DE2047952C3 - Verfahren zur photometrischen Auswertung der sich bei der Auftrennung von Substanz gemischen in dünnen Schichten aus licht streuendem Material ergebenden Zonen - Google Patents

Description

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auszuwertenden Kurse ergeben, welche es in manchen Fällen schwierig oder sogar unmöglich macht, eindeutig /u entscheiden, ob es sich um einen :".; niessenden oder einen Stör-Effekt handelt.

Es ist schon vorgeschlagen worden, zur Erhöhung der Meßempfindlichkeit vor dem Aufbringen der zu untersuchenden Substanz die Basislinie der Absorptions-Orts-Kur\e aufzunehmen und bei der eigentlichen Auswertung die so ermittelten Werte von der Meßkurse abzuziehen. Dies ist möglich, da di>^% Struktur der Trennschicht bei vorsichtigem Arbeiten erhalten bleibt.

Die Ausführung dieses Vorschlages ist jedoch umständlich und ertordert ein seh- genaues Arbeiten.

Hs ist nun die Aufgabi: uer vorliegenden Erlindung, ein Verfahren zur photometrischen Auswertung der sich bei der Aultrennung von Substanzaemischen in dünnen Schichten aus lichisireuendern Material ergebenden Zonen zu schaffen, das ueeenüber den üblichen Verfahren die Meßgenauigkeit und die Nachweisgrenze wesentlich verbessert and das trotzdem eine schnelle Auswertung ermöglicht.

Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus. daß an der gleichen Stelle des auszuwertenden Objektes simultan die diffus reflektierte und die durchgelassene Strahlung gemessen werden und daß zur Auswertung die so erhaltenen beiden Signale addiert werden. Das Summensignal wird dann /weckmäßig mittels eines Schreibers registriert.

Wie im Zusammenhang mit der Erfindung dr.rchgeführte Untersuchungen zeigen, besteht zwischen der Transmissions- und der Remissions-Basislinie auf substanzfreiem lichtstreuendem Untergrund ein enger Zusammenhang. Eine streuungsbedingte Änderung des Remissionsgrades hat eine ebenfalls streuunesbcdingte Änderung des Transmissionsgrades zur Folge, und beide Effekte sind in guter Näherung spiegelbildlich zueinander. Bei der erfindungsgemäßen Addition des Remissions- und des Transmissionssignals kompensieren sich daher die streuungsbedingten Signalkomponenten. d. h. die Basislinie der Meßkurvc wird begradigt.

Ist auf der lichtstreuenden Unterlage eine absorbierende Substanz aufgetragen, so wird dadurch sowohl der P.cmissions- als auch der Transmissionsgrad vermindert. Die substanzspezifische Absorption beeinflußt also Remissions- und Transmissionssignal im gleichen Sinne, so daß durch Addition dieser Signale Her zu messend; Effekt verstärkt wird.

Wie ohne weiteres zu sehen ist. bringt das neue Verfahren bei der Auswertung von Dünnschieht-Chromatogrammen den Vorteil mit sich, daß die streuungsbedingte, d. h. substanzunspezifische Abhängigkeit der Lichtstreuung vom Ort auf der Trennschicht automatisch während der Messung beseitigt wird, während das eigentliche substanzspezifische Meßsignal gleichzeitig verstärkt wird.

Um zu erreichen, daß die streuungsbedingten Remissions- und Transmissionssignale sich bei der Addition möglichst vollständig kompensieren, ist es notwendig, die Amplituden beider Signale vor der Addition auf gleiche Höhe zu bringen. Dies geschieht vorteilhaft dadurch, daß man die Empfindlichkeit eines Empfängers gegenüber der des anderen herabsetzt. Im allgemeinen wird die Empfindlichkeit des Transmissionscmpfängers herabgesetzt, da dieser die vom Objekt durchgelasscne Meßstrahlung nahezu vollständig erfaßt, während der Remissionsempfänger das diffus reflektierte Meßlicht nur in einem begrenzten Raumwinkel erfaßt.

