ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ФЛУОРИМЕТР

Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно, к устройствам для исследования или анализа материалов с помощью оптических средств, в которых исследуемый материал возбуждается и излучает свет, и может быть использована в качестве детектирующего устройства для сенсоров на основе флуоресценции.
Из уровня техники известен анализатор «Флюорат-02-3М», содержащий источник возбуждающего излучения в виде ксеноновой лампы, держатель кюветы с образцом, в котором происходит возбуждение люминесценции растворенных веществ, канал пропускания и канал регистрации (см. https://studfile.net/preview/6350949/). В канале пропускания излучение ксеноновой лампы проходит через собирающую линзу, светофильтр канала возбуждения, светоделительную пластину, кварцевую кювету с образцом и, отражаясь от поворотной пластины и зеркала, попадает на приемник излучения канала пропускания, электрический сигнал на котором зависит от оптической плотности. В канале регистрации излучение люминесцирующих компонентов пробы из кварцевой кюветы проходит через собирающую линзу и выделяющий спектральную область светофильтр, после чего попадает на приемник излучения канала регистрации люминесценции, электрический сигнал на котором зависит от концентрации и состава определяемых веществ в растворе. Основным недостатком известного устройства является невозможность выделения спектрального диапазона для второй аналитической линии возбуждаемой люминесценции.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является двухканальный флуориметр, содержащий источник возбуждающего излучения, расположенный на его оптической оси держатель кюветы и два оснащенных фильтрами канала регистрации с детекторами излучения эмиссии, причем каналы регистрации перпендикулярны указанной оптической оси и расположены с противоположных сторон от держателя кюветы (см. Барковский В.Ф. и др., Физико-химические методы анализа. М., «Высш. Школа», 1972, стр. 154-155). Недостатком известного устройства является зависимость измеряемых значений флуоресценции от эффекта внутреннего фильтра, т.е. от ослабления возбуждающего излучения и излучения эмиссии при прохождении через анализируемый раствор внутри кюветы. Эта зависимость приводит к нарушению линейности зависимости интенсивности флуоресценции от концентрации аналита при количественном химическом анализе (КХА), что существенно снижает диапазон определяемых концентраций.
Технической проблемой является устранение указанных недостатков и обеспечение возможности корректировки эффекта внутреннего фильтра при измерениях флуоресценции. Технический результат заключается в повышении точности проводимых измерений при КХА и расширении диапазона определяемых концентраций. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что в двухканальном флуориметре, содержащем источник возбуждающего излучения, расположенный на его оптической оси, держатель кюветы и два оснащенных фильтрами канала регистрации с детекторами излучения эмиссии, каналы регистрации перпендикулярны указанной оптической оси и расположены с противоположных сторон от держателя кюветы, причем с противоположной источнику возбуждающего излучения стороны от держателя кюветы располагают фотоприемник с поглотителем возбуждающего излучения, подключенный вместе с детекторами излучения эмиссии, к единому блоку обработки. Фильтры в каналах регистрации предпочтительно выполнены интерференционными и снабжены линзами, формирующими параллельные пучки излучения внутри фильтров. Блок обработки может представлять собой микропроцессор, выполненный с возможностью вычисления по результатам измерения детекторов и фотоприемника коэффициентов коррекции, позволяющих компенсировать эффект внутреннего фильтра.
На чертеже (фиг. 1) представлена схема предлагаемого двухканального флуориметра.
Предлагаемый флуориметр состоит из источника 1 возбуждающего излучения (например, в виде лазерного диода), расположенного на его оптической оси держателя 2 кюветы, двух каналов регистрации с детекторами 3, 4 излучения эмиссии (например, фотодиодами) и фотоприемник 5 с поглотителем возбуждающего излучения. Каналы регистрации перпендикулярны указанной оптической оси источника 1 и расположены с противоположных сторон от держателя 2 кюветы, а фотоприемник 5 расположен с противоположной стороны от источника 1. Каналы регистрации оснащены интерференционными фильтрами 6 с линзами 7, формирующими внутри них параллельные пучки излучения для обеспечения точного выделения выбранной длины волны эмиссии. Фотоприемник 5 подключен вместе с детекторами 3, 4 к единому блоку обработки в виде микропроцессора 8, который выполнен с возможностью вычисления по результатам измерения коэффициентов коррекции, позволяющих компенсировать эффект внутреннего фильтра.
Эффект внутреннего фильтра заключается в ослаблении интенсивности флуоресценции за счет поглощения возбуждающего излучения при прохождении через образец, установленный в спектрофлуориметр. Этот эффект приводит к нарушению линейности и ограничению сверху диапазона концентраций аналита, определяемого с помощью флуориметра. Это ограничивает аналитические возможности флуоресцентного спектрального анализа.
Предлагаемое техническое решение направлено на коррекцию ослабления излучения за счет эффекта внутреннего фильтра при измерении флуоресценции. С этой целью в схеме флуориметра, наряду с детекторами 3, 4, регистрирующими излучение эмиссии, предусмотрен дополнительный фотоприемник 5, измеряющий интенсивность излучения, прошедшего через образец.
Предлагаемый двухканальный флуориметр работает следующим образом.
0
Э3
Э4
прош
Перед установкой кюветы с образцом в держатель 2, фотоприемник 5 проходящего излучения измеряет и передает в микропроцессор 8 интенсивность падающего на него света I. Затем в держатель 2 устанавливается кювета с образцом, и производится измерение интенсивностей излучения эмиссии I и I (индексы 3 и 4 относятся к соответствующим детекторам), и интенсивности света, прошедшего через образец I.
По полученным данным вычисляет коэффициент коррекции Т, определяемый пропусканием образца, по формуле
а затем - интенсивность флуоресценции, деленной на коэффициент коррекции  определяемый эффектом внутреннего фильтра в канале возбуждения, по формуле
изм.i
где F - значение интенсивности флуоресценции в i-ом канале (i=1, 2), непосредственно измеренное одним из детекторов 3 или 4.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет измерять интенсивность флуоресценции, скорректированную на ослабление за счет эффекта внутреннего фильтра. Это позволяет повысить точность проводимых измерений, а также расширить диапазон измеряемых линейности и диапазон измеряемых концентраций при количественном флуоресцентном спектральном анализе.