DE69323060T2

DE69323060T2 - Optische Detektorvorrichtung für die chemische Analyse von kleinen fluiden Probenvolumina

Info

Publication number: DE69323060T2
Application number: DE69323060T
Authority: DE
Inventors: Alfredo Emilio Dr. Ch-4104 Oberwil Bruno; Carlo S. Dr. D-79756 Weil Am Rhein Effenhauser; Beat Ch-4125 Riehen Krattiger; Francois Dr. Ch-4153 Reinach Maystre; Philippe F-68220 Hegenheim Nussbaum
Original assignee: Novartis AG
Current assignee: Zeptosens AG
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2013-03-19
Also published as: DE69323060D1; JPH06300690A; EP0616211A1; US5636017A; EP0616211B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Detektorvorrichtung für die chemische Analyse von kleinen fluiden Probenvolumina, wie sie beispielsweise bei der Kapillarelektrophorese (CE) bei der Mikrokonnen-Chromatographie oder bei der Kapillar-Chromatographie (HPLC) verwendet wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Kapillarelektrophorese (CE), die Mikrokolonnen-Chromatographie und die Kapillar-Chromatographie, insbesondere die Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) sind allgemein bekannte Techniken für die chemische Trennung in Flüssigphase bei der chemischen Analyse kleiner Volumina. Es besteht ein großer Bedarf an Verbesserungen des instrumentalen Aufbaus bei diesen Trenntechniken, um bessere Trennergebnisse zu erzielen oder eine sogenannte größere Zahl theoretischer Böden, kürzere Analysezeiten und niedrigere Wirkstoffverbräuche. Unter den zahlreichen Aspekten, die zur Gesamtleistung bei der Kapillarelektrophorese (CE) und der Mikrokolonnen- und Kapillar-Chromatographie (HPLC) beitragen, ist die Detektion, die zumeist mit optischen Verfahren durchgeführt wird, ein sehr wichtiger Punkt. Es besteht die vorherrschende Forderung, in der Lage zu sein, die interessierenden Substanzen in Nanoliter- oder sogar Picolitervolumina zu ermitteln. Die Detektion bildet somit das Haupthindernis beim Streben nach größerer Miniaturisierung bei der chemischen Analyse kleiner Volumina.
Bei der Kapillarelektrophorese müssen beispielsweise Totvolumina vermieden werden, damit das räumliche Profil der eluierenden Substanzen erhalten bleibt, und ferner in Anbetracht dessen, daß das Gesamtvolumen der Trennstufe einschließlich der Detektorvor richtung gewöhnlich kleiner als 1 ml ist. Unter diesen Umständen hat sich erwiesen, daß aussagekräftige Ergebnisse nur durch eine Erfassung in der Kolonne erzielt werden können. Dieses ist auch bei der HPLC der Fall. Aus dem Stand der Technik sind mehrere Anordnungen für die optische Erfassung in der Kolonne bekannt. Diese enthalten Detektorvorrichtungen für Absorptions-, Fluoreszenz- und Brechungsindexmessungen, wie sie beispielsweise in N. J. Dovichi, Rev. Sci. Instrum. 61,3653 (1990) beschrieben sind. Es besteht jedoch zunehmend die Forderung, die Empfindlichkeit solcher Detektorsysteme zu verbessern, um ihre Detektorvolumina zu vermindern, während gleichzeitig die instrumentale Empfindlichkeit erhalten bleibt.
Laserinduzierte Fluoreszenz-(LIF-)Detektion wird heute als eines der empfindlichsten Detektorverfahren für chemische Trennungen in Kapillarröhren angesehen. Jedoch sind selbst Fluoreszenzdetektorverfahren auf der Grundlage gewöhnlicher Bogen- oder Glühlampen als Erregerquellen geeignet, obgleich sie weniger empfindlich sind.
Das Journal of Chromatography, Band 283, 1984, Amsterdam (NL), Seiten 99 bis 111 beschreibt eine Vorrichtung zur Isotachophorese, enthaltend einen Messinghalter zum Halten einer PTFE- Kapillare, der auch Vertiefungen zum Halten einer Eingabefaser und dreier Ausgabefasern senkrecht zur Richtung der Kapillare aufweist.
Die Hauptvorteile von Lasern im Vergleich zu konventionellen Erregerquellen liegt in ihren hohen Intensitäten und guten räumlichen Eigenschaften. Sowohl Laser- als auch konventionelle Lampen zeigen jedoch hohe Schwankungen ihrer Lichtintensitäten, was für Detektorzwecke sehr unerwünscht ist. Intensitätsschwankungen der Erregerquelle haben einen negativen Einfluß auf Fluoreszenzdetektorvorrichtungen, weil sie sich sowohl im Fluoreszenzsignal (S) als auch im Hintergrundrauschen (N) zeigen. Letzteres wegen des unvermeidlichen Anteils an Streulicht, das den gewöhnlich verwendeten Fotovervielfacher erreicht.
Fluoreszenzdetektoren, die ohne Streulicht arbeiten, sind als hintergrundfreie Detektoren bekannt. Das Grundrauschen dieser Detektoren wird durch Schrotrauschen dominiert, wie beispielsweise in A. Yariv, Optical Electronics, CDS, College Publishing, N. Y., 1985 beschrieben ist. Hintergrundfreie Detektoren sind für die Gasphasendetektion nicht unüblich, sie sind jedoch in der Flüssigphase schwieriger zu realisieren, und es ist bei Anwesenheit von flüssigkeitsgefüllten Kapillarrohre enger Bohrung sogar noch schwieriger. Diese Schwierigkeiten erwachsen hauptsächlich aus der Tatsache, daß Streulicht an den vier unvermeidlichen optischen Grenzflächen im Lichtausbreitungsmedium an der Meßzone erzeugt wird. Diese Schwierigkeiten sind detaillierter beispielsweise in A. E. Bruno, B. Krattiger, F. Maystre und H. M. Widmer, Anal. Chem., 63,2689 (1991) beschrieben. Die vier optischen Grenzflächen entstehen an den Wänden des Kapillarrohrs und sind die Grenzflächen Luft/FS, FS/Puffer, Puffer/FS und FS/Luft, wobei FS sich auf das Kapillarrohrmaterial bezieht, das gewöhnlich Quarzglas oder eine andere Glasart ist.