Durch diese Maßnahmen erreicht man. daß sich

die von der Trennschicht herrührenden Schwankungen der Basislinie nur noch in Größenordnungen der eigenen elektronischen Instabilität des gewinnen Systems bewegen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des neuen \ erfahrens ist vorteilhaft so ausgebildet, daß die Meß- -o strahlung senkrecht ; ■ 11 f die Oberfläche des auszuwertenden Objekts aufiiittt. daß oberha'b dieser Oberfläche ein erster und unterhalb des Objekts ein /weiter photoolektiischer Empfänger angeordnet ist und daß beide Empfänger mit einer Anordnung zur Addition der Signale verbunden sind. Diese Anordnung steht ihrerseits zweckmäßig mit einem Schreiber in Verbindung, welcher die resultierende Absorptions-Orts-Kurve aufzeichnet.

Es ist vorteilhaft, die phi- ..elektrischen Hmplänger über unabhängig voneinander regelbare Verstärker mit der Additions-Anordnung zu verbinden.

Zweckmäßig ist es zur F.rfassung des remittierten und des transmittierten Lichtes. Photometerkugeln der faseroptische Einrichtungen vorzusehen. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 1 bis ft der Zeichnun« näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F- i g. 1 eine durch Messung der remittierten Strahlung aufgenommene Absorptions-Orts-Kurve eines Dünnschicht-Chromatogramms sowie die zugehörige Basislinie,

F i g. 2 die durch Messung der transmittierten Strahlung aufgenommene Absorptions-Orts-Kurve desselben Dünnschicht-Chromatogramms sowie die zugehörige Basislinie.

F i g. 3 eine mit Hilfe des neuen Verfahrens aufgenommene Absorptions-Orts-Kurve sowie die zugehörige Basislinie,

F i g. 4 den schematischen Aufbau einer Vorrichtiing zur Durchführung des neuen Verfahrens.

F i g. 5 ein Ausführungsbcispiel einer Vorrichtung, bei welchem zur integralen Erfassung der Strahlung Photometerkugeln vorgesehen sind.

F i g. Ο ein weiteres Alisführungsbeispiel der Vorrichtung, bei welchem faseroptische Einrichtungen zur Zuführung des Meßlichtes sowie zur Erfassung der remittierten und der transmittierten Strahlung vorgesehen und.

In Fig.! ist mit 1 eine Absorptions-Orts-Kurve bezeichnet, die durch Registrierung der remittierten Strahlung bei der Auswertung eines Dünnschicht-Chromatogramms erhalten wurde. Wie man erkennt, ist dem zu messenden Effekt eine in Abhängigkeit vom Ort an der Trennschicht unterschiedliche Lichtstreuung überlagert.

Die zur Kurve ! gehörende Basislinie isl mit 2 bezeichnet. Diese Basislinie ist sehr ungleichmäßig, und es macht bei der Auswertung große Schwierigkeiten, die schraffiert eingezeichnete Fläche mit genügender So Genauigkeit zu bestimmen.

Wertet man dasselbe Dünnschicht-Chromaio- gramm dessen durch Remissionsmessung gewonnene Absorptions-Orts-Kurve in F i g. 1 dargestellt ist in Transmission aus, so erhält man die in F i g. 2 mit 1' bezeichnete Absorptions-Orts-Kurve. Die zugehörige Basislinie ist mit 2' bezeichnet.

Wie eine vergleichende Betrachung der F i g. I und 2 zeigt, sind die auf nichtsubstanzbedingtc Effekte

zurückgehenden Basislinicn 2 und 2' in etwa spiegelbildlich zueinander. Die substanzspezifische Absorption dagegen beeinflußt die Kurven 1 und 1' im gleichen Sinne.

