螢光測定設備的製作方法
2023-06-10 17:27:56 4
專利名稱：螢光測定設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過測定樣品發射出的螢光分析樣品的螢光測定設備，特別涉及記錄光譜時滿標的自動調定過程。
樣品分析測定螢光的方法有兩種。一種是激發光譜測定法，這種方法是改變照射到樣品上的激發光的波長，然後測定從樣品發射出來的固定波長螢光強度的相應變化。另一種方法是發射光譜測定法，這種方法將固定波長的單色光照射到樣品上，然後掃描從樣品發射出的螢光光譜(即測定光譜每一個波長處的光強度)。本發明涉及這兩種方法。
記錄光譜曲線時滿標的一般自動調定設計得使光譜的最大數據(即光譜曲線的最大高度)記錄在記錄器的全量程範圍內。在螢光測定設備中採用這種滿標自動調定時產生下列問題。
採用發射光譜測定法時，光譜中與激發單色光同波長的地方出現因雷利(Rayleigh)散射而產生的譜峰，而雷利譜峰的高度在許多情況下大於樣品螢光的譜峰。因此雷利譜峰自動確定了光譜記錄器的滿標，且記錄出來的樣品螢光譜峰低，因而要確定它們的確切高度有困難。採用激發光譜測定法時，激發光的波長等於所測定的波長時也出現高的雷利譜峰。在這種情況下，強勁的雷利譜峰也確定了光譜記錄器的滿標，因而要確切測定較弱的螢光有困難。
本發明是致力於解決螢光測定記錄光譜時產生的上述問題。
按照本發明，用激發光照射樣品時記錄樣品發射出的螢光的光譜曲線的測定設備包括一個存儲器，用以存儲光譜曲線的數據;
一個記錄器，用以記錄光譜曲線;和一個控制器，用以調定具有下列功能的記錄器的滿標a)檢測對應於光譜曲線譜峰的數據;
b)檢測譜峰數據的最大值，不考慮因樣品的螢光以外的一個或多個原因所引起的譜峰;和用檢測出的最大值調定記錄器的滿標。
上述b)項中不予考慮的各譜峰可能包括雷利譜峰、其衍射譜峰和拉曼(Raman)譜峰，這些稍後即將說明。本發明的螢光測定設備既能以激發光譜測定的方式工作，也能以發射光譜測定的方式工作。
前面說過，因激發光的雷利散射等引起的譜峰在多數情況下在光譜曲線中高於樣品的螢光譜峰，然而記錄器是無須記錄這些譜峰的。滿標調定控制器在確定記錄器的滿標時不考慮這些譜峰，因而樣品螢光的譜峰在記錄器上記錄出來就較高，從而提高了樣品分析的精確度。雷利散射是由激發光在樣品中的散射引起的，因而雷利散射時光的波長(以下稱這種光為雷利散射光)與激發光的波長相同，這是大家都知道的。因此要檢測雷利譜峰是不難的。
用繞射光柵作為單色儀時，基本雷利散射光產生更高階的衍射。在這種情況下，光譜曲線上兩倍、三倍及以上整數倍基本雷利散射光波長處也出現更高階衍射的譜峰。在激發光譜測定方式下，在所測定光譜中基本雷利散射光波長的1/2、1/3等較短的波長處出現因更高階的衍射引起的譜峰。
下面對一些最佳實施例所作的說明中說明了本發明的另外一些特點和細節。
圖1是本發明一個實施例的螢光樣品分析器的原理圖。
圖2是自動滿標調定操作在發射光譜測定方式下的流程圖。
圖3是自動滿標調定操作在激發光譜測定方式下的流程圖。
圖4是原始的光譜曲線。
圖5是記錄在實施例的記錄器上的光譜曲線。
圖6的曲線示出了出現拉曼譜峰的情況。