Es ist anzumerken, daß Streulicht nicht nur ein Hauptproblem bei Fluoreszenzdetektoren ist, sondern auch die Auflösung anderer Detektorvorrichtungen einschränkt, wie beispielsweise bei Absorptions- und Brechungsindexmessungen. Bei diesen Detektoranordnungen als auch bei jenen für Fluoreszenzmessungen bildet das Grundrauschen einen Hauptbegrenzungsfaktor für die Anwendung der entsprechenden Verfahren. Die endgültige Empfindlichkeit verwendeter optischer Detektoren ist häufig durch Rauschen und Drift begrenzt, die durch die thermischen Ausdehnungen der verwendeten Materialien, durch Schwingungen und Schliereneffekte in den Lichtausbreitungsmedien hervorgerufen werden, beginnend an der Lichtquelle und endend auf der Oberfläche des fotoelektrischen Detektors. Diese Rausch- und Driftquellen werden hauptsächlich an den zahlreichen optischen Grenzflächen erzeugt, wo Reflexion und Brechung stattfindet, und sie werden noch betont, wenn die angetroffenen Grenzflächen nicht flach sind, sondern eine Krümmung aufweisen, wie im Falle von Linsen oder runder Kapillaren.
In der Vergangenheit sind Lösungen vorgeschlagen worden, den Streulichtanteil, der die fotoempfindlichen Vorrichtungen, wie den fotoempfindlichen Detektor und die Fotovervielfacher erreicht, zu minimieren. Eine dieser Lösungen ist beispielsweise in N. J. Dovichi, Rev. Sic. Instrum. 61, 3653, (1990) beschrieben. Diese Lösung besteht in der Beseitigung aller optischer Grenzflächen im Bereich der Meßzone. Die sogenannte "fensterlose Zelle" ist als "Hüllströmungsküvette" bekannt und ist am Ende des Kapillarrohrs angeordnet. Leider ist diese Lösung nicht besonders einfach zu realisieren, und nur wenige optische Detektoren können in der beschriebenen Weise aufgebaut werden.
Bei indirekten Fluoreszenzdetektoranordnungen rührt das Grundrauschen fast vollständig vom Rauschen der Lichtquelle her. Bei der indirekten Fluoreszenz ist das Lösungsmittel oder der Puffer, der bei der Trennung verwendet wird, in niedriger Konzentration mit einem Fluorogen dotiert. Die Eluierung von nichtfluoresziereden Ionenanalyten anstelle einer Verdünnung des Lösungsmittels verdrängt den Fluoreszenzfarbstoff. Die Erfassung der interessierenden Substanzen wird durch Beobachtung der Abnahme der Fluoreszenz (d. h. ein Fluoreszenzabfall) wegen der Abnahme der Konzentration des Puffers oder Lösungsmittels beobachtet. Aus dem beschriebenen Erfassungsprinzip ist leicht verständlich, daß Intensitätsschwankungen der Erregerlichtquelle den Messungen entgegensteht.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile der Detektoranordnungen insbesondere für die chemische Analyse kleiner Volumina, die im Stand der Technik bekannt sind, zu überwinden. Es soll eine Detektoranordnung angegeben werden, die das Basisrauschen vermindert. Die Detektoranordnung soll mechanisch stabil sein, um die Wirkungen beispielsweise von Schwingungen und Wärmeausdehnungen aufgrund Temperaturdifferenzen und aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der unterschiedlichen, bei der Konstruktion verwendeten Materialien, zu minimieren. Optische Instabilitäten aufgrund von Intensitätsschwankungen der Lichtquelle und aufgrund von Streulicht an Grenzflächen sollen vermindert und vermieden werden. Die Detektoranordnung soll für die zahlreichen verschiedenen Detektionsverfahrensarten anwendbar sein, wie für Absorptions-, Fluoreszenz- und Brechnungsindexmessungen. Insbesondere für Detektorverfahren, die direkte oder indirekte Fluoreszenzverfahren verwenden, soll eine Detektoranordnung angegeben werden, die das Problem der Intensitätsschwankungen der Erregerlichtquelle überwindet. Es soll auch eine Detektoranordnung angegeben werden, die einfach miniaturisierbar ist, um die sehr gewünschten Ziele kürzerer Analysezeiten und geringeren Reagenzeinsatzes zu erreichen. Totvolumina sollen vermieden wer den, um in der Lage zu sein, interessierende Substanzen in Nanoliter- oder sogar Picolitermengen zu detektieren.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch eine optische Detektoranordnung für die chemische Analyse von kleinen fluiden Probenvolumina gelöst, wie sie beispielsweise in der Kapillarelektrophorese (CE) oder Mikrokolonnen- Chromatographie und der Kapillar-Chromatographie, speziell der Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) verwendet werden, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung enthalten zusätzlich die Merkmale eines oder mehrerer der abhängigen Ansprüche.
Somit wird gemäß Anspruch 1 eine Detektoranordnung insbesondere für die chemische Analyse kleiner Volumina angegeben, die eine Lichtquelle, ein Kapillarrohr und einen fotoelektrischen Detektor enthält. Die Anordnung der Lichtquelle relativ zum Kapillarrohr ist derart, daß Prüflicht, das von der Lichtquelle abgegeben wird, auf eine zu analysierende Probe fällt, die durch das Kapillarrohr fließt, während der fotoelektrische Detektor bezüglich des Kapillarrohres so angeordnet ist, daß er in der Lage ist, Licht aufzunehmen, das vom Kapillarrohr kommt. Der fotoelektrische Detektor ist mit einer Auswerteelektronik verbunden. Zwischen der Lichtquelle und dem Kapillarrohr wird das Prüflicht im wesentlichen in einer Führungseinrichtung geführt, die aus einem Material besteht, das einen Brechungsindex hat, der vergleichbar dem Brechungsindex des Kapillarrohres ist und der einen Brechungsindexgradienten etwa senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung des Prüflichts hat. Die Führungseinrichtung ist mit dem Kapillarrohr mittels eines lichtdurchlässigen Klebstoffs verbunden, der einen Brechnungsindex hat, der zu dem des Wandma terials des Kapillarrohrs innerhalb etwa 20% paßt, so daß Prüflicht, das das Führungsmaterial verläßt, auf das Kapillarrohr fällt. Durch Führung des Prüflichts zwischen der Lichtquelle und dem Kapillarrohr längs eines definierten Lichtweges in einem Material, das mit dem Kapillarrohr verbunden ist, werden Reflexionen an der Kapillarwand minimiert und somit der Umfang an Streulicht vermindert.
