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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Detektor für laserinduzierte Fluoreszenz.
Die Erfindung betrifft auch ein mit dieser Vorrichtung durchführbares
Verfahren.
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Die
Erfindung eignet sich insbesondere zur Identifizierung von unbekannten
Substanzen und zur Bestimmung von Spuren von Verbindungen, die durch
unterschiedliche Mittel getrennt wurden:
- a)
durch Hochleistungs-Flüssgkeitschromatographie
(im Folgenden HPLC), mit Detektion nach der Säule auf einer aktivierten oder
deaktivierten Kapillare mit kleinem Innendurchmesser, die vom Ausgang
der Chromatographiesäule
abzweigt;
- b) durch Mikro-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (im
Folgenden Mikro-HPLC),
mit Detektion auf der Säule
in einer Kapillare mit sehr geringem Durchmesser;
- c) durch Kapillarelektrophorese (im Folgenden CE) oder Elektrokapillarchromatographie
(CEC) mit Detektion auf der Kapillarsäule.
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Die
obigen Verfahren, welche die Detektion von laserinduzierter Fluoreszenz
(im Folgenden LIF) umfassen und die HPLC und CE-Verfahren, jeweils mit
einer Quarzkapillare mit sehr geringem Durchmesser, wurden erfolgreich
angewendet, um Proben zu analysieren, deren molekulare Struktur
klein genug ist (vergleiche insbesondere die Patente US-A-4 675
300 und US-A-4 548 498).
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Zusammen
mit Absorptionsdetektoren in ultravioletten und sichtbaren Bereich
(UV-Vis) wird die HPLC
und die CE üblicherweise
zur Identifizierung eines breiten Spektrums unterschiedlicher Produkte in
Proben eingesetzt, deren Zusammensetzung nicht bekannt ist. So beschreibt
beispielsweise das Patent US-A-5
061 361 eine Vorrichtung zur Erhöhung
der Empfindlichkeit eines UV-Absorptionsdetektors
bei der Zonen-Kapillarelektrophorese. Die Detektionsmittel umfassen
eine einzige Zelle auf der Kapillare, die in dem der Detektion dienenden
Abschnitt der Kapillare einen erweiterten Bereich aufweist, und
die spezielle geometrische Konturen verwendet, die eine laminare
Mischung und Turbulenz verhindern, wenn man eine elektroosmotische
oder über
Druck arbeitende Pumpeinrichtung verwendet. Diese wird als „Detektionszelle
mit vergrößerter Kapillare
(oder eiförmige
Zelle)" bezeichnet,
in der die unbekannte Substanz wandert und mit einer ultravioletten
Strahlung bestrahlt wird. Ein Teil der Strahlung wird von der unbekannten
Substanz absorbiert. Nichts desto weniger sind die Absorptionsdetektoren
im UV-Vis-Bereich hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit eingeschränkt: Zur
Identifizierung von Substanzen mit sehr geringer Konzentration ist
folglich eine LIF-Detektion erforderlich. So schlägt das Patent
EP-A-0 634 651 schlägt
eine Anordnung vor, bei der eine Kapillare mit vergrößertem Querschnitt
in einem CE-System mit einem herkömmlichen Absorptionsdetektor
im ultravioletten und sichtbaren Bereich oder ein Fluoreszenzdetektor
eingesetzt wird, der die durch nichtkohärente Bestrahlung erzeugte
Fluoreszenz orthogonal detektiert, wobei der Anregungsstrahl auf
den Abschnitt mit größtem Querschnitt
am Ende des Detektors fokussiert ist. Die Fokussierungsart ist aber
für die
Bestrahlung eines größeren Volumens,
wie es für
die LIF benötigt
wird, ungeeignet. Das Patent US-A-5 037 199 beschreibt auch die Anordnung
einer Zelle, die zur spektrophotometrischen Analyse oder zur Detektion
einer Substanz im Inneren eines kleinen Probevolumens auf einer
Säule verwendet
werden kann. Eine erste kugelförmige Linse
kann verwendet werden, um das die Probe anregende nichtkohärente Licht
zu übertragen,
während
eine weitere kugelförmige
Linse zum Sammeln der Fluoreszenzstrahlung verwendet werden kann. Der
Anregungsstrahl ist so angeordnet, dass er in der Kapillare fokussiert
wird, wobei eine Flüssigkeit
mit dem gleichen Brechungsindex verwendet werden kann, um die Übertragung
des Lichts in das Innere der Kapillare zu erleichtern. Jedoch ist
auch dort die verwendete Fokussierungsart nicht geeignet, ein größeres Volumen,
wie es für
LIF benötigt
wird, zu bestrahlen.
