[发明专利]用于对样品的光学性质进行光谱学测量的方法和系统

说明书

技术领域和背景技术

本发明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”。DE 10 2013 224 463 A1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。WO 2012/095312 A1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。