DE1919628C3 - Anordnung zum automatischen Zählen und/oder Klassifizieren von in einem strömungsfähigen Medium dispergierten Teilchen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Zähl- und Meßgeräten ist es erforderlich, daß die einzelnen Teilchen in der Dispersion so durch d>e Optik der Zähl- und Meßanordnung geleitet werden, daß diese einzeln die Helligkeit des Lichtbündels beeinflussen oder einzeln Licht, vorzugsweise Fluoreszenzlicht, aussenden. Die auf diese Weise erhaltenen Lichtsignale werden dann mit an sich bekannten Mitteln in elektrische Signale verwandelt, gezählt und entsprechend ihrer Größe klassifiziert. Die Größe der Lichtsignale ist ein Maß für die physikalischen, physikalisch-chemischen oder chemischen Eigenschaften der Teilchen. Da die Teilchen meist mikroskopisch klein sind, dienen Durchflußkammern in derartigen Anordnungen vorzugsweise dazu, den Meßbereich für den Nachweis der Teilchen und die Messung deren Eigenschaften möglichst auf den Tiefenschärfebereich des verwendeten Objektivs, vorzugsweise eines Mikroskopobjektivs mit möglichst großer Apertur, zu begrenzen.

Es ist bereits eine Anordnung mit einer Durchflußkammer vorgeschlagen, die die Zählung und genaue Messung der Teilchen gestattet. Die Durchflußkammer dieser Anordnung ist bereits so ausgebildet, daß jedes einzelne Teilchen zur Zählung und Messung den Tiefenschärfebereich des verwendeten Mikroskopobjekiivs durchquert — und zwar mit einer Kornponcnte parallel zur optischen Achse des verwendeten Mikroskops. Diese Durchflußkammer trägt auch bereits der Forderung Rechnung, daß in ihr die Bauteile so angeordnet sein müssen, daß sich die Düsenöffnung, die die Meßstelle darstellt, auch bei Verwendung von Mikroskopobjektiven höchster Apertur in der Einstellebene des Objektivs befinden kann. Die besondere Ausgestaltung dieser Durchflußkammer verhindert sowohl beleuchtungsseitig (kondensorseitig) als auch* meßseitig (objektivseitig) Schattenbildung im Meßbereich.

Der wesentliche Nachteil der vorgeschlagenen Anordnung besteht darin, daß diese eine Durchflußkammer aufweist, in der sich in unmittelbarer Nähe des Meßbereichs und an diesen angrenzend Toträume befinden, die durch die konische Formgebung bedingt sind. Da sich die Dispersion in diesen Toträumen nicht oder nur wenig bewegt, können sich im Meßbereich oder in dessen Nähe Teilchen fangen und festsetzen. Häufige Störungen und Unterbrechungen des Zähl- und Meßablaufes sind die Folge davon. Ein weiterer Nachteil der bekannten Durchfluß kammer besteht darin, daß diese unter Berücksichtigung der Aperturwinkel von Kondensor und Objektiv zur Vermeidung von Spaltenbildung im Meßbereich nur sehr schwer zu bauen ist, wenn man berücksichtigt, daß Jie Abmessungen der Durchflußkammer irr. Meßbereich mikroskopisch klein sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Zählen und/oder Klassifizieren von Teilchen mit einer einfachen und trotz der Kleinheit des Meßbereiches leicht /u fertigenden Durchflußkammer ohne Toträume einzuführen, in der auch in der Nähe des Meßbereiches oder in demselben keine Teilchen hängenbleiben können, um den Zähl- und Meßablauf nicht zu stören oder zu blockieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zuflußkanal für die Dispersion mit seiner Düsenöffnung in einen senkrecht zur optischen Achse des Systems verlaufenden Kanal zum Hindurchleiten von pdrlikelfrc'em Dispersionsmedium mündci.

