CS267610B1 - Měrná kyveta pro stanoveni absorpce světelného zářeni - Google Patents

Abstract

Navržená měrná kyveta řeši miniaturizaci a optimalizaci geometrických a optických parametrů zařízení pro stanoveni absorpce světelného zářeni, která pracují na principu měřeni absorpce světelného záření dané vlnové délky vzorkem měřeného prostředí. Měrná kyveta je tvořena vnějším pláštěm, popřípadě vnitřním pláštěm například ve tvaru válcové plochy, uzavřeným dvěma víky, na jejichž vnitřní funkční plochy je nanesena reflexní vrstva. Geometrické řešeni umožňuje lepši využiti vnitřního prostoru mérné kyvety k interakci světelného záření s měřeným prostředím, několikanásobným odrazem světelného paprsku uvnitř měrné kyvety se zvýší citlivost a přesnost celého zařízeni. Zařízeni se uplatní při kontrole obsahu sledovaných plynných, kapalných nebo pevných látek v ovzduší, případně při sledování obsahu alkoholových par v dechu a podobně.

Description

Vynález se týká měrné kyvety, která je základní součástí zařízení pro stanovení absorpce světelného záření v zadané spektrální oblasti.

Zařízení pro stanovení absorpce světelného záření se používá například pro stanovení koncentrace alkoholových par v dechu vyšetřované osoby. Odpovídající přístroj je založen na měření stupně absorpce mpnochromatického světelného záření o vlnové délce 3,39 um, které prochází vrstvou vydechovaného vzduchu. K vlastní interakci mezi fotony světelného záření a molekulami alkoholu dochází v prostoru měrné kyvety tohoto zařízení, jejíž geometrické rozměry a optické parametry zásadně ovlivňují efektivitu a přesnost měření.

Současně vyvíjené přístroje používají měrnou kyvetu ve tvaru hranolu. Tento geometrický tvar však vykazuje některé nedostatky, k nímž patří například skutečnost, že mezi dvěma měřeními je zapotřebí vnitřní prostor měrné kyvety pomérnč dlouho proplachovat čistým vzduchem pomocí ventilátorku, protože v důsledku ostrých hran uvnitř kyvety se původní plynná smčs združujc v těchto místech a Jen obtížné se v nich vymčňuje. Vzniká proto nebezpečí kontaminace nové náplně náplní původní. Měrná kyveta hranolovítého tvaru musí mít relativné velké rozmčry, protože nelze celý její vnitřní objem využít k měření. Velké rozměry mají dále nepříznivý dopad na výkon zdroje tepla pro vyhřívání a na dobu potřebnou pro tcmperaci měrné kyvety i na relativně velké objemy, jak proplachovacího vzduchu, tak i měřené plynné směsi. .

Uvedené nedostatky odstraňuje měrná kyveta pro stanovení absorpce světelného záření podle vynálezu. Podstatou vynálezu je, že měrnou kyvetu tvoří vnější plášt ve tvaru například válcové plochy, který je uzavřen dvěma víky, přitom vnitřní funkční plochy vík jsou pokryty nanesenou reflexní vrstvou, například z hliníku. Měrná kyveta může být tvořena rovněž vnějším a vnitřním pláštěm a vnitřní plochy vík mohou mít tvar pláště komolého kužele a/neb<: jeho výsečí, popřípadě tvar pláště kužele a/nebo jeho výsečí, popřípadě tvar sférických nebe parabolických ploch a/nebo jejich výsečí, popřípadě tvary tvořené kombinací výše uvedených tvarů. .

Téměř celý vnitřní povrch měrné kyvety podle vynálezu lze využít k interakci světelného záření s měřeným prostředím. Mnohonásobíým odrazem světelného paprsku je zajištěna jeho relativně dlouhá celková dráha v měřeném prostředí, což vede ke značnému zvýšení citlivosti a tím i přesnosti měření. Další výhodou takto řešené měrné kyvety je její rychlejší a dokonalejší výplach po provedeném měření. Vzhledem k menším rozměrům se snižuje i potřebné množství měřeného prostředí, oprávněně lze počítat s poklesem potřebrého výkonu zdroje tepla pro vytápění i snížením doby ohřevu pro potřebnou temperaci měrné kyvety.

Na obr. 1 je uvedeno uspořádání měrné kyvety podle vynálezu tvořené vnějším a vnitřním pláštěm. Na obr. 2 je uveden nárys, na obr. 3 půdorys a na obr. 4 bokorys měrné kyvety včetně zdroje světelného záření a detektoru světelného záření současně s uvedením pohybu světelného paprsku v měrné kyvetě. Na obr. 5 je uveden alternativní pohyb světelného paprsku v měrné kyvetě tvořené vnějším pláštěm a dvěma víky.

Měrná kyveta na obr. 1 je tvořena vnějším pláštěm £ a vnitřním pláštěm^, které Jsou uzavřeny dvěma víky 3 a £ Vnitřní funkční povrch vík £ a £ je pokryt nanesenou reflexní vrstvou £.

Na obr. 2 je schematicky znázorněno zařízení pro stanovení absorpce světelného záření, které tvoří zdroj 6 světelného záření, detektor 12 světelného záření a měrná kyveta podle vynálezu.

Na obr. 3 je znázorněn pohyb světelného paprsku 9 vycházejícího ze zdroje 6 světelného záření, který je od svého vstupu £ do měrné kyvety střídavě odráží od víka £ a 4 měrné kyvety a po n odrazech opustí výstupem 11 měrnou kyvetu.

CS 267 610 Bl

Na bckorysu celého zařízení na obr. 4 je uvedeno uspořádání celého zařízení včetně zdroje ý světelného záření a detektoru 12 světelného záření.

Na obr. 5 je zakreslena dráha světelného paprsku 9 v půdorysném průmětu. Měrná kyveta je v tomto případě tvořena pouze jedním vnějším pláštěm j_.

Světelný paprsek 2 vychází ze zdroje 6 světelného záření a od svého vstupu 2 do měrné kyvety pokračuje k protilehlé reflexní vrstvě 2 nanesené na funkční ploše víka ý, na němí se v místě prvního odrazu 10 odrazí na reflexní vrstvu 2 nanesenou na víku 2· Po n požadovaných odrazech se světelný paprsek 2 dostane na výstup 11 z měrné kyvety a dopadá na detektor 12 světelného záření. Mezi vstupem 2 světelného paprsku 2 do měrné kyvety a místem prvního odrazu 10 světelného paprsku 2 je na obr. 3 vyznačena dráha x. Provedením rozkladu na kolmé složky a. a b můžeme vypočítat úhel sklonu vík 2 ³ Δ a úhel odklonu 0 zdroje 6 světelného záření a detektoru 12 světelného záření. Vstup 2 světelného paprsku 2 do měrné kyvety, jednotlivá místa odrazu 10 světelného paprsku 2 a výstup 11 světelného paprsku 2 ² měrné kyvety leží vždy na střední kružnici 2 retlexních vrstev 2 nanesených na funkčních plochách vík 2 ³

Jak je patrné z obr. 5, v případě měrné kyvety tvořené jedním vnějším pláštěm 2 a dvěma víky 2 ³ Δ ^vc t^varu pláště kužele, bude se světelný paprsek 2 pohybovat naznačeným způsobem. Vedle již uvedených výhod bude v případě tohoto řešení dosaženo ještě dalších. Jednak lze dosáhnout dalšího zmenšení vnějšího průměru měrné kyvety a křížením a koncentrací světelných paprsků 2 ve středu měrné kyvety nebe v jeho těsné blízkosti dalšího zvýšení citlivosti a tím i přesnosti měření.

Zařízení pro stanovení absorpce světelného záření s měrnou kyvetou podle vynálezu bylo odzkoušeno na modelovém provedení. Model měrné kyvety byl vyroben z plexiskla s následujícími rozměry:

vnitřní průměr měrné kyvety	d =	40 mm
vnčjší průměr měrné kyvety	0 =	B0 mm
střední délka	L =	50 mm
počet odrazů světelného pa-
prsku 2 v měrné kyvetě	n -	6
úhel sklonu	a. =	7° 59*24’
úhel odklonu	0 =	22° 18’48

Víka 2 ³ Δ byla opatřena nanesenou vrstvou kromě místa vstupu 2 ³ místa výstupu 11 světelného paprsku 2 z měrné kyvety. Jako zdroje 6 světelného záření bylo použito laseru. Odchylka skutečného místa výstupu 11 světelného paprsku 2 od teoreticky vypočteného byla 2,2 mm, což při celkové dráze světelného paprsku 2 rovné 350 mm v měrné kyvetě je.přijatelné a lze ji vysvětlit, jak výrobními tolerancemi, tak i přesností nastavení úhlů oC a 0.

S využitím měrné kyvety podle vynálezu lze počítat všude tam, kde je požadováno stanovení množství plynných nebe kapalných látek, případně pevných částic v plynném nebo kapalném prostředí, kdy je měření založeno na principu absorpce světelného záření procházejícího požadovaným měřeným prostředím. Konkrétním případem je stanovení obsahu alkoholových par v dechu vyšetřovaných osob.

Claims (5)

1. Měrná kyveta pro s lannver.í absorpci; světelného záření, vyznačující se tím, že je tvořena vnějším pláštěm (1) například ve tvaru válcové plochy, který je uzavřen dvěma víky (3, 4), přičemž na vnitrní funkční plochy vík (3, 4) je nanesena reflexní vrstva (5) , například z hliníku.

2. Měrná kyveta podle bedu 1, vyznačující se tím, že vnějSí pláčí (1) měrné kyvety je doplněn vnitřním pláštěm (2) například ve tvaru válcové plochy.

5. Měrná kyveta pudle tindu 1 nebi: 2, vyznačující se tím, že vnitřní funkční plochy vík (3, 4) mají tvar pláště komolého kužele a/nebo jeho výsečí.

4. Měrná kyveta podle bodu 1 nebe 2, vyznačující se tím, že vnitřní funkční plochy vík (3, 4) mají tvar pláště kužele a/nebo jeho výsečí.

5. Měrná kyveta podle bedu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vnitřní funkční plochy vík (3, 4) mají tvar sférických nebe parabolických ploch a/nebe jejich výsečí.

6. Měrná kyveta podle bedu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vnitřní funkční plochy vík (3, 4) mají tvary tvořené kombinací uvedených tvarů.