Das Problem von Intensitätsschwankungen wird durch Verwendung von Leuchtdioden (LEDs) als Lichtquelle gelöst, welches Merkmal Gegenstand der abhängigen Ansprüche 11 bzw. 12 ist. Wenn LEDs mit stabilisierten Stromquellen betrieben werden, sind sie Größenordnungen stabiler als Laser und konventionelle Lichtquellen und haben praktisch keine Intensitätsschwankungen.
Weitere Ziele und vorteilhafte Merkmale der beanspruchten Erfindung gehen aus der Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen hervor. In den schematischen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Detektoranordnung nach der Erfindung;
Fig. 2 eine Teilschnittdarstellung eines Übergangsbereichs zwischen einem Kapillarrohr (geschnitten) und einer optischen Faser in der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Detektoranordnung nach der Erfindung;
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer Detektoranordnung nach der Erfindung, geschnitten in einer Ebene senkrecht zur Achse eines Kapillarrohrs;
Fig. 5 eine Darstellung der Ausführungsform nach Fig. 4 geschnitten längs der Achse des Kapillarrohrs;
Fig. 6 eine vierte Ausführungsform einer Detektoranordnung nach der Erfindung geschnitten in einer Ebene senkrecht zur Achse eines Kapillarrohrs, und
Fig. 7 eine fünfte Ausführungsform einer Detektoranordnung nach der Erfindung geschnitten in einer Ebene senkrecht zur Achse eines Kapillarrohrs.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer optischen Detektoranordnung nach der Erfindung allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Insbesondere ist diese erste Ausführungsform einer Detektoranordnung eine interferometrische Vorrichtung speziell zur Beobachtung von Änderungen des Brechungsindex flüssiger Proben, die durch ein Kapillarrohr fließen. Die Prinzipien einer solchen interferometrischen Detektoranordnung sind beispielsweise in Analytical Chemistry, Band 63, Nr. 23 (1991), Seiten 2689 bis 2697 beschrieben; daher ist die nachfolgende Beschreibung dieser ersten Ausführungsform der Erfindung auf das wesentliche reduziert, das zum Verständnis der Erfindung notwendig ist.
Die interferometrische Detektoranordnung 1 enthält eine Lichtquelle 2, ein Kapillarrohr 3 und einen fotoelektrischen Detektor 4. Die Anordnung der Lichtquelle 2 relativ zum Kapillarrohr ist derart, daß Prüflicht P, das von der Lichtquelle 2 abgegeben wird, auf eine zu analysierende Probe S trifft, die durch das Kapillarrohr 3 fließt, während der fotoelektrische Detektor 4 relativ zum Kapillarrohr 3 so angeordnet ist, daß er in der Lage ist, Licht S zu erfassen, das vom Kapillarrohr 3 kommt. Die Überlagerung des Lichtes L, das von der inneren optischen Grenzfläche des Kapillarrohrs 3 bzw. von der Probe reflektiert wird, führt zu einem Interferenzmuster I, das durch den fotoelektrischen Detektor 4 beobachtet wird. Bei dieser ersten Ausführungsform ist der fotoelektrische Detektor 4 vorzugsweise eine positionsempfindliche Diode und ist mit einer Auswerteelektronik 5 verbunden. Bei Änderungen des Brechungsindex der durch das Kapillarrohr 3 fließenden Probe ändert das Interferenzringmuster I seine Gestalt und wird verschoben. Die Änderungen des Ringmusters I wird durch den fotoelektrischen Detektor 4 erfaßt. Die sich ergebenden elektrischen Signale werden der Auswerteelektronik 5 zur Verstärkung, Umwandlung und Auswertung zugeführt. Insoweit entspricht die interferometrische Detektoranordnung den aus dem Stand der Technik Bekannten.
Gemäß der Erfindung wird das Prüflicht P zwischen der Lichtquelle 2 und dem Kapillarrohr 3 im wesentlichen in einer Führungseinrichtung 6 geleitet, die aus einem Material besteht, das einen Brechungsindex hat, der dem des Kapillarrohrs 3 vergleichbar ist und das einen Brechungsindexgradienten etwa senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Prüflichts hat. Die Prüflichtführungseinrichtung 6 ist mit dem Kapillarrohr 3 derart verbunden, daß Prüflicht P, das aus dem Führungsmaterial austritt, auf die Probe S trifft, die durch das Kapillarrohr 3 fließt.
Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Prüflichtführungseinrichtung 6 ein optischer Wellenleiter, vorzugsweise eine Einzelmode-Optikfaser, die den Polarisationszustand des Prüflichts P aufrecht erhält. Ein Ende der optischen Faser 6 ist mit dem Kapillarrohr 3 verbunden. Der Übergangsbereich 8, wo die optische Faser 6 und das Kapillarrohr 3 miteinander verbunden sind, hat einen Brechungsindex, der zum Brechungsindex der Wand des Kapillarrohrs innerhalb einer Grenze von etwa ±20% paßt. Die Verbindung zwischen der optischen Faser 6 und der Wand des Kapillarrohrs 3 kann durch direktes Verlöten der Grenzflächen erreicht werden. Gemäß der Erfindung wird die Verbindung zwischen der optischen Faser 6 und dem Kapillarrohr 3 durch Zusammenkleben mit einem transparenten Klebstoff erreicht, der einen Brechungsindex hat, der zum Brechungsindex der Wand des Kapillarrohrs 3 innerhalb etwa ±20% paßt. Geeignete Klebstoffe sind beispielsweise Zweikomponentenklebstoffe, wie beispielsweise jene, die von der Anmelderin vertrieben werden.
