用于对样品的光学性质进行光谱学测量的方法和系统技术方案

在用于样品的光学性质的频谱分辨测量的方法中，样品布置在测量位置处；并且使用光源生成光。在第一光学路径中向样品传送作为激发光的光的频谱分量。在第二光学路径中向检测器传送已经由样品发射或透射的光。可调谐单色仪布置在第一光学路径中和/或第二光学路径中。通过使可调谐单色仪的频谱通道范围偏移而在有效频谱范围（SPE）之上记录发射光或透射光的频谱。所述方法的特征在于，使用以具有可指定脉冲频率的光脉冲的形式的光，在于以偏移速度连续地从初始波长向结束波长偏移可调谐单色仪的频谱通道范围以用于记录频谱，以及在于经由控制而使光的脉冲频率与频谱通道范围的偏移速度同步，使得发射光或透射光的多个测量发生在对应多个频谱支持点（ST1、ST2、STn）处的有效频谱范围内。

A method and system for spectroscopic measurement of the optical properties of a sample

In the method of spectral resolution measurement for the optical properties of the sample, the sample is arranged at the measuring position and the light is generated using the light source. In the first optical path, the sample is transmitted to the sample as the spectral component of the light of the stimulated luminescence. The light that has been transmitted or transmitted by the sample is transmitted to the detector in the second optical path. The tunable monochromator is arranged in the first optical path and / or second optical path. The spectrum of the emitting light or transmitted light is recorded on the effective spectrum range (SPE) by shifting the spectrum channel range of the tunable monochromator. The method is characterized by using the pulse frequency can be specified with the form of the light pulse of light, is the migration velocity continuously from the initial wavelength to wavelength shift can end channel spectrum tuning range monochromator for recording the spectrum, and that the migration velocity of light by controlling the pulse frequency and frequency range of the channel simultaneously, making multiple measurements of emission light or transmitted light in spectrum corresponding to a plurality of support points (ST1, ST2, STn) in the range of effective spectrum.

