DE2101358C2 - Photo analysis device - Google Patents
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Description
Licht einer Wellenlänge, mit der die zu untersuchenden Teilchen fluoreszierende Strahlung bei Vorliegen einer das Teilchen kennzeichnenden, zu untersuchenden Eigenschaft abgeben, durchläßt, und daß eine optische Einfangvorrichtung (64, 65, 67) ?.-:n Sammeln der fluoreszenten Strah'ung der Teilchen und zum Ausrichten dieser fluoreszenten Strahlung über den Spektralfilter (71) auf das fotoempfindliche Aufnahmeelement vorgesehen sind.Light of a wavelength with which the particles to be examined fluorescent radiation when present release a property to be investigated which characterizes the particle, and that an optical capture device (64, 65, 67)? -: n Collecting the fluorescent radiation from the particles and directing this fluorescent radiation are provided on the photosensitive receiving element via the spectral filter (71).
länge der Lichtquelle nicht durchläßt, während er io ihrer Mittelbohrung beträgt, und daß die verschiedene ι „u.. ..-_«f-ii-_,, :. j- J= . ■ Winkelstellung der fotoempfindlichen Aufnahmeelelength of the light source does not let through, while it is io its central bore, and that the various ι "u .. ..-_" f -ii-_ ,,:. j- J =. ■ Angular position of the photosensitive recording element
mente in bezug auf die Richtung des Strahls durch eine relative Verschiebung zwischen den fotoempfindlichen Aufnahmeelementen in Richtung parallel zur Achse der optischen Kammer erreicht wird.ments with respect to the direction of the beam by a relative displacement between the photosensitive Receiving elements is achieved in the direction parallel to the axis of the optical chamber.
2n der älteren Patentanmeldung DE-AS 19 58 101 ist eine Fotoanalysevorrichtung mit einer zylindrischen optischen Kammer und fotoempfindlichen Aufnahmeelementen beschrieben, die außerhalb der optischen Kammer in verschiedenen Winkelstellungen zur Strahl-2n the earlier patent application DE-AS 19 58 101 is a photo analysis device with a cylindrical optical chamber and photosensitive recording elements described which are outside the optical Chamber at different angles to the jet
richtung vorgesehen sind und gleichzeitig verschiedenedirection are provided and at the same time different
optische Wirkungen der beleuchteten Teilchen feststellen. Diese Vorrichtung verwendet jedoch eine Kapillar-determine the optical effects of the illuminated particles. However, this device uses a capillary
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fotoanalyse- röhre, die nur unter erheblichem Kostenaufwand in vorrichtung zur gleichzeitigen optischen Messung ver- 25 einer ausreichenden optischen Qualität herstellbar ist, schiedener Eigenschaften jedes Teilchens einer Gruppe und ihre Aufnahmeelemente sind unverschieblich anvon Teilchen, wie Blutzellen, die in einer Flüssigkeit geordnetThe present invention relates to a photo analysis tube which can only be used at considerable expense in device for simultaneous optical measurement can be produced with sufficient optical quality, The various properties of each particle in a group and their receptive elements are immovable Particles, like blood cells, arranged in a liquid
suspendiert sind, mit einer Lichtquelle, einer zylindri- Gemäß der Erfindung wird die Analyse von kleinenare suspended, with a light source, a cylindri- According to the invention, the analysis of small
sehen optischen Kammer, die aus einem Werkstoff be- Teilchen optisch dadurch durchgeführt, daß die Teilchen steht, der Licht der Lichtquelle durchläßt, mit einer 30 in einem sehr dünnen Flüssigkeitsstrom mitgerissen Vorrichtung, die die Flüssigkeit mit den suspendierten werden, so daß sie sich eines nach dem anderen durch Teilchen in einem dünnen Strom durch die Kammer be- eine optische Abfrageeinrichtung bewegen. Es ist eine wegt, damit die Teilchen in einer Folge eines nach dem fotooptische Aufnahmevorrichtung vorgesehen, die die anderen durch den Strom bewegt werden, mit einer optische Wirkung jedes Teilchens auf die Beleuchtung Lichtablenkvorrichtung, durch die das Licht von der 35 durch einen Lichtstrahl feststellt Die sich dabei erge-Lichtquelle zu der einen Seite der Kammer gelenkt bende Nachricht ist besonders wertvoll, wenn nach wird, damit es den dünnen Strom der Teilchen mit einem speziellen Verfahren gearbeitet wird, um die Teilemem gebündelten Strahl schneidet, mit mindestens chen zunächst aufzubereiten, beispielsweise durch die zwei fotoempfindlichen Aufnahmeelementen außer- Anwendung von Farbstoffen, die von den Teilchen auf halb der Kammer in verschiedenen Winkelstellungen 40 verschiedene Weise aufgenommen werden, was von im Verhältnis zur Strahlrichtung, wenn von der Schnitt- den Unterschieden in den Teilchen, die untersucht werden, abhängtsee optical chamber made of a material being particles optically carried out in that the particles stands, which transmits light from the light source, carried away with a 30 in a very thin stream of liquid Device that will carry the liquid with the suspended so that it can be separated one by one Move particles in a thin stream through the chamber to an optical interrogator. It is one away so that the particles are provided in a sequence of an after the photo-optical pickup device which the others are moved by the current, with an optical effect of each particle on the lighting Light deflection device through which the light from the 35 detects through a light beam The resulting light source Message directed to one side of the chamber is particularly valuable when following is so that it is worked the thin stream of particles with a special process to the Teilemem bundled beam intersects, with at least chen to first prepare, for example by the two photosensitive recording elements besides the application of dyes made by the particles half of the chamber in different angular positions 40 different ways are recorded, what of in relation to the beam direction, if from the intersection the differences in the particles that are examined, depends
Ferner kann der Nachrichtengehalt, der fotooptisch abgeleitet wird, dadurch erheblich erhöht werden, daß mindestens zwei verschiedene optische Wirkungen der Teilchen gleichzeitig mit Hilfe von optischen Aufnahmeelementen festgestellt werden, die unter verschiedenen Winkeln gegenüber der Richtung des Strahls, der auf das Teilchen gerichtet ist, angeordnet sind. Bei-Furthermore, the message content that is derived photo-optically can be increased considerably in that at least two different optical effects of the particles simultaneously with the aid of optical recording elements be found at different angles relative to the direction of the beam that is directed at the particle, are arranged. At-
schmutzung. Ein besonders wichtiges Anwendungsge- 50 spielsweise ermöglicht die kombinierte Untersuchung biet für solche Analysen liegt ferner in der medizini- der Absorption und einer anderen optischen Wirkung, sehen Forschung und Diagnose. Bei solchen Anwendun- beispielsweise der Streuung, eine sehr nützliche Nachgen müssen Blutzellen und andere biologische Zellen richtenkombination über die zu beobachtenden Teilanalysiert werden. chen. Man weiß, daß beispielsweise bei der Analyse von Aus der AT-PS 2 51918 ist bereits eine Vorrichtung 55 biologischen Zellenproben, beispielsweise Blutzellen zur gleichzeitigen, voneinander unabhängigen Wahr- die toten Zellen den Farbstoff Trypanoblau absorbieren nehmung von in einer Flüssigkeit suspendiertem flüssi- während ihn die lebenden Zellen nicht absorbieren gen und bzw. oder festen Material bekannt, mit der Folglich ist es möglich, eine Probe solcher Zellen da-Flugzeugbenzm auf Verunreinigungen untersucht wird, durch zu analysieren, daß die Probe zunächst einem deren Teilchen zuvor in einem Dispergator auf ver- 60 solchen Farbstoff ausgesetzt wird und daß anschließend gleichbare Größe gebracht und dann in zwei größere sowohl die Absorption als auch die Streuung optisch Kammern als wasserfreie und als wasserhaltige Suspen- gemessen werden. Die toten Zellen, die den Farbstoff sion im Benzin dem untersuchenden Lichtstrahl ausge- aufnehmen, werden dann optisch durch das Absorpsetzt werden, wobei jeweils das Benzin die langgestreck- tic"ssignal festgestellt, und die lebenden Zellen werden ten weiten Kammern in Längsrichtung verhältnismäßig 65 durch optische Streusignale untersucht, wobei diese langsam durchströmt, während der Lichtstrahl die Kam- Analysevorrichtung dann dazu verwendet werden kann, mern ebenfalls in Längsrichtung gegensinnig zur Strö- die Zahlen der toten und lebenden Zellen in der Probe mungsnchtung des Benzins durchsetzt. Diese bekannte festzustellen.pollution. A particularly important area of application, for example, enables the combined investigation area for such analyzes, is also in medical absorption and another optical effect, see research and diagnosis. In such applications, for example scattering, a very useful test, blood cells and other biological cells must be analyzed using the partial analysis to be observed. c hen. It is known that, for example, when analyzing from AT-PS 2 51918 a device 55 biological cell samples, for example blood cells for simultaneous, independent detection of the dead cells absorbing the dye Trypano blue is taking of liquid suspended in a liquid while him the living cells do not absorb gene and / or solid material known, with the consequent it is possible to examine a sample of such cells da-Flugzeugbenzm for contamination by analyzing that the sample first one of their particles in a disperser on ver - 60 such dye is exposed and that then brought to the same size and then measured in two larger both the absorption and the scattering optical chambers as anhydrous and as water-containing suspensions. The dead cells, which absorb the dye sion in the gasoline from the investigating light beam, are then optically absorbed, whereby the gasoline determines the elongated signal, and the living cells pass through the wide chambers in the longitudinal direction optical scatter signals are examined, which slowly flows through them, while the light beam can then be used by the Kam analysis device to measure the numbers of dead and living cells in the gasoline sample in the opposite direction, also in the longitudinal direction.