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Die
Laser-Fluorimetrie unterscheidet sich stark von der Fluorimetrie
mit Bogenlampe und besitzt einige wesentliche Merkmale, die sich
in Verbindung mit einem Detektor, der mit sehr geringen Volumina
arbeitet, als vorteilhaft erweisen. Die erzeugte Fluoreszenzstrahlung
ist direkt proportional zur Intensität der Anregungsstrahlung. Die
Amplitudenstabilität
des Lasers trägt
außerdem
dazu bei, das Hintergrundrauschen zu minimieren.
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Es
ist bekannt, dass für
die Fluoreszenz dF aus einem Volumen dV der folgende Zusammenhang gilt: dF = CεΦ(P/S)dV wobei:
- C
- die Konzentration
der Fluorophore;
- ε
- der molare Absorptionskoeffizient;
- Φ
- die Fluoreszenzquantenausbeute
der Fluorophore;
- P
- die Leistung des die
Fluorophore im Inneren der Kapillare anregenden Lichts;
- S
- der Querschnitt des
Lichtstrahls, der die Moleküle
anregt sind.
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Damit
man also das größtmögliche Fluoreszenzniveau
erreicht, muss das die fluoreszierenden Moleküle enthaltende Volumen so groß wie möglich sein.
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Durch
die LIF-Detektion werden wenigstens drei Probleme gelöst:
- – Maximierung
des bestrahlten Volumens
- – Maximierung
der gesammelten Fluoreszenz
- – Aufrechterhaltung
der besseren Trennungsleistung (Varianz auf Grund der Detektion)
und
- – Aufrechterhaltung
einer geringen Lichtstreuung.
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In
den Publikationen J. of Chromatogr. 559 (1991) Seiten 183-196 und
652 (1993), Seiten 399-405, wurde darauf hingewiesen, dass eine
Optik mit einer großen
numerischen Öffnung
unabdingbar sei, um das stärkste
Fluoreszenzsignal aus der Kapillare zu detektieren und um das niedrigste
Niveau an Hintergrundrauschen zu erzielen und es wurde die Abhängigkeit
der Fluoreszenz als Funktion des Innendurchmessers der Kapillare
bei einem Objektiv mit großer
numerischer Öffnung
gezeigt. Die Fluoreszenzintensität
steigt beträchtlich
in Abhängigkeit
vom Durchmesser in einem Bereich von sehr kleinen Innendurchmessern
(< 15μm) an, bleibt
dann aber im Wesentlichen konstant und nimmt schließlich für größere Durchmesser
wieder ab.
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Die
wesentlichen Gründe
für die
Lichtstreuung bei der LIF sind:
- – die Reflektionen
auf den optischen Elementen, einschließlich der Wände der Quarzkapillare,
- – Streuung
auf Grund des in der Kapillare zirkulierenden Puffers,
- – physikalische
Phänomene,
wie beispielsweise Raman-Streuung.
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Erfindungsgemäß können diese
Nachteile mit einer kolinearen Detektionsanordnung überwunden
werden, insbesondere weil die Raman-Rückstreuung in der Anregungsachse
vermieden wird, wie dies in der genannten Publikation J. Chromatogr.