In Fig. 2 ist die Verbindung der optischen Faser 6 mit dem Kapillarrohr 3 detaillierter gezeigt. Das Kapillarrohr 3 ist in zwei Hälften eines Glasrohres 9 eingebettet. Am vorderen Ende der optischen Faser 6 ist die Beschichtung 6a entfernt. Die optische Faser 6 ist auf die Stirnfläche einer der Hälften aufgesetzt und ihr vorderes Ende in enge Nachbarschaft zur Wand des Kapillarrohres 3 bewegt. Etwas geeigneter transparenter Klebstoff 7 ist über die Anordnung gegossen und ausgehärtet. In diesem Falle sind sogenannte UV-Klebstoffe bevorzugt, die aushärten, wenn sie ultravioletter Strahlung (UV-Licht) ausgesetzt sind, um die endgültigen Einstellungen einfacher zu machen. Der UV-Klebstoff wird durch einfache Bestrahlung mit UV-Licht erst gehärtet, wenn die Einstellung der optischen Faser zufriedenstellend ist.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform einer interferometrischen Detektoranordnung dargestellt. In Fig. 3 ist nur der "Prüflichtteil" der Anordnung hervorgehoben. Der Detektions- und Auswerteteil ist nicht dargestellt, weil er konventionell und vergleichbar dem von Fig. 1 ist. Bei dieser zweiten Ausführungsform, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, ist das Kapillarrohr 3 auf einem Mikroskopschlitten 11 befestigt. Es versteht sich, daß jeder andere transparente Träger geeignet ist, sofern sein Brechungsindex nahe dem Brechungsindex des Kapillarrohrs ist. Ein geeigneter transparenter Klebstoff, der vorzugsweise UV-härtbar ist, ist über einen Teil des Kapillarrohrs 3 gegossen. Nachdem die optische Faser eingestellt worden ist, wurde der Klebstoff gehärtet. Die optische Faser 6 wird unter einem speziellen Winkel bezüglich einer zur Oberfläche des Mikroskopschlittens 11 senkrechten Linie eingestellt. Genauer gesagt, die Winkeleinstellung der optischen Faser 6 ist derart, daß das interessierende Ringmuster I den Mikroskopschlitten 11 in einer Richtung parallel zur senkrechten Linie verläßt. Das Ringmuster wird durch Rekombination eine (Proben-)Eindringteils und eines (Probenoberflächen-)Reflexionsteils des ankommenden Prüflichtstrahls erzeugt.
Aus den Fig. 1 und 3 kann leicht abgeleitet werden, daß der optische Wellenleiter 6 außeraxial um eine Distanz a bezüglich der Achse des Kapillarrohrs 3 angeordnet ist. Durch diese Anordnung erhält man ein Ringmuster, das einen hohen Kontrast aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der optische Wellenleiter 6 am Kapillarrohr derart angebracht, daß der Prüfstrahl P die Probe S, die durch das Kapillarrohr 3 fließt, etwa tangential trifft. Die Außerachsdistanz a, in der der optische Wellenleiter 6 bezüglich der Kapillarrohrachse montiert ist, liegt vorzugsweise etwa im Bereich des Innenradius r des Kapillarrohrs. Der Prüfstrahl P hat einen Strahlumfang am Austrittsende des optischen Wellenleiters 6. Da sich der Strahl nach dem Austreten aus dem optischen Wellenleiter 6 erweitert, nimmt seine Strahlenbreite zu. Wenn der Strahl die Probe innerhalb des Kapillarrohrs trifft, sollte der Strahldurchmesser vorzugsweise innerhalb 1/5 bis 1/1 des Innenradius r des Kapillarrohres 3 sein.
Der optische Wellenleiter 6 ist vorzugsweise mit der Lichtquelle 2 verbunden. Die Verbindung wird am besten mittels konventioneller Einrichtungen mit einem transparenten Klebstoff erreicht. Falls gewünscht, können eine oder mehrere Linsen, vorzugsweise Gradientenindexlinsen, sogenannte GRIN-Lisen mit der Anordnung zwischen der Lichtquelle 2 und dem optischen Wellenleiter 6 verbunden werden. Die Lichtquelle 2, vorzugsweise eine Laserdiode, die entweder kohärentes oder nicht-kohärentes Licht abgibt, der optische Wellenleiter 6, vorzugsweise eine die Polarisation aufrechterhaltene Einzelmode-Optikfaser, und das Kapillarrohr 3, das vorzugsweise aus Quarzglas besteht, bilden somit eine miteinander verbundene Anordnung, die frei von optischen Grenzflächen ist, die mechanisch steif ist und thermisch gekoppelte Verbindungen hat. Mechanische Schwingungen stören daher den Prüflichtweg nicht, und Wärmeeinflüsse werden längs der Verbindungen schnell verteilt, so daß Temperaturdifferenzen vernachlässigt werden können. Daher, und weil die Materialien des optischen Wellenleiters 6 und des Kapillarrohres 3 vergleichbare Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, sind thermische Einflüsse auf das Grundrauschen praktisch vermieden.
Während die Ausführungsformen der Erfindung gemäß der Fig. 1 bis 3 eine interferometrische Detektoranordnung zeigen, sind in den Fig. 4 bis 6 beispielhafte Ausführungsformen von Detektoranordnungen gemäß der Erfindung gezeigt, die auf dem Prinzip der Fluoreszenz basieren. In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Detektoranordnung gezeigt, die sowohl auf dem Prinzip der Fluoreszenz als auch auf dem der Absorption basiert. Die Fluoreszenzdetektoranordnung in den Fig. 4 und 5 ist in zwei Schnittdarstellungen gezeigt, wobei in Fig. 4 die Detektoranordnung in einer Ebene senkrecht zur Erstreckung des Kapillarrohrs geschnitten ist, und Fig. 5 zeigt die gleiche Detektoranordnung längs der Achse des Kapillarrohrs geschnitten. In den Fig. 4 und 5 ist die beispielhafte Ausführungsform der Detektoranordnung insgesamt mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet. Sie besteht in Analogie zu den interferometrischen Detektorvorrichtungen 1 und 10, die zuvor beschrieben wurden, aus einer Lichtquelle 22, einem Kapillarrohr 23 und einem fotoelektrischen Detektor 24. Die Anordnung der Lichtquelle 22 relativ zum Kapillarrohr 23 ist derart, daß Prüflicht P, das von der Lichtquelle 22 abgegeben wird, auf die zu analysierende Probe S trifft, die durch das Kapillarrohr 23 fließt, während der fotoelektrische Detektor 44 relativ zum Kapillarrohr 23 derart angeordnet ist, daß er in der Lage ist, Fluoreszenzlicht S zu erfassen, das von der Probe S abgegeben wird, die durch das Kapillarrohr 23 fließt.