stelle des Strahls mit dem Teilchenstrom aus gemessen
wird, wobei die fotoempfindlichen Aufnahmeelemente
gleichzeitig verschiedene optische Wirkungen jedes der von dem Strahl beleuchteten Teilchen feststellen.position of the beam measured with the particle flow
being, the photosensitive receiving elements
simultaneously detect different optical effects of each of the particles illuminated by the beam.
Es besteht ein großer Bedarf nach einer genauen
Analyse für die Eigenschaften von Gruppen kleiner
Teilchen, beispielsweise bei der Analyse der Bedingungen bei der Luftverschmutzung und der Wasserver-There is a great need for an accurate one
Analysis for the properties of groups smaller
Particles, for example when analyzing the conditions of air pollution and water
21 Ol 35821 Ol 358
Bei einer Fotoanalysevorrichtung der oben beschriebenen Art ändert sich der durch die zu beobachtenden Teilchen hervorgerufene Lichtstreueffekt mit den unterschiedlichen Eigenschaften der Teilchen, beispielsweise mit der Teilchengröße, dem Brechungsindex und dem Vorhandensein von brechenden und absorbierenden Stoffen in den Teilchen. Demgemäß läßt sich durch Untersuchung des von den Teilchen gestreuten Lichts ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften der Teilchen ableiten. Gemäß der Erfindung wird die Amplitude der Streustrahl als eine Funktion der Winkel oder der Winkelbereiche gemessen, unter denen das gestreute Licht, welches eine bestimmte Nachricht enthält, auftritt.In a photo analysis device of the type described above, the one to be observed changes Particles caused light scattering effect with the different properties of the particles, for example with the particle size, the refractive index and the presence of refractive and absorbent Substances in the particles. Accordingly, by examining the light scattered from the particles, one can enter derive a suitable method for determining the properties of the particles. According to the invention the amplitude of the scattered ray as a function of the angles or the angular ranges measured under where the scattered light that contains a particular message occurs.
Die erfindungsgemäße Fotoanalysevorrichtung hat eine sehr ökonomische optische Kammer, die in ihren optischen Eigenschaften sehr zufriedenstellend arbeitetThe photo analysis device according to the invention has a very economical optical chamber in its optical properties works very satisfactorily
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche 2 bis 11 gekennzeichnet, deren Merkmale nur in Verbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 Schutz genießen sollen.Advantageous further developments of the invention are characterized by the subclaims 2 to 11, whose features are to enjoy protection only in conjunction with the features of claim 1.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigtEmbodiments of the invention are described below by way of example with reference to the drawings. It shows
Fig. 1 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, der wesentlichen Teile einer Fotoanalysevorrichtung gemäß der Erfindung von oben,Fig. 1 is a schematic view, partly in section, of the essential parts of a photo analysis device according to the invention from above,
Fig.2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Teils der Vorrichtung nach F i g. 1 mit zusätzlichen fotooptischen Aufnahmeelementen zur Bestimmung der Streustrahlung unter zusätzlichen Winkeln,Fig. 2 is a side view, partially in section, of one Part of the device according to FIG. 1 with additional photo-optical recording elements for determining the Scattered radiation at additional angles,
F i g. 2A eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, entsprechend F i g. 2 in vermindertem Maßstab einer abgewandelten Ausführungsform der Fotoanalysevorrichtung mit Vorrichtungen zur Aufnahme und Bestimmung der Fluoreszenz der Teilchen,F i g. 2A is a side view, partly in section, corresponding to FIG. 2 on a reduced scale a modified one Embodiment of the photo analysis device with devices for recording and determination the fluorescence of the particles,
F i g. 3 eine vergrößerte Ansicht der optischen Kammer der Vorrichtung nach F i g. 1 von vorn, teilweise als Schnitt, durch df^en Mittellinie zusammen mit der Schnittstelle zwischen dem Lichtstrahl und den zu messenden Teilchen.F i g. 3 is an enlarged view of the optical chamber of the device of FIG. 1 from the front, partly as Section, through the center line together with the Interface between the light beam and the particles to be measured.
F i g. 4 eine Teilansicht einer Fotoanalysevorrichtung gemäß der Erfindung von vorn mit abgewandelten fotoelektrischen Aufnahmeelementen zur Bestimmung der Streustrahlung undF i g. 4 is a partial front view of a photo analysis device according to the invention with modified photoelectric ones Recording elements for determining the scattered radiation and
F i g. 5 eine Ansicht entsprechend F i g. 1 einer abgewandelten Ausführungsform von oben, bei der die fotoempfindlichen Aufnahmeelemente derart angeordnet sind, daß voneinander getrennte Signale zur Anzeige der intensität der Streustrahlung und des Winkels der Streustrahlung abgeleitet werden können.F i g. 5 is a view corresponding to FIG. 1 of a modified embodiment from above, in which the photosensitive Recording elements are arranged such that separate signals for display the intensity of the scattered radiation and the angle of the scattered radiation can be derived.
in F i g. 1 ist eine optische Kammer dargestellt, die aus einem Glasrohrabschnitt 10 gebildet ist, der zwischen Metallteile 12 und 14 eingespannt ist, die flüssigkeitsdichte Ringdichtungen 16 bzw. 18 aufweisen. Eine Flüssigkeit 19, die die zu beobachtenden Teilchen enthält, tritt durch ein Rohr 20. welches zentrisch in dem Teil 12 angeordnet ist, in die Vorrichtung ein. Eine weitere Flüssigkeit 23, die für die die Teilchen enthaltende Flüssigkeit 19 eine Hülle bildet, tritt in das Teil 12 durch eine Einlaßöffnung 22 ein. Die Flüssigkeiten werden in dem konischen oder trichterförmigen Einlaßteil 24 der zentrischen Bohrung 26 des zylindrischen Giasrohrabschnitts 10 zusammengebracht.in Fig. 1 shows an optical chamber which is formed from a glass tube section 10, which is clamped between metal parts 12 and 14, the liquid-tight Have ring seals 16 and 18, respectively. A liquid 19 containing the particles to be observed enters the device through a tube 20, which is arranged centrally in the part 12. Another Liquid 23, which forms a shell for the liquid 19 containing the particles, passes into the part 12 an inlet port 22. The liquids are in the conical or funnel-shaped inlet part 24 of the central bore 26 of the cylindrical glass tube section 10 brought together.
