Способ определения положения максимума спектра хемилюминесценции

Способ определения положения максимума спектра хемилюминесценции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ МАКСИМУМА СПЕКТРА ХЕМИЛЮШНЕСЦЕНЦИИ, при котором на попарно сгруппированные фотоприемники подают исследуеммй световой поток и с)авнивают получеиИзобретение относится к области спектрофотометрии, преимущественно к способам измерения спектральных характеристик предельно слабых световых потоков, таких как, например, спонтанная хемилюминесценция биологических объектов. Известен способ Определения спектров слабых свечений с помощью набора светофильтров, при котором путем последовательной смены односторонних светофильтров спектры свечения определяют по разностям сигналов соседних измерений. Недостаток способа заключается в том, что световой поток пропускают через светофильтры, ослабляющие;его в 50-100 раз. Это Ие позволяет проводить исследования много 4ислеиных биологических объектов, имекицих преные сигналы, отличающий ся темр что, с целью расширения диапазона определения в область сверхслабых свечений, на фотоприемники, спектральные характеристики которых выбраны попарно перекрещивающимися, сначала подают эталонные монохроматические световые потоки и, изменяя чувствительность фотоприемниковJ попарно уравнивают их сигналы, а в момент равенства сигналов фиксируют чувствительность фотоприемкиков, после чего прекращают подачу эталонных световых потоков и подают исследуемый световой поток, и по соотношению полученных при этом сигналов определяют положение максимума спектра хемилю (Л минесценции. С дельно слабую интенсивность хемилюминесценции . Кроме того, нахождение положешш ОС максимума спектра по этому способу ю возможно после определения всего спектра, что обусловливает наряду .с получением избыточной информации его значительную трудоемкость. о: Наиболее близким по своей сущности является способ определения положения максимума спектра хемилюминесценции , при котором на попарно сгруппированные фотоприемники подают исследуемый световой поток и сравнивают полученные сигналы, а положение максимума спектра определяют по полярности зншсов разности сигналов с фотоприемшгков , полученных через светофильтры , пропускающие волны длии, расположенных по обе стороны от задан

„„SU„„1082116

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 и 2)/76

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3389120/18-25 (22) 28, 01 ° 82 (46) 07.02.91. Бюп. У 5 (71) Физико-химический институт

АН УССР (72) Ю.Л,Жеребин и В.M. Сава (53) 535 ° 379 (088 8) . (56) Н1пянинтох В.Л. и др. Хемилюжнесцентные методы исследования медленных химических процессов. И., Наука, 1966 с. 42.

Авторское свидетельство СССР

У 306403, кл, G 01 N 21/76, 1970. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОПОЖЕНИЯ

МАКСИМУМА СПЕКТРА ХЕИИЛЮИ1НЕСЦЕНЦИИ, цри котором на попарно сгруппированные фотоприемники подают исследуемый световой поток и сравнивают полученИзобретение относится к области спектрофотометрии, преимущественно к способам измерения спектральных характеристик предельно слабых световых потоков, таких как, например, спонтанная хемилюминесценция биологических объектов, Известен способ определения спектров слабых свечений с помощью набора светофильтров, при котором путем последовательной смены односторонних светофильтров спектры свечения онределяют по разностям сигналов соседних измерений.

Недостаток способа заключается в том, что световой поток пропускают через светофильтры, ослаблякмцие; его

s 50-100 раз, Это не позволяет проводить исследования многочисленных биологических объектов, имеющих пре»

2 ные сигналы, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона определения в область сверхслабых свечений, на фотоприемники, спектрапьные характеристики которых выбраны попарно перекрещивающимися, сначйта подают эталонные монохроматические световые потоки и, изменяя чувствительность фотоприемников, попарно уравнивают их сигналы, а в момент равенства сигналов фиксируют чувствительность фотоприемников, после чего прекращают подачу эталонных световых потоков и подают исследуемый световой поток, и по соотношению полученных при этом сигналов определяют положение максимума спектра хемилю," мине сценции. дельно слабую интенсивность хемилюминесценции.

Кроме того, нахождение положения максимума спектра по этому способу возможно после определения всего Ю спектра, что обусловливает наряду с получением избыточной информации его значительную трудоемкость.

Наиболее близким по своей сущности является способ определения положения максимума спектра хемилюминесценции, при котором на попарнб сгруппированные фотоприемники подают исследуемый световой поток и сравнивают полученные сигналы, а положение максимума спектра определяют по полярности знаков разности сигналов с фотоприемников, полученных через светофильтры, пропускающие волны длин, расположенных но обе стороны от задан1 0821 1 6 ных граничных длин, что по сравнению с аналогом упрощает и ускоряет измерения.