Gemäß der Erfindung ist zwischen der Lichtquelle 22 und dem Kapillarrohr 23 eine Prüflichtführungseinrichtung 26 angeordnet, die aus einem Material besteht, das einen Brechungsindexgradienten etwa senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Prüflichtes hat. Die Prüflichtführungseinrichtung 26 ist mit dem Kapillarrohr 23 derart verbunden, daß Prüflicht P, das aus dem Führungsmaterial austritt, auf das Kapillarrohr 23 trifft. Wie bei den Detektoranordnungen 1, 10 vom Interferenztyp hat der Übergangsbereich 28, wo die Prüflichtführungseinrichtung 26 mit dem Kapillarrohr 23 verbunden ist, einen Brechnungsindex, der zu dem Wandmaterial des Kapillarrohrs innerhalb etwa ±20% paßt. Die Verbindung zwischen der Prüflichtführungseinrichtung 26 und der Wand des Kapillarrohrs 23 kann durch Klebverfahren oder durch direktes Verlöten der Grenzflächen erreicht werden, wie oben angegeben. In einer bevorzugten Variante der Erfindung wird die Verbindung zwischen der Führungseinrichtung 26 und dem Kapillarrohr 23 durch Zusammenkleben mit einem transparenten Klebstoff erreicht, der einen Brechungsindex hat, der zum Brechungsindex der Wand des Kapillarrohrs 23 innerhalb etwa ±20% paßt. Geeignete Klebstoffe sind dieselben, wie sie zuvor im Zusammenhang mit den Detektoranordnungen vom Interferenztyp beschrieben wurden. Die Lage der Prüflichtführungseinrichtung 26 relativ zum Kapillarrohr 23 ist derart, daß der Bauch des Prüfstrahls P innerhalb der Probe S liegt, die durch das Kapillarrohr 23 fließt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Prüfstrahlführungseinrichtung 26 ein optisches Element mit Gradientenbrechungsindex oder eine GRIN-Linse, vorzugsweise ausgewählt aus jenen der Marke SelFoc®, wie von NIPPON SHEET GLASS Co. Ltd. Verfügbar. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Prüflichtführungseinrichtung 26 ein optischer Wellenleiter, vorzugsweise eine Multimode-Optikfaser.
Das Ende der Prüflichtführungseinrichtung 26, wo das Prüflicht austritt, ist mit dem Kapillarrohr 23 verbunden. Zwischen der Lichtquelle 22 und der Prüflichtführungseinrichtung 26 sind vorzugsweise optische Interferenz- und/oder Sperrfilter 30 zur Aus wahl der Wellenlänge(n) des Prüflichtes P angeordnet. Diese Filter 30 sind auch mit der Prüflichtführungseinrichtung 26 verbunden, vorzugsweise sind sie mit dieser mittels eines Klebstoffs 27 entsprechend dem Klebstoff verklebt, der für die Einrichtung der Verbindung mit dem Kapillarrohr 23 verwendet wird. Die Lichtquelle 22 kann auch mit den Filtern 30 verklebt sein, jedoch sind die Lichtquelle 22, die Filter 30 und das hintere Ende der Prüflichtführungseinrichtung 26 vorzugsweise in ein Plexiglasgehäuse 31 eingebettet.
Bei einer am meisten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die sowohl das Prinzip der Absorption als auch das der Fluoreszenz verwendet, ist die Lichtquelle 22 eine Leuchtdiode (LED), die, wenn sie mit stabilisierter Stromversorgung arbeitet, eine sehr stabile Lichtquelle ist. Wenn Notwendigkeit für eine größere Intensität am Kapillarrohr 3 besteht, können zwei oder mehr LEDs zu einer LED-Gruppe zusammengebaut werden. Solche LED- Gruppen können LEDs enthalten, die Licht der gleichen Wellenlänge abgeben, oder LEDs enthalten, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen abgeben. Die gewünschten Wellenlänge(n) kann bzw. können dann durch Interferenz- oder Sperrschilder 30 im Prüflichtweg ausgewählt werden.
Um die Lichtquelle 22, den bzw. die Filter 30 und das hintere Ende der Prüflichtführungseinrichtung 26 im Plexiglasgehäuse 31 zusammenzubauen, das gewöhnlich einen integralen Teil der LED bildet, wird zunächst ein Loch in das Gehäuse 31 gebohrt. Die Tiefe des Loches im Originalgehäuse der LED reicht in die unmittelbare Nachbarschaft des LED-Kristalls 22, um in der Lage zu sein, die GRIN-Linse bzw. die optische Faser so eng wie möglich an den LED-Kristall 22 heranzubringen. Wenn ein oder mehrere Interferenz- oder Sperrfilter notwendig sind, um einen Teil des Emissionsspektrums der LED auszuwählen, werden diese am besten in das gebohrte Loch in das Gehäuse 31 zwischen dem LED-Kristall und der GRIN-Linse bzw. dem Wellenleiter eingesetzt. Vorzugsweise sind die Elemente in dem Loch mit einem transparenten, zum Brechungsindex passenden Klebstoff der vorgenannten Art verbunden. Das andere Ende der GRIN-Linse oder des optischen Wellenleiters 26 ist mit dem Kapillarrohr 23 unter Verwendung eines geeigneten transparenten, zum Brechnungsindex passenden Klebstoffs oder durch Lötverfahren (6) verbunden. Die Verbindung ist derart, daß die Mitte des Kapillarrohres in oder nahe dem Brennpunkt der GRIN-Linse für die wirksamste Beleuchtung der Probe S, die durch das Kapillarrohr 23 fließt, ist.
