Fluoreszenz-Detektoren gehören zu den optischen Detektoren. In einem Fluoreszenz-Detektor wird die Probe mit Licht einer definierten Wellenlänge bestrahlt. Das Licht wird von der Probensubstanz absorbiert und die Substanz dadurch in einen angeregten Zustand versetzt (Anregung). Wenn die Probensubstanz ihren Grundzustand wieder annimmt, strahlt sie Licht mit einer größeren Wellenlänge ab (Emission). Der Fluoreszenz-Detektor erfasst das von fluoreszierenden Substanzen emittierte Licht. Dabei wird der Photomultipler (PMT) im 90°-Winkel zur Lichtquelle positioniert.
Im Gegensatz zu UV-/VIS-Detektoren wird also nicht die Differenz zwischen zwei Lichtintensitäten (Absorption) gemessen, sondern ein sehr schwaches Lichtsignal.
Beispiele für die Anwendung von Fluoreszenz im täglichen Leben sind Textmarker oder optische Aufheller in Waschmitteln ("Weißmacher"). Bei Textmarkern absorbieren Tagesleuchtfarben (Neonfarben) den blauen und nahen, nicht sichtbaren UV-Bereich des Tageslichtes und emittieren Licht größerer Wellenlänge (typisch sind blaugrün, gelb und rot).
Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, wird der Lichtstrahl der Xenon-Blitzlampe (Nr. 1) über die Lampenoptik (Nr. 2) auf den Eingang des Anregungs-Monochromators (Nr. 3) gebündelt. Der Anregungs-Monochromator überträgt nur das Licht mit der ausgewählten Anregungs-Wellenlänge auf die Probe in der Messzelle (Nr. 4). Der Großteil des Lichts durchdringt die Probe und regt diese dabei zum Fluoreszieren an. Hinter der Messzelle misst ein Referenzsensor (Nr. 5) die Intensität des Anregungslichts. Das Referenzsignal dient zur Kompensation von Fluktuationen der Lampenintensität und verbessert so die Empfindlichkeit.
Nach dem Austritt aus der Messzelle wird das emittierte Licht über die Emissionsoptik (Nr. 6) auf den Emissions-Monochromator (Nr. 8) gebündelt.
Vor dem Emissions-Monochromator befindet sich ein Langpassfilter, welcher nur Licht oberhalb einer bestimmten Wellenlänge passieren lässt. In VF-Detektoren ist ein Filterrad (Nr. 7) installiert, das mit Hilfe eines Motors zwischen 5 Stellungen mit unterschiedlichen Grenzwellenlängen bewegt werden kann. Damit kann in vielen Anwendungen eine noch bessere Empfindlichkeit erreicht werden und zusätzlich erhöht sich die Flexibilität bei der Methodenentwicklung. VC-Detektoren besitzen einen Filter mit einer festen Grenzwellenlänge von 280 nm.
Der Emissions-Monochromator überträgt nur das Licht mit der ausgewählten Emissions-Wellenlänge auf einen Photomultiplier (PMT) (Nr. 9) , wo die Messung der Lichtintensität erfolgt. Ein zweiter, (optionaler) rotsensitiver Photomultiplier (Nr. 10) misst Licht im nahen Infrarotbereich (bis 900 nm).
Nr. | Komponente | Beschreibung |
---|---|---|
1 | Xenon-Blitzlampe | Lichtquelle für die Wellenlängen vom UV-Bereich bis zum nahen Infrarot-Bereich |
2 | Lampenoptik | Bündelt den Lichtstrahl der Xenon-Blitzlampe auf den Eingang des Anregungs-Monochromators |
3 | Anregungs-Monochromator | Lässt nur Licht mit der ausgewählten Anregungs-Wellenlänge passieren |
4 | Messzelle | Der Eluent mit den Analyten fließt durch die Messzelle. Das Anregungslicht gelangt durch die Messzelle zum Referenzsensor, das Fluoreszenzlicht verlässt die Messzelle im 90°-Winkel dazu. |
5 | Referenzsensor | Misst das Anregungslicht durch die Messzelle und wird zur Kompensierung von Lampenfluktuationen genutzt |
6 | Emissionsoptik | Bündelt den emittierten Lichtstrahl von der Messzelle auf den Emissions-Monochromator |
7 | Filterrad | Trägt die optischen Filter zum Ausblenden von Licht unterhalb der Langpasswellenlänge des ausgewählten Filters |
8 | Emissions-Monochromator | Lässt nur Licht mit der ausgewählten Emissions-Wellenlänge passieren |
9 | Photomultiplier (PMT) | Wandelt Licht in einen messbaren Strom |
10 | Zweiter PMT | Misst Licht im nahen Infrarotbereich (bis 900 nm) |