Die Geschwindigkeit und die Strömungsmenge der Teilchen enthaltenden Flüssigkeit 19, die durch das Rohr 20 eintritt und der anderen Flüssigkeit 23. die durch den Einlaß 22 eintritt, sind so groß, daß der Strom der Teilchen enthaltenden Flüssigkeit am Ende des Rohres 20, wie es bei 28 dargestellt ist, im Querschnitt in einen sehr dünnen Strom 29 verringert wird, dessen maximale Querschnittsabmessung in der gleichen Größen-5 Ordnung wie die maximale Dimension der Teilchen, die durch den Strom befördert werden, liegt Beispielsweise kann der Stromdurchmesser in der Größenordnung von 25 Mikron liegen. Die am meisten interessierenden Teilchen sind oft etwas geringer als d'eser Stromdurchmesser, und sie haben einen Durchmesser in der Größenordnung von 1 bis 10 Mikron. Die Flüssigkeit 23 kann im folgenden als »Hüllenstrom«-Flüssigkeit bezeichnet werden, da sie eine Flüssigkeitshülle um den eingeengten Strom 29 bildet. Damit ein glatter und nicht turbulenter Strom der Hüllenflüssigkeit 23 entsteht, können zwei oder mehr radiale Einlaßöffnungen 22 mit der zentrischen Bohrung des Teils 12 verbunden sein. Der trichterförmige Einlaßteil 24 des zylindrischen Glasrohrabschnitts 10 hat vorzugsweise die Form einer besonderen Exponentialfunktion, damit eine glatte, nicht turbulente Strömung der Flüssigkeiten an der kritischen Stelle 28 entsteht, an der der Strom der Teilchen enthaltenden Flüssigkeit im Querschnitt verringert wird. Insbesondere kann die Teilchen enthaltende Flüssigkeit eine wässerige Lösung sein, und die Hüllenflüssigkeit 23 kann Wasser sein.The speed and flow rate of the particle-containing liquid 19 passing through the Tube 20 enters and the other liquid 23 which enters through inlet 22 are so large that the flow of the particulate-containing liquid at the end of the tube 20, as shown at 28, in cross-section in FIG a very thin stream 29 is reduced, the maximum cross-sectional dimension of which is of the same size -5 Order such as the maximum dimension of the particles that are carried by the flow is for example the current diameter can be on the order of 25 microns. The most interesting Particles are often a little smaller than the current diameter and they are on the order of 1 to 10 microns in diameter. The liquid 23 may hereinafter be referred to as "shell flow" liquid as it forms a liquid envelope around the narrowed stream 29. So that a smooth and If there is no turbulent flow of the sheath liquid 23, two or more radial inlet openings can be used 22 be connected to the central bore of part 12. The funnel-shaped inlet part 24 of the cylindrical Glass tube section 10 preferably has the shape of a special exponential function, so that a smooth, non-turbulent flow of the liquids occurs at the critical point 28 at which the flow of particles containing liquid is reduced in cross section. In particular, the particle-containing liquid can be an aqueous solution and the sheath liquid 23 can be water.
Der Strom 29 der Teilchen wird durch einen Lichtstrahl beleuchtet, der von einer Lichtquelle 30 abgegeben wird, die vorzugsweise ein Laser ist. Ein geeigneter Laser ist beispielsweise ein Helium-Neon-Laser. Der Lichtstrahl des Lasers wird durch eine Kombination von sphärischen Linsen 32 und 34 im Durchmesser vermindert Der sich ergebende Lichtstrahl von vermindertem Durchmesser ist parallelgerichtet Dieser konzentrierte Lichtstrahl wird mit Hilfe einer Linse 36 im Querschnitt verringert, um einen Lichtstrahl mit sehr geringem Durchmesser an der Stelle 38 vorzusehen, an der der Lichtstrahl den Strom 29 mit den Teilchen, die beobachtet werden sollen, schneidet. Zu diesem Zweck ist die Linse 36 als zylindrische Linse ausgebildet, deren Zylinderachse in einer Ebene senkrecht zur Achse des Glasrohrabschnitts oder des Kammerzylinders 10 verläuft Damit ist der Querschnitt des beleuchtenden Strahls an der Stelle 38, wo er auf den Strom der Teilchen auftrifft, eine sehr schmale Ellipse, die als eine dünne Lichtlinie quer zur Stromrichtung erscheint Dies wird in weiteren Einzelheiten noch an Hand von F i g. 3 beschrieben.The stream 29 of particles is illuminated by a light beam emitted by a light source 30 which is preferably a laser. A suitable laser is, for example, a helium-neon laser. Of the The laser light beam is reduced in diameter by a combination of spherical lenses 32 and 34 The resulting reduced diameter light beam is collimated and concentrated Light beam is reduced with the help of a lens 36 in cross section to a light beam with very little Diameter to be provided at the point 38 at which the light beam flows 29 with the particles that are observed should be, cuts. For this purpose, the lens 36 is designed as a cylindrical lens, the cylinder axis of which runs in a plane perpendicular to the axis of the glass tube section or of the chamber cylinder 10 Thus, the cross-section of the illuminating beam at the point 38, where it strikes the stream of particles, a very narrow ellipse that appears as a thin line of light across the direction of the current Details can be found in FIG. 3 described.
