Микроспектрофотометр-флуориметр

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4474929/25 (22) 21.07.88 (46) 15.06,91. Бюл, № 22 (72) B.M.Øèëüäèí, В.И.Пустовойт, Ф,Л.Визен, С.С.Громов, В.H.Æoãóí, В.M,Ëàòûøåâ, 3.А.Магомедов, И.Ю.Скобелев, А.Я,Фаенов и В.Н.Шеховцов (53) 535.4(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 922529, кл. G 01 J 3/42, 1982, Папаян Г,В. и др. Микрофлюуриметр для медицинских исследований. — Оптикомеханическая промышленность, 1982, N 7, с. 34 — 36. (54) МИКРОСПЕКТРОФОТОМЕТР-ФЛЮОРИМЕТР

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 тракт

1 для возбуждения флюоресценции и освещения обьектов в отраженном свете и включает в себя источник 2 света с формирующей оптикой и блоком питания, светоделитель 3!

Ж, „1656342 А1

s G 01 J 3/42, G 01 N 21/64 (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, включающий осветитель 6 с блоком питания и формирующей оптикой, поляоизатор 7, конденсор 8, оптический тракт 9 для наблюдения объектов, включающий светоделитель 10, анализатор 11, окуляр 12 (является общим для наблюдения изучаемых объектов как в отраженном, так и в проходящем свете), акустический коллинеарный перестраиваемый фильтр, в состав которого входят установленные последовательно по направлению оптической оси двухлучевой поляризатор 13, корректирующая линза 14, акустооптическая ячейка 15 с ультразвуковым преобразователем 16, выходной поляризатор

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 лу1656342 регистр данных — передает кодовое значе- 35 ние, определяющее спектральную плот40

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, 8 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.

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 вырабатывает 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 та

165б342 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 акустооптическога .фильтра (10 — 105) и высокое спектральное

4 разрешение (0,1 — 0,2 нм) позволяют регистрировать характеристики светового паля 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 акустааптическом фильтре, позволяет произвести последующее синхронное детектирование, что позволяет значительно повысить чувствительность устройства в целом. Структура прибора, включающая микраЭВМ, 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

15

35

40 тору и синхронному детектору, а выход усилителя мощности связан с ультразвука20

55 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, отличающийся 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 двухлучевай поляризатор, корректирующую линзу. акустооптическую ячейку с ультразвуковым преобразователем и выходной поляризатор, причем три выхода блока регистров соединены саатве гственна с регистратором, с управляемым генераторам временных импульсов и с синтезатором частоты, а четвертый подклюен к синтезатору частоты через блок опорнага сигнала частотной модуляции, фотодетектор оптически связан с выходным поляризатором и подключен к синхронному детектору, один выход управляемога генератора временных импульсов присоединен к аналога-цифровому преобразователю. а другой подключен к модулявым преобразователем.

2. Е! икроспектрафотометр-флюориметр по п.1, а т л и ч а ю шийся тем, чта, с целью анализа одновременно в двух плоскостях, одна плеча входного поляризатора оптически связана с окуляром. а другое — с корректирующей линзой.

3. M и к рос пектрафато метр-фл юари метр пап.1,стл ичающийс я тем.чта,с целью реализации заграждающега режима работы фильтра, входной поляризатор установлен к выходному поляризатору и с воэможностью поворота на + 45" вместе с акустооптической ячейкой и выходным поляризатором.

1б56342

Составитель Е. Халатова

Редактор М. Келемеш Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M. Пожо

Заказ 2045 Тираж 353 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 191