Zwischen dem Kapillarrohr 23 und dem fotoelektrischen Detektor 24 und mit dem Kapillarrohr 23 verbunden befindet sich wenigstens eine Probenlichtführungseinrichtung 32, die aus einem Material besteht, das einen Brechungsindexgradienten etwa senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Probenlichts hat, das von dem Kapillarrohr 23 kommt, und die in der Lage ist, das gesammelte Probenlicht L zum fotoelektrischen Detektor 24 zu leiten. Der Übergangsbereich, wo die Probenlichtführungseinrichtung 32 mit dem Kapillarrohr 23 verbunden ist, hat einen Brechungsindex, der etwa zu dem des Wandmaterials des Kapillarrohrs 23 innerhalb etwa ±20% paßt. Wie man detaillierter aus Fig. 5 entnehmen kann, enthält die Fluoreszenzdetektoranordnug 20 vier Prüflichtführungseinrichtungen 32, die dazu dienen, einen gewissen Anteil des Lichts L, das von der erregten Probe stammt, ober im Falle der indirekten Fluoreszenz von einem Additiv innerhalb der Probe stammt, zu einem oder mehreren fotoelektrischen Detektor(en) 24 zu leiten. In Fig. 4 ist ein fotoelektrischer Detektor schema tisch dargestellt. Es versteht sich, daß der bzw. die Detektor(en) 24 mit einer Auswerteeinheit verbunden ist bzw. sind, wo die detektierten Signale verstärkt, umgewandelt und nach gegebenen Kriterien ausgewertet werden. Die Auswerteeinheit ist konventionell und daher in den Zeichnungen nicht gezeigt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Probenlichtführungseinrichtung 32 aus optischen Fasern gebildet, die mit dem Kapillarrohr am einen Ende verbunden sind und die das Probenlicht L auf fotoelektrische Detektoren leiten, die an ihren anderen Enden angeordnet sind. Vorzugsweise sind die fotoelektrischen Detektoren auch mit den optischen Fasern mit einem transparenten und den Brechungsindex anpassenden Klebstoff verbunden. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Probenlichtführungseinrichtung 32 von sogenannten GRIN-Linsen gebildet, die das Probenlicht L auf vier getrennte fotoelektrische Detektoren oder auf einen gemeinsamen fotoelektrischen Detektor richten. Falls gewünscht, können irgendwo zwischen der Probenlichtführungseinrichtung und dem bzw. den fotoelektrischen Detektor(en) optische Interferenz- und/oder Sperrfilter angeordnet sein, die es ermöglichen, spezielle Wellenlängen des vom Probenvolumen innerhalb des Kapillarrohrs 23 abgegebenen Fluoreszenzlichts auszuwählen.
In der Ausführungsform der Fluoreszenzdetektoranordnung 20, die in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, hat das Streulicht, das von Reflexionen an den inneren optischen Grenzflächen des Kapillarrohrs 23 herrührt, seine maximale Intensität zumeist in der Ebene, die durch die X- und Z-Achsen in Fig. 4 definiert wird. Aus diesem Grunde ist es günstig, die sammelnden optischen Elemente (optische Wellenleiter oder GRIN-Linsen, Filter, Detekto ren) nicht in dieser YZ-Ebene anzuordnen. In der bevorzugten Ausführungsform der Fluoreszenzdetektoranordnung 20, die in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, sind die optischen Wellenleiter oder GRIN-Linsen daher längs des Umfangs des Kapillarrohrs derart angeordnet, daß ihre Achsen gegen die X-Achse des Kapillarrohrs geneigt sind (Winkel β' in Fig. 5) und auch gegenüber der Ausbreitungsrichtung Z des Prüflichts geneigt sind (Winkel α' in Fig. 4). Es ist anzumerken, daß in Fig. 4 und 5 nur die Projektionen der sammelnden optischen Elemente in der YX-Ebene und der XY-Ebene und somit die Projektionen α' und β' der echten Raumwinkel gezeigt sind. Die echten Raumwinkel liegen etwa beide bei etwa 20º bis 70º, vorzugsweise bei etwa 54,7º ±10º gegenüber der Achse des Kapillarrohrs (3) und der invertierten Ausbreitungsrichtung des Prüflichts P.
Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, sind die Elemente der Detektoranordnung 20 innerhalb eines lichtdichten Gehäuses 33 untergebracht, das mehrere Öffnungen unter verschiedenen Winkeln aufweist, um alle betroffenen Komponenten zusammenzufügen. Das Gehäuse 33 hat gute Wärmeleiteigenschaften. Seine Temperatur wird vorzugsweise durch ein Peltier-Element 35 und eine Wärmesenke 36 gesteuert, die an der Außenwand des Gehäuses 33 befestigt sind.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Detektoranordnung, die auch auf Fluoreszenz basiert. Diese beispielhafte Ausführungsform ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet. Die Detektoranordnung 40 enthält zwei Erregerlichtquellen 22, 22', die senkrecht zueinander vor dem Kapillarrohr 23 angeordnet sind. Die Konstruktion und die Einstellung des Prüflichtteils der Anordnung vor dem Kapillarrohr 23 entspricht grundsätzlich der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform. Die Erregerlichtquellen 22, 22' sind vorzugsweise LEDs oder LED-Gruppen, die entweder koherentes oder nicht-koherentes Licht abgeben. Wie in der Ausführungsform, die in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, sind die sammelnden optischen Elemente gegenüber der Achse des Kapillarrohrs und auch gegenüber den Ausbreitungsrichtungen Y bzw. Z der zwei Erregerlichtstrahlen geneigt. In Fig. 6 sind nur die Projektionen α&sub1;' und α&sub2;' der echten Raumwinkel gezeigt. Die echten Raumwinkel liegen bei etwa 20º bis etwa 70º, vorzugsweise bei etwa 54,7º ±10º in Bezug auf die Achse des Kapillarrohrs (3) und auf die invertierten Ausbreitungsrichtungen der zwei Prüflichtstrahlen. Die Detektoranordnung gemäß Fig. 6 erlaubt es, Fluoreszenzlicht L zu erfassen, das von der Probe S abgegeben wird, die durch das Kapillarrohr 23 fließt, als Folge gleicher oder unterschiedlicher Erregerwellenlängen des Prüflichts P. Wenn die LEDs 22, 22' Licht der gleichen Wellenlänge abgeben, dann ist die Intensität des Prüflichts hoch, mehr Licht wird auf das Probenvolumen gestrahlt, mehr Fluoreszenzzentren werden somit erregt und daher die Empfindlichkeit der Fluoreszenzdetektoranordnung gesteigert.