导激发光的光纤3排成独自的一排，而在相对的方向各独自排一排用于传导荧光的光纤15、16，或者是至少排列一排交替排列传导激发光的光纤3和传导荧光的光纤15、16。
测量头1中还有光源2，最好可随意更换的过滤器6和8，光发射入和耦合出的光学系统25，检测器4以及所对应的电子评价和控制系统9。
图3中所描述的温度传感器13和加热元件12是在测量头上部的孔穴处以针状或其它合适的形式突出，所以它们可以以自锁的方式定位并固定，并与相匹配地构造的支撑物30或支座40(下面描述)的夹持孔相连。
支撑物30或支座40可用光学粘结剂固定在孔穴的其它平面上。
与图16相关的带有支座40的测量头1可以在图3a的右侧看到。
图3b给出了可装有支撑物30或支座40的测量头1的又一个例子。一个或多个加热元件12可以被具有良好导热性的材料12.1所包围。
图4中从两个方向描述了支撑物30的第一个例子，如图3中所描述的那样，它可以安装在测量头1上，并由光学透明材料所制成。
这里应当注意的是，以下的图5-13中也一样，比例并不与真实的尺寸相对应，只是，为了简化和加深理解，宽度比实际设计的尺寸要大得多，而在实际用于流动的流体介质时，支撑物30的宽度要比长度小得多，这样使流动阻力相对较小。
图4中支撑物30包括两翼30’和30”，它们至少部分地由插入层，优选反射层36插入来实现光学上的分开。
在该例中，含有荧光物质的层32施加在支撑物30的两个外表面，其余的外表面37可采用同样的结构或涂以反光层。
激发光会通过光纤3进入两翼30’和30”的两端面中至少一个端面，再进入透明的支撑物30，在层32处由多重反射激发出荧光。一部分荧光会再次进入支撑物30，并由支撑物30的外表面的反射经由两翼30’和30”中的一个或两个的下部端面而到达传导荧光的光纤15、16。接着，荧光的强度可以被检测器4所检测，然后，作为荧光消失的结果，物质的浓度也可以得到测量。
从图4的左侧可以看到支撑物30的上部邻接表面具有相互倾斜一定角度的结构，倾斜角度的选择应根据使用的波长获得最佳的反射条件。
图4的右侧所描述的是与支撑物30的纵轴相垂直的方向上的视图。从图中可以看出，多个区域可光学的彼此分开(在以下的例子中也是可能的)，例如可借助于反射层36，而且该区域中可以使用不同的层32.1、32.2和32.3，也可以由这些层所构成。给定这些不同的层32.1到32.3，就可以用本发明的测量头1同时确定多种物质的浓度并/或对这些区域之一进行至少一个参照测量。在下面的图中，同样的数字会用于相同的组件中。
图5表示支撑物30的另一个变化，该变化与前面所描述的仅外观不同。
图6所给出的例子同样是支撑物30的二个视图，支撑物30可以安装在本发明中测量头1上，基本与图4中所示的支撑物30的部件相对应。
仅需注意的要点是贯穿支撑物30整个长度上构造有空洞或者是一个或多个切口，夹在两翼30’和30”之间，其表面设有反射层36。
测量头1上的自锁式固定由这一空洞或切口来实现。
为此目的，测量头1表面的结构是一适当的纵向网，它能与支撑物30中的空洞结构以自关闭方式结合，并能相应地夹持住它。
如果在支撑物30中开一个或多个切口，加热元件12、温度传感器13，或者别的如针状的无其它功能而只用来将支撑物30紧固在测量头1上的元件就能以自锁紧的方式插入切口或孔洞中并很牢固地夹持在那里。
图7中给出了另一种支撑物30的两个视图。与图6中的不同之处仅在于在上部有一网状的平台。
在图8的支撑物30中，含荧光材料的层32被贴在倾斜的上部，因此它们二者之间不再相互平行，而是相互倾斜。
图9是从特殊设计的支撑物30中选出的一个例子。在这种情况下，使用了两个部分。一个是由含有一种或多种荧光物质的32.1到32.3层的支撑物30，另一个是与之相隔的有同样对称对构的平面光导体35。在含有荧光材料的层32之上，二者都有以一定角度倾斜的表面，在此表面上激发光和荧光均反射。在这个实施例中，激发光独自进入到支撑物30的下部端面并在那里产生反射，因此荧光在层32中被激发。由于支撑物30和平面光导体35的相对的各表面仅在下部涂有反射层，荧光的至少一部分能由支撑物30的倾斜表面反射到平面光导体35，并从其下部的端面经由适当排列的光纤传到测量荧光强度的检测器。另外，如不用反射层36，也可以在这个空间中插入一个不强的折射物质以产生同样的效应。这种作法对于图6到图8的实施例同样有效。
进一步说，如不用平面光导体35，可以使用另外的支撑物30以便达到同样的对称排列，这时可引入不同的层32。
图10给出的实施例，与图9相比，不同之处在于含荧光材料的层32构造在或施加在支撑物30上部倾斜的部分。