Gemäß der Erfindung wird nun zur Bestimmung der Absorptions-Orts-Kurve eine Vorrichtung verwendet, wie sie schematisch in F i g. 4 dargestellt ist. Das von einer Lichtquelle 3 ausgehende Licht wird im Monochromator 4 monochromatisiert und fällt über den Umlenkspiegel 5 auf das mit 6 bezeichnete Dünnschicht-Chromatogramm. Das Meßlicht trifft unter einem Winkel von 0" zur Flächennormale auf die Trennschicht des Chromatogramms 6 auf. Mittels des photoelektrischen Empfängers 7 wird die diffus remittierte Strahlung gemessen, während gleichzeitig der Empfänger 8 die transmittierte Strahlung mißt. Das vom Empfänger? erzeugte Signal wird im Verstärker 9 verstärkt und einer Addierstufe 11 zugeführt. Dieser wird auch das Signal des Empfängers 8 nach Verstärkung im Verstärker 10 zugeführt. Die beiden Verstärker 9 und 10 sind vorzugsweise unabhängig voneinander regelbar, so daß die Amplituden der substanzunspezifischcn Signale auf gleiche Höhe gebracht werden können. Das in der Anordnung 11 erzeugte Additionssignal gelangt zum Schreiber 12.

Die vom Schreiber 12 registrierte Absorptions-Orts-Kurve 13 ist in Fig.3 dargestellt. Die zu dieser Kurve gehörende Basislinie ist ebenfalls in F i g. 3 dargestellt und ist dort mit 14 bezeichnet. Wie man erkennt, ist jetzt die Basislinie so weit eingeebnet, daß die von Ungleichmäßigkeiten der Trennschicht herrührenden Schwankungen nur noch in der Größenordnung der eigenen elektronischen Instabilität des gesamten Systems liegen. Die Auswertung der Kurve 13 ist jetzt verhältnismäßig einfach und kann vor allem mit großer Genauigkeit vorgenommen werden.

Wie ohne weiteres einzusehen ist, läßt sich mit dem neuen Verfahren auch die Nachweisgrenze verbessern, da die Ausschläge der Meßkurve, soweit sie für eine Auswertung in Betracht kommen, nur noch auf substanzspezifische Effekte zurückzuführen sind.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist oberhalb der Chromatogrammplatte 6 eine Photometerkugcl 15 angeordnet, welche eine öffnung 16 zum Durchtritt der Meßstrahlung 17 enthält. Die von der Trennschicht der Platte 6 diffus reflektierte Strahlung gelangt gegebenenfalls nach mehrfacher Reflexion an der Photometerkugel 15 zum photoelektrischen Empfänger 18. Unterhalb der Platte 6 ist eine weitere Photometerkugel 19 angeordnet, welche den photoelektrischen Empfänger 20 enthält. Die durch die Trennschicht der Chroniatogrammplattc 6 tretende Strahlung gelangt gegebenenfalls

ίο nach mehrfacher Reflexion an der Photometerkugel 19 zum Empfänger 20.

Bei dem in F i g. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel gelingt es sowohl die remittierte als auch die transmittierte Strahlung weitgehend integral zu erfassen.

Dadurch wird die Meßgenauigkeit gegenüber einer einfachen Vorrichtung noch erhöht.

In F i g. 6 ist mit 6 wiederum eine Chromatogrammplatte bezeichnet. Die Meßstrahlung 17 wird über ein Glasfaserbündel 21 zu der auszuwertenden

ao Stelle der Platte 6 geleitet. Das Bündel 21 ist an dieser Stelle geteilt, und das Teilbündel 21' leitet das diffus remittierte Licht zu der mit 22 bezeichneten photoelektrischen Zelle. Unterhalb der Auftreffstelle des Meßlichtes 17 ist ein weiteres Glasfaserbündel 23 angeordnet, \ elches die transmittierte Strahlung erfaßt und zum photoelektrischen Empfänger 24 leitet. Es ist auch möglich, die hier dargestellte Vorrichtung so abzuwandeln, daß nur meßseitig Glasfaserbündel zur Lichtleitung vorgesehen sind.