圖7是另一種自動滿標調定法在發射光譜測定方式下的流程圖。
圖1示出了本發明一個實施例的螢光樣品分析器。該螢光樣品分析器包括一個控制器8，控制器8採用一個微計算機且以對應於上述兩種方法的方式(即光譜發射測定方式和光譜激發測定方式)控制螢光樣品分析器。
首先，參看圖2的流程圖說明控制器8在發射光譜測定方式的工作情況。第一步是將激發單色儀2的波長調定到大約λ0值處(步驟S1)，並打開光源1。於是單色儀2將來自光源1的光轉變成單色光，波長為λ0的單色光就照射到樣品3上。光照射到樣品3時，樣品3發出也具有一定譜形的螢光。
發射單色儀4每次讓來自樣品3的螢光波長為λ的單色光通過，於是波長λ就從激發光的波長λ0轉變成更長的波長(發射單色儀4受到掃描)。光度計5測定發射單色儀4所選擇的單色光的強度，每個波長下的測定值則由控制器8存儲在存儲器6中(步驟S2)。
這裡，雷利散射光以及螢光都進入發射單色儀4中，在起點λ0處形成一個譜峰。接著光譜中出現波長為2·λ0、3·λ0等的雷利散射光更高階衍射的譜峰，如圖4所示。
接著，從波長λ0開始讀出存儲在存儲器6中的數據(步驟S3)，並檢測波長λ0之後在第一個局部最小值處的波長λ1(步驟S4)。其次，檢測雷利散射光第二階衍射(波長為2·λ0)緊前後局部最小值處的波長λ2和λ3(步驟S5)。接下去，檢測第三階衍射(波長為3·λ0)緊前後局部最小值處的波長λ4和λ5(步驟S6)，然後若有更高次衍射的譜峰存在，則繼續對這些更高次衍射進行類似的操作(步驟S7)。
確定這樣的諸波長λ1、λ2、λ3直到步驟S7時，給存儲在存儲器6的數據中λ0至λ1之間、λ2至λ3之間等的數據打標誌(步驟S8)。打上標誌是為以後對存儲器6中的數據不考慮雷利散射光譜峰及其更高階衍射作準備的。鑑於毗鄰各局部最小值之間的數據都為以後的不考慮作法打上標誌，因而不予考慮數據的數目都限制在最小範圍，從而使樣品螢光可辨認的諸譜峰不致丟失。
這之後，檢測存儲器6中未打標誌數據的最大值Sm，並用最大值Sm調定記錄器7的滿標(步驟S10)。這裡最好這樣地調定記錄器7的滿標，使得最大值Sm處在滿標的大約70%處。記錄器7的自動滿標調定完畢之後，存儲器6中的數據(包括確定滿標時不予考慮的數據在內)就被傳送到記錄7，從而將所測定的數據作為光譜記錄在記錄器7上(步驟S11)，如圖5所示。
在上述實施例中，不僅基本雷利散射光，雷利散射光的衍射譜峰也不予考慮。但由於基本雷利散射光的譜峰是光譜曲線中的最高譜峰，而且在許多情況下第二、第三或更高階衍射的譜峰並不太影響滿標的調定，因而可以僅僅不考慮基本雷利散射光的譜峰。
現在參看圖3的流程圖說明螢光樣品分析器在激發光譜測定下的工作情況。先是把發射單色儀4調定到適當的波長λ0(步驟S21)。然後對激發單色儀2進行掃描，從波長λ0開始向更短的波長掃描，且測定每個波長處單色光的強度，並存入存儲器6中(步驟S22)。這時，雷利散射光和為調定到波長λ0的發射單色儀4所衍射、波長較短(例如(1/2)·λ0和(1/3)·λ0等)的第二、第三和更高階衍射的激發光都進入光度計5中。
