DD159366A1 - Optisches filter fuer ein nicht dispersives analysengeraet mit festkoerperdetektor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein optisches Filter fuer ein Analysengeraet mit Festkoerperdetektor, wobei das Geraet zur Messung eines gasfoermigen oder fluessigen Bestandteils in einem Gemisch auf Grundlage der Absorption infraroter Strahlung dient. Aufgabe der Erfindung ist es, einen optischen Filter fuer einen nichtdispersiven Analysator mit Festkoerperdetektor zu schaffen, der den Einfluss der Querempfindlichkeit auf das Ausgangssignal praktisch beseitigt, ohne die Messempfindlichkeit zu verringern. Das Wesen der Erfindung wird darin gesehen, durch ein Vergleichsfilter ein dem Stoersignal aequivalentes Signal zu erzeugen und dies vom durch das Stoersignal ueberlagerten Messsignal zu subtrahieren, dies wird dadurch erreicht, dass beide Filter in ihren Durchlasskurven durch Kippen eines oder beider Filter ueberlappbar sind.
Description
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Optisches Filter für ein nichtdispersives Analysengerät mit Fes;bkörp_erdetektor
Anwendungsgebiet der Erfindung, .
Die Erfindung betrifft ein optisches Filter für ein nichtdispersives Analysengerät mit Festkörperdetektor, wobei das Gerät zur Messung eines gasförmigen oder flüssigen Bestandteils in einem Gemisch auf Grundlage der Absorp- Γ'\ tion infraroter Strahlung dient.
Für die Messung eines gasförmigen oder flüssigen Bestandteils in einem Gemisch auf Grundlage der Absorption infraroter Strahlung ist eine Reihe von nichtdispersiven Analysengeräten bekannt. Die meisten von ihnen arbeiten mit gasgefüllten Strahlungsempfängern, in denen die Infrarotstrahlung durch ein fest eingeschlossenes Volumen der zu messenden Komponente des Gemisches oder eines Brsatzgases aufgefangen und durch einen Membrankondensator oder einen Strömungsfühler nachgewiesen wird.
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Duron die Verwendung von Gasvolumina zum Auffangen der Infrarotstrahlung sind diese Empfänger auf die nachzuweisende Komponente sensibilisierte Die damit verbundene Sicherung der notwendigen Konstanz der Empfängergaszusammensetzung, das heißt die absolute Dichtheit der Strahlungsempfänger, läßt sich technologisch nur unvollkommen und mit hohem Aufwand verwirklichen. Deshalb sind in letzter Zeit Geräte bekannt geworden, die mit breitbandigen Festkörpsrempfängern arbeiten. Zur Sensibilisierung derartiger Empfänger werden unter anderem optische Filter verwendet. (DE-PS 1159184; DD-PS 110562).
Enthält das zu untersuchende Gemisch Bestandteile9 deren Infrarotabsorptionsbanden sich mit den Absorptionsbanden des nachzuweisenden Bestandteils teilweise oder ganz überdecken, dann erzeugen derartige Bestandteile einen Meßeffekt, das heißt das Meßergebnis wird verfälscht. · . ' . -
Im Zusammenhang mit gasgefüllten Strahlungsempfängern sind verschiedene Methoden zur Unterdrückung der Querempfindlichkeit bekannt geworden, die sich auf Geräte mit Festkörperdetektoren übertragen lassen, so der Einsatz von Käntenfiltern zum Unterdrücken des Einflusses der Störkomponente (DE-OS 28 27 345; DE-OS 27 43 775; DE-OS 28 03 586). Weiterhin sind Methoden angegeben worden, um die wellenlängenabhängige Hintergrundabsorption und die dadurch entstehende Querem-
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pfindlichkeit zu kompensieren (DE-OS 26 25 431). Allen diesen Methoden gemeinsam ist, daß die Verringerung der Querempfindlichkeit durch die Verringerung der Meßempfindlichkeit erkauft wird.
Andere Methoden, bei denen die Durciilaßwellenlänge der Filter,auf eine Gasabsorptionslinie gelegt wird (DE-PS 11 59 184; DE-AS 23 50 004) haben eine geringe Meßempfindlichkeit und sind gegen Störkomponenten anfällig.
Ziel der Erfindung .