Однако этот способ непригоден для предельно слабых свечений, имеющих мес. то например, при спонтанной хемилюминес-. ценцйи биологических объектов, что сужает диапазон определений положения максимума спектра. 10

Кроме того, реализуемая указанным способом точность определяется количеством дискретных участков, на которые разбит весь спектральный диапазон. Поэтому достижение высокой точности требует большего числа дискрет.— ных участков и, следовательно, значительного объема оборудования

Цель изобретения - расширение диа"., пазона определения в область сверхсла- „20 бых свечений.

Это достигается тем, что на фотоприемники, спектральные характеристи-. ки которых выбраны попарно перекрещи.вающимися, сначала подают эталонные монохроматические световые потоки и, изменяя чувствительность фотоприемников, попарно уравнивают их сигналы, а в момент равенства фокусируют чувствительность фотоприемников, после чего прекращают подачу эталонных потоков и подают исследуемий световой поток и по соотношению полученных при. этом сигналов определяют положение максимума спектра хемилюминесценции.

Выбор спектральных характеристик

35 попарно перекрещивающимися обеспечивает получение общих для, каждой пары

" фотоприемников точек с одинаковой чувствительностью, которые образуются в месте пересечения спектральных характеристик. При подаче на эти фотоприемники светового потока, максимум спектра которого совпадает с длиной волны пересечения спектральных 45 характеристик, наблндается равенство сигналов, что позволяет придать каждой паре фотоприемников свойство селективности, которым каждый из них в отдельности не обладает.

Изменение чувствительности фотопри емников обеспечивает изменение положения точки пересечения их спектраль" ных характеристик прн различных длинах волн. 55

Попарное уравнивание сигналов позволяет задать точку пересечения спек- тральных характеристик пар фотоприемников при длинах волн эталонных световых потоков.

Фиксирование чувствительности обеспечивает постоянство заданных точек пересечения пар фотоприемников н позволяет использовать длины волн эталонных световых потоков в качестве исходных для подсчета положения максимума спектра.

Прекращение подачи эталонных световых IIQTQKQB и подача исследуемого светового пбтока позволяют провести сравнение длин волн световых потоков с положением максимума спектра исследуемого светового потока.

Определение соотношения сигналов позволяет установить степень различия между длинамн волн эталонных световых потоков и положением максимума спектра исследуемого потока и по ней определить положение максимума спектра.

При определении положения максимума спектра не происходит ослабления энергии исследуемого светового потока, в результате становится возможным проводить определение в более шнроком диапазоне интенсивностей световых потоков, включающем предельно слабые световые потоки.

На фиг. 1 дана функциональная схема устройства, реализующего способ; на фиг, 2 дано графическое пояснение к определению положения максимума спектра хемилюминесценции по предлагаемому способу (осуществление способа условно показано на примере одной пары фотоприемников) .

Способ реализуется на основе известных узлов устройством, содержащим по крайней мере два фотоприемника 1 и 2, подключенных к измерителям сигналов и 4. Устройство содержит также блок питания 5 и 6, подсоединенные к соответствунщим фотоприемникам 1 и 2 через регуляторы напряжения питания 7, 8. Количество пар фотоприемников 2 и 1 определяется числом диапазонов длин волн, которое выбирается нз условий конкретной эадачи. Например, для работы в области длин волн 480-800 нм достаточно использовать одну пару фотоумножителей со спектральными характеристиками

С 1 и С 11. Спектральные характеристики пары фотоприемников 1 и 2 взаимно перекрещиваются. При этом положение .точки пересечения спектральных

5 1082 1 характеристик зависит от чувствительности фотоприемников, которая в свою

-очередь определяется режимом эксплуатации, например напряжением питания.

Определение положения миМума 5 спектра хемилюминесценции производят в следукщей поспедовательности.

Включают питание фотоприемников 1, 2 и всей измеритепьной схемы, а затем на фотоприемники и 2 подают эталонный световой поток с известной длиной волны монохроматического излуче-ния А . При этом в случае использования нескольких пар фотоприемников на каждую иэ них подают эталонные световые потоки с длиной волны, расположенной в интервале перекрещивания спектральных характеристик соответст.— вующей пары фотоприемников. 20 .Затем сравнивают- показания измерителей сигналов 3 и 4 между собой.