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Detektoranordnung gezeigt. Diese Ausführungsform basiert sowohl auf dem Fluoreszenz- als auch auf dem Absorptionsprinzip. Die Ausführungsform auf LED-Grundlage ist mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet. Sie ist für die gleichzeitige Messung von Fluoreszenz und Absorbanz der Probe S bestimmt, die durch das Kapillarrohr 23 fließt. Die Seite links vom Kapillarrohr 23 entspricht grundsätzlich der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform. Auf der rechten Seite des Kapillarrohrs 23 ist eine zweite GRIN-Linse bzw. ein optischer Wellenleiter 61 gezeigt, die bzw. der koaxial zur Aus breitungsrichtung Z des Prüflichts P angeordnet ist, das von der Lichtquelle 22 kommt. Diese zweite GRIN-Linse bzw. optischer Wellenleiter erfaßt jenen Teil P' des Prüflichtes P, der durch die Kapillare 23 fließende Probe S in Richtung auf eine fotoempfindliche Vorrichtung 61, vorzugsweise eine Fotodiode, durchquert. Um sicherzustellen, daß nur Licht, das von der Lichtquelle 22 kommt und das Kapillarrohr 23 durchquert hat, die Fotodiode 63 erreicht, ist ein Schlitz 65 im Lichtweg hinter dem Kapillarrohr 23 angeordnet. Vorzugsweise liegt der Schlitz 65 zwischen dem Kapillarrohr 23 und der zweiten GRIN-Linse bzw. optischen Wellenleiter 61. Die Breite des Schlitzes 65 entspricht vorzugsweise etwa dem Innendurchmesser des Kapillarrohrs 23. Ein lichtdichtes Rohr um die zweite GRIN-Linse bzw. optischen Wellenleiter 61 verhindert, daß Streulicht die Fotodiode 63 erreicht. Unterhalb der fotoempfindlichen Vorrichtung 63 ist eine zweite fotoelektrische Diode 66 benachbart einem Durchlaßfensterteil 68 eines lichtdichten Gehäuses 67 für die Detektoranordnung 60 angeordnet. Aus einem Vergleich der Menge des Lichtes P von der Lichtquelle 22 mit dem Teil des Lichtes P', der das Kapillarrohr 23 durchquert hat und die Fotodiode 63 erreicht, mit jenem, der durch den zweiten fotoelektrischen Detektor 66 erfaßt wird, ist es möglich, durch Intensitätsschwankungen der Lichtquelle hervorgerufenes Rauschen zu berücksichtigen. Für diese Meßart wird eine spezielle Auswerteelektronik verwendet, die in der Lage ist, Daten aus Relativmessungen zu berechnen. Dadurch wird die instrumentale Empfindlichkeit weiter gesteigert.
Es ist anzumerken, daß das Kapillarrohr auch einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt haben kann. Das Kapillarrohr kann auch aus einem oder mehreren Kanälen hergestellt sein, die in eine planare Glasstruktur eingeätzt oder einschliffen worden sind. Die Lichtquelle kann eine halbleitende Lichtquelle sein, beispielsweise ein Halbleiterlaser oder Lasergruppe. Detektoranordnungen gemäß der Erfindung haben typischerweise Kapillarrohre 3, 23 mit Innenradien von etwa 2,5 um bis 125 um. Die Kapillarrohre 3, 23 sind gewöhnlich mit einer Polyimidbeschichtung versehen, die nur im Berührungsbereich mit den Führungseinrichtungen für das Prüflicht P entfernt ist.
Durch die Detektoranordnungen gemäß der Erfindung werden die drei Probleme optischer, mechanischer und thermischer Natur gleichzeitig angesprochen. Die Detektoranordnung ist mechanisch und thermisch hochstabil, weil:
i) wenigstens das Prüflicht, mit Ausnahme jenes an den zwei inneren optischen Grenzflächen des Kapillarrohrs, sich ohne Brechungen oder Reflexionen ausbreitet, sofern die Brechungsindizes der Komponenten und ggf. des Klebstoff innerhalb von ±20% miteinander übereinstimmen,
ii) die optischen Komponenten in der unempfindlichsten Konstruktion angeordnet sind, und
iii) sich Wärme schnell ausbreitet.
Im Falle der sogenannten Ein-Photon-Erregung tritt eine Emission bei längeren Wellenlängen als die der Erregung auf (d. h. λ{Erregung} < λ{Emission}). Sperr- und Interferenzfilter werden somit verwendet, Streulicht zu vermindern, was zu dem sogenannten Grundrauschen des fraglichen Chromatogramms oder Elektroferogramms beiträgt und das hauptsächlich durch Instabilitäten der Erregerlichtintensität hervorgerufen wird. Zieht man nun in Betracht, daß die Intensitätsstabilität von LEDs auf besser als 10&supmin;&sup5; stabilisiert werden kann, dann kann durch Verwendung von LEDs als Lichtquelle das Grundrauschen sehr gering selbst ohne optische Filter und somit bei Anwesenheit von Streulicht gehalten werden.
Bei den sogenannten indirekten Fluoreszenzdetektorverfahren rührt das Grundrauschen fast vollständig vom Rauschen der Lichtquelle her. Das Lösungs- oder Puffermittel, das bei der Trennung verwendet wird, ist mit einem Fluorogen in niedriger Konzentration dotiert. Eluierung von nicht-fluoreszenten Analyten durch Verdünnung des Lösungsmittels verdrängt den Fluoreszenzfarbstoff. Die Detektion der interessierenden Substanzen wird durch Beobachtung der Abnahme der Fluoreszenz (d. h. ein Fluoreszenzeinbruch) aufgrund einer Abnahme in der Konzentration des Puffer- oder Lösungsmittels ausgeführt. Der Einsatz von intensitäts stabilen LEDs als Lichtquelle für die indirekte Fluoreszenzdetektion vermindert somit das Grundrauschen.

