186069. lajstromszámú szabadalom • Diszkrét hullámhosszakon működő spektrofotométer
1 186069 2 A találmány diszkrét hullámhosszakon működő spektrofotométer. Ismeretesek már olyan spektrofotométerek, amelyekkel meghatározott számú diszkrét hullámhossz értéken lehet különféle minták transzmissziós vagy reflexiós spektrumát meghatározni. Egy ilyen megoldásban szélessávú sugárforrás, például izzólámpa előtt szűrőket forgatnak oly módon, hogy az izzólámpa fénye egymás után más és más szűrőn keresztül jut a vizsgálandó mintára, és a mintáról kilépő fényt érzékelő detektorhoz csatlakozó elektronika a forgatással van szinkronizálva. Ennél a megoldásnál hátrányos az izzólámpa jelentős hőteljesítménye, ami a berendezés erős melegedését eredményezi. A detektorok és adott esetben az interferencia szűrők hőfüggése mérési pontatlanságot okoz, és az egész berendezés a bekapcsolás után csak hosszabb idő után éri el a hőstabilitás állapotát. Interferencia szűrők esetén további mérési hibát okoz az a körülmény, hogy szélessávú sugárforrás teljes spektrumából az interferencia szűrő nem áteresztő tartományában átjutó energia adott esetben nem elhanyagolható az áteresztő tartományban átjutó energiához képest. Ennek az az oka, hogy a nem áteresztő tartomány sávszélessége jóval nagyobb mint az áteresztő tartományé. A találmány megalkotásakor az volt a célunk, hogy olyan spektrofotométert hozzunk létre, amelyben a fenti hibalehetőségek jelentősen csökkenthetők. A találmány szerint ezt úgy érjük el, hogy több közel monokromatikus sugárzást kibocsátó sugárzásforrást és ezek sugárzását egymás után a vizsgálandó minta felé továbbító tükörelrendezést alkalmazunk. A találmány tehát diszkrét hullámhosszakon működő spektrofotométer, amelynek vizsgálandó mintára változtatható, közel monokromatikus sugárzást kibocsátó szerve, a mintáról kilépő sugárzás intenzitását érzékelő sugárzásérzékelője és a sugárzásérzékelőhöz csatlakoztatott jelfeldolgozó egysége van, és az jellemzi, hogy a sugárzást kibocsát szerv egymástól eltérő hullámhosszú, közel monokromatikus sugárzást kibocsátó rögzített sugárzásforrásokat és a sugárzásforrások által kibocsátott sugárzást időben egymás után a minta felé továbbító tükörelrendezést tartalmaz. A találmány egyik előnyös kiviteli alakjában a tükörelrendezés a sugárzásforrásokhoz képest forgathatóan ágyazott legalább egy tükröt tartalmaz. A találmány egy másik előnyös kiviteli alakjának a sugárzásforrásokat egymás után működtető vezérlőegysége van, és a tükörelrendezés a sugárzásforrásokhoz képest rögzített gúlát tartalmaz, amely gúlának legalább annyi tükrözött oldallapja van, ahány sugárzásforrás van. A találmány szerinti elrendezésben az egyes sugárzásforrások előnyösen félvezető sugárzáskibocsátó diódák vagy lézer-diódák. Azáltal, hogy mindegyik sugárzásforrás csak egy szűk hullámhossztartományban emittál, a készülékben a sugárzásforrások által termelt hőmennyiség kicsiny, így a hőmérsékletváltozás okozta hibák is kis értékűek. A találmány szerinti spektrofotométerben termelődő hőteljesítményt még tovább csökkenthetjük, ha mindenkor csak azt a sugárzásforrást kapcsoljuk be, amelyiknek sugárzását a gúla, vagy az egy vagy több forgó tükör éppen továbbítja. Ez megvalósítható a sugárzásforrásokat egymás után működtető vezérlőegységgel, amely forgó