Различие показаний свидетельствует о том, что сигналы фотоприемников и

2 не равны, Это обусловлено различной 25 их чувствительностью к свету с длиной волны ф, . Например, если спектральная характеристика фотоприемника занимает положение 9, а фотоприемника 2— положение 10, точка их пересечения А не совпадает с длиной волны 3, в результате чего фотоприемники и 2 имеют различную чувствительность при этой дл ине волны, Изменяют чувствительность фотоприемников 1 и 2 в направлении уравнивания сигнапов. Для этого при помощи регуляторов:7, 8 изменяют напряжение питания. фотоприемников 1 и 2 таким образом, чтобы показания измерителей сигналов 3 и 4 приближапись друг к дру|у е

Уравнивают сигналы, для чего устанавливают при помощи регуляторов 7, 8 напряжение пит ания фото приемников 1 ц и 2 таким образом, чтобы показания измерителей сигнапов 3 и 4 были равны между собой.

В момент равенства сигнапов фикСи-, pym чувствительность фотоприемников

1, 2, для чего стопорят ручки управления регуляторов напряжения питания

7.и 8. При этом чувствительность фо-. топриемника 1 и 2 дпя Я будет одинаковой, что обусловлено совмещением точки пересечения из спектральных характеристик с этой длиной волны.

Например, при уравнивании сигналов положение спектральной характеристи16 6 ки фотоприемника 2 изменилось с позиции 10 и 11, а положение спектральной характеристики 9 фотоприемника 1 осталось неизменным. Новое положение 9 и 11 спектральных характеристик дает ( точку их пересечения В, совпадающую с длиной волны Яэ, После фиксирования чувствительности прекращают подачу эталонного светового потока и подают исследуемый световой поток.

Затем определяют соотношение сиг" налов от фотоприемников 1 и 2, для чего показания измерителей сигналов

3 и 4 делят одно на другое. Величина соотношения сигналов указывает на каком расстоянии и с какой стороны расположен максимум спектра от точки пересечения спектрапьных характеристик фотоприемников 1 и 2, зафиксированной при Я . Поскольку длина волны эталонного светового потока известна, то полученное соотношение позволяет однозначно определить (например., по градуировочному графику) положение максимума спектра.

Например, при соотношении сигналов

2/1 (соотношение получено делением показаний измерителя сигналов 4 на показания измерителя сигналов 3) максимум спектра расположен при длине волны ф +5<, а при соотношении 1/3- при длине волны э -Ь, где 5,и 6 — расстояния от точки В пересечения спектральных характеристик фотоприем- ник ов

Если ниспадающие и восходящие ветви спектрапьных характеристик не являются прямыми линиями, то переход от соотношения измеряемых сигналов к положению длины волны осуществпяют по градуировочной кривой, для построения которой поступают следующим образом.

На градуируемую пару фотоприемников подают эталонный световой поток и, изменяя чувствительность, уравнивают их сигналы, В момент равенства сигналов фиксируют чувствительность фотоприемников, после чего,прекращают подачу эталонного .светового потока вместо .исследуемого и подают градуирующий,монохроматический световой поток, длину волны которого мож- но задавать, например, при помощи монохроматора. Измеряют сигналы фото- . приемников и определяют их соотношение. Далее изменяют длину волны све- тового потока и для каждой задаваемой

1082)l6 данны волны -определяют новые соотношения сигналов фотоприемников, По полученным денным строят градуировочную кривую. Аналогичным образом строят градуировочные кривые для других пар . 5 фотоприемников. Полученные кривые пригодны для использования только с тем этапонным источником, который был использован для градуировки

t0

Располагая градуировочными кривыми, не трудно. по соотношению сигналов определить положение длины волны . исследуемого светового потока.

Ниже приводим конкРетные примеры, подтверждающие положительный эффект предлагаемого способа, Пример 1. Определяют положение максимума спектра хемилюминесценции, возникающее при взаимодействии люминола с перекисью водорода в диме-. тилсульфоксиде.

Для этого в качестве фотоприемников берут две пары фотоумножителей, первая из которых состоит иэ фотоум-,5 ножителей со спектральными характеристиками С12 и С10, перекрещнвающимися в области 240-420 нм, а вторая пара состоит из фотоумножителей со спек, тральными характеристиками С 12 и С 1,10 перекрещивающимися в области длин волн 420-800 нм.

Перед определением каждую пару фотоумножителей градуируют при помощи монохроматора и эталонных источников света. Для пары фотоумножителей

35 со спектральными характеристиками

С 12, С 10 используют этапонный источник с длиной волны 290 нм, а для пары с характеристиками С 12, С 1 эталонный источник с длиной волны

560 нм. Данные градуировки отражают в виде графиков, построенных в координатах: "соотношение сигналов фотоумножителей - длина волны максимума спектра".