Claims

1. Optische Detektoranordnung für die chemische Analyse von kleinen fluiden Probenvolumina, enthaltend eine Lichtquelle (2; 22), ein Kapillarrohr (3; 23) und einen fotoelektrischen Detektor (4; 24), der mit einer Auswerteelektronik (5) verbunden ist, wobei die Anordnung der Lichtquelle (2; 22) bezüglich des Kapillarrohrs (3; 23) derart ist, daß Prüflicht (P), das von der Lichtquelle (2; 22) abgegeben wird, auf eine zu analysierende Probe (S) trifft, die durch das Kapillarrohr (3; 23) fließt, während der fotoelektrische Detektor (4; 24) in Bezug auf das Kapillarrohr (3; 23) derart angeordnet ist, daß er in der Lage ist, Probenlicht (L), das von dem Kapillarrohr (3; 23) kommt, zu erfassen, wobei das Prüflicht (P) zwischen der Lichtquelle (2; 22) und dem Kapillarrohr (3; 23) im wesentlichen in einer Prüflichtführungseinrichtung (6; 26) geleitet wird, die aus einem Material besteht, das einen Brechungsindexgradienten etwa senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Prüflichts (P) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtführungseinrichtung mit dem Kapillarrohr (3; 23) mittels eines lichtdurchlässigen Klebstoffs verbunden ist, der einen Brechungsindex hat, der zu dem des Wandmaterials des Kapillarrohrs innerhalb etwa 20% paßt, so daß Prüflicht (P), das aus der Führungseinrichtung (6; 26) austritt, auf die Innenwand des Kapillarrohrs (3; 23) trifft.

2. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 1, bei der zwischen dem Kapillarrohr (3; 23) und dem fotoelektrischen Detektor (4; 24) wenigstens eine Probenlichtführungseinrichtung (32) angeordnet ist, die mit dem Kapillarrohr (3; 23) verbunden ist und aus einem Material besteht, das einen Brechungsindexgradienten etwa senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Probenlichtes (L) hat, das von dem Kapillarrohr (3; 23) kommt, und die in der Lage ist, das gesammelte Probenlicht (L) auf den fotoelektrischen Detektor (4; 24) zu leiten.

3. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 2, bei der das Probenlicht von dem Kapillarrohr zu dem fotoelektrischen Detektor durch eine Probenlichtführungseinrichtung und einen Übergangsbereich zwischen der Probenlichtführungseinrichtung (32) und dem Kapillarrohr (3; 23) geleitet wird, wobei der Übergangsbereich einen Brechungsindex hat, der mit dem des Wandmaterials des Kapillarrohrs innerhalb etwa ±20% übereinstimmt.

4. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 3, bei der zwischen der Lichtquelle (2; 22) und der Prüflichtführungseinrichtung (6; 26) optische Interferenz- und/oder Sperrfilter (30) angeordnet sind, um die Wellenlänge(n) des Prüflichts auszuwählen.

5. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 2, bei der zwischen der Probenlichtführungseinrichtung (32) und dem fotoelektrischen Detektor (4; 24) zweite optische Interferenz- und/oder Sperrfilter angeordnet sind.

6. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 1, bei der alle optischen Elemente, wie Lichtquelle (2; 22), Prüflichtführungseinrichtung (6; 26), Kapillarrohr (3; 23), Probenlichtführungseinrichtung (32), fotoelektrischer Detektor (4; 24) und optische Interferenz- und/oder Sperrfilter (30) mittels eines transparenten Klebstoffs miteinander verbunden sind, der einen Brechungsindex hat, der zu dem des Wandmaterials des Kapillarrohrs innerhalb etwa ±20% paßt.

7. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 1, bei der die Prüfstrahlführungseinrichtung (6; 26) und die Probenstrahlführungseinrichtung (32) optische Wellenleiter sind.

8. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 7, bei der für das Probenlicht (I) mehr als ein, vorzugsweise vier optische Wellenleiter als Probenlichtführungseinrichtung (32) vorgesehen sind, die längs des Kapillarrohrs (3; 23) derart angeordnet sind, daß ihre Achsen im Raum etwa 20º bis 70º, vorzugsweise 54,7º ±20% gegenüber der Achse des Kapillarrohrs (3) bzw. zur umgekehrten Ausbreitungsrichtung des Prüflichts (P) geneigt sind.

9. Optische Detektoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Prüfstrahlführungseinrichtung (6; 26) und/oder die Probenstrahlführungseinrichtung (32) optische Gradientenbrechungsindexelemente, vorzugsweise GRIN-Linsen sind.

10. Optische Detektoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Lichtquelle (2; 22) eine Leuchtdiode ist, die entweder kohärentes oder nicht-kohärentes Licht abgibt.

11. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 1, bei der die Lichtquelle (2; 22) aus einer Gruppe von Leuchtdioden besteht, die bei der gleichen oder bei unterschiedlichen Wellenlängen arbeiten.

12. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 1, bei der die Prüfstrahlführungseinrichtung (6) eine die Polarisation aufrechterhaltene optische Einzelmode-Faser ist.

13. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 12, bei der die optische Faser (6) an dem Kapillarrohr (3) derart angebracht ist, daß der Prüfstrahl (P) die Probe (S), die durch das Kapillarrohr (3) fließt, etwa tangential trifft mit einem Außerachsversatz (a) in Bezug auf die Mitte des Kapillarrohrs (3), der etwa dem Innenradius (r) desselben entspricht, so daß ein Teil des Prüflichtstrahls (P) die Probe (S) durchqueren kann, während ein anderer Teil des Prüflichtstrahls (P) an der Innenwand des Kapillarrohrs (3; 23) reflektiert wird und somit als Bezugsstrahl dient.

14. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 1, bei der das Kapillarrohr (3; 23) einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt hat.

15. Optische Detektoranordnung nach Anspruch 1, bei der das Kapillarrohr (3; 23) einen oder mehrere Kanäle aufweist, die in einen planaren Träger, wie beispielsweise Glas, Quarz oder Halbleitermaterialien, geätzt oder mikrogeschliffen sind.