在图4到图15的支撑物30中，含荧光材料的层32被直接施加在支撑物30的相应表面上。但是，作为另一变化，含荧光材料的层32预先被装在最好是片状透明基体上，随后被固定在相应支撑物30的相应部位。这可以利用机械作用实现自锁和/或用外力实现锁紧的独自联接，或者用合适的光学粘结剂联接，或者仅用这样的粘结剂联接。
图11示出了支撑物30和平面光导体35端面结构的可能变化形式，从那里激发光或荧光能分别射入或耦合出。在所有这些例子中，相应的这些端面都是倾斜的，从而不仅对于荧光的激发而且对于被测荧光的排布，可使反射在支撑物30的两翼30’和30”中达到最佳。
在这些情况下，在装有支撑物30的测量头1的上部必须具有互补的形状以避免光损失。图14和图15的例子中的支撑物30也可使用同样的结构。
图12和图13给出了支撑物30的另外的可能结构形式。这里作为例子示出的是经稍微修改的U字形。
图14和图15示出了具有旋转对称的支撑物30，其上部是圆锥形。含有荧光物质的层32.1和32.2以圆环形状围绕在支撑物30的外侧表面。如果合适的话，放在另外的合适构造的支座上，或直接放在表面。
图14和图15的不同仅在于反射层36。在这两例子中，光线从支撑物30中射入和耦合出都经过圆锥形的端面凹孔。
图16中的支座40由光学散射材料，如用氧化钛，氧化铝或氧化锆填充的聚酯，含有荧光材料的层32.1和32.2依次被直接装在上面或装在一个平的基体上。
这样一个可以设计成扩散板的支座40可有切口或孔洞42，其尺寸和分布能使支座40安装在测量头1上，如图3所示。这时，激发光由光纤3射入支座40并在那里漫射开来。结果能在层32中产生均匀的荧光激发，至少一部分荧光会再进入支座40，并从那里进入光纤15和16，传到检测器4以测量荧光强度。
荧光也可从层32的一个端面进入光纤15和16，随后传入检测器4和5。
但是，这样一个支座40也由光学透明材料构成。此材料用反射涂层加在暴露的表面上，支座40的表面在含有荧光材料的层32的区域具有光学散射的特点。
图17示出了一个带有支座40的底座41。支座40已经在前述的图16中描述过了。在支座40上装有至少一层含有荧光物质的层32。例如，如前图1所述，底座41能安装在测量头1上。在这种情况下，用于传导荧光的光纤15和16的排列应该与相应的层32.1或32.3相一致。
如前所述的支座40的另一个实施例示于图18中。
如同图17中的底座17和图16中的支座40一样，这个支座40也被制成以简单方式就可更换的部件。
如前述图3a，如果图18中的支座40安装在测量头1上，来自光源2的光就很精确地进入支座40的中部，并在那里产生漫射，随即在层32.1和32.3中激发出荧光。荧光再次反射进入支座40，经由支座40的两翼40’和40”和光纤15，通过光学系统25进入光检测器4。可以在光检测器4前方插入一光过滤器8。集成在测量头1中的电子系统9用于对检测到的信号进行处理。
图19和图20示出了两个夹持器43的实施例。在此夹持器上可固定含荧光材料的层32.1和32.2。层32.1和32.2最好安在一块平整的、透明的、能以自锁紧的方式和/或用粘结剂的方法固定在夹持器43的基体上。
作为一个例子，这样的夹持器43可容易地安装和固定在支座40上，而支座40可以是测量头1上的一个永久部件，如图3a所示。
图21是本发明测量头1的另一个实施例。在其顶部是含有至少一种荧光物质的层11。在它下面，如需要的话，可依次安装温度传感器13和加热元件12，目的是防止在层11上形成凝结。
激发光来自于光源2，通过光学系统53、可更换的过滤器6及光纤3传到层11上。被激发出的荧光通过光纤15、光学系统52及可更换的过滤器8进入分光仪50，用于分辨不同波长的波，最后经过光耦合器51到达检测器54’和54”。
图22是本发明测量头1另一个实施例的两个视图。此例中，来自光源2的激发光仅从一侧如图4到图15所示进入支撑物30的翼30’或30”，再从翼30’或30”中一个或同时从二者中耦合出，最后达到检测器4测定荧光强度。
权利要求
1.测量由光线在至少一层施加在支撑物(14，30)上并包含有荧光材料的层(11，32)上激发的荧光的仪器，有至少一个光源(2)，以发射至少一种波长的光，由至少一个第一光导体(3，15，16，18)传到层(11)上，使其在层(11，32)中激发荧光；荧光由至少一个第二光导体(15)传给至少一个检测器(4)，以确定荧光的强度；其特征在于，考虑所有光导体的数值孔径和/或以至少一层包含荧光材料并装在支撑物(14，30)上的层(11，32)作参考，对不同的光导体(15，16，22，33)的端面进行排列，使得能够得到可测荧光强度的局部分布；光源(2)、光导体(3，15，16，18，20，22，31，33)以及检测器(4，5)都安装在测量头(1)中。
2.如权利要求1所述的仪器，其特征在于，夹持光导体(3，15，16，18)外部末端的测量头的至少一部分(17)具有可变形的结构。
