FR2612640A1

FR2612640A1 - Apparatus for detecting delayed luminescence, for a liquid medium

Info

Publication number: FR2612640A1
Application number: FR8703822A
Authority: FR
Inventors: Jean Lavorel
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-09-23
Anticipated expiration: 2007-03-19
Also published as: FR2612640B1

Abstract

The liquid medium being capable of emitting luminescence radiation with a delay, after excitation by an appropriate excitation radiation, the apparatus comprises a receptacle 2 intended to receive a determined quantity of the liquid medium, means 6 for exciting the said quantity in the receptacle, with the excitation radiation, and means 8 for detecting the luminescence radiation emitted, with a delay, by the said quantity in the receptacle. Application to detecting living phytoplankton, with oxygen-producing photosynthesis, in water.

Description

APPAREIL DE DETECTION DE LUMINESCENCE RETARDEE, POUR MILIEU
LIQUIDE
DESCRIPTION
La présente invention concerne un appareil de détection de luminescence retardée, pour milieu liquide. ELle s'applique notamment à ta détection de phytoplancton dans l'eau, et en particulier à l'évaluation des ressources en phytoplancton dans une installation d'ostréiculture ou de pisciculture, ainsi qu 'à la détection d'un risque de pollution aqueuse.DELAYED LUMINESCENCE DETECTION APPARATUS FOR MEDIUM
LIQUID
DESCRIPTION
The present invention relates to an apparatus for detecting delayed luminescence, for a liquid medium. It applies in particular to the detection of phytoplankton in water, and in particular to the evaluation of phytoplankton resources in an oyster or fish farming installation, as well as to the detection of a risk of aqueous pollution.

On connaTt déjà par le brevet allemand DE 3 027 317C2 et par l'article de W. GEBHARDT publie dans Physik in unserer
Zeit, 15 Jahrg. 1984, n06, p.182 à 190, un appareil de détection de luminescence pour milieu liquide, destiné à l'étude d'un milieu liquide susceptible d'émettre à retardement un rayonnement de luminescence, après excitation de ce milieu liquide par un rayonnement excitateur approprié.We already know by the German patent DE 3 027 317C2 and by the article by W. GEBHARDT published in Physik in unserer
Zeit, 15 Jahrg. 1984, n06, p.182 to 190, a luminescence detection device for liquid medium, intended for the study of a liquid medium capable of emitting luminescence radiation with delay, after excitation of this liquid medium by radiation suitable exciter.

Cet appareil connu, qui est utilisable pour la détection de phytoplancton en milieu aqueux, comprend notamment un dispositif d'excitation du milieu liquide par le rayonnement excitateur, ce dispositif étant traversé par le milieu liquide, ainsi qu'un autre dispositif prévu pour la détection du rayonnement de luminescence, ces deux dispositifs étant reliés par une canalisation dans laquelle circule le milieu liquide et qui est munie d'un piège à lumière. This known device, which can be used for the detection of phytoplankton in an aqueous medium, comprises in particular a device for excitation of the liquid medium by the excitation radiation, this device being traversed by the liquid medium, as well as another device intended for detection of luminescence radiation, these two devices being connected by a pipe in which the liquid medium circulates and which is provided with a light trap.

Il s'agit en fait d'un appareil à structure complexe. It is in fact a device with a complex structure.

La presente invention concerne un appareil plus simple qui remédie donc à cet inconvénient de complexité. The present invention relates to a simpler device which therefore overcomes this drawback of complexity.

Elle a pour objet un appareil de détection de
Luminescence pour milieu liquide, destiné à l'étude d'un milieu liquide susceptible d'émettre à retardement un rayonnement de
Luminescence, après excitation de ce milieu liquide par un rayonnement excitateur approprié, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- un recipient destiné à recevoir une quantité déterminée du milieu liquide,
- des moyens d'excitation de ladite quantité de milieu liquide dans Le récipient, par le rayonnement excitateur, et
- des moyens de détection du rayonnement de
Luminescence émis à retardement par ladite quantité de milieu liquide dans le recipient.It relates to a device for detecting
Luminescence for liquid medium, intended for the study of a liquid medium capable of emitting delayed radiation of
Luminescence, after excitation of this liquid medium by an appropriate excitation radiation, this apparatus being characterized in that it comprises:
- a container intended to receive a determined quantity of the liquid medium,
means for exciting said quantity of liquid medium in the container, by the excitation radiation, and
- means for detecting the radiation of
Luminescence emitted late by said amount of liquid medium in the container.

Dans L'appareil objet de l'invention, la détection de luminescence du milieu liquide est donc réalisée de manière "discontinue" en ce sens que l'on est amené à remplir le recipient de la quantité déterminée de milieu liquide, puis à effectuer ladite détection et ensuite à vider le récipient. In the apparatus which is the subject of the invention, the luminescence detection of the liquid medium is therefore carried out "discontinuously" in the sense that it is necessary to fill the container with the determined quantity of liquid medium, then to carry out the said detection and then emptying the container.

L'excitation du milieu liquide et la détection du rayonnement de luminescence sont effectuées dans le meme récipient. Il en résulte que l'appareil objet de l'invention est plus simple que
L'appareil connu mentionné plus haut.The excitation of the liquid medium and the detection of the luminescence radiation are carried out in the same container. It follows that the apparatus which is the subject of the invention is simpler than
The known apparatus mentioned above.

Selon un mode de réalisation préféré de l'appareil objet de l'invention, en vue de ne pas perturber ladite détection, le récipient est opaque excepté en deux zones respectivement prévues pour l'entrée du rayonnement excitateur et la sortie du rayonnement de luminescence. According to a preferred embodiment of the device which is the subject of the invention, in order not to disturb said detection, the container is opaque except in two zones respectively provided for the entry of the excitation radiation and the exit of the luminescence radiation.

De préférence, le récipient, les moyens d'excitation et les moyens de détection sont places à l'intérieur d'une enceinte opaque, ce qui contribue à éviter toute perturbation de ladite détection par une lumière parasite. Preferably, the container, the excitation means and the detection means are placed inside an opaque enclosure, which contributes to avoiding any disturbance of said detection by stray light.

Selon un mode de réalisation particulier de l'appareil objet de l'invention, cet appareil comprend en outre trois conduits opaques traversant l'enceinte dont deux sont respectivement munis d'électrovannes fixees contre la paroi interne de l'enceinte, ces deux conduits étant respectivement prévus pour remplir et vider le récipient du milieu liquide ; le troisième conduit est un évent muni de moyens de piégeage de lumière. According to a particular embodiment of the apparatus which is the subject of the invention, this apparatus further comprises three opaque conduits passing through the enclosure, two of which are respectively provided with solenoid valves fixed against the internal wall of the enclosure, these two conduits being respectively provided for filling and emptying the container of the liquid medium; the third conduit is a vent provided with light trapping means.

Ceci contribue à l'obtention d'une bonne opacité à la lumière extérieure à l'enceinte. This contributes to obtaining good opacity in light outside the enclosure.

Le conduit évent, dont les moyens de piégeage de lumière (parasite) peuvent comprendre une chicane optique, évite toute communication entre l'intérieur du récipient et l'intérieur de l'enceinte, ce qui assure la protection de l'intérieur de
L'enceinte contre le Liquide éventuellement corrosif de
L'intérieur du récipient, liquide qui peut être de l'eau de mer.The vent pipe, the light trapping means of which (parasite) may comprise an optical baffle, prevents any communication between the interior of the container and the interior of the enclosure, which ensures the protection of the interior of
The enclosure against the possibly corrosive liquid of
The inside of the container, liquid which can be sea water.

De préférence, Les moyens d'excitation sont placés à l'extérieur du récipient et munis de moyens d'obturation prévus pour isoler optiquement les moyens d'excitation de L'intérieur du récipient après ladite excitation. Preferably, the excitation means are placed outside the container and provided with sealing means provided for optically isolating the excitation means from the interior of the container after said excitation.

Ceci permet encore d'éviter toute perturbation de la détection de luminescence. This also makes it possible to avoid any disturbance in the detection of luminescence.

Le milieu liquide peut être susceptible de contenir une substance capable d'émettre à retardement ledit rayonnement de luminescence, après excitation par le rayonnement excitateur approprié. The liquid medium may be capable of containing a substance capable of emitting said luminescence radiation after a delay, after excitation by the appropriate excitation radiation.

Dans ce cas, les moyens de détection peuvent être prévus pour fournir des informations relatives à ta concentration du milieu liquide en ladite substance. In this case, the detection means can be provided to provide information relating to the concentration of the liquid medium in said substance.

L'appareil peut alors comprendre en outre des moyens de traitement des informations, prévus pour déterminer ladite concentration. The apparatus can then further comprise means for processing information, provided for determining said concentration.

Le milieu liquide peut être de l'eau (eau douce ou eau de mer) et ladite substance du phytoplancton à photosynthèse oxygénique. The liquid medium can be water (fresh water or sea water) and said substance of phytoplankton with oxygen photosynthesis.

Dans ce dernier cas, le récipient est de préférence en silice qui est notamment préférable au verre ordinaire, ce dernier étant susceptible de produire une Luminescence du même ordre de grandeur que celle dudit phytoplancton. In the latter case, the container is preferably made of silica which is in particular preferable to ordinary glass, the latter being capable of producing a luminescence of the same order of magnitude as that of said phytoplankton.

De préférence également, afin d'assurer la meilleure collection de la luminescence et de rendre le récipient en silice opaque à toute lumière parasite susceptible de perturber la détection, la paroi externe de ce récipient en silice est sablée et métallisée, excepté en deux zones respectivement prévues pour
L'entrée du rayonnement excitateur dans Le récipient et la sortie du rayonnement de luminescence de ce récipient.Preferably also, in order to ensure the best collection of luminescence and to make the silica container opaque to any stray light liable to disturb detection, the external wall of this silica container is sanded and metallized, except in two zones respectively. planned for
The entry of the excitation radiation into the container and the exit of the luminescence radiation from this container.

Enfin, les moyens d'excitation peuvent comprendre une lampe à incandescence sous-alimentée en énergie électrique, ce qui permet d'accrottre sa longévité et de déplacer son spectre d'émission vers le rouge, ceci favorisant l'absorption de la lumière émise par la chlorophylle du phytoplancton. Finally, the excitation means can comprise an incandescent lamp under-supplied with electrical energy, which makes it possible to increase its longevity and to shift its emission spectrum towards the red, this favoring the absorption of the light emitted by phytoplankton chlorophyll.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de La description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre purement indicatif et nullement Limitatif, en référence à la figure unique annexée. The present invention will be better understood on reading the description which follows, of an exemplary embodiment given purely by way of indication and in no way limiting, with reference to the attached single figure.

L'appareil conforme à l'invention, représenté schematiquement sur cette figure, est utilisable pour la detection, dans un échantillon d'eau douce ou d'eau de mer, du phytoplancton à photosynthèse oxygénique. The device according to the invention, shown diagrammatically in this figure, can be used for the detection, in a sample of fresh or sea water, of phytoplankton with oxygen photosynthesis.

On rappelle à ce propos que le phytoplancton à photosynthèse oxygénique est la fraction principale du phytoplancton, comprenant les micro-algues (chlorophycées, cyanobacteries...) dont L'appareil photosynthétique comporte les deux photosystèmes PSI et PSII et est capable d'oxyder l'eau et de dégager de l'oxygène. It is recalled in this connection that phytoplankton with oxygen photosynthesis is the main fraction of phytoplankton, including micro-algae (chlorophyceae, cyanobacteria ...) whose photosynthetic apparatus includes the two photosystems PSI and PSII and is capable of oxidizing l and give off oxygen.

Dans la présente invention, on détecte ainsi uniquement la partie vivante de la biomasse phytoplanctonique. In the present invention, only the living part of the phytoplanktonic biomass is thus detected.

Il s'agit d'une détection quantitative pour une population phytoplanctonique donnée, l'appareil conforme à
L'invention devant être réétalonné pour une autre population phytoplanctonique.This is a quantitative detection for a given phytoplankton population, the device conforms to
The invention to be recalibrated for another phytoplankton population.

On sait que dans une cellule végétale, la photolyse de l'eau est réalisee par un complexe protéique membranaire à manganese, appele système d'émission d'oxygène (SEO), etroitement associe à un autre complexe à chlorophylle, à savoir le centre réactionnel PSII. Ce dernier convertit L'énergie lumineuse absorbée par la chlorophylle et autres pigments accessoires en énergie chimique d'oxydo-réduction. Cette énergie sert en particulier à extraire successivement quatre électrons du SEO, ce qui permet l'oxydation de L'eau avec émission d'une molecule d'oxygène. We know that in a plant cell, water photolysis is carried out by a membrane protein complex with manganese, called oxygen emission system (SEO), closely associated with another chlorophyll complex, namely the reaction center. PSII. The latter converts the light energy absorbed by chlorophyll and other accessory pigments into redox chemical energy. This energy is used in particular to successively extract four electrons from the SEO, which allows the oxidation of water with the emission of an oxygen molecule.

Il s'agit d'un mecanisme séquentiel. Le SEO peut se trouver dans L'un des cinq états d'oxydation appelés SO, S1, S2,
S3, S4, correspondant respectivement à l'état fondamental réduit (SO) et au stockage de 1 à 4 équivalents oxydés (S1 à S4). Les étants oxydés sont métastables : à L'obscurité, ils se convertissent spontanément en Les états inférieurs avec une demivie comprise entre quelques secondes et environ 1 minute.It is a sequential mechanism. SEO can be found in one of the five oxidation states called SO, S1, S2,
S3, S4, corresponding respectively to the reduced ground state (SO) and to the storage of 1 to 4 oxidized equivalents (S1 to S4). Oxidized beings are metastable: In the dark, they spontaneously convert into lower states with a half-life between a few seconds and about 1 minute.

Ce phénomène, qu'on appelle désactivation, s'accompagne d'une luminescence chlorophyllienne "lente" (en fait, une fluorescence retardée à très longue durée de vie) émise dans le rouge, à des longueurs d'onde comprises entre 670 et 750 nanomètres environ, résultant d'une recombinaison de charges au niveau du centre réactionnel PSII. This phenomenon, called deactivation, is accompanied by a "slow" chlorophyllian luminescence (in fact, delayed fluorescence with very long life) emitted in red, at wavelengths between 670 and 750 nanometers approximately, resulting from a recombination of charges at the PSII reaction center.

Ainsi, dans la présente invention, on détecte la luminescence "lente" (LL) pendant un temps déterminé, de préférence au moins une minute, à la suite dtune préillumination des cellules qui peut être de l'ordre de 10 secondes, la détection commençant quelques secondes, de préférence 3 secondes, après cessation de cette illumination. Cette luminescence "lente" est le témoin de l'évolution spontanée des états oxydés du SEO. Thus, in the present invention, "slow" luminescence (LL) is detected for a determined time, preferably at least one minute, following a pre-illumination of the cells which can be of the order of 10 seconds, the detection starting. a few seconds, preferably 3 seconds, after cessation of this illumination. This "slow" luminescence is a witness to the spontaneous evolution of oxidized SEO states.

Sa présence dépend de manière absolue du bon état fonctionnel, et donc de l'intégrité, du SEO. La corrélation entre LL et SEO est bien établie.Its presence depends absolutely on the good functional condition, and therefore on the integrity, of the SEO. The correlation between LL and SEO is well established.

On considère donc dans la présente invention que lorsqu'une cellule de micro-algue meurt, la fonction du SEO disparaît très rapidement. La mesure de LL est donc bien spécifique de l'état vivant du phytoplancton à photosynthèse oxygéni que. It is therefore considered in the present invention that when a microalgae cell dies, the function of SEO disappears very quickly. The LL measurement is therefore very specific to the living state of oxygen-photosynthetic phytoplankton.

L'appareil schématiquement représenté sur la figure comprend un récipient 2 destiné å recevoir L'échantillon d'eau à analyser. Ce récipient a par exemple la forme d'un ballon sphérique. Ce baLlon est en silice fondue. Il est raccordé à sa base à une tubulure en T en silice. Cette tubulure est prévue pour Le remplissage et la vidange du récipient. The apparatus schematically shown in the figure comprises a container 2 intended to receive the sample of water to be analyzed. This container has for example the shape of a spherical balloon. This ball is made of fused silica. It is connected at its base to a T-tube made of silica. This tubing is intended for filling and emptying the container.

L'appareil comprend également, à l'extérieur du ballon 2, des moyens 6 d'excitation de la luminescence du phytoplancton à photosynthèse oxygénique susceptible d'être contenu dans l'eau analysee. The apparatus also comprises, outside the balloon 2, means 6 for exciting the luminescence of phytoplankton with oxygen photosynthesis capable of being contained in the water analyzed.

L'appareil comprend aussi, à L'extérieur du ballon 2, des moyens de détection 8 de ladite luminescence. The apparatus also comprises, outside the balloon 2, means 8 for detecting said luminescence.

Les moyens d'excitation 6 comprennent, dans un bottier 10, une lampe à incandescence 12 associee à un condenseur (optique) 14 ainsi qu'à un obturateur électromécanique 16 destine à l'ouverture ou la fermeture, sur commande, d'une fenêtre 17 prévue, dans la paroi du bottier 10, pour la sortie de la lumière émise par la lampe. The excitation means 6 comprise, in a case 10, an incandescent lamp 12 associated with a condenser (optical) 14 as well as an electromechanical shutter 16 intended for the opening or closing, on command, of a window 17 provided in the wall of the boot 10 for the exit of the light emitted by the lamp.

Cette Lampe, qui peut avoir une puissance de l'ordre de quelques watts, est de préférence sous-alimentee, afin de déplacer son spectre d'émission vers le rouge, ce qui favorise l'absorption de lumière par la chlorophylle et accroît en même temps la longévité de la lampe. This lamp, which can have a power of the order of a few watts, is preferably undernourished, in order to shift its emission spectrum towards the red, which promotes the absorption of light by chlorophyll and increases at the same time time the longevity of the lamp.

Les moyens de detection 8 comprennent un photomultiplicateur 18 associé à un obturateur électromécanique 20 prévu pour obturer ou laisser apparaStre sur commande, ta fenêtre d'entrée du photomultiplicateur 18. The detection means 8 comprise a photomultiplier 18 associated with an electromechanical shutter 20 provided for closing or letting appear on command, your input window of the photomultiplier 18.

Sur la figure, les moyens d'excitation 6 et les moyens de détection 8 sont situés en regard l'un de l'autre, ce qui facilite d'ailleurs la compréhension de La figure, mais dans un mode de réalisation préféré non représenté, les "axes" respectifs des moyens d'excitation 6 et des moyens de détection 8 sont orthogonaux. In the figure, the excitation means 6 and the detection means 8 are located opposite one another, which also facilitates understanding of the figure, but in a preferred embodiment not shown, the respective "axes" of the excitation means 6 and the detection means 8 are orthogonal.

Afin de ne pas perturber la detection, le ballon 2 muni de sa tubulure 4, Les moyens d'excitation 6 et les moyens de détection 8 sont placés dans une enceinte 22 opaque et métallique (pour constituer un blindage electrique). In order not to disturb the detection, the balloon 2 provided with its tubing 4, the excitation means 6 and the detection means 8 are placed in an opaque and metallic enclosure 22 (to constitute an electrical shielding).

L'introduction et l'évacuation des échantillons sont effectuees par gravité au moyen de canalisations pénétrant dans l'enceinte par des traversées (par exemple des presse-étoupe) egalement opaques à la lumière. The introduction and evacuation of the samples is carried out by gravity by means of pipes penetrating into the enclosure by crossings (for example cable glands) also opaque to light.

Plus précisément, une canalisation 24, prévue pour
L'introduction de l'échantillon dans le ballon 2, pénètre dans
L'enceinte 22 par le haut de celle-ci et se raccorde à l'une des deux branches de la tubulure 4. Une canalisation 26, prévue pour t'évacuation de L'échantillon, est raccordée à l'autre branche de la tubulure 4 et traverse L'enceinte 22 à la partie inférieure de cette dernière.More specifically, a pipe 24, provided for
The introduction of the sample into flask 2 enters
The enclosure 22 from above it and connects to one of the two branches of the tubing 4. A pipe 26, provided for the evacuation of the sample, is connected to the other branch of the tubing 4 and passes through the enclosure 22 at the bottom of the latter.

La canalisation 24 est munie d'une électrovanne 28 et la canalisation 26 d'une électrovanne 30. Les électrovannes 28 et 30 sont montées en traversée de paroi de l'enceinte 22 (c'est-à- dire contre la paroi interne de cette dernière), afin d'obtenir des traversées opaques pour les canalisations 24 et 26. The line 24 is provided with a solenoid valve 28 and the line 26 with a solenoid valve 30. The solenoid valves 28 and 30 are mounted through the wall of the enclosure 22 (that is to say against the internal wall of this last), in order to obtain opaque crossings for pipes 24 and 26.

L'appareil représenté sur la figure comprend également une tubulure 32 opaque qui sert d'évent et qui traverse la partie supérieure de l'enceinte (cette traversée étant bien entendu opaque) pour se raccorder, au moyen d'un manchon 34 électriquement isolant, par exemple en polytetrafluorethylène, à une tubulure en silice 36 raccordée au ballon 2, à la partie supérieure de ce dernier. Deux électrodes 38, 40 prévues-pour la détection de la fin du remplissage du ballon 2, sont montées sur le manchon 34 et ont des extrémités en regard l'une de l'autre à l'intérieur de ce dernier. Ces électrodes peuvent être en platine. The apparatus shown in the figure also includes an opaque tube 32 which serves as a vent and which passes through the upper part of the enclosure (this crossing being of course opaque) to be connected, by means of an electrically insulating sleeve 34, for example made of polytetrafluoroethylene, to a silica tube 36 connected to the balloon 2, at the top of the latter. Two electrodes 38, 40 provided for the detection of the end of filling of the balloon 2, are mounted on the sleeve 34 and have ends facing one another inside the latter. These electrodes can be made of platinum.

En outre, à l'intérieur de l'enceinte 22, un piège à lumière 42, par exemple constitué par une chicane optique, est prévu sur la tubulure 32. On empêche ainsi la pénétration de toute Lumière parasite d'origine extérieure dans le ballon 2. La tubulure 32 permet également de protéger les organes de l'appareil contenus dans l'enceinte 22, d'une corrosion par te milieu liquide analysé, qui peut être le milieu marin. In addition, inside the enclosure 22, a light trap 42, for example constituted by an optical baffle, is provided on the tube 32. This thus prevents the penetration of any stray light of external origin into the balloon. 2. The tubing 32 also makes it possible to protect the organs of the apparatus contained in the enclosure 22, from corrosion by the analyzed liquid medium, which may be the marine environment.

Compte tenu de l'extrême sensibilité de la détection de luminescence utilisée dans la présente invention, ce qui permet d'ailleurs d'exploiter des signaux de très faible niveau, on cherche à optimiser la réponse du photomultiplicateur 18. A cet effet, les concentrations de phytoplancton étant très faibles, couramment de l'ordre du microgramme par litre, on peut chercher à utiliser un ballon de volume le plus grand possible pour obtenir une grande sensibilité, mais on choisit avantageusement d'analyser un échantillon de volume egal à 100 millilitres, ce qui permet une bonne détection aux concentrations indiquées cidessus tout en ayant un volume assez faible pour permettre une opération rapide de détection. Given the extreme sensitivity of the luminescence detection used in the present invention, which moreover makes it possible to exploit signals of very low level, it is sought to optimize the response of the photomultiplier 18. To this end, the concentrations of phytoplankton being very low, usually of the order of micrograms per liter, we can try to use a balloon of the largest possible volume to obtain a high sensitivity, but we advantageously choose to analyze a sample of volume equal to 100 milliliters , which allows good detection at the concentrations indicated above while having a volume low enough to allow a rapid detection operation.

Afin d'assurer l'opacité du ballon à toute lumière parasite et d'obtenir un bon rendement de collection de lumière et de conversion photoélectrique, la surface externe du ballon 2 est finement sablée et métallisée, par exemple au moyen d'une couche d'aluminium 43, afin de collecter au mieux la luminescence par diffusion multiple. In order to ensure the opacity of the balloon to any stray light and to obtain a good yield of light collection and photoelectric conversion, the external surface of the balloon 2 is finely sanded and metallized, for example by means of a layer d aluminum 43, in order to best collect luminescence by multiple diffusion.

Bien entendu, deux zones 44 et 46 du ballon 2 respectivement prévues pour la pénétration, dans le ballon 2, du rayonnement d'excitation et la sortie du rayonnement de luminescence de ce ballon 2, ne sont ni sablées ni aluminisées. Of course, two zones 44 and 46 of the balloon 2 respectively provided for the penetration, into the balloon 2, of the excitation radiation and the exit of the luminescence radiation from this balloon 2, are neither sanded nor aluminized.

Ces deux zones ou fenêtres peuvent être prévues au niveau du plan équatorial du ballon 2 et en regard l'une de l'autre comme on l'a représenté sur la figure annexée.These two zones or windows can be provided at the equatorial plane of the balloon 2 and facing each other as shown in the attached figure.

Dans un mode de réalisation preféré non représenté auquel il a déjà été fait allusion plus haut, les deux fenêtres sont à 900 l'une de l'autre au niveau dudit plan equatorial. In a preferred embodiment not shown to which reference has already been made above, the two windows are 900 from one another at the level of said equatorial plane.

La fenêtre 17 du bottier 10, munie de son obturateur 16, est placée en regard de la fenêtre 44, une pièce d'interface 48 opaque étant prévue entre le bottier 10 et le ballon 2 pour empêcher toute pénétration de lumière pouvant emaner de l'intérieur de L'enceinte 22, par la fenêtre 44. The window 17 of the boot 10, provided with its shutter 16, is placed opposite the window 44, an opaque interface piece 48 being provided between the boot 10 and the balloon 2 to prevent any penetration of light which may emanate from the inside of enclosure 22, through window 44.

De même, la fenêtre d'entrée du photomultiplicateur 18 munie de son obturateur 20, est située en face de La fenêtre 46, une pièce d'interface opaque 50 étant prevue entre le bottier du photomultiplicateur et le ballon 2 pour empêcher la pénetration de toute lumière pouvant emaner de l'intérieur de l'enceinte 22, par la fenêtre 46. Likewise, the input window of the photomultiplier 18 provided with its shutter 20, is located opposite window 46, an opaque interface piece 50 being provided between the casing of the photomultiplier and the balloon 2 to prevent penetration of any light that can emanate from inside the enclosure 22, through the window 46.

En outre pour ne pas perturber la détection de luminescence, cette détection n'est déclenchée qu'après extinction de La lampe 12 et fermeture de l'obturateur 16 afin d'empêcher toute émission luminescente parasite. Furthermore, in order not to disturb the luminescence detection, this detection is triggered only after the lamp 12 has been switched off and the shutter 16 closed in order to prevent any parasitic luminescent emission.

Bien entendu, l'obturateur 20 du photomultiplicateur 18 n'est ouvert qu'au moment de la détection, cet obturateur 20 étant fermé lorsque L'échantillon contenu dans le ballon est excité par la lampe 12. Of course, the shutter 20 of the photomultiplier 18 is only opened at the time of detection, this shutter 20 being closed when the sample contained in the flask is excited by the lamp 12.

A titre purement indicatif et nullement limitatif, Le tube (non représenté) du photomultiplicateur est protégé par une enveloppe en mu-metal et en vue de placer la fenêtre d'entrée du photomultiplicateur aussi près que possible de la fenêtre 46 associée, on peut utiliser l'enveloppe en mu-métal comme obturateur, cette enveloppe tant actionnée selon son axe au moyen d'un électro-actuateur rotatif du type moteur pas-à-pas. As a purely indicative and in no way limitative, The tube (not shown) of the photomultiplier is protected by a mu-metal envelope and in order to place the input window of the photomultiplier as close as possible to the associated window 46, one can use the mu-metal casing as a shutter, this casing being actuated along its axis by means of a rotary electro-actuator of the stepping motor type.

Le principe de la méthode de détection utilisée avec l'appareil représenté sur la figure est le suivant : un échantillon d'eau à analyser, de 100 millilitres, placé dans le ballon 2, est illuminé pendant 10 secondes (ce qui établit un peuplement stationnaire des états S du système SEO). Quelques secondes (de préférence 3 secondes) après cessation de l'illumination, la luminescence est mesurée pendant 1 minute. Le signal alors fourni par le photomultiplicateur permet de mettre en évidence le phytoplancton à photosynthèse oxygénique présent dans l'eau contenue dans le ballon. The principle of the detection method used with the device shown in the figure is as follows: a sample of water to be analyzed, of 100 milliliters, placed in the flask 2, is illuminated for 10 seconds (which establishes a stationary stand of S states of the SEO system). A few seconds (preferably 3 seconds) after cessation of illumination, the luminescence is measured for 1 minute. The signal then provided by the photomultiplier makes it possible to highlight the phytoplankton with oxygen photosynthesis present in the water contained in the balloon.

L'intégration du signal fourni par le photomultiplicateur permet de déterminer la quantité de phytoplancton à photosynthèse oxygénique contenue dans l'échantillon placé dans le ballon (après étalonnage de L'appareil). The integration of the signal provided by the photomultiplier makes it possible to determine the quantity of phytoplankton with oxygen photosynthesis contained in the sample placed in the balloon (after calibration of the apparatus).

A cet effet, l'appareil représenté sur la figure comprend des moyens électroniques de traitement 52 qui comportent un amplificateur opérationnel 54 prévu pour convertir en tension le courant fourni par t'anode du photomultiplicateur. La sortie de cet amplificateur opérationnel est reliée à l'entrée d'un convertisseur tension/fréquence 56, ce qui permet d'effectuer l'intégration dans le temps du signal fourni par le photomultiplicateur (c'est-à-dire d'obtenir le total des impulsions de conversion pendant le temps de mesure). To this end, the apparatus shown in the figure comprises electronic processing means 52 which include an operational amplifier 54 designed to convert the current supplied by the anode of the photomultiplier into voltage. The output of this operational amplifier is connected to the input of a voltage / frequency converter 56, which makes it possible to integrate the signal supplied by the photomultiplier over time (i.e. to obtain the total of the conversion pulses during the measurement time).

A titre purement indicatif et nullement limitatif, le photomultiplicateur est du type R928 commercialisé par la société HAMAnATSU, l'amplificateur opérationnel est du type AD 515-KH(100 mV na) commercialisé par la société ANALOG DEVICES et le convertisseur tension-fréquence est du type AD 537-KH également commercialisé par La société ANALOG DEVICES. As a purely indicative and in no way limitative, the photomultiplier is of the R928 type marketed by the company HAMAnATSU, the operational amplifier is of the AD 515-KH type (100 mV na) marketed by the company ANALOG DEVICES and the voltage-frequency converter is type AD 537-KH also sold by ANALOG DEVICES.

La sortie du convertisseur tension-fréquence 56 est reliée à L'entrée d'un système 58 à microprocesseur, prévu pour
La commande des divers organes de l'appareil et le calcul et l'affichage numérique des résultats de la mesure. A cet effet, le système 58 est relié à un clavier de commande 60 et à des moyens d'affichage 52.The output of the voltage-frequency converter 56 is connected to the input of a microprocessor system 58, provided for
The control of the various components of the device and the calculation and digital display of the measurement results. To this end, the system 58 is connected to a control keyboard 60 and to display means 52.

Le clavier 60 est prévu pour déclencher diverses opérations associées à la mesure : remplissage du ballon, vidange de ce ballon, mesure de la luminescence, prise en compte de la correction de zéro (expliquée par la suite) et remise à zéro de
L'appareil.The keyboard 60 is provided for triggering various operations associated with the measurement: filling of the balloon, emptying of this balloon, measurement of luminescence, taking into account of the zero correction (explained below) and resetting of
The device.

On précise que le système à microprocesseur 58, realisable par l'homme du métier, est prévu pour gérer directement les organes mécaniques (électrovannes, obturateurs) et la lampe d'excitation 12, assurer différents contr8les de sécurité (état de la lampe, extinction de celle-ci au moment de la mesure), recevoir et traiter les signaux du photomultiplicateur intégrés et effectuer la correction de zéro (voir plus loin) et les conversions nécessaires à l'affichage numérique. It should be noted that the microprocessor system 58, which can be produced by a person skilled in the art, is designed to directly manage the mechanical organs (solenoid valves, shutters) and the excitation lamp 12, ensuring various safety controls (state of the lamp, extinction of the latter at the time of measurement), receive and process the integrated photomultiplier signals and carry out the zero correction (see below) and the conversions necessary for digital display.

Le microprocesseur (non represente) du système 58 est, à titre purement indicatif et nullement limitatif, du type
EF68705P3 commercialisé par la société THOMSON-EFCIS et associé à une memoire morte intégree, programmable et effaçable par un rayonnement ultraviolet.The microprocessor (not shown) of the system 58 is, by way of indication only and in no way limitative, of the type
EF68705P3 marketed by the company THOMSON-EFCIS and associated with an integrated read-only memory, programmable and erasable by ultraviolet radiation.

Le système 58 commande les électrovannes 28 et 30, les obturateurs 16 et 20 et la lampe 12 par l'intermédiaire d'un etage de puissance 64. The system 58 controls the solenoid valves 28 and 30, the shutters 16 and 20 and the lamp 12 via a power stage 64.

Un opto-isolateur 66 permet par ailleurs au système 58 de surveiller cette lampe 12. An opto-isolator 66 also allows the system 58 to monitor this lamp 12.

En outre, les électrodes 40 sont reliées à des entrées appropriées du système 58 qui est ainsi averti de La fin du remplissage du ballon 2 et commande alors la fermeture de
L'électrovanne de remplissage 28. En effet, lorsque le niveau de remplissage est atteint, un contact électrolytique s'étabit entre les deux électrodes, ce qui permet de commander par
L'intermédiaire du système 58, la fermeture de l'électrovanne 28.In addition, the electrodes 40 are connected to appropriate inputs of the system 58 which is thus notified of the end of filling of the tank 2 and then commands the closing of
The filling solenoid valve 28. In fact, when the filling level is reached, an electrolytic contact is established between the two electrodes, which makes it possible to control by
The intermediary of the system 58, the closing of the solenoid valve 28.

Bien entendu, des traversées opaques sont prévues sur l'enceinte 22 pour les différents connecteurs ou cables électriques devant pénétrer à L'intérieur de cette enceinte. Of course, opaque crossings are provided on the enclosure 22 for the various connectors or electrical cables which must penetrate inside this enclosure.

La méthode d'analyse d'un échantillon comprend les étapes suivantes
- remplissage- du ballon (un volume d'échantillon suffisant à la mesure pouvant être placé dans une ampoule 68 reliée à la portion de canalisation 24 sortant de l'enceinte 22, le remplissage se faisant par gravité et s'arrêtant automatiquement au niveau de consigne),
- prise en compte du zéro, ce qui signifie que l'échantillon à analyser subit une adaptation à l'obscurité d'une minute par exemple, après quoi un cycle de mesure est déclenché ; cette étape de prise en compte du zéro est identique à l'étape suivante indiquée ci-dessous, excepté que L'illumination par la lampe 12 n'a pas lieu, et que le résultat de la prise en compte du zéro est mémorisée dans le système 58 ; il est entendu que dans une série de mesures, L'appareil ayant atteint sa température de régime, cette étape de prise en compte du zéro n'est normalement pas réalisée plus d'une fois,
- mesure proprement dite (illumination de l'échantillon pendant 10 secondes - attente pendant 3 secondes - mesure de la luminescence pendant 1 minute), traitement des informations,
- affichage des résultants,
- vidange du ballon 2, qui se fait également par gravite par exemple dans un récipient de décharge non représenté.The method of analyzing a sample includes the following steps
filling of the flask (a volume of sample sufficient for the measurement that can be placed in a bulb 68 connected to the portion of pipe 24 leaving the enclosure 22, the filling taking place by gravity and automatically stopping at setpoint),
- taking into account zero, which means that the sample to be analyzed undergoes an adaptation to the darkness of one minute for example, after which a measurement cycle is triggered; this step of taking into account the zero is identical to the following step indicated below, except that the illumination by the lamp 12 does not take place, and that the result of taking into account the zero is stored in the system 58; it is understood that in a series of measurements, the apparatus having reached its operating temperature, this step of taking account of zero is normally not carried out more than once,
- actual measurement (illumination of the sample for 10 seconds - waiting for 3 seconds - luminescence measurement for 1 minute), processing of information,
- display of results,
- emptying of the balloon 2, which is also done by gravity for example in a discharge container not shown.

Au cours ' du traitement des informations relatif à La mesure proprement dite, le total des impulsions correspondant à
La prise en compte du zero est soustrait du total des impulsions correspondant à la mesure proprement dite.During the processing of the information relating to the actual measurement, the total of the pulses corresponding to
Taking the zero into account is subtracted from the total of the pulses corresponding to the actual measurement.

La méthode de mesure utilisée avec l'appareil représenté peut etre étalonnée avec des cultures pures d'espèces représentatives du phytoplancton dont on veut connattre la concentration. The measurement method used with the device shown can be calibrated with pure cultures of species representative of phytoplankton whose concentration is to be known.

La méthode utilisée est simplifiée par le fait qu'il est inutile de maintenir à température constante l'échantillon contenu dans le ballon 2 compte tenu de la marge d'erreur due notamment à l'hétérogénéité des populations de phytoplancton, à l'état physiologique variable de ces populations.... The method used is simplified by the fact that it is useless to maintain the sample contained in the flask 2 at constant temperature, given the margin of error due in particular to the heterogeneity of the phytoplankton populations, in physiological state. variable of these populations ....

La présente invention permet de détecter rapidement, dans des échantillons de petit volume, la presence de phytoplancton à photosynthèse oxygénique, biologiquement actif, et d'en quantifier la concentration. The present invention makes it possible to rapidly detect, in samples of small volume, the presence of phytoplankton with oxygen photosynthesis, biologically active, and to quantify the concentration thereof.

L'appareil de l'invention est d'une conception simple, fonctionne "en discontinu" et peut être réalisé avec un prix de revient modéré. The apparatus of the invention is of a simple design, operates "discontinuously" and can be produced with a moderate cost price.

En outre, il est facile à utiliser. In addition, it is easy to use.

Si nécessaire, on pourrait l'adapter en ayant recours au comptage de photons, en vue de gagner plusieurs ordres de grandeur en sensibilité. If necessary, it could be adapted by using photon counting, in order to gain several orders of magnitude in sensitivity.

Enfin, on pourrait adapter cet appateil en vue de réaliser un système d'alarme pour la surveillance des eaux risquant d'être polluées. Finally, we could adapt this device in order to create an alarm system for monitoring waters at risk of being polluted.

Claims

1. Luminescence detection apparatus for liquid medium, intended for the study of a liquid medium capable of emitting a luminescence radiation after a delay, after excitation of this liquid medium by an appropriate excitation radiation, this apparatus being characterized in what he understands:

- a container (2) intended to receive a determined quantity of the liquid medium,

means (6) for exciting said quantity of liquid medium in the container, by the excitation radiation, and

- Means (8) for detecting the luminescence radiation emitted late by said quantity of liquid medium in the container.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the container (2) is opaque except in two zones (44, 46) respectively provided for the entry of the excitation radiation and the exit of the luminescence radiation.

3. Apparatus according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the container (2), the excitation means (6) and the detection means (8) are placed inside an enclosure opaque (22).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that it further comprises three opaque conduits (24, 26, 32) passing through the enclosure (22), two of which are respectively provided with solenoid valves (28, 30) fixed against the inner wall of

The enclosure (22), these two conduits being respectively provided for filling and emptying the container of the liquid medium, the third conduit (32) being a vent provided with light trapping means (42).

5. Apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the excitation means (6) are placed outside the container (2) and provided with sealing means (16) provided for isolating optically the excitation means (6) of the interior of the container (2) after said excitation.

6. Apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the liquid medium is capable of containing a substance capable of emitting said luminescence radiation with delay, after excitation by the appropriate excitation radiation.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the detection means (8) are provided to provide information relating to the concentration of the liquid medium in said substance.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that it further comprises means (52) for processing information, provided for determining said concentration.

9. Apparatus according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the liquid medium is water and in that said substance is phytoplankton with oxygen photosynthesis.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the container (2) is made of silica.

11. Apparatus according to claim 10, characterized in that the external wall of the silica container (2) is sanded and woven metal, except in two zones (44, 46) respectively provided for the entry of the excitation radiation into the container ( 2) and the exit of the luminescence radiation from this container.