鑑於這些光的譜峰出現在所測定的光譜中，因而可以進行類似於圖2步驟S3至S8所示的操作，給光譜曲線中波長λ0、(1/2)·λ0、(1/3)·λ0等附近的數據打標誌(步驟23)。然後，與步驟S9至S11類似，檢測存儲器6中未打標誌數據的最大值(步驟S24)，確定記錄器7的滿標(步驟S25)，並由記錄器7記錄存於存儲器6中所測定的數據(步驟S26)。
在發射光譜測定方式下，樣品中因拉曼效應引起的光(以下稱這種光為拉曼光)在某些情況下比樣品的螢光強。在此情況下，光譜的滿標記錄取決於圖2操作中拉曼光的譜峰，這對精確測定樣品的螢光來說仍然是不希望有的。
由於拉曼光的譜峰是在激發光之後以樣品獨有的距離出現，因而可按下述方式檢測拉曼光(圖6)。令激發單色光稍微從固定波長λ0變為另一個波長λ0+△λ0，並用發射單色儀測定光譜。將對應於λ0激發光與對應於λ0+λ△0激發光的光譜曲線進行比較時，就將隨激發單色光△λ0的變化而偏移的譜峰定為拉曼峰。
這些操作可以包括入圖2的自動滿標調定操作中。這就是說，如果懷疑步驟S9所確定的最高譜峰是因拉曼光引起的，則可以由控制器8進行上述操作(即在稍微改變激發光的情況下再次測定光譜)，以確定譜峰是否確實因拉曼光引起的。當確定步驟S9所確定的最高譜峰確實因拉曼光引起的時，就用步驟S5至S8所示的同一個方法再將存儲器6中拉曼譜峰附近的數據打上標誌，並根據未打標誌數據的最大值確定光譜記錄器的滿標。
現在參看圖7的流程圖說明本發明的另一個實施例。在此實施例中，用圖2的步驟S1至S3將光譜曲線的數據存入存儲器6之後，檢測並檢出光譜的各譜峰(步驟S34)。這裡，可以通過找出光譜曲線中的局部最大值以檢測譜峰。當檢出光譜曲線的所有譜峰時，就從所檢出的譜峰一覽表中除去更高階的衍射和拉曼光(步驟S35)。這裡，雷利譜峰的第二、第三或更高階衍射的位置可能會因設備不可避免的誤差而略為偏離應有的位置，因而檢測衍射峰時最好容許它具有對應於這類誤差的偏差。
除去不合適的諸譜峰之後，檢測撿出表中剩下的各譜峰的最高譜峰(即樣品螢光的譜峰)(步驟S36)，然後執行圖2的步驟S10和S11，根據所檢測的最高譜峰調定記錄器7的滿標，並將光譜曲線記錄下來。
本實施例的方法比上一個實施例(圖2)的方法更有效，因為在本實施例中只要檢測光譜曲線的局部最大值就夠了，而在上一個實施例中則不僅要檢測各局部最小值而且還要檢測局部最大值。雖然本實施例是就發射光譜測定方式進行說明的，但本實施例的方法也適用於激發光譜測定方式。
權利要求
1.一種螢光測定設備，用以在用激發光照射樣品時記錄從樣品發射出來的螢光的光譜曲線，其特徵在於，該螢光測定設備包括一個存儲器，用以存儲光譜曲線的數據；一個記錄器，用以記錄光譜曲線；和滿標調定裝置，用以a)檢測對應於光譜曲線各譜峰的數據；b)檢測譜峰數據的最大值，不考慮因樣品的螢光以外的一個或多個原因而引起的一個或多個譜峰；並c)用所檢測出的最大值調定記錄器的滿標。
2.一種螢光測定設備，用以在用激發光照射樣品時記錄從樣品發射出來的螢光的光譜曲線，其特徵在於，該螢光測定設備包括一個存儲器，用以存儲光譜曲線的數據;一個記錄器，用以記錄光譜曲線;和滿標調定裝置，用以a)檢測對應於光譜曲線各譜峰的數據;b)消除對應於因樣品的螢光以外的一個或多個原因所引起的一個或多個譜峰的數據;c)檢測其餘譜峰數據的最大值;並d)用所檢測出的最大值調定記錄器的滿標。