tükör esetén a tükör szöghelyzetével van szinkronizálva. Az egy vagy több forgó tükröt akár kézzel is meg lehet pörgetni, azonban a forgatás történhet léptető motorral vagy normál villanymotorral is. Léptető motor esetén a spektrofotométernek a legalább egy tükör legalább egy szöghelyzetében jelet adó egysége van, amely egység kimenete a vezérlőegységhez van csatlakoztatva, és a vezérlőegység egyik kimenete a léptető motor bemenetére van csatlakoztatva. A jelet adó egység a vezérlőegység állapota és a tükör szöghelyzete közötti kapcsolatot biztosítja. Lehetséges olyan jelet adó egység, amely csak egyetlen szöghelyzetben, pl. a spektrum elején ad jelet, ekkor a vezérlőegységet úgy kell kialakítani, hogy a jel vétele után annyi léptető impulzust vagy impulzuscsomagot adjon ki, ahány hullámhossz értéken még mérés történik. A tükröt folyamatosan forgató villanymotor esetén a mindenkori szöghelyzetnek megfelelő jelet adó egység van a vezérlőegységhez csatlakoztatva. A sugárzásérzékelőhöz csatlakozó jelfeldolgozó egység előnyösen a sugárzásérzékelő kimenetéhez első erősítőn keresztül csatlakoztatott első analóg-digitális átalakítót és ennek kimenetére csatlakoztatott adatfeldolgozó egységet tartalmaz, és az első analóg-digitális átalakító vezérlő bemenete a vezérlőegység egyik kimenetére van csatlakoztatva. A sugárzásforrások időbeli instabilitásából eredő hibák kiküszöbölhetők egy olyan kiviteli alakkal, amelynek a minta felé továbbított sugárnyaláb útjában, a minta előtt elhelyezett sugárosztója, a sugárosztó által kicsatolt sugárzás intenzitását érzékelő további sugárzásérzékelője, és a további sugárzásérzékelő kimenetére második erősítőn keresztül csatlakoztatott második analóg-digitális átalakítója van, amely második analóg-digitális átalakító vezérlő bemenete az első analóg digitális átalakító vezérlő bemenetével van közösítve, kimenete pedig az adatfeldolgozó egységhez van csatlakoztatva. Ennél a kialakításnál az adatfeldolgozó egység úgy van programozva, hogy mindenkor az első és a második analóg-digitális átalakító által egyszerre mért értékek hányadosát számítja ki. Igen célszerű az olyan kialakítás, amelyben a vezérlőegységet és az adatfeldolgozó egységet egy mikroprocesszor alkotja. A találmányt a továbbiakban a mellékelt ábra alapján ismertetjük, amelyik a találmány szerinti spektrofotométer egy kiviteli alakjának vázlatos rajzát mutatja. Az ábrán 2 sugárzásforrások, előnyösen félvezető sugárzáskibocsátó diódák vagy lézer-diódák, hengerpalást alakú 1 tartószerkezeten vannak elhelyezve. A 2 sugárzásforrások mindegyike közel monokromatikus sugárzást bocsát ki, más-más hullámhosszon. Ha szükséges, az egyes hullámhosszakon a sugárzás monokromatikusságát 13 szűrők segítségével javíthatjuk, amely 13 szűrők például interferencia szűrők lehetnek. A 2 sugárzásforrásokat 3 vezérlőegység 23 kimenetein adott jelekkel időben egymás után működteti. Az éppen működő 2 sugárzásforrás fényét 5 tükör vetíti 6 lencsére, amely 5 tükör T tengely körül elforgathatóan van ágyazva, oly módon, hogy az egy 4 motor 21 tengelyére van felszerelve, ahol a 4 motor és az 1 tartószerkezet egymáshoz képest rögzítve van. Az ábrázolt kivitelben az elforgatható 5 tükör képezi a 2 sugárzásforrások által kibocsátott sugárzást időben 5 10 15 20 25 30 35 «0 45 50 55 60 65 2