Для определения положения максимума спектра сначала на фотоумножители подают два эталонных световых потока с длинами волн 290 и 560 нм. Изменяя

50 чувствительность фотоумножителей путем изменения напряжения питания, попарно уравнивают их чувствительность.

В момент равенства сигналов чувствительность фиксируют. Затем прекращают подачу эталонных световых потоков и подают световой поток от исследуемого образца.

Измеряют сигналы фотоумножителей и определяют соотношение между сигнанапами в обеих парах фотоумножителей, Из полученного соотношения по градуировочной кривой определяют положение максимума спектра.

Поскольку сигнал фотоумножителя с характеристикой C 10 равен нулю, то дпя определения положения максимума спектра используют соот.ношение сигналов от фотоумножителей со спектральными характеристиками С 12 и С 1

Параплельно проводят определение известным способом (прототип) . Данные сведены в таблицу.

Пример 2. Определяют положение максимума спектра хемнлюминесценции, возникающие при взаимодействии люминола с перекисью водорода в диметил сул ьфок сиде.

Дпя жтого в качестве фотоприемников берут две пары фотоумножителей со спектральными характеристиками С 12, С 10, и СК, Cl. Обе пары фотоумножителей предварительно градуируют.

Для определения положения максимума спектра сначала на фотоумножители подают два эталонных световых потока с длинами волн 290 и 560 нм. Изменяя чувствительность фотоумножителей, попарно уравнивают их чувствительность и в момент равенства сигналов чуствительность фиксируют. Затем прекращают подачу эталонных световых потоков и подают световой поток от исследуемого образца, который предварительно ослабляют при помощи нейтрапьных светофильтров в 150 раэ.

Изменяют сигналы фотоумножителей и определяют соотношение межцу сигнал лами в обеих парах фотоумножителей.

Из полученного соотношения сигнапов фотоумножителей с характеристиками

Cl2 и Cl по градуировочной кривой определяют положение максимума спектра.

Параллельно проводят определение известным способом (прототип). При этом световой поток от исследуемого образца также ослабляют в 150 раз при помощи нейтральных светофильтров.

Данные сведены в таблицу.

Пример 3. Определяют положение максимума спектра хемилюминесценции тканей ягоды культурного винограда Vi t)s Яп fera )..

Для этого берут две пары фотоумножителей со спектрапьными характеристиками С12, С10 и С12, Cl. Обе пары

10

Пример 2

Пример 3

Пример. 1

Предлагаемый способ

Спектральная хар актеристика фотоумножителей . С! С!2 С10 С12 Cl С12 С10 С12 С,! С12 С10 012

Сигналы фотоприемников, мв 960 2010 0 - 860 36 79 0 32 0 436 52 .873

Соотношение сигналов 048 48 — . 046

Положение максимума спектра нм 495 492

0,06

360

Положение максимума по известному способу (прототипу) в пределах, нм не определяется не определяется т

477-502

9 !0821 фотоумножителей предварительно градунруют °

Для определения положения максимума спектра сначала на фотоумножители подают два эталонных световых потока с длинами волн 290 н 560 нм. Изменяя чувствительность фотоумножителей, попарно уравнивают их чувствительность, а в момент равенства сигналов чустви"

l0 тельность фиксируют. Затем прекращают подачу эталонных световых потоков и подают световой поток от исследуемого образца тканей ягоды. Измеряют сигналы фотоумножителей и определяют соотношение между .сигналамн. Йз олученного соотношения по градуировочной .кривой фотоумножителей со.спектральными характеристиками С10 и С12 оп" ределяют положение максимума спектра.

Вторая пара фотоумножителей в опре" 20 делении не используется, так как сигнал от фотоумножителя с харажтеристи-кой Cl равен О.

Параллельно проводят определение известным способом (прототип), Дан-. ные сведены в таблицу.

Изобретение выгодно отличается от известных способов определения положения максимума спектра тем, что рас. ширяет диапазон определения. Это дос. тигается за счет исключения потерь светового потока, благодаря чему впервые открывается воэможность определять положение максимума спектра предельно слабых световых потоков, так как известные способы не позволяют решать эту задачу. Как показали испытания, предложенный способ позвол-. яетт осуществлять определения для световых noTozos c интенсивностью, превышающей лишь в 3-4 раза шума каждого иэ. фотоприемников.

Применение способа на практике поз-. воляет повысить эффективность хеиилюминесценции исследований биологических объектов.

40824 46 г

Техред Л.Олийнык

Редактор М; Тимонина

Корректор М. Демчик

Заказ 767 Тираж 402 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проивводственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101