【技术实现步骤摘要】
用于对样品的光学性质进行光谱学测量的方法和系统
和
技术介绍
本专利技术涉及用于样品的光学性质的频谱分辨测量的方法，以及适用于执行该方法的系统。在生物化学和药理学研究中，以及在临床领域中，频繁地使用用于对样品的光学性质进行光谱学测量的方法和系统，其准许经由测量荧光、发光和/或吸收来对样品性质的表征。不仅准许荧光测量而且还有其它测量方法（例如，发光测量、吸收测量等）的系统频繁地称为多技术读取器或者多模式读取器。为了能够在短时间段内执行大量测量，典型地使用样品多路复用技术，其中将要检查的样品布置在微孔板的井内的矩阵布置中并且顺序地或者并行地检查。对应装置通常称为微板读取器。微板读取器典型地设立为多模式读取器，其中结果在于，单个装置可以用于可选地在大量样品上执行不同测量方法。如果在每一种情况下仅检查单独的样品，这通常称为小槽系统。还可获得的是可以容纳和测量两个样品布置的系统。在荧光测量中，样品经由第一光学路径（典型地称为激发路径）而经受具有特定激发波长的激发光，并且作为结果，在样品中生成荧光。在第二光学路径（典型地称为发射路径）中将从样品发射的荧光（发射光）馈送至检测器，所述荧光（发射光）典型地已经相比于激发光而偏移至较长波长（较低能量），利用所述检测器测量所得强度。在吸收测量期间，测量由样品透射的光，所述光的强度低于由于样品中的吸收所致的激发光的强度。如果激发光源自于宽带或多色光源，没有用于激发的所有波长应当被抑制。在高度准确且灵敏的系统中，来自初级光源的宽带光为此目的而经由第一光学路径中的单色仪来制备。在本申请的上下文中，术语“单色仪”是指用于特定波长或者有限波长范围从具有相对大频谱宽度的入射光强度的频谱隔离的光学系统。可调谐单色仪此处准许在某些限度内对要选择的波长或者要选择的波长范围的无级调节。在每一种情况下由单色仪透射而没有阻挡的波长范围在本申请中称为“频谱通道范围”。在可调谐单色仪中，频谱通道范围的频谱位置可以在特定限度内改变或设置。偶尔，还可能设置或者改变通道范围的频谱宽度。单色仪可以例如配置为色散单色仪或者滤波器单色仪或者干涉单色仪。在“色散单色仪”中，经由色散元件将入射光无级扇出或分解为其频谱分量。使用间隙孔径从该频谱选择期望波长附近的较窄频谱范围，其中该间隙的间隙宽度还确定所选光的带宽。可以使用的色散元件例如有棱镜（经由棱镜材料的色散而起作用）或者衍射光栅（经由衍射起作用）。一些单色仪以被称为双单色仪的形式进行配置，其中相比于单个色散单色仪而言，可以经由串联连接两个色散单色仪的而增加阻挡和/或频谱分辨率。在这些情况下，频谱通道范围的宽度通过调节中心间隙的间隙宽度来设置，并且频谱通道范围通过两个色散元件的协调运动来改变。滤波器元件（诸如干涉带通滤波器）原则上可以同样地用于特定波长或者窄波长范围从具有相对大的频谱带宽的入射光强度的频谱隔离。已知的是，例如具有至少一个频谱可调谐透射滤波器的无级可调节透射滤波器布置，例如以线性变量滤波器（LVF）的形式。这样的布置此处称为“滤波器单色仪”。DE102013224463A1公开了可调谐滤波器单色仪的示例。“干涉单色仪”利用干涉效应用于波长选择。干涉单色仪例如使用反射镜处光的多次反射，所述反射镜以基本上平面平行的方式布置并且对于相关频谱范围部分地透射。在被称为法布里-柏罗布置这些布置中，可以通过改变反射镜距离来设置频谱通道范围。单色仪还频繁地用于发射路径中的波长选择。WO2012/095312A1示出了一种用于测量微板中的样品的光学性质的装置，该装置还可以用于荧光测量并且具有激发路径和发射路径中的色散单色仪。在用于本申请中讨论的样品的光学性质的频谱分辨测量的方法和系统中，检测器用于在感兴趣的有效频谱范围之上记录入射在检测器的光敏表面上的发射光或透射光（中的一个或多个）的频谱。取决于波长或者作为有效频谱范围内的光的波长的函数，频谱包含与入射在检测器上的光的性质有关的信息，例如其强度。取决于获得它们的方式，在两种类型的频谱之间做出区分：如果发射光或透射光的波长保持恒定，并且通过偏移其频谱通道范围而借由第一光学路径中的可调谐单色仪来改变激发光的波长，获得激发频谱。另一方面，发射频谱（或者透射频谱）是激发光的波长固定的扫描的结果，而第二光学路径中的可调谐单色仪的频谱通道范围发生偏移。如果两个单色仪的频谱通道范围被调谐，这称为三维频谱扫描，经由其产生三维频谱。为了在相对大的有效频谱范围之上记录频谱，可调谐色散单色仪中的色散元件典型地相对于间隙孔径旋转，以便使频谱通道范围的频谱位置偏移并且因而使得能够在有效频谱范围的不同波长处实现连续测量。EP2975369A1此处描述了所建立的致动单色仪的方式，其中首先通过使用第一步进电机旋转单色仪的光学光栅来逼近连续波长，并且一旦最终已经达到目标位置（即，期望波长），旋转运动就停止并且然后开始测量。一旦测量完成，使用光栅的分立旋转移动以便移动到频谱范围的下一波长，诸如此类。EP2975369A1描述了以下问题：特别地光学光栅中的惯性具有以下结果：在光学光栅的不同对准位置或旋转角度之间快速改变的情况下——其中出现高加速度和制动力——可能出现光学光栅的高频机械振动。为了实现期望的波长精度，因此必要的是接受延长的等待时间，在该等待时间期间，振动衰减并且然后最终，仅期望的波长入射在连接于下游的狭缝孔径。为了仍然能够以高精度和短等待时间来在不同读取波长处执行频谱测量，提出将无接触操作涡流阻尼器的阻尼元件插入在步进电机和光学光栅之间的驱动链中。问题和解决方案本专利技术的目标是提供一种用于样品的光学性质的频谱分辨测量的方法，该方法准许在相对短的记录时间之上针对频谱具有大精度的高吞吐量测量。另一个目标是提供一种适用于执行该方法的系统。这些目标经由具有权利要求1的特征的方法以及经由具有权利要求9的特征的系统而实现。在从属权利要求中指定有利发展。所有权利要求的用词都通过引用而成为说明书的内容。已经发现的是，相对长的记录时间可以得到完整频谱，这是归因于所建立的致动可调谐单色仪的方式，其中通过单色仪在开始/停止操作中以步进的方式逼近连续波长，并且每一次仅在最终已经达到目标位置之后开始测量。在连续波长之间的改变期间，在光栅或者滤波器的移动期间的必要加速和制动斜坡引起相对长的总测量时间，特别是对于高频谱分辨率，即，在连续波长之间的相对小波长步长中。关于针对频谱的记录时间的开始/停止操作的具体缺点在依照所要求保护的专利技术的方法和系统中得以避免。在所要求保护的专利技术的方法和系统中，使用以具有可指定脉冲频谱的光脉冲的形式的光。作为结果，包含在光中的信息可以在检测器中与以脉冲的方式而言为短的具体时间间隔或测量时间联系起来。为了使得能够实现脉冲操作，例如，可以将激发光以具有可指定脉冲频率的光脉冲的形式辐射到样品上。为此目的，例如，可以经由脉冲光源而生成以具有可指定脉冲频谱的光脉冲的形式的激发光。出于该目的，系统可以例如具有闪光灯，所述闪光灯至少可关于闪烁频谱来进行控制。还可能的是利用连续发射的光源（CW光源），并且在它入射于样品上之前经由可控制的机械、电子或光电子快门等而将发射光细分或切分为光脉冲。原则上，还可能利用激发光连续地辐射样品并且在第二光学路径中或本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于样品的光学性质的频谱分辨测量的方法，包括：将样品布置在测量位置（MP）处；使用光源（LQ）生成光；在第一光学路径（P1）中向样品（P）传送作为激发光的光的频谱分量；以及在第二光学路径（P2）中向检测器（DET）传送已经由样品发射或透射的光；其中可调谐单色仪（MC1、MC2）布置在第一光学路径中和/或第二光学路径中；通过使可调谐单色仪的频谱通道范围偏移而在有效频谱范围之上记录发射光或透射光的频谱，其特征在于使用以具有可指定脉冲频谱的光脉冲的形式的光；以偏移速度连续地从初始波长向结束波长偏移可调谐单色仪的频谱通道范围以用于记录频谱；以及经由控制器使光的脉冲频率与频谱通道范围的偏移速度同步使得发射光或透射光的多个测量发生在对应多个频谱支持点（ST1、ST2、STn）处的有效频谱范围内。