Elektrische, fotoempfindliche Aufnahmeelemente sind an der Außenseite des zylindrischen Glasrohrab-Schnitts 10 angeordnet, die die verschiedenen optischen Wirkungen jedes Teilchens bei Beleuchtung mit dem Strahl durch die Linse 36 feststellen. Beispielsweise ist ein elektrisches, fotoempfindliches Aufnahmeelement 40 in einer direkten Linie mit dem Strahl angeordnet, um die Absorption bei der Beleuchtung jedes Teilchens zu messen. Die sich ergebenden elektrischen Signale werden einem schematisch dargestellten Gerät 46 zur Verstärkung und Aufzeichnung oder Wiedergabe zugeführt Wenn an der Schnittstelle mit dem Strahl kein Teilchen vorliegt, oder wenn keine wesentliche Absorption auftritt, dann trifft der Strahl auf das Aufnahmeelement 40, ohne daß er in seiner Stärke wesentlich vermindert ist Es ist in der Zeichnung dargestellt, daß der Strahl um einen bestimmten Betrag divergiert, nachdem er bis zu der Stelle 38 in der Mitte des Kammerzylinders konvergiert ist Bei einer praktischen Ausführungsform ist die wirksame Divergenz auf etwa 1 ° auf jeder Seite der Mittellinie des Strahls begrenzt, wenn man von der Teil-Electrical, photosensitive recording elements are on the outside of the cylindrical glass tube section 10, which shows the various optical effects of each particle when illuminated with the Detect the beam through the lens 36. For example, there is an electrical, photosensitive recording element 40 in a direct line with the beam in order to increase the absorption when illuminating each particle measure up. The resulting electrical signals are shown schematically in a device 46 for amplification and record or playback fed when there is no particle at the interface with the beam is present, or if there is no substantial absorption, then the beam hits the receiving element 40, without its strength being significantly reduced. It is shown in the drawing that the beam is around diverges a certain amount after converging to point 38 in the center of the chamber cylinder In a practical embodiment, the effective divergence is to about 1 ° on either side of the center line of the beam, if one of the partial
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chenabtaststelle 38 in der Mitte des Kammerzylinders ausmißt. Die fotoempfindlichen Aufnahmeelemente 42 und 44 sind auf gegenüberliegenden Seiten des direkten Strahls angeordnet, und sie können dazu verwendet werden, die Beleuchtungsstreuung außerhalb des direkten Strahls durch die Teilchen in einem ausgewählten Winkelbereich zu messen, der von einem Grad bis zu einem bestimmten Winkel reicht. Dieser Winkelbereich reicht beispielsweise von 1° bis 9°. Die fotoempfindlichen Aufnahmeelemente 42 und 44 können, so wie es in der Zeichnung dargestellt ist, elektrisch parallel geschaltet sein, so daß elektrische Signale, die von einer Beleuchtungsstreuung auf jeder Seite des Strahls herrühren, festgestellt werden und durch das schematisch dar-chenabtaststelle 38 measures out in the middle of the chamber cylinder. The photosensitive pickup elements 42 and 44 are located on opposite sides of the direct beam and can be used for this the scattering of illumination outside the direct beam by the particles in a selected Measure a range of angles ranging from one degree to a specific angle. This angular range ranges, for example, from 1 ° to 9 °. The photosensitive pickup elements 42 and 44 can, as shown in FIG of the drawing, be electrically connected in parallel so that electrical signals emitted by a lighting diffusion originate on each side of the beam, can be determined and shown schematically by the
Kammerzylinder 10 befestigt wären. Es sind jedoch Vorrichtungen vorgesehen, mit denen die Lage dieser Aufnahmeelemente gegenüber dem Strahl der Lichtquelle 30 genau eingestellt werden kann. Bei dieser Einstellung kann eine Verschiebung von einer Seite zur anderen vorgenommen werden oder es kann auch eine derartige Verschiebung vorgenommen werden, daß die Elemente näher an die oder weiter von der Teilchenabtaststelle 38 bewegt werden. Wenn man die Elemente von der Teilchenabtaststelle wegbewegt, dann können die Innenränder der Elemente genau gegenüber den äußeren Rändern des direkten Lichtstrahls für das Absorptionsaufnahmeelement 40 eingestellt werden. Damit können die Aufnahmeelemente 42 und 44, wenn sie soChamber cylinder 10 would be attached. However, devices are provided with which the location of this Recording elements relative to the beam of the light source 30 can be precisely adjusted. With this setting it can be shifted from one side to the other, or it can be shifting such that the elements are closer to or farther from the particle sampling point 38 can be moved. If you move the elements away from the particle sampling point, then you can the inner edges of the elements exactly opposite the outer edges of the direct light beam for the absorption receiving element 40 can be set. So that the receiving elements 42 and 44, if so
gestellte elektrische Gerät 46 aufgezeichnet weiJen 15 eingestellt werden, Streustrahlung unter dem engstmög-electrical device 46 recorded white 15 can be set, scattered radiation under the narrowest possible
können. Es können außerdem noch k;wei fotoempfind- liehen Winkel außerhalb des Strahlungsweges für die di-can. There can also be k; white photosensitive angles outside the radiation path for the di-
liche Aufnahmeelemente zur Aufnahme von Streulicht rekte Strahlung aufnehmen.Liche pickup elements for picking up scattered light pick up right radiation.
in anderen Winkelbereichen vorgesehen sein, die in der In F i g. 2 ist eine teilweise geschnittene genaue Sei-Zeichnung mit 47 und 48 bezeichnet sind. Beispiels- tenansicht des Geräts nach F i g. 1 dargestellt, welches weise können diese zusätzlichen biden Aufnahmeele- 20 den Kammerzylinder 10, die zylindrische Linse 36, die mente Streuungen in einem Streuwinkelbereich von 9° Absorptions- und Streuaufnahmeelemente 40,44 und 48 bis 22° feststellen. Die Aufnahmeelemente 47 und 48 und das Rückstreuaufnahmeelement 52 enthält. Wie zum Feststellen von Weitwinkelstreuungen können man in F i g. 2 sieht, wird durch die zylindrische Form dazu verwendet werden, die optische Absorption der des Kammerzylinders 10 eine Brechung auf den Licht-Teilchen anstelle der Absorptionsmessung durch das 25 strahl, der durch die zylindrische Linse 36 fällt, ausgeübt, Aufnahmeelement 40 durchzuführen. Es ist bekannt, wodurch der Lichtstrahl in Richtung auf die Mittelboh-be provided in other angular ranges, which are shown in FIG. Fig. 2 is a partially sectioned detailed figure drawing with 47 and 48 are designated. Example view of the device according to FIG. 1 shown which these additional two receiving elements 20, the chamber cylinder 10, the cylindrical lens 36, the mente scattering in a scattering angle range of 9 ° absorption and scattering receiving elements 40, 44 and 48 up to 22 °. The pick-up elements 47 and 48 and the backscatter pick-up element 52 contains. As to determine wide-angle scattering, one can see in FIG. 2 sees is due to the cylindrical shape to be used, the optical absorption of the chamber cylinder 10 a refraction on the light particles instead of measuring the absorption by the beam falling through the cylindrical lens 36, Perform receiving element 40. It is known what causes the light beam in the direction of the central hole
daß die Absorption eines einfallenden Lichtstrahls den Betrag des Lichts, der durch die Teilchen gestreut wird, vermindert Diese Abnahme des Streulichts ist für Streuung unter weitem Winkel erheblicher als für Streulicht unter geringem Winkel, welches durch die Aufnahmeelemente 42 und 44 festgestellt wird. Daraus ergibt sich, daß es vorteilhaft ist, die Weitwinkel-Lichtstreumessungen an den Elementen 47 und 48 dazu zu verwenden,that the absorption of an incident light beam determines the amount of light that is scattered by the particles, diminished This decrease in scattered light is more significant for wide-angle scattering than for scattered light at a small angle, which is determined by the receiving elements 42 and 44. This results in, that it is advantageous to use the wide-angle light scatter measurements on elements 47 and 48 to
rung 26 des Kammerzylinders 10 konvergiert Dies ist in F i g. 2 übertrieben dargestellt Der Durchmesser des in die zylindrische Linse 36 eintretenden Strahls ist so gewählt, daß er etwa gleich dem Durchmesser der Mittelbohrung 26 ist Dieser Durchmesser beträgt etwa 250 Mikron. Die Konvergenz des Lichtstrahls in der Ebene der F i g. 2 (senkrecht zur Achse des Kammerzylinders 10) ist kein Nachteil, da sie mit dazu dient, dention 26 of the chamber cylinder 10 converges This is in FIG F i g. 2 exaggerated. The diameter of the beam entering the cylindrical lens 36 is selected so that that it is approximately equal to the diameter of the central bore 26. This diameter is approximately 250 microns. The convergence of the light beam in the plane of FIG. 2 (perpendicular to the axis of the chamber cylinder 10) is not a disadvantage, as it serves to help the
die Absorption festzustellen, da dabei die »Rausch«-Si- 35 Strahl auf den mittleren Teil der Mittelbohrung 26 zudetermine the absorption, since the "Rausch" -Si- 35 beam is directed towards the central part of the central bore 26
gnale durch Intensitätsschwankungen der Lichtquelle und durch Schwingungen des Flüssigkeitsstroms für die Streulichtaufnahmeelemente viel geringer sind als für das Aufnahmeelement 40 zur direkten Absorptionsmessung, welches sich in dem direkten Lichtstrahl befindetsignals due to fluctuations in the intensity of the light source and oscillations of the liquid flow for the Scattered light pick-up elements are much smaller than for the pick-up element 40 for direct absorption measurement, which is in the direct light beam
Eine Streuung des auf die Teilchen auftreffenden Lichts in Rückwärtsrichtung, die sog. »Rückstreuung«, kann ebenfalls durch fotoempfindliche Elemente 50 und 52 bestimmt werden, die sich auf der gleichen Seite desA backward scattering of the light hitting the particles, the so-called "backscattering", can also be determined by photosensitive elements 50 and 52 located on the same side of the
konzentrieren, wo sich der die Teilchen führende Strom befindet Da der die Teilchen führende Strom nur einen
Durchmesser von etwa 25 Mikron hat, ist eine beträchtliche Konvergenz des Lichtstrahls erwünscht
Wenn, wie es in F i g. 2 dargestellt ist, größere Streuwinkel festgestellt werden sollen, dann können die Aufnahmeelemente
um den Umfang des Kammerzylinders winkelmäßig verschoben werden. So können beispielsweise,
wie es in F i g. 2 dargestellt ist, zwei Aufnahmeele-Concentrate Where the Particle-Carrying Stream Is Since the particle-carrying stream is only about 25 microns in diameter, substantial convergence of the light beam is desired
If, as shown in FIG. 2 is shown, larger scattering angles are to be determined, then the receiving elements can be angularly displaced around the circumference of the chamber cylinder. For example, as shown in FIG. 2 is shown, two receiving elements
Kammerzylinders befinden wie die Lichtquelle 30 und 45 mente 56 und 58 am Umfang angeordnet sein, die ein
die parallel mit einem elektrischen Aufnahme- und Auf- Streulicht in einem Bereich von etwa 45° von der Teilzeichengerät
54 verbunden sind. Natürlich kann das
elektrische Gerät 54 mit dem Gerät 46 verbunden sein,Chamber cylinders are located like the light source 30 and 45 elements 56 and 58 on the circumference, which are connected to the drawing device 54 in parallel with an electrical recording and scattering light in a range of about 45 °. Of course it can
electrical device 54 be connected to device 46,
jedoch sind sie hier zur Vereinfachung der Zeichnunghowever, they are here to simplify the drawing
chenabtaststelle 38 feststellen. In ähnlicher Weise können Aufnahmeelemente 60 und 62 vorgesehen sein, die Streulicht in einem Bereich von etwa 90° feststellen.Determine the scanning point 38. In a similar manner, receiving elements 60 and 62 can be provided which Determine scattered light in a range of about 90 °.