3.如权利要求1或2所述的仪器，其特征在于，测量头的上部区域(17)至少有一部分是弯曲的。
4.如权利要求1到3之一中所述的仪器，其特征在于，对于每一种情况，在光源(2)与光导体(3，18)之间，和/或在检测器(4)与光导体(5，18)之间放有过滤器(7，8)，可更换的过滤器系统和/或发射光的系统(20)。
5.如权利要求1到4之一所述的仪器，其特征在于，多个光导体(21，22，23)在测量头的端部(17)排列为环形、圆弧形和/或星形，并指向荧光层。
6.如权利要求5所述的仪器，其特征在于，至少有一个传导激发光到荧光层的光导体(20)设在多个光导体(21，22)所组成的环的内部。
7.如权利要求5所述的仪器，其特征在于，用于传导激发光和参照光(21)或其它荧光的光导体(20)交替地排列在环的外侧，而传导荧光的光导体(22)则排列在环的中部。
8.如权利要求1到7之一所述的仪器，其特征在于，用于激发光、荧光以及参照光或此外的荧光的光导体(3，15，16，20，21，22)呈不同角度的倾斜，其末端指向荧光层。
9.如权利要求1到8之一所述的仪器，其特征在于，在测量头的上部区域装有加热器(12)，此加热器包含温度传感器(13)和控制器或调节器，都安装在测量头上，使荧光层(11)和/或测量头上部区域(17)保持所设定的温度。
10.如权利要求1到9之一所述的仪器，其特征在于，激发光和反射光可透过的支撑物(30)有至少一部分抛光面或反射面区域(36，37)和/或被低折射指数的介质所包围，并以可更换的方式安装在测量头(1)上。
11.如权利要求10所述的仪器，其特征在于，借助于至少一个光导体(31)将激发光发射到支撑物(30)上，这样使激发光至少在层(32)的区域内全反射，从而发生阻尼全反射。
12.如权利要求10或11所述的仪器，其特征在于，支撑物(30)具有长条形，安装在平面上。
13.如权利要求10到12之一所述的仪器，其特征在于，支撑物(30)在其纵轴线方向上划分为多个部分(30.1，30.2，30.3)。
14.如权利要求10到13之一所述的仪器，其特征在于，激发光可以从支撑物(30)的一个端面到达另一端面，支撑物(30)具有尖角形的表面和包含荧光材料的层(32)，在此处激发光和荧光沿着平面光导体(35)的方向反射，光导体(35)具有相对于支撑物(30)对称的结构；来自支撑物(30)的尖角面的光到达光导体(35)另一端的端面，并在那里至少是荧光通过至少一个光导体(15)到达检测器(4)；直到进入尖角表面区域之前，支撑物(30)和平面光导体(35)间彼此分离地排列和/或光学隔开。
15.如权利要求10到14之一所述的仪器，其特征在于，支撑物(30)具有U形的结构，两翼(30’和30”)间至少部分隔开放置和/或彼此光学分开，激发光可以从至少一个光导体(31)进入一个翼(30’)的端面，而且至少有荧光从另一翼(30”)的端面耦合出进入至少另外一个光导体(33)。
16.如权利要求15所述的仪器，其特征在于，U形支撑物(30)的两翼(30’和30”)以弓形、楔形或圆锥形联接，或者是以尖角网的形式(30”’)联接。
17.如权利要求1到16之一所述的仪器，其特征在于，加热元件(12)和/或温度传感器(13)集成在一起，或放入支撑物(30)之内。
18.如权利要求1到17之一所述的仪器，其特征在于，在荧光激发光的光导体与含有荧光材料的层(32)之间安装有一个由光散射材料制成的透明支座(40)，或者是指向层(32)的漫散射表面构造或排列在透明支座(40)上。
19.如权利要求18所述的仪器，其特征在于，支座(40)由光学透明并含有光散射颗粒的材料制成，和/或能分辨不同波长的光。
20.如权利要求1到19之一所述的仪器，其特征在于，至少有另一个光导体(16)将反射光传到另一个检测器(5)，以检测参照信号。
21.如权利要求1到20之一所述的仪器，其特征在于，测量头的上部相对于下部隔热，且在下部安装有光源(2)和检测器(4，5)。
22.如权利要求1到21之一所述的仪器的应用，用于检测使荧光熄灭的流体材料。
全文摘要
本发明涉及一种测量从含荧光材料的至少一层中由光激发的荧光的仪器,及其在测量导致荧光在至少一个荧光层中熄灭的流体材料上的应用。为激发荧光,把至少一个第一光导体指向至少一个施加到一支撑物上的层上,而把荧光用至少一个第二光导体导至一检测器上,以确定荧光强度。考虑各荧光光导体的数值孔径和/或参照至少一个含荧光材料的层,排列各荧光光导体的端面,得到可测荧光强度的局部分布。光源、光导体及检测器都装在测量头中。
文档编号G01N21/85GK1255972SQ98805064
公开日2000年6月7日 申请日期1998年5月12日 优先权日1997年5月12日
发明者马蒂亚斯·劳 申请人:马蒂亚斯·劳, 乌韦·基施纳