559 (1991) beschrieben ist (verglichen mit dem nächstliegenden Maximalniveau
in einer Richtung senkrecht zum einfallenden Strahl). Die anderen
Ursachen können
dadurch beherrscht werden, indem man die Lichtstrahlen korrekt justiert
und man an geeigneter Stelle einen Raumfilter oder eine Blende mit
einem ausgewählten
Durchmesser (0,5 – 1,5
mm) anordnet. Die Verwendung einer Zelle mit spezieller geometrischer
Form verhindert die laminare Vermischung und die Turbulenz, was
notwendig ist, um die bessere Trennwirkung aufrecht zu erhalten.
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In
dem vorliegenden Text bedeutet der Ausdruck „bei der Laserwellenlänge fluoreszierende Substanz" soviel wie „Substanz,
bei der Wellenlänge des
Lasers ausstrahlt die Fluoreszenzlicht". Außerdem sollte der Begriff „kolinear" nicht in seiner
geometrischen Bedeutung verstanden werden, sondern ist so zu verstehen,
dass, soweit er auf optische Strahlen angewendet wird, die Strahlen
entlang von in gleiche Richtungen verlaufenden Wegen geführt werden,
wobei sie jedoch nicht notwendigerweise übereinander liegen oder gleichgerichtet
sind.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine LIF-Vorrichtung für die HPLC
oder CE bereitzustellen, die eine gesteigerte Empfindlichkeit besitzt
auf Grund der Verwendung von Kapillaren mit einem Innendurchmesser,
der wesentlich größer als 15 μm ist, und
die eine vergrößerte Detektionszelle und
eine kugelförmige
Linse aufweist, was das größtmögliche bestrahlte
Volumen und die beste Effizienz beim Sammeln der Fluoreszenzstrahlung
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Detektor für
laserinduzierte Fluoreszenz mit:
- – Mitteln
zum Ausstrahlen eines Laserstrahls,
- – einer
Zelle im Inneren einer Kapillare, wobei die Zelle eine Lösung aufnimmt,
die wenigstens eine Unbekannte, bei der Wellenlänge des Lasers fluoreszierende
Substanz enthält
und die eine bestimmte geometrische Kontur aufweist, um beim Durchströmen der
Lösung
eine laminare Vermischung und Turbulenz zu vermeiden,
- – Beleuchtungsmitteln
der durch die Zelle der Kapillare strömenden fluoreszierenden Substanz durch
den Laserstrahl, wobei diese Mittel einen divergenten Strahl erzeugen,
der das Volumen der Zelle beleuchtet,
- – Sammelmitteln
für die
durch die fluoreszierende Substanz in der Zelle emittierte Fluoreszenzstrahlung,
wobei der Emissionslaser, die Kapillare und der Fluoreszenzsammler
so angeordnet sind, dass sie optisch kolinear zusammenwirken,
- – Mitteln
zum Filtern der gesammelten Fluoreszenzstrahlung,
- – Mitteln,
die eine Photomultiplierröhre
verwenden, um die gefilterte Fluoreszenzstrahlung zu verarbeiten,
und
- – Mitteln
zur Analyse der durch die Mittel, die eine Photomultiplierröhre verwenden,
erzeugten Signale und zur Darstellung der Ergebnisse der Analyse.
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Eine
vergrößerte Kapillare
mit spezieller geometrischer Kontur zur Bildung der Zelle ermöglicht es,
eine größere Menge
der unbekannten Substanz durch den Laserstrahl anzuregen als in
einer herkömmlichen
zylindrischen Kapillare. Die Detektionsempfindlichkeit für die durch
den Laser induzierte Fluoreszenz wird signifikant erhöht, indem
man beispielsweise einen Zelltyp einsetzt, wie er in dem oben genannten
Patent US-A-5 061 361 vorgeschlagen wird, bei dem vorgesehen ist,
dass das gesamte Zellvolumen durch den Laserstrahl beleuchtet wird.
Die Verwendung einer Zelle mit spezifischen geometrischen Formen
verhindert gleichzeitig eine laminare Vermischung und Turbulenz,
was notwendig ist, um die bessere Trennwirkung aufrecht zu erhalten.