getrennt dargestellt 50 Diese Anordnung der Aufnahmeelemente ist natürlichshown separately 50 This arrangement of the receiving elements is natural
Die Geräte 46 und 54 können Verstärer, logische nur wegen der einfachen Darstellung so gezeigt Eine Schaltungen, digitale Zähler und elektronische Sicht- besondere Analyse erfordert die Untersuchung der vorrichtungen aufweisen. Es ist eines der wesentlichen Streuung in besonderen Winkelbereichen. Das wesent-Merkmale der Erfindung, daß verschiedene optische liehe Prinzip, das in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, be-Wirkungen jedes belichteten Teilchens gleichzeitig fest- 55 steht darin, daß Licht, welches durch zu analysierende gestellt verarbeitet und aufgezeichnet werden können. Teilchen gestreut wird, unter bestimmten Streuwinkeln Die Beziehungen zwischen diesen verschiedenen opti- von etwa 1° bis zu 179° mit der dargestellten Analyseaschen Wirkungen können mit Hilfe von analogen und di- nordnung festgestellt werden kann. Alle Bauelemente, gitalen Schaltungen aufbereitet, wiedergegeben, aufge- die in F i g. 2 dargestellt sind, mit Ausnahme der zylindrizeichnet und als Grundlage für eine ins Einzelne ge- 60 sehen Linse 36, sind vorzugsweise an einem schemahende Unterscheidung zwischen den Teilchen aufgetra- tisch dargestellten Halterungsblock 55 befestigt undThe devices 46 and 54 can be amplifiers, a logical one shown only for the sake of simplicity of illustration Circuits, digital counters and electronic visual analysis requires the study of the particular have devices. It is one of the essential spreads in particular angular ranges. The essential features of the invention that various optical borrowed principle that is shown in FIGS. 1 and 2 is shown, be-effects of each exposed particle is determined at the same time that the light which is to be analyzed can be processed and recorded. Particle is scattered at certain scattering angles The relationships between these different opti- from about 1 ° up to 179 ° with the analysis ash shown Effects can be determined with the help of analog and disorder. All components, digital circuits prepared, reproduced, displayed in FIG. 2 are shown, with the exception of the cylindrical drawing and as the basis for a lens 36 seen in detail, are preferably at a schematic end Differentiation between the particles shown on the mounting block 55 attached and
mit diesem bewegbar, der um ein feststehendes Halterungsteil 57 drehbar ist Der Halterungsblock 55 kann durch Drehung um das einen Drehbolzen aufweisende Halterungsteil 57 mit Hilfe einer Stellschraube 59, die in den unteren Rand des Halterungsblocks 55 eingreift, vertikal eingestellt werden. Die Stellschraube 59 greift mit ihrem Gewinde in ein festes Halterungsteil 61 ein.movable therewith, which is rotatable about a fixed mounting part 57. The mounting block 55 can by rotation about the mounting part 57 having a pivot pin with the aid of an adjusting screw 59, which is shown in FIG engaging the lower edge of the support block 55 can be adjusted vertically. The set screw 59 engages with its thread into a fixed mounting part 61.
gen werden, wobei die Teilchen unterschiedlich klassifiziert werden können oder die Frequenz bestimmt werden kann, mit der bestimmte Eigenschaften in aufeinanderfolgenden Teilchen auftreten.The particles can be classified differently or the frequency can be determined with which certain properties occur in successive particles.
Die fotoempfindlichen Aufnahmeelemente, beispielsweise die Elemente 42 und 44 zum Feststellen der Streuung, sind in F i g. 1 so dargestellt, als ob sie an demThe photosensitive recording elements, for example the elements 42 and 44 for determining the Scatter, are shown in FIG. 1 shown as if they were on the
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ίοίο
Der Zweck dieser vertikalen Einstellung besteht darin, den Kammerzylinder 10 gegenüber dem Lichtstrahl genau einzustellen, der von der Lichtquelle abgegeben wird und durch die zylindrische Linse 36 fällt.The purpose of this vertical adjustment is to position the chamber cylinder 10 against the light beam that is emitted from the light source and falls through the cylindrical lens 36.
Bei der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ergibt sich unvermeidbar eine bestimmte Teilstrahlung, die radial von der Teilchenabtaststeile 38 in einen engen Ring nach außen reflektiert wird, der in Längsrichtung des Kammerzylinders 10 auf eine Abmessung begrenzt ist, die der Breite des eintretenden Lichtstrahls von der Lichtquelle 30 entspricht. Die Streustrahlungsaufnahmeelemente sind immer in Längsrichtung gegenüber diesem Strahlungsring verschoben, und sie sind vorzugsweise paarweise auf gegenüberliegenden Seiten des direkten Strahls angeordnet, wie es an Hand der Aufnahmeelemente 42 und 44 in F i g. 1 dargestellt ist. In ähnlicher Weise bilden gemäß F i g. 2 die Streustrahlungsaufnahmeelemente 56, 58, 60 und 62 jeweils ein Paar von Aufnahmeelementen, die vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Strahlungsrings angeordnet sind.In the case of the FIGS. 1 and 2 shown embodiment of the invention, there is inevitably a certain partial radiation which reflects radially outwardly from the particle scanning part 38 in a narrow ring is, which is limited in the longitudinal direction of the chamber cylinder 10 to a dimension that is the width of the entering Light beam from the light source 30 corresponds. The scattered radiation pick-up elements are always in Shifted longitudinally with respect to this radiation ring, and they are preferably in pairs on opposite one another Sides of the direct beam arranged as shown by the pick-up elements 42 and 44 in FIG F i g. 1 is shown. Similarly, according to FIG. 2 the scattered radiation pick-up elements 56, 58, 60 and 62 each have a pair of receiving elements, which are preferably on opposite sides of the radiation ring are arranged.