【技术特征摘要】
2016.09.26 EP 16190571.61.用于样品的光学性质的频谱分辨测量的方法，包括：将样品布置在测量位置（MP）处；使用光源（LQ）生成光；在第一光学路径（P1）中向样品（P）传送作为激发光的光的频谱分量；以及在第二光学路径（P2）中向检测器（DET）传送已经由样品发射或透射的光；其中可调谐单色仪（MC1、MC2）布置在第一光学路径中和/或第二光学路径中；通过使可调谐单色仪的频谱通道范围偏移而在有效频谱范围之上记录发射光或透射光的频谱，其特征在于使用以具有可指定脉冲频谱的光脉冲的形式的光；以偏移速度连续地从初始波长向结束波长偏移可调谐单色仪的频谱通道范围以用于记录频谱；以及经由控制器使光的脉冲频率与频谱通道范围的偏移速度同步使得发射光或透射光的多个测量发生在对应多个频谱支持点（ST1、ST2、STn）处的有效频谱范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以具有可指定脉冲频率的光脉冲的形式将激发光辐射到样品上，其中优选地，以具有可指定脉冲频率的光脉冲的形式的激发光经由脉冲光源（LQ）而生成。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，频谱通道范围在恒定偏移速度下从开始位置向结束位置连续地偏移。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，频谱通道范围在变化的偏移速度下从开始位置向结束位置偏移，其中偏移速度取决于频谱的至少一个性质而变化。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在通道范围的偏移期间确定连续频谱支持点之间的所检测的光中的强度改变，并且通道范围的偏移速度取决于所述强度改变而改变。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在频谱的记录开始之前，存在速度变化函数的参数，并且取决于速度变化函数来控制偏移速度。7.根据权利要求4、5或6所述的方法，其特征在于，与连续频谱支持点之间的强度改变反比例地执行偏移速度的控制或调节，使得具有相对强的强度改变的频谱范...

【专利技术属性】
技术研发人员：F施莱芬鲍姆，B胡特，
申请(专利权)人：伯托科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE