Оптические системы аналитических ультрацентрифуг
Основными данными, получаемыми на AUC, являются радиальные распределения концентрации или результаты сканирования, полученные с интервалами от нескольких секунд (для скоростной седиментации) до нескольких часов (для седиментационного равновесия). При вращении ротора создаются сканы, когда кювета проходит по пути оптического детектора.
Оптическими системами, используемыми в настоящее время для AUC, являются спектрофотометры поглощения и интерферометры Рэлея.
Сканы создаются, когда кювета проходит по пути оптического детектора.
Поглощающая спектрофотометрия
Наиболее часто используемый детектор для AUC, оптическая система поглощения (т. е. двухлучевой спектрофотометр), считается самым простым в использовании. Повышенная чувствительность оптики поглощения позволяет выполнять исследования образцов при концентрациях, слишком малых для интерференционной оптики.
Базовый процесс для получения скана поглощения состоит из четырех этапов:
- Ксеноновая импульсная лампа высокой интенсивности (которая позволяет использовать волны от 190 до 800 Нм) даёт короткий световой импульс, когда на пути детектора оказывается выбранный сектор.
- Кюветы и отдельные секторы сканируются по очереди, при этом синхронизационную информацию предоставляет эталонный магнит в основании ротора.
- Щель ниже образца перемещается, чтобы обеспечить выборку различных радиальных положений.
Интерференционная оптика Рэлея
Этот метод основывается на том принципе, что скорость света уменьшается по мере его прохождения через область с более высоким показателем преломления. В интерференционной оптике, используемой для AUC, монохроматический свет проходит через две тонких параллельных щели, один под каждым сектором двухсекторной кюветы. Одна кювета содержит образец раствора, а другая содержит образец растворителя в диализном равновесии.
Световые волны, возникающие из входных щелей и проходящие через два сектора, попадают под воздействие интерференции для образования полосы переменных светлых и темных «интерференционных полосок». Когда показатель преломления в выбранном секторе выше, чем в эталоне, волна, проходящая через образец, затормаживается относительно эталонной волны. Это приводит к тому, что положения полосок сдвигаются по вертикали пропорционально разности концентрации относительно базовой точки.
Так как сигнал из оптической интерференционной системы не зависит от хромофора, бесцветные соединения (например, полисахариды и липиды) можно охарактеризовать с помощью AUC. В действительности любой материал с показателем преломления, который отличается от эталона, будет способствовать интерференционному сигналу.
В отличие от системы поглощения, интерференционный сигнал имеет очень малый стохастический шум. Однако напряжение на оптических компонентах может привести к изменениям показателя преломления, поэтому в интерференционной оптической системе всегда следует использовать ячейки с сапфировыми стеклами. Для получения точных результатов при использовании интерференционной оптики также требуется точное выравнивание и фокусировка, но после соответствующего выравнивания и фокусировки интерференционные оптические приборы остаются стабильными в течение длительного периода времени.