Die fotoempfindlichen Aufnahmeelemente, die bei der Ausführungsform gemäß der Erfindung, soweit sie bis jetzt beschrieben ist, bevorzugt verwendet werden, sind vorzugsweise Silicium-Grenzschicht-Fotodioden. Diese Bauelemente sind Fotospannungsbauelemente, die im allgemeinen als Silicium-Sonnenzellen bezeichne* werden. Geeignete derartige Bauelemente sind im Handel allgemein erhältlich.The photosensitive recording elements used in the embodiment according to the invention as far as they is described up to now, are preferably used, are preferably silicon interface photodiodes. These components are photo voltage components, which are generally referred to as silicon solar cells * will. Suitable components of this type are generally available commercially.
Die F i g. 2A entspricht allgemein der F i g. 2, jedoch zeigt die F i g. 2A eine andere Anordnung der Bauelemente, und sie zeigt ferner eine Anordnung zur Aufnahme und zum Feststellen der Fluoreszenz der Teilchen. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung enthält das Streustrahlungsaufnahmeelement 44 einen optischen Reflektor, der aus einem Spiegel 445 bestehen kann und eine fotoelektrische Vorrichtung 44C, die so angeordnet ist, daß sie die Streustrahlung, die "on dem optischen Reflektor 445 reflektiert wird, aufnimmt Da diese beiden Teile zusammen die gleiche Wirkung haben wie das Streustrahlungsaufnahmeelement 44 in F i g. 2, kann die Kombination aus den beiden Elementen 445 und 44C zusammen als fotoempfindliches Aufnahmeelement bezeichnet werden. Wie schon im Zusammenhang mit F i g. 1 erklärt wurde, wird das Streustrahlungsaufnahmeelement 44 vorzugsweise zusammen mit einem weiteren Streustrahlungsaufnahmeelement 42 verwendet, wobei die Kombination aus diesen beiden Streustrahlungsaufnahmeelementen dazu dient, die Streustrahlungen auf beiden Seiten des Lichtstrahls, der durch die Teilchenabtaststelle hindurchgeht, zu bestimmen. Mit Hilfe der Ablenkordnung, die in F; g. 2A dargestellt und an Hand dieser Figur beschrieben ist, ist es möglich, zwei getrennte Reflektoren an gegenüberliegenden Seiten des Strahls zu verwenden, wobei beide Reflektoren Streustrahlung zu einem einzigen fotoelektrischen Bauelement, beispielsweise dem fotoelektrischen Bauelement 44Q lenken. Auf diese Weise müssen die Streustrahlungssignale von den beiden Seiten des Strahls lichtelektrisch miteinander kombiniert werden. Sie werden stattdessen dadurch optisch miteinander kombiniert, daß sie von voneinander getrennten Reflektoren zu einem einzigen fotoelektrischen Bauelement hin gerichtet werden. The F i g. 2A corresponds generally to FIG. 2, however, FIG. 2A shows another arrangement of the components, and it also shows an arrangement for receiving and detecting the fluorescence of the particles. In this embodiment of the arrangement according to the invention, the scattered radiation receiving element 44 contains an optical reflector which may consist of a mirror 445 and a photoelectric device 44C which is arranged so that it receives the scattered radiation which is reflected on the optical reflector 445 both parts together have the same effect as the scattered radiation receiving element 44 in FIG. 2, the combination of the two elements 445 and 44C together can be referred to as a photosensitive receiving element Scattered radiation pick-up element 44 preferably used together with a further scattered radiation pick-up element 42, the combination of these two scattered radiation pick-up elements serving to determine the scattered radiation on both sides of the light beam that passes through the particle scanning point. With the aid of the deflection order shown in FIG. 2A represent and described with reference to this figure, it is possible to use two separate reflectors on opposite sides of the beam, both reflectors directing scattered radiation to a single photoelectric component, for example photoelectric component 44Q. In this way, the scattered radiation signals from the two sides of the beam must be photoelectrically combined with one another. Instead, they are optically combined with one another in that they are directed towards a single photoelectric component by separate reflectors.
Die besondere Anordnung mit dem Reflektor 445 und einem möglichen zusätzlichen Reflektor, die bis jetzt beschrieben worden ist und die Streustrahlungssignale zu einem einzigen fotoelektrischen Bauelement 44C reflektiert kann auch bei der Ausführungsform verwendet werden, die an Hand von F i g. 2 beschrieben wurde, und sie ist nicht notwendigerweise auf eine Kombination mit anderen Merkmalen beschränkt, die an Hand von F i g. 2A noch beschrieben werden.The special arrangement with the reflector 445 and a possible additional reflector, which is up has now been described and the scattered radiation signals into a single photoelectric device 44C reflected can also be used in the embodiment illustrated with reference to FIGS. 2 described and it is not necessarily limited to a combination with other features that include Hand of fig. 2A to be described.
Eines der am zweckmäßigsten Verfahren bei der optischen Messung, das bei der Fotoanalyse von Teilchen verwendet werden kann, ist die Messung der Fluoreszenz von Teilchen in Abhängigkeit von der Primärbestrahlung durch einen Lichtstrahl, der beispielsweise durch die zylindrische Linse 36 gerichtet ist. Die Teilchen können mit Farbstoff gefärbt sein, so daß sie dann, wenn sie durch Licht erregt werden, eine fluoreszente Strahlung bei einer oder mehreren Wellenlängen emittieren, die sich von der Wellenlänge des primären Lichtstrahls unterscheiden. Die Intensität der fluoreszierenden Strahlung bei verschiedenen Wellenlängen ist ein Zeichen für die Eigenarten und die Eigenschaften der Teilchen. Da die fluoreszierende Strahlung im wesentlichen in allen Richtungen von den Teilchen emittiert wird, wird sie durch Reflektoren 63 und 65 gesammelt und allgemein durch eine zylindrische Linse 67 zu einem dichroitischen Spiegel 69 abgelenkt. Der dichroitische Spiegel 69 ist, wie es allgemein bekannt ist, so ausgebildet, daß er eine Strahlung, deren Wellenlänge geringer ist als ein bestimmter Grenzwert, beispielsweise von 5500 A, reflektiert und daß er eine Strahlung einer größeren Wellenlänge durchläßt. Die reflektierte Strahlung ist durch einen Filter 71 auf eine erste Fotoelektronenvervielfacherröhre 73 gerichtet. Die durchgelassene Strahlung ist durrch einen zweiten optischen Filter 75 auf eine zweite Fotoelektronenvervielfacherröhre 77 gerichtet. Mit Hilfe der Kombination aus dem dichroitisehen Spiegel 69 und den optischen Filtern 71 und 75 erhält jede der Fotoelektronenvervielfacherröhren 73 und 77 nur Licht einer bestimmten Wellenlänge, welches durch die entsprechenden Filter bestimmt ist. Es können auch zusätzliche dichroitische Spiegel vorgesehen sein, die die fluoreszente Strahlung in zusätzliche Spektralkomponenten aufteilen, damit man eine zusätzliche optische Analysenachricht erhält.One of the most useful methods of optical measurement, that of photoanalysis of particles can be used is the measurement of the fluorescence of particles as a function of the primary irradiation by a light beam which is directed through the cylindrical lens 36, for example. The particles may be colored with dye so that when excited by light they become fluorescent Emit radiation at one or more wavelengths that are different from the wavelength of the primary light beam differentiate. The intensity of fluorescent radiation at different wavelengths is a Signs for the peculiarities and properties of the particles. Because the fluorescent radiation is essentially is emitted in all directions from the particles, it is collected by reflectors 63 and 65 and generally deflected by a cylindrical lens 67 to a dichroic mirror 69. The dichroic As is generally known, mirror 69 is designed so that it emits radiation whose wavelength is less is reflected as a certain limit value, for example of 5500 A, and that it is a radiation one larger wavelength passes. The reflected radiation is through a filter 71 onto a first photomultiplier tube 73 directed. The transmitted radiation is through a second optical filter 75 directed at a second photoelectron multiplier tube 77. With the help of the combination of dichroic vision The mirror 69 and the optical filters 71 and 75 are provided to each of the photomultiplier tubes 73 and 77 only light of a certain wavelength, which is determined by the corresponding filters. It Additional dichroic mirrors can also be provided, which convert the fluorescent radiation into additional Split spectral components to get an additional optical analysis message.