Bei dem in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, auf die beiden Verstärker 9 und 10 zu verzichten. In diesem Fall wird die Empfindlichkeit des Transmissionsempfängers 8 so weit herabgesetzt, daß die von den beiden Empfängern 7 und 8 gelieferten substanzunspezifischen Signale gleiche Amplituden aufweisen. Die Verstärkung der Signale kann in diesem Fall nach erfolgter Addition vorgenommen werden.

Bei dem neuen Verfahren ergeben sich Eichkurven, die zumindest im Bereich geringer Substanzmengen nahezu linear sind. Das neue Verfahren findet deshalb besonders zweckmäßig Anwendung zur Auswertung von Dünnschicht-Chromatogrammen, bei denen nur sehr geringe Substanzmengen zur Verfügung stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 zeichnet wird. Das zu trennende und in Lösung be- I'atentansprüche: findhche Substanzgemisch wird an einer beshmmten Stelle punkt- oder bandförmig auf die Trennschicht

1. Verlahren zur photonietrischen Auswertung aufgetragen. Danach wird die Platte in eine Kammer der sich bei der Auftrennung win Substanzgemi- 5 gestellt, die ein geeignetes Fließmittel enthält. Bei der sehen in dünnen Schichten aus lichtstreuendem jetzt einsetzenden Entwicklung wandert das Fließ-Material ergebenden Zonen, dadurch ge- mittel durch Kapillarkräfte über die Trennschicht, kennzeichnet, daß an der gleichen Stelle wobei das Substanzüemisch aufgetrennt wir·]. Nach des auszuwertenden Objektes simultan die diffns beendeter Entwicklung befinden sich die verschiedereflektierle und die durchgelassene Strahlung ge- ;o nen Substanzen des Gemisches an verschiedenen messen und die so erhaltenen beiden Signale ad- Stellen der Trennschicht, d. h. es haben sich Subdiert werden. stanzzonen gebildet.

2. Verfahren nach Anspruch!, dadurch ge- Die eigentliche Aufgabe besteht nun üarin. das kennzeichnet, daß die Amplituden beider Signale entwickelte Dünnschiehi-Chromatoeramni qualitativ vor der Addition auf gleiche Höhe gebracht wer- 15 und quantitativ auszuwerten. Zur Auswertung von den. Dünnschicht-Chromatogrammen ist es bekannt, die

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch ge- Substanzflecken zunächst nachzuweisen, danach die kennzeiehnel. daß die Empfindlichkeit eines Si- Trennschicht im Bereich der einzelnen Substanztlekgnalemptängi. . gegenüber der des anderen her ken abzukratzen, die Substanzen aus dem Sorptionsabgesetzt wird. 20 mittel zu eluieren und dann qualitativ oder quantita-

4. Wirrichtung zur Durchführung des Verfah- tiv zu bestimmen. Dieses Auswerteverfahren ist recht rens nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, umständlich und nicht immer zu verwenden, da ein daß die Meßstrahlung senkrecht auf die Ober- Rückgew innungsverlust nicht zu vermeiden ist.
fläche des auszuwertenden Objektes (6) auftrifft. Fs ist auch bekannt. Dünnschicht-Chromatodaß oberhalb dieser Oberfläche ein erster (7) und 25 gramme direkt auszuwerten. Dazu mißt man die bei unterhalb des Objektes ein zweiter photoelektri- Abtastung des Chromatogramms mit einem Lichtscher Empfänger (8) angeordnet ist und daß bündel konstanter Intensität auftretende unterschiedbeide Empfänger mit einer Anordnung (H) zur liehe Absorption des Lichtes oder bei fluoreszieren-Addition der Signale verbunden sind. den Substanzen die Emission der Substanzzone.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch ge- 30 Die Messung der Absorption geschieht bei Objekkennzeichnet. daß die photoelt' irischen Empfän- ten. die keine oder nur eine geringe Lichtstreuung ger (7. 8) über unabhängig voneinander regelbare hervorrufen, durch Messung der Transmission. Bei Verstärker (9. 10) mit der Addi ons-Anordnung lichtstreuenden Objekten, z. B. bei Dünnschicht-(11) verbunden sind. Chromatogrammen. ist es vor einer Transmissions-

6. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch ge- ?₅ messung erforderlich, das Objekt mit Hilfe einer kennzeichnet, daß beide Oberflächen des aus- Flüssigkeit mit geeignetem Brechungsindex transzuwertenden Objektes (6) mit Photometcrkugeln parent zu machen. Wegen dabei auftretender EIu-(15. 19) in Kontakt stehen, welche die photoelek- tionseffekte ist ein solches Verfahren zur Auswertung irischen Empfänger (18. 20) enthalten. von Dünnschicht-Chromatogrammen kaum zu emp-

7. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch ge- 40 fehlen.

kennzeichnet, daß faseroptische Einrichtungen In den letzten Jahren ist man dazu übergegangen,

(21. 2Γ. 23) zur Zufuhr des Meßlichtes (17) und' die Auswertung von Dünnschicht-Chromatogram-

oder zur Erfassung der transmittierten und/oder men in Remission vorzunehmen. Dazu wird das

der remittierten Strahlung vorgesehen sind. Chromatogramm von einem monochromatischen

45 Lichtbündel in Trennnchtung abgetastet, und die Intensität der diffus reflektierten Meßstrahlung wird

mit einem photoelektrischen Empfänger gemessen

und beispielsweise in Abhängigkeit vom Ort mit einem Schreiber aufgezeichnet. Befinden sich auf der

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren 50 Trennschicht lichtabsorbierende Substanz-Flecke, so zur photometrischen Auswertung der sich bei der wird die Remissionsstrahlung in den Wellenlängen-Auftrennung von Substanzgemische!·, in dünnen bereichen geschwächt, wo auch bei Transmissions-Schichten aus lichtstreuendem Material ergebenden messungen entsprechender Lösungen Absorptions-Zonen. Diese Aufgabe stellt sich beispielsweise bei banden auftreten wurden. Die Intensität der diffus tier Auswertung von Pherogrammen oder Chromato- 55 reflektierten Meßstrahlung ist deshalb ein Maß für grammen. die durch die Substanz verursachte Absorption. Die Das Verfahren nach der Erfindung und seine Wir- bei der Abtastung erhaltene Absorptions-Orts-Kurve kungsweise wird im folgenden am Beispiel der Aus- kann mit Hilfe der Kubelka-Munk-Funktion quantiwertung von Dünnschicht-Chromatogrammen be- tativ ausgewertet werden.

schrieben, ohne daß dadurch der Anwendungsbe- 60 Bei der geschilderten Auswertung durch Messung

reich dieses Verfahrens eingeschränkt werden soll. der diffus reflektierten Meßstrahlung ist dem zu mes-

Die Dünnschicht-Chromatographie ist ein moder- senden Effekt stets eine in Abhängigkeit vom Ort auf

nes analytisches Trennverfahren für organische und der Trennschicht unterschiedliche Lichtstreuung

anorganische Substanzgemische. überlagert, welche sich vor allem bei geringen Sub-

Auf einer meist aus Glas bestehenden Trägerplatte 65 stanzmengen sehr nachteilig bemerkbar macht und

ist eine dünne, aus feinkörnigem lichtstreuendem die Nachweisgrenze verschlechtert. Diese substanz-

Material bestehende C'-hicht des Sorptionsmittels. unspezifische Abhängigkeit der Lichtstreuung vom

z. B. Kieselgel, aufgetragen, üi? als Trennschicht be- ' Ort kann eine sehr ungleichmäßige Basislinie der