Durch den teilchenfreien Querstrom, in den die Dispersion einmündet, werden die /u zählenden und zu messenden Teilchen besonders schnell und vor aiiem vollständig von der die Meßstelle darstellenden Düsenöffnung weggeführt. Dies und die Tatsache, daß die erfindungsgemäße Durchflußkammer keine toten Räume in dei Nähe des Meßbereiches aufweist, in denen die Dispersion stagnieren könnte, hat zur Folge, daß während des Zähl- und Meßvorganges nunmehr keine Teilchen im Meßbereich hängenbkiben. wo sie dtn Zahl- und Meßvorgang stören oder sogar unterbrechen könnten. Dieser Vorteil ist deshalb von so großem Wert, weil während jedes einzelnen Zähl- und Meßvorganges 100 000 oder mehr Teilchen einzeln erfaßt und gemessen werden müssen, ohne daß der Vorgang durch hängengebliebene Teilchen gestört oder unterbrochen werden darf. Der Oyerstrom reinigt den Meßbereich laufend.

Die Störanfälligkeil der Durchflußkammer wird gemäß der Ausgestaltung der Erfindung nach dem Anspruch 2 dadurch völlig vermieden, daß an Stelle der von Glas oder Metall begrenzten starren Düse ein zusätzlicher, zum Dispersionsstrom koaxial angeordneter Hüllstrom im Meßbereich eine Düse mit flüssiger oder gasförmiger Begrenzung bildet, so daß im gesamten Meßbereich nirgends ein Teilchen festhalten kann. Diese Durchflußkammer weist noch den Vorteil auf, daß die Dimensionen im Bereich der Meßstelle wesentlich größer gewählt werden können, so daß auch gröbere Verunreinigungen in der Dispersion den Durchfluß sehr viel seltener blockieren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