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Vorteilhaft
weisen die Mittel zur Beleuchtung der in der Kapillarzelle strömenden fluoreszierenden Substanz
durch den Laserstrahl einerseits eine Emissionslinse, die einen
leicht konvergenten Laserstrahl liefert, und andererseits ein optisches
Mittel mit großer
numerischer Öffnung,
das den leicht konvergenten Strahl in den das Volumen der Zelle
beleuchtenden divergenten Strahl umwandelt, auf; man kann vorsehen,
dass der Abstand zwischen der Emissionslinse und dem optischen Mittel
mit großer
numerischer Öffnung
zur Beleuchtung der Zelle so gewählt wird,
dass der Laserstrahl im Inneren des optischen Mittels mit großer numerischer Öffnung fokussiert wird,
wobei der Brennpunkt in der Nähe
der Außenfläche des
optischen Mittels mit großer
numerischer Öffnung
liegt; vorzugsweise sind die Beleuchtungsmittel und die Zelle aufeinander
abgestimmt und besitzen eine Anordnung zueinander, die das durch
den Laserstrahl beleuchtete Volumen der fluoreszierenden Substanz
maximiert. Man kann vorsehen, dass die Mittel zum Sammeln der Fluoreszenzstrahlung ein
optisches Mittel mit großer
numerischer Öffnung aufweisen;
wenn die Emissionslinse, die Kapillare und die Mittel zum Sammeln
der emittierten Fluoreszenzstrahlung kolinear angeordnet sind, können das zur
Beleuchtung der Zelle verwendete optische Mittel mit großer numerischer Öffnung und
dasjenige, das in den Sammelmitteln enthalten ist, aus einem einzigen
Mittel bestehen. Die Verwendung von optischen Mitteln mit großer numerischer Öffnung zum
Sammeln der Fluoreszenzstrahlung ermöglicht es, die Effizienz beim
Sammeln zu maximieren und das Streuniveau des Laserlichts am niedrigsten
zu halten. Die Eigenschaften des Laserstrahls ergeben eine einzigartige
Möglichkeit,
die maximale Bestrahlung der Kapillare zu erreichen.
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Vorteilhaft
ist das einzige optische Mittel mit großer numerischer Öffnung eine
kugelförmige
Linse, beispielsweise eine Saphirkugel.
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Das
erfindungsgemäße optische
System ist vorzugsweise so ausgelegt, dass der Laserstrahl in der
kugelförmigen
Linse fokussiert wird, damit man einen divergenten Strahl in der
Zelle erhält:
durch Justieren der Elemente des Systems kann der Ausgangsdurchmesser
des Strahls so verändert
werden, dass das gesamte Innenvolumen der Zelle beleuchtet wird;
besonders vorteilhaft bestehen die Beleuchtungsmittel und die Sammelmittel
aus denselben optischen Mitteln.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
die Zelle im Inneren einer Quarzkapillare ausgebildet; sie kann
im Wesentlichen eiförmig
sein und gemäß einer
Variante ist die Eiform der Zelle ein Ellipsoid.
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Die
Verwendung einer herkömmlichen
Zelle auf einer Kapillare mit sehr geringem Innendurchmesser (was
eine sehr hohe chromatographische und elektrophoretische Auflösung ermöglicht)
führt zu
geringen Empfindlichkeiten. Die Kombination einer eiförmigen Zelle
mit geringem Innendurchmesser der Kapillare und einer kugelförmigen Linse,
insbesondere aus Saphir, mit sehr großer numerischer Öffnung ermöglicht die
Kontrolle der Divergenz des Laserstrahls und führt zu einem optimal beleuchteten Volumen
und einer besseren Sammelausbeute und somit zu einer besseren Empfindlichkeit.