Die Reflöektoren 63 und 65 sind axial zu dem Kammerzylinder 10 angeordnet. Diese Reflektoren sind vorzugsweise ähnlich wie die Streustrahlungsaufnahmeelemente, so wie es in F i g. 1 dargestellt ist, aufgeteilt, damit eine Reflexion und eine Übertragung des Strahlungsrings, der weiter oben erwähnt wurde, verhindert wird. Es ist besonders wichtig eine Reflexion und Übertragung des Strahlungsrings dann zu vermeiden, wenn die Strahlung im grünen Ende des sichtbaren Spektrums liegt, weil es schwierig ist, wirksame optische Filter 71 und 75 an diesem Ende des Spektrums vorzusehen. Wenn jedoch fluoreszentes Licht am roten Ende des sichtbaren Spektrums verwendet wird, dann ist eine wirksame Filterung möglich, und es ist dann vorzuziehen, die Reflektoren 63 und 65 nicht voneinander zu trennen und den Strahlungsring mit abzulenken, da er fluoreszente Signale bei der gewünschten Wellenlänge enthältThe reflectors 63 and 65 are arranged axially in relation to the chamber cylinder 10. These reflectors are preferably similar to the scattered radiation pick-up elements, as shown in FIG. 1, divided so that a reflection and a transmission of the radiation ring, mentioned above is prevented. Reflection and transmission are particularly important Then avoid the radiation ring when the radiation is in the green end of the visible spectrum is because it is difficult to provide effective optical filters 71 and 75 at this end of the spectrum. However, if fluorescent light at the red end of the visible spectrum is used, then is one effective filtering is possible and it is then preferable not to close the reflectors 63 and 65 from each other separate and deflect the radiation ring with it, as it produces fluorescent signals at the desired wavelength contains
Der Reflektor 63 ist vorzugsweise so aufgebaut, daß fluoreszierende Strahlung, die durch die untere Fläche des Kammerzylinders 10 emittiert wird, auf den oberen Reflektor 65 reflektiert wird. Der obere Reflektor 65 ist vorzugsweise so aufgebaut, daß die gesamte Strahlung, die auf diesen Reflektor gerichtet ist, schließlich zu dem linken Ende dieses Reflektors reflektiert und von diesem gesammelt wird und dann durch eine Linse 67 auf denThe reflector 63 is preferably constructed so that fluorescent radiation passes through the lower surface of the chamber cylinder 10 is emitted, is reflected on the upper reflector 65. The top reflector 65 is preferably constructed so that all the radiation that is directed to this reflector, eventually to the left end of this reflector is reflected and collected by this and then through a lens 67 on the
21 Ol21 Ol
dichroitischen Spiegel 69 gerichtet wird.dichroic mirror 69 is directed.
Wenn Fluoreszenzmessungen durchgeführt werden, dann hat es sich als sehr wirksam erwiesen, als Lichtquelle 30 einen Argonlaser zu verwenden, der Licht in dem blauen Teil des Spektrtims emittiert Licht dieser Wellenlänge erzeugt eine starke fluoreszente Emission in biologischen Teilchen, die häufig beobachtet werden müssen. Da die Teilchen in „Vorwärts"-Richtung fluoreszieren, hat es sich als sehr wünschenswert erwiesen, einen Filter 79 vorzusehen, der nur die blaue Argon-Direktstrahlung zu dem Streustrahlungsaufnahmeelement 445 bis 44Cund zu dem Absorptionsaufnahmeelement 40 durchläßtIf fluorescence measurements are being made then it has been found to be very effective as a light source 30 to use an argon laser, which emits light in the blue part of the spectrum Wavelength creates a strong fluorescent emission in biological particles that are frequently observed have to. Since the particles fluoresce in the "forward" direction, it has been found to be very desirable to provide a filter 79 which only absorbs the blue direct argon radiation to the scattered radiation receiving element 445 to 44C and to the absorption receiving element 40 lets through
Die in Fig.2A dargestellte Anordnung ist deshalb besonders nützlich, weil sie eine gleichzeitige Bestim mung von mindestens vier verschiedenen optischen Wirkungen eines einzigen Teilchens gleichzeitig zuläßt. Es wird die Absorption durch das Aufnahmeelement 40 festgestellt, es wird die Streustrahlung durch das Aufnahmeelement 44B bis 44C festgestellt und es werden zwei verschiedene Wellenlängen der fluoreszierenden Strahlung durch die Fotoelektronenvervielfacher 73 und 77 bestimmt Es sind metachromatische oder kombinierte fluoreszierende Färbemittel bekannt, die, wenn sie zum Färben von Zellen verwendet werden, bei zwei Wellenlängen fluoreszieren, wobei jede fluoreszente Intensität proportional zu einem bestimmten Zellenbestandteil istThe arrangement shown in Figure 2A is particularly useful because it allows a simultaneous determination of at least four different optical effects of a single particle at the same time. The absorption by the receiving element 40 is determined, the scattered radiation is determined by the receiving element 44B to 44C and two different wavelengths of the fluorescent radiation are determined by the photoelectron multipliers 73 and 77. Metachromatic or combined fluorescent colorants are known which, if they used to stain cells, fluoresce at two wavelengths, each fluorescent intensity being proportional to a particular cell constituent
In F i g. 3 ist ein vergrößerter Schnitt durch den Teil der Vorrichtung nach F i g. 1 dargestellt, in dem der Lichtstrahl tatsächlich den Strom der Teilchen an der Stelle 38 in dem Kammerzylinder 10 trifft Der Strom der Teilchen 29 enthält, wie man sieht, wirklich mitgerissene Teilchen 64, die nacheinander durch den elliptisch geformten Lichtstrahl an der Stelle 66 geführt werden. Wegen der elliptischen Form des Lichtstrahls kann sich der Strom 29, der die Teilchen 64 mitführt, in seiner Lage in dem Kammerzylinder ändern, ohne daß sich der Strom aus dem Lichtstrahl bewegt Auf der anderen Seite ist durch die schmale elliptische Form des Strahls, wobei die Breite des Strahls im wesentlichen in der gleichen Gößenordnung liegt wie der Durchmesser der Teilchen, bedingt, daß jedes Teilchen eine optimale optische Reaktion mit dem Strahl eingeht Selbst wenn die Teilchen nur geringen Abstand voneinander haben, ist es eigentlich unmöglich, daß der Strahl zu einem Zeitpunkt auf mehr als ein Teilchen einwirken kann.In Fig. Figure 3 is an enlarged section through the portion of the device of Figure 3. 1 shown in which the Light beam actually hits the stream of particles at location 38 in chamber cylinder 10. The stream the particle 29 contains, as can be seen, really entrained particles 64, which successively through the elliptical Shaped light beam are guided at the point 66. Because of the elliptical shape of the light beam can the stream 29, which entrains the particles 64, changes its position in the chamber cylinder without changing the stream from the light beam moves on the other hand is due to the narrow elliptical shape of the beam, the width of the beam being substantially of the same order of magnitude as the diameter of the Particle, requires that each particle has an optimal optical reaction with the beam, even if the Particles are only a small distance apart, it is actually impossible that the beam at a time can act on more than one particle.