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Es zeigt ter9 zur Auswahl des dem ersten Parameter zugeord-F i g. 1 einen schematischen Überblick über ein neten Wellenlängenbereiches des vom Teilchen emit-Zähl- und Meßgerät, tierten Lichtes und eine Meßblende 35 auf einen Fig. 2 einen Überblick über ein Zähl- und Meßge- Photomultiplier 10. Von der Teilerplatte 37 fällt das rät zur simultanen Erfassung von bis zu drei ver- 5 übrige Licht über eine zweite TeUerplatte 38 zu schiedenen Teilcheneigenschaften mit einer Durch- einem Teil auf einen Photomultiplier 39 und zum anflußkammer, deren Teil auf einen Photomultiplier 40. Vor diesen F i g. 3 eine Durchflußkammer mit Querstrom und beiden Photomultipliern sind ebenfalls Erregerlicht-F i g. 4 eine Durchflußkammer mit Querstrom und Sperrfilter 41, 42 bzw. Filter zur Auswahl der dem Hüllstrom. ίο zweiten und dritten Parameter zugeordneten Wellen-Das Licht einer konstanten Lichtquelle 1 fällt über längenbereiche des vom Teilchen emittierten Lichtes einen Kollektor 2, eine Leuchtfeldblende 4, ein Er- und je eine Meßblende 43, 44 angeordnet. Die von regerlichtfilter 3 und ein bei Auflichtbeleuchtung als jedem Photomultiplier erhaltenen Photostromsignale Kondensor dienendes Objektiv 8 auf die Meßstelle 7 werden, wie bei F i g. 1 beschrieben, gezählt und/oder innerhalb einer Durchflußkammer 6. Die Durchfluß- 15 ihrer Größe entsprechend klassifiziert 45, 46, 47. Mit kammer (Fig.3) besteht aus einem Crundkörper Hilfe einer.gleichmäßig arbeitenden Pumpe 48 wird (korrosionsfestes Metall, Glas) 22 mit einer zumin- eine konstante Durchflußgeschwindigkeit der Disperdest an der Meßstelle 7 zur optischen Achse der mi- sion durch die Durchflußkammer erreicht, die Bekroskopischen Anordnung parallelen Bohrung als Stimmung der Teilchenzahl pro Volumeneinheit ist Zuflußkanal 16 für die Dispersion. In diesem Grund- ao damit möglich. F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführung körper 22 befindet sich eine schmale, wannenförmige einer Durchflußkammer, bei der der Dispersions-Vertiefung 23 mit einem Zuflußkanal 24 und einem strom zunächst parallel zur optischen Achse des Mi-Abflußkanal 17 für einen Querstrom aus teilchen- kroskops geführt wird. Die Dispersion gelangt durch freiem Dispersionsmedium. In Richtung eines licht- eine Kapillare 28 an den Anfang eines Kanals 29; empfindlichen Empfängers 10 ist die Vertiefung für 25 der Kanal für den Dispersionsstrom 49, der von den Querstrom durch eine planparallele Platte aus einem Kanal 52 für einen Hüllstrom 50 umgeben ist, lichtdurchlässigem Material (Glas, Quarz) 19 abgc- fließt durch den engen Kanal 29, der bei 7 in einen deckt. Das von den die Meßstelle 7 passierenden rechtwinklig zur optischen Achse verlaufenden brei-Teilchen ausgesandte Streulicht und/oder Fluores- ten Kanal 23 einmündet. Der für die Abbildung auf zenzlicht fällt über das Mikroskopobjektiv 8, eine 30 den Photomultiplier maßgebliche Tiefenschärfebeoptische Teilerscheibe 34, die der Beleuchtung der reich, die »Objektivebene« des Mikroskops, befindet Meßstelle 7 bei Auflicht dient, das Objekt 8, ein sich an der Einmündungsstelle 7. Durch eine öffnung Erregerlichtsper'-filter9 und die Meßblende 35 auf 51 wird Dispersionsmedium für den Hüllsirom zugedic lichtempfindliche Oberfläche eines Photomulti- führt. Durch die Öffnung 26 wird ebenfalls Disperpliers 36. Die dort ausgelösten Photostromsignale 35 sionsmedium für den Querstrom 44 zugeführt, der werden mit Hilfe eines elektronischen Verstärkers 11 die Aufgabe hat, die Dispersion sehr schnell von der verstärkt und von einem elektronischen Zählgerät ge- Meßstelle 7 nach der Seite wegzuführen. Durch eine zählt. Das Braun'sche Rohr 13 dient der Kontrolle öffnung 27 werden die die Kammer durchfließenden der Photostromsignale. Histogramme der Photo- zwei oder bei Benutzung eines Hüllstromes drei Flüsstrom-Impulshöhen lassen sich mit Hilfe des Vielka- 40 sigkeitskomponenten weggeführt b?w. abgesaugt, nalanalysators 14 erhalten. Fig. 2 zeigt eine Ausfüh- Durch eine lichtdurchlässige, planparallele Platte 19 rung des Meß- und Zählgerätes zur simultanen Er- erfolgt nach dem Auflichtverfahren die Beleuchtung fassung von bis zu drei unabhängigen Parametern. der Meßstelle 7. und gleichzeitig gelangen die von Das von den Teilchen ausgesandte Licht fällt über den Teilchen emittierten Streulicht- und/oder Fluoein Objektiv 8 auf eine optische Teilerplatte 37. Hin 45 reszenzlichtsignale durch diese Deckplatte 19 in das Teil des Lichtes gelangt von dort über ein Lichtfil- Mikroskop.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum automatischen Zählen und/ oder Klassifizieren von in einem strömungsfähigen Medium dispergierten Teilchen, bestehend aus einer Durchflußmeßzelle und aus einem optischen System, welches seinerseits aus einer Einrichtung zum gleichmäßigen Beleuchten einer von der Dispersion im wesentlichen parallel zur optischen Achse des Systems unter Vereinzelung der Teilchen dufchfließbären, den Meßbereich seitlich begrenzenden Düsenöffnung der Meßzelle und aus einer Mikroskopanordnung zum Abbilden der Düsenöffnung auf ein an einen elektronisehen Schaltkreis angeschlossenes elektrooptisches Empfangselement besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuflußkanal für die Dispersion mit seiner Düsenöffnung (7) in einen senkrecht zur optischen Achse des Systems verlaufenden Kanal (23) zum Hindurchleiten von partikelfreiem Dispersionsmedium nu.ndei.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines an sich bekannten Hüllstromes um die Kappillare (28) zum »5 Zuführen der Dispersion ein Kabel (52) zum Zuführen von partikelfreiem Dispersionsmedium vor-esehcn ist.