Auf diese Weise steht ein geringer Innendurchmesser bei der Kapillare
einer hohen Detektionsempfindlichkeit nicht mehr entgegen. Außerdem ist
mit der verwendeten kolinearen Anordnung eine geringe Lichtstreuung verbunden,
was zu einem verbesserten Signal/Rausch-Verhältnis und folglich zu einer
besseren Empfindlichkeit im Vergleich zu anderen optischen Anordnungen
führt.
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Vorzugsweise
verwendet man eine Saphirlinse in Form einer Kugel, denn eine solche
Linse kombiniert einen hohen Brechungsindex mit einer Kugelform,
wodurch man eine große
numerische Öffnung
erhält,
die übrigens
weiter erhöht
werden kann, indem man zwischen der Linse und der Kapillare eine Flüssigkeit
mit geeignetem Brechungsindex verwendet. Außerdem eröffnet die korrekte Übertragung
des Lichts durch den Saphir mit den entsprechenden Lasern die mögliche zukünftige Verwendung
von laserinduzierter Fluoreszenz im UV- und IR-Bereich zu vertretbaren
Kosten.
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Vorteilhaft
sind die Mittel zur Ausstrahlung des Laserstrahls, die Emissionslinse,
das optische Mittel mit großer
numerischer Öffnung
zur Beleuchtung der Zelle und die Zelle selbst so angeordnet, dass
der Laserstrahl die Emissionslinse bezüglich ihrer optischen Achse
leicht versetzt erreicht und anschließend das optische Mittel mit
großer
numerischer Öffnung
unter einem kleinen Winkel mit der Achse erreicht.
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Die
erfindungsgemäßen Detektoren
zur laserinduzierten Fluoreszenz können in der Flüssigchromatographie
und der Kapillarelektrophorese (CE) eingesetzt werden.
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Gegenstand
der Erfindung ist folglich auch eine Kapillarelektrophoresevorrichtung
oder eine Flüssigchromatographievorrichtung
mit einem wie oben definierten Detektor für laserinduzierte Fluoreszenz.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifikation
von unbekannten Substanzen mit den folgenden Schritten:
- – Ausstrahlen
eines Laserstrahls zu einer im Inneren einer Kapillare ausgesparten
Zelle, wobei die Zelle eine Lösung
aufnimmt, die wenigstens eine unbekannte Substanz enthält, die
bei der Wellenlänge
des Lasers eine Fluoreszenzstrahlung erzeugt, wobei die Zelle bestimmte
geometrische Konturen aufweist, um eine laminare Vermischung und
Turbulenz während
des Durchströmens
der Lösung
zu vermeiden, Beleuchten der fluoreszierenden Substanz durch den
Laserstrahl mittels optischer Mittel, die einen divergenten Strahl
erzeugen, die das Volumen der Zelle beleuchtet,
- – Sammeln
der durch die fluoreszierende Substanz emittierten Fluoreszenzstrahlung,
wobei der Emissionslaser, die Kapillare und die Fluoreszenzsammelmittel
so angeordnet sind, dass sie optisch kolinear zusammenwirken,
- – Sammeln
und Filtern der Fluoreszenzstrahlung,
- – Übertragen
der gefilterten Fluoreszenzstrahlung auf eine Photomultiplierröhre,
- – Analysieren
der durch die Photomultiplierröhre erzeugten
Signale und Darstellen der Analyseergebnisse.
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Vorteilhaft
kann das erfindungsgemäße Verfahren
außerdem
dadurch gekennzeichnet sein, dass man den Laserstrahl mittels einer
Emissionslinse mit geringer numerischer Öffnung zunächst in einen leicht konvergenten
Laserstrahl umwandelt und dass man dann den konvergenten Strahl
mittels einer Linse mit großer
numerischer Öffnung
in einen divergenten Strahl umwandelt. Außerdem verwendet man vorteilhaft
zum Sammeln der Fluoreszenz dieselben optischen Mittel wie zum Beleuchten
der Zelle.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst der Schritt des Ausstrahlens eines Laserstrahls einen Schritt
zum Sammeln des Laserstrahls in einer Kugel und Richten des sogenannten
divergenten Strahls ins Innere der eiförmigen Zelle. Der Schritt des
Sammelns der Fluoreszenzstrahlung verwendet dieselbe Kugel, die
eine sehr große
numerische Öffnung
besitzt. Die eiförmige
Zelle besitzt spezielle geometrische Formen um beim Durchströmen der
Lösung
die laminare Vermischung oder die Turbulenz zu verhindern.