In Fig.4 ist ein Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung nach F i g. 1 dargestellt, bei der bogenförmige Aufnahmeelemente 42A, 44Λ und 46/4, 48/4 verwendet werden. Die Ansicht stellt einen Schnitt längs der Schnittlinie »4-4« in F i g. 2 dar, wobei natürlich die Abwandlungen nach Fig.4 in Fig.2 nicht dargestellt sind. Die Streustrahlungsaufnahmeelemente 42 und 44 und 46 und 48 nach F i g. 1 sind so angeordnet, daß die Streustrahlungen in bestimmten Winkelbereichen auffangen, dadurch daß sie in ihrer Lage längs der Achse des Kammerzylinders 10 verschoben sind. Wie es in Fig.2 dargestellt ist, kann die Messung für größere Streuwinkel dadurch durchgeführt werden, daß eine Verschiebung der Aufnahmeelemente am Umfang des Kammerzylinders erfolgt Es ist jedoch auch eine Kombination dieser beiden Techniken möglich, wobei sich ein hoher Wirkungsgrad mit Hilfe von halbbogenförmigen Aufnahmeelementen erreichen läßt, wie sie bei 42A, 44/4 und 46/4, 48Λ in F i g. 4 dargestellt sind. Folglich kann die Strahlung, die über einen besonderen Winkelbereich gestreut ist, innerhalb eines möglichen Streustrahlungskonus irgendwohin gestreut werden, wobei sie auf einer im wesentlichen kreisförmigen Strahlungsfläche endet, beispielsweise der Fläche, die durch die Aufnahmeelemente 46Λ und 48A gebildet ist Damit sind halbkreisförmige Aufnahmeelemente besonders wirksam beim Auffangen der gesamten Streustrahlung in einem Bereich von Streuwinkeln, für den sie ausgebildet sind.FIG. 4 shows a section through a modified embodiment of a device according to FIG. 1 shown, are used in the arcuate receiving elements 42A, 44Λ and 46/4, 48/4. The view shows a section along the section line "4-4" in FIG. 2, although the modifications according to FIG. 4 are of course not shown in FIG. The scattered radiation pick-up elements 42 and 44 and 46 and 48 according to FIG. 1 are arranged in such a way that the scattered radiation is captured in certain angular ranges, in that they are shifted in their position along the axis of the chamber cylinder 10. As shown in FIG. 2, the measurement for larger scattering angles can be carried out by shifting the receiving elements on the circumference of the chamber cylinder can be achieved as they are at 42A, 44/4 and 46/4, 48Λ in F i g. 4 are shown. Consequently, the radiation that is scattered over a particular angular range can be scattered somewhere within a possible scattered radiation cone, whereby it ends on a substantially circular radiation surface, for example the area formed by the receiving elements 46Λ and 48A.This means that semicircular receiving elements are particularly effective when collecting the entire scattered radiation in a range of scattering angles for which they are designed.
F i g. 5, die der F i g. 1 entspricht, ist eine Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 1, bei der besondere vom Auftreffort des Lichts abhängige Fotodetektoren 68 und 70 verwendet werden, die sowohl die Intensität als auch die Winkellage der Streustrahlung bestimmen können. Es sind dies SiIicium-Grenzschicht-Fotodioden, wie sie beispielsweise bei United Detector Technology in Santa Monica, CaIifornien, USA, unter der Bezeichnung Light Position Sensign Photo-Detector erhältlich sind. Die Fotodetektoren 68 und 70 werden von einer Gleichstromquelle 72 gespeist. Der Strom der Gleichstromquelle 72 fließt über mittlere Detektoranschlüsse 74 und 76 zu den Detektore 68 bzw. 70. Der Strom fließt durch einen oder beide Detektoren und wird an den Endanschlüssen 78 und 80 oder den Endanschlüssen 82 und 84 abgegeben, wobei das Verhältnis der Ströme durch die verschiedenen Endanschlüsse jedes Detektors von der Lage des Strahls, der auf das Bauelement auftrifft, abhängt. Wenn beispielsweise der Strahl auf den Detektor oder das Bauelement 70 auftrifft und wenn sich der Strahl näher an dem Anschluß 84 als an dem Anschluß 80 befindet, dann fließt ein größerer Strom durch den Anschluß 84 als durch den Anschluß 80. Die Ströme der Anschlüsse 82 und 84 werden dadurch zu der Gleichstromquelle 72 zurückgeführt, daß sie über einen Lastwiderstand 86 nach Masse und von Masse über einen Lastwiderstand 88 geführt werden. Entsprechend werden die Ströme der Anschlüsse 78 und 80 über einen Lastwiderstand 90 nach Masse und weiter über den Lastwiderstand 88 zur Gleichstromquelle 72 zurückgeführt Die Widerstandswerte der Lastwiderstände 86 und 90 sind vorzugsweise gleich, und die relativen Werte der Lastströme durch diese Widerstände werden als Spannungsabfälle in einem Differentialverstärker 92 gemessen, um ein Streustrahlwinkelsignal zu erzeugen, welches einer Bestimmungs- und Aufzeichenschaltung 46/4 zugeführt wird.F i g. 5, which the F i g. 1 is a view of a modified embodiment of the device of FIG F i g. 1, the particular one depending on the point of incidence of the light Photo detectors 68 and 70 are used, both the intensity and the angular position of the Determine scattered radiation. These are silicon boundary layer photodiodes, as they are for example at United Detector Technology in Santa Monica, California, USA, under the name Light Position Sensign Photo-Detector. The photo detectors 68 and 70 are fed by a direct current source 72. The current of the direct current source 72 flows Via middle detector connections 74 and 76 to the detectors 68 and 70, respectively. The current flows through an or both detectors and is output at end ports 78 and 80 or end ports 82 and 84, the ratio of the currents through the various end connections of each detector being dependent on the location of the Beam that impinges on the component depends. For example, if the beam hits the detector or hits component 70 and if the beam is closer to port 84 than to port 80, then a greater current flows through terminal 84 than through terminal 80. The currents of the Terminals 82 and 84 are fed back to DC power source 72 by passing them through a load resistor 86 to ground and from ground via a load resistor 88. Be accordingly the currents of the connections 78 and 80 via a load resistor 90 to ground and further via the Load resistor 88 fed back to DC power source 72. The resistance values of load resistors 86 and 90 are preferably equal, and the relative values of the load currents through these resistors will be measured as voltage drops in a differential amplifier 92 to produce a scattered ray angle signal, which is fed to a determination and recording circuit 46/4.
Entsprechend wird die Intensität der Streustrahlbeleuchtung durch den Spannungsabfall an dem gemeinsamen Lastwiderstand 88 durch einen Verstärker 94 bestimmt, dessen Ausgang auch mit der Schaltung 46Λ verbunden ist Damit wird durch die Anordnung nach F i g. 5 nicht nur die Streustrahlung in bestimmten Bereichen der Streuwinkel festgestellt, sondern es wird auch die Intensität der Streustrahlung festgehalten und angezeigt, unter welchem Winkel die Streustrahlung auftritt Damit ergibt sich eine besonders wertvolle Analysevorrichtung, wenn der bedeutende Bereich des Analysewinkels vorher nicht bekannt istThe intensity of the scattered beam illumination is correspondingly due to the voltage drop across the joint Load resistance 88 is determined by an amplifier 94, the output of which is also connected to the circuit 46Λ This is associated with the arrangement according to FIG. 5 not only the scattered radiation in certain areas the scattering angle is determined, but the intensity of the scattered radiation is also recorded and displayed, The angle at which the scattered radiation occurs. This results in a particularly valuable analysis device, when the significant range of the analysis angle is not known beforehand
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
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