3.如權利要求2所述的螢光測定設備，其特徵在於，所述滿標調定裝置藉助于波長與激發光相同的雷利散射光消除對應於該譜峰的數據。
4.如權利要求3所述的螢光測定設備，其特徵在於，所述滿標調定裝置還消除對應於雷利散射光的衍射峰的數據。
5.如權利要求4所述的螢光測定設備，其特徵在於，所述螢光測定設備在激發光譜測定方式下工作，即，改變照射到樣品上的激發光的波長，然後測定樣品發射出的固定波長螢光的強度，以繪製光譜曲線，其中有衍射出現在光譜曲線中等於激發波長整數倍的諸波長處。
6.如權利要求4所述的螢光測定設備，其特徵在於，所述螢光測定設備以發射光譜測定方式工作，即，將固定波長的單色激發光照射到樣品上，然後測定從樣品發射出來的螢光的光譜曲線，其中有衍射出現在光譜曲線中等於激發光波長整數倍的波長處。
7.如權利要求4所述的螢光測定設備，其特徵在於，所述滿標調定裝置還消除對應於因激發光的波長變化時出現在光譜曲線中距激發光等距離處的拉曼效應所產生的光所引起的譜峰的數據。
8.一種螢光測定設備，用以在用激發光照射樣品時記錄從樣品發射出來的螢光的光譜曲線，其特徵在於，該螢光測定設備包括一個存儲器，用以存儲光譜曲線的數據;一個記錄器，用以記錄光譜曲線;和滿標調定裝置，用以a)檢測光譜曲線因樣品的螢光以外的一個或多個原因引起的一個或多個譜峰;b)給存儲器中介於每一個所檢測的譜峰與兩側的最近局部最小值之間的數據打標誌;c)檢測未打標誌數據的最大值;和d)用檢測出的最大值調定記錄器的滿標。
9.如權利要求8所述的螢光測定設備，其特徵在於，所述滿標調定裝置藉助于波長與激發光的相同的雷利散射光檢測諸譜峰。
10.如權利要求9所述的螢光測定設備，其特徵在於，所述滿標調定裝置還檢測雷利散射光的衍射峰。
11.如權利要求10所述的螢光測定設備，其特徵在於，該螢光測定設備在激發光譜測定方式下工作，即，改變照射到樣品上的激發光的波長，然後測定從樣品發射的固定波長螢光的強度相應的變化，以繪製光譜曲線，其中有衍射出現在光譜曲線中等於激發光波長整數倍的波長處。
12.如權利要求10所述的螢光測定設備，其特徵在於，該螢光測定設備以發射光譜測定方式工作，即，將波長固定的單色激發光照射到樣品上，然後測定從樣品發射出來的螢光的光譜曲線，其中有衍射出現在光譜曲線中等於激發光波長的整數倍的波長處。
13.如權利要求10所述的螢光測定設備，其特徵在於，所述滿標調定裝置還檢測因激發光的波長變化時出現在光譜曲線距激發光等距離處的拉曼效應所產生的光而引起的譜峰。
全文摘要
一種螢光測定設備，用以記錄螢光測定值的光譜曲線時自動調定記錄器的滿標。螢光測定設備的控制器按下述方式工作a)檢測光譜曲線的譜峰；b)檢測各譜峰的最大值，不考慮因樣品的螢光以外的一個或多個原因所引起的各譜峰；和c)用檢測出的最大值調定記錄器的滿標。介紹了自動滿標調定在激發光譜測定方式和發射光譜測定方式下的操作過程。
文檔編號G01J3/44GK1060907SQ91109838
公開日1992年5月6日 申請日期1991年10月23日 優先權日1990年10月19日
發明者林努 申請人:株式會社島津製作所