183075. lajstromszámú szabadalom • Mérési eljárás és berendezés kiskoncentrációjú anyagok szedimentációjának, molekulasúlyának ultracentrifugában való süllyedési sebességgel történő meghatározására
1 183 075 2 A találmány tárgya mérési eljárás és berendezés kiskoncentrációjú anyagok szedimentációjának illetve molekulasúlyának ultracentrifugában való süllyedési sebességgel történő meghatározására kétszektorú mérőcellán párhuzamos fénysugár átbocsátásával. Évtizedek óta ismeretesek olyan exakt fizikai elveken alapuló eljárások, amelyek óriásmolekulák alakjának, tömegének, kölcsönhatásának tanulmányozására, továbbá a a molekulasúlynak, a molekulasúly eloszlásának, az anyagok szedimentációjának és diffúziós tényezőjének meghatározására alkalmasak. A molekulasúly meghatározására leggyakrabban analitikai ultracentrifugát alkalmaztak. Alacsony koncentrációjú anyagok szedimentációs sebességének, molekulasúlyának meghatározásánál a legérzékenyebb módszerként az interferencia és a diffrakció elvét alkalmazzák. Az eljárás pontosságát kétszektorú cella alkalmazásával növelik, ahol az egyik szektor az oldatot, a másik pedig csupán az oldószert tartalmazza. Ilyen felépítésű például a MOM 3170/b típusú analitikai ultracentrifugája. Ennél a megoldásnál a cella deformációjából eredő alapvonal eltolódás ki van kompenzálva. Az interferencia-módszerrel kapott eredmények kiértékelése nem mindig egyszerű, és az ismert megoldásoknál általában egyetlen interferencia felvétel nem értékelhető ki egyértelműen. Például: egyensúlyi mérés esetén az egyensúly beállta előtt, azaz amikor a diffúzió és a szedimentáció még nem tart egyensúlyt, az interferencia módszerrel kapott csíkrendszer nehezen értékelhető ki. Ennek az az oka, hogy a törésmutató-változás nagyobb a berendezés által adott felbontásnál. Azaz az állandó koncentrációjú helyeket összekötő görbe a felvételen nem jelenik meg. Ezen a problémán az interferencia-vonalak számának növelésével részben segíteni lehet, az elméleti problémákra való tekintettel azonban ez a vonalszám növelés nem lehetséges minden határon túl. A kiértékelést elősegítheti, ha a felvétellel gyakorlatilag egyidőben valamilyen másfajta módszerrel meggyőződnek a törésmutató gradiens jellegéről, illetve annak a cellán belül elfoglalt helyéről. A fent említett MOM 3170/b típusú ultracentrifugánál két egymástól független felvételt kell készíteni, egyet az interferencia rács alkalmazásával, majd egy másodikat — 2 — 3 perccel később - a schlieren-rés alkalmazásával. Ennek az a hátránya, hogy a schlieren-rést minden esetben vissza kell állítani, és a beavatkozás miatt az optikai regisztrálás nem automatizálható. Az ismert kiértékelési módszer egy másik hiányossága, hogy egynél több komponensű oldat vagy nem-homogén anyageloszlás esetében előfordulhat, hogy a nem szakember (például laboratóriumi asszisztens) által készített interferencia-felvételek kiértékelhetetlenek. A szakképzett felhasználó által készített schlieren felvétel alapján lehet eldönteni, hogy a minta egy vagy több különböző szedimentációjú komponenst tartalmaz, és ennek megfelelően kell a kiértékelésre alkalmas módszert kiválasztani. A találmány célja a fenti hiányosságok kiküszöbölésével olyan mérési eljárás és berendezés kidolgozása, amellyel kiskoncentrációjú anyagok szedimentációja illetve molekulasúlya ultracentrifugában süllyedési sebességgel meghatározható, ha kétszektorú mérőcellán párhuzamos fénysugarat bocsátunk át. A találmány szerinti eljárás során a fényforrás fényét kondenzoron és a kondenzor belsejében elrendezett résen és színszűrőn keresztül párhuzamosítva, egyesített schlieren-interferencia rácson és kollimátoron át mérőcellába képezzük, a mérőcellában levő oldat által megtört fénysugarat ezután kéttagú leképezőrendszerrel fázisszálra vagy -lemezre képezzük, a mérőcella és a fázisszál vagy -lemez együttes képét pedig hengerlencsével filmsikra vetítjük. A fenti eljárás kivitelezéséhez olyan berendezést hoztunk létre, amely optikai tengely mentén egymás után elrendezett fényforrást, réssel és színszűrővel ellátott kondenzort, réssel ellátott elemet, kollimátort, mérőcellát, kéttagú leképezőrendszert, fázisszálat vagy -lemezt, hengerlencsét és filmsíkot tartalmaz, ahol a találmány szerint réssel ellátott elem egyesített schlieren-interferencia rács, amely a mérőcellát megvilágító kollimátor fókuszsíkjában van elrendezve, és amelyen egymástól azonos távolságokban levő átlátszó és átlátszatlan csíkokból álló optikai rács, valamint legalább egy darab, a csíkokra merőleges hossztengelyü rés van kialakítva, mely rés hosszirányú szimmetriavonala egybeesik az optikai rácsnak a csíkokra merőleges szimmetriavonalával. Előnyös, ha az átlátszó (vagy az átlátszatlan) csíkok száma három és húsz között van. Előnyös továbbá, ha az optikai rács átlátszó és átlátszatlan csíkjai azonos hosszúságúak, és hoszszúságuk a rés szélességének legalább a háromszorosával egyenlő. Az optikai rácsnak az átlátszó és átlátszatlan csíkokkal párhuzamos szimmetriavonala az optikai tengelyen kívülre is eshet. A találmány szerinti mérési eljárást és berendezést az alábbiakban kiviteli példa kapcsán a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol az 1. ábrán a találmány szerinti berendezés vázlata látható; a 2. ábrán egy ultracentrifuga kétszektorú cellájának vázlatos rajza látható; a 3. ábrán egy interferencia-felvétel látható; a 4. ábrán egy-egy különálló interferencia- illetve schlieren-felvétel látható; az 5. ábrán a találmány szerinti berendezés optikai rácsának és részének a méreteit tüntettük fel; a 6. ábrán a 3. ábrához hasonló, de a találmány szerinti eljárásban egy lépésben készített interferencia- és schlieren-felvétel látható; és végül a 7. ábrán a szimmetriavonalak egymáshoz viszonyított helyzetét mutatjuk. Az 1. ábrán mutatjuk be a találmány szerinti eljárást és berendezést. Az ábrán az optikai tengelyt pont-vonallal tüntettük fel. Ennek mentén van elrendezve 1 fényforrás, 2 kondenzor, amely közepén rést tartalmazó elemet és 3 színszűrőt foglal magába, 4 egyesített schlieren-interferencia rács, 5 kollimátor, 6 mérőcella, 7 és 8 kéttagú leképezőrendszer, 9 fázisszál vagy -lemez, 10 hengerlencse és 11 filmsík. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5C 55 6C 6E 2