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Beim
Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens
bietet eine Verstärkung
der Empfindlichkeit um einen Faktor 10 einem Geräteentwickler zahlreiche Möglichkeiten.
Beispielsweise kann ein Laser mit niedriger Leistung eingesetzt
werden, was bei gleichbleibender Empfindlichkeit eine signifikante
Verringerung des Preises mit sich bringt, die mehr als 70% betragen
kann, dann so wird der Einsatz eines Diodenlasers oder eines auf
einer Diode basierenden Lasers (durch eine Diode gepumpter Laser,
dessen Frequenz verdoppelt oder verdreifacht wird) möglich.
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Diese
Kostenreduktion ist ein wichtiger Faktor um die Zahl der potenziellen
Nutzer dieses Nachweisverfahrens zu erhöhen. Außerdem wird so die Detektion
von Substanzen möglich,
die in sehr niedrigen Konzentrationen in einer Kapillare eluiert
werden, welche mit anderen herkömmlichen
Detektionsmitteln für
laserinduzierte Fluoreszenz nicht nachgewiesen werden können.
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Zum
besseren Verständnis
des Gegenstands der Erfindung wird im Folgenden rein illustrativ
und nicht einschränkend
ein in der beigefügten Zeichnung
dargestelltes Ausführungsbeispiel
näher beschrieben.
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In
der Zeichnung:
- – zeigt 1 eine schematische
Ansicht eines erfindungsgemäßen Detektors
mit einer kolinearen optischen Anordnung;
- – zeigt 2 im
Detail das Profil des Laserstrahls beim Durchqueren der Anordnung
(kugelfömige Linse/eiförmige Zelle)
in der Ebene der 1;
- – zeigt 3 im
Detail das Profil des Laserstrahls beim Durchqueren der Anordnung
(kugelförmige Linse/eiförmige Zelle)
in der in 1 durch III-III angedeuteten
Ebene.
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In 1 erkennt
man, dass die Emissions- und Sammelmittel kolinear angeordnet sind.
Der erfindungsgemäße Detektor 1 umfasst
eine Laserlichtquelle 5, die einen Laserstrahl 8 ausstrahlt,
einen dichroitischen Spiegel 17, der den Laserstrahl 8 orthogonal
durch eine Linse mit niedriger numerischer Öffnung 6 in Richtung
einer kugelförmigen
Saphirlinse 10 mit einem Durchmesser von etwa 1-3 mm lenkt. Die
Linse 10 arbeitet als optisches Mittel mit großer numerischer Öffnung um
mit dem Laserstrahl 8 eine eiförmige Zelle 4 zu beleuchten
und um die induzierte Fluoreszenz zusammen, wobei ein im Wesentlichen paralleler
gesammelter Lichtstrahl geliefert wird. Der gesammelte Lichtstrahl 16 wird
durch eine Filtergruppe 11 gefiltert und fällt auf
eine Photomultiplierröhre 12,
die Signale liefert, welche die Intensität der Fluoreszenzstrahlung
repräsentieren.
Die Signale werden durch einen Rechner 13 oder ein analoges
System bearbeitet und analysiert.
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Die
Achse der Saphirkugel liegt auf der Achse der Linse 6;
die Kugel wandelt den von der Linse 6 kommenden, leicht
konvergenten Laserstrahl in einen kurzen divergenten Laserstrahl
um, der das gesamte Innenvolumen der eiförmigen Zelle 4 einschließt, wenn
die Eigenschaften des konvergenten Strahls optimiert werden (Durchmesser
des Laserstrahls, numerische Öffnung
der Linse 6, Abstand zwischen der Linse 6 und
der Saphirkugel 10). Um einen kurzen divergenten Strahl
zu erzeugen erreicht der Laserstrahl die Linse 6 gegenüber der
Systemachse leicht versetzt und erreicht anschließend die Saphirkugel 10 unter
einem kleinen Winkel bezüglich der
Achse und gegenüber
der Achse versetzt. Durch Einstellen des Abstandes zwischen der
Linse 6 und der Saphirkugel kann der Laserstrahl bei F
im Inneren der Kugel fokussiert werden, wobei der Brennpunkt F dicht
an der Außenfläche der
Kugel liegt, so dass der aus der Saphirkugel austretende divergente Strahl
zum Beleuchten der eiförmigen
Zelle 6 zwischen 20 und 250 μm eingestellt werden kann.
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Die
Saphirkugel mit hoher numerischer Öffnung wandelt den aus dem
Probevolumen austretenden sehr divergenten Kegel des Fluoreszenzlichtes in
einen leicht divergenten Lichtkegel um, der durch die Linse 6 praktisch
kollimiert wird und mit geeigneten Mitteln gekoppelt werden kann,
die eine Messung des Lichts ermöglichen,
wie beispielsweise die Photomultiplierröhre 12.
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Außerdem unterdrückt die
kolineare Anordnung, bei der derselbe optische Aufbau für die Emission
und die Sammlung des Lichtes verwendet wird, die Schwierigkeit,
zwei optische Einrichtungen in der gleichen Position in der Nähe des geringen
Durchmessers der Kapillare (üblicherweise
375 μm Außendurchmesser)
anzuordnen, wie dies bei einem orthogonalen Aufbau notwendig ist.
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2 zeigt
die große
numerische Öffnung der
Kugel; der leicht konvergente Laserstrahl wird in der Kugel fokussiert,
woraus ein divergenter Laserstrahl resultiert, der die Saphirkugel
verlässt
und das gesamte Innenvolumen der eiförmigen Zelle beleuchtet.
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Eine
Flüssigkeit 3 mit
einer unbekannten Substanz, die bei der Wellenlänge des Lasers Fluoreszenzlicht
emittiert, fließt
durch die Zelle 4 aus einer (nicht dargestellten) Chromatographiesäule (oder Mikrosäule) oder
einem Kapillarelektrophoresesystem.
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Im
Falle einer Chromatographiesäule
(oder einer Mikrosäule)
ist die Kapillare 2 eine Kapillare mit geringem aktiviertem
oder desaktiviertem Durchmesser, der je nach Ausstoß bei einem
Innendurchmesser von 50 bis 350 μm
liegt; im Fall eines Kapillarelektrophoresesystemsist die Kapillare 2 eine
Kapillare mit geringem Durchmesser, wobei der Innendurchmesser unter
100 μm beträgt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Detektors 1 kann
die Laserquelle 5 ein Argon-Laser mit einer Wellenlänge von
488 nm (ILT, Salt Lake City (Utah)), mit einer maximalen Emissionsleistung
von 7 mW oder ein Heliumneonlaser mit einer Wellenlänge von
543 nm von Melles Griot, Irvine (Kalifornien) mit einer Maximalleistung
von 1,5 mW sein. Die Linse 6 ist ein 5 × 0,12 Achrostigmat-Objektiv
(Zeiss (Deutschland)).
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Die
Kapillare 2 ist eine 70 cm lange Quarzkapillare (75 μm Innendurchmesser,
375 μm Außendurchmesser)
von Polymicro Technology Phoenix (Arizona). Die Kapillare 2 wird
in einen Kapillareletrophoreseapparat eingebaut, beispielsweise
einen SpectraPHORESIS 100 TSP (Fremont (Kalifornien)). Die Photomultiplierröhre (PMT) 12 ist
ein R928 PMT von Hamamatsu Photonics (Japan). Das Signal am Ausgang
des PMT wird von einem Rechner 13, beispielsweise einem
486er Personal Computer verarbeitet, der ein Datenerfassungssystem
verwendet.