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines optischen Filters in einem nichtdispersiven Analysengerät, das dazu beiträgt, eine hohe Langzeitstabilität und eine verbesserte"Selektivität bei gleichbleibender Meβempfindlichkeit bei derartigen Analysengeräten zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches Filter in einem nichtdispersiven Analysator zu schaffen, mit dem ohne Verringerung der Meßempfindlichkeit und ohne Einsatz gasgefüllter Filterküvetten der Einfluß der Querempfindlichkeit auf das Ausgangssignal nahezu auf "Hull" abgleichbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem nichtdispersiven Infrarotanalysator gemäß Oberbegriff des Erfindungsanspruches im Strahlengang ein geteiltes Interferenzfilter angeordnet wird, bei dem das Durchlaßmaximum des einen Halbfilters mit einem Absorptionsmaximum des nachzuweisenden Bestandteils zusammenfällt und das Durchlaßmaximum des zweiten Halbfilters nicht mit einem Absorptionsmaximum des nachzuweisenden Bestandteils zusammenfällt. Die Durchlaßkurven der Filter« überlappen sich leicht. Ausgehend von der bekannten Tatsache, daß die spektralen Eigenschaften von Interferenzfiltern durch Kippen der Filter im Strahlengang geändert werden können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Durchlaßmaximum des Vergleichsfilters auf der, dem überlappenden Spektralbereich der Absorptionsbande des nachzuweisenden Bestandteils und der Absorptionsbande des Störbestandteils gegenüberliegenden Absorptionskante des nachzuweisenden Bestandteils zu legen und durch Kippen des Filters ein dem durch den Störbestandteil hervorgerufenen zusätzlichen Meßeffekt äquivalenten Meßeffekt zu erzeugen. Von dem dadurch verfälschten Meßsignal wird das entstehende Meßsignal subtrahiert und die Querempfindlichkeit für eine bestimmte Störbestandteilkonzentration vollständig ausgeschaltet, ohne die Meßempfindlichkeit zu verringern.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich mit zwei Strahlungsempfängern zu arbeiten, bei denen Meß- und Vergleichssignal räumlich getrennt aufgenommen werden und die Differenz beider Signale weiterverarbeitet wird·
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Die elektronische Weiterverarbeitung der Signale ist nicht Gegenstand der Erfindung.
Ausführunasbeispiele
Im Folgenden wird die Erfindung an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Pig. 1: einen nichtdispersiven Analysator mit geteiltem Filter vor der Küvette schematisch dargestellt,
Fig. 2: einen weiteren nichtdispersiven Analysator mit geteiltem Filter nach der Küvette schematisch dargestellt.
Fig. 3; einen nichtdispersiven Zweistrahlanalysator mit Filter schematisch dargestellt,
Fig. 4: eine Darstellung der für die Querempfindliehkeitskompensation maßgebenden spektralen Verhältnisse.
Gemäß Figur 1 wird die von einer Strahlungsquelle 1 mit Reflektor 2 ausgehende Infrarotstrahlung durch eine rotierende Blende 3 periodisch unterbrochen. Dadurch gelangt die Strahlung abwechselnd durch die zur Sensibilisierung und Selektivierung verwendeten Filter A- und 5, wobei das Durchlaßmaximum des Filters 4 mit einer Absorptionswellenlänge des nachzuweisenden Bestandteils übereinstimmt (Meßkanal) und für das Durchlaßmaximum des Filters 5 ein Wert gewählt wird, bei dem das zu untersuchende Gemisch nicht absorbiert und der auf der dem Überlappungsbereich der Meßkompo-
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nente und Störkomponente gelegt wird (Vergleichskanal). Die Strahlung durchdringt dann weiter die mit der Meßprobe gefüllte Küvette 7. Durch eine Sammellinse 8 wird die Strahlung auf einen Detektor 9 geleitet und einer Auswerteschaltung zugeführt« Eine Abgleichblende 6 dient der exakten Tiullpunkteinstellung durch Abgleich der Durchlässigkeiten der verwendeten Filter 4 und 5.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Analysator ist das geteilte Mlter 4; 5 hinter einer geteilten Küvette 7 angeordnet» Durch die geteilte Küvette 7 wird eine gegenseitige Beeinflussung von Meß- und Vergleichsstrahl verhindert«
Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Analysators zeigt Fig. 3e Die rotierende Blende 3 ist hierbei so gestaltet, daß Meß- und Vergleichsstrahl gleichzeitig auf den Detektor 9 auftreffen-, von wo die Signale direkt auf einen Differenzverstärker 10 gegeben und der Äuswerteschaltung zugeführt werden.
In Figur 4 sind die spektralen Verhältnisse für den häufig auftretenden Fall der Messung -von CO als Meßkomponente Mk im Beisein von GOp als Störkomponente Sk dargestellt. Eine Konzentration von 0 - 3 % CO2 ruft ein Meßsignal, das einer Konzentration von 0 - 10 ppm CO äquivalent ist, hervor , was bei kleinen Meßbereichen zu großen Fehlern führt. ·
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CO hat eine ausgeprägte Absorptionsbande bei 4,4 4,9 /um, COp bei 4,2 - 4,5 /im. Bs tritt im Bereich 4,4 _ 4,5 um eine Bandenüberlappung auf, die zu einem zusätzlichen Meßeffekt führt. Das Durchlaßmaximum des Filters 5 wird auf eine Wellenlänge. 4,9/um gelegt. Durch Kippen des Filters 5 verschiebt sich das Durchlaßmaximum zu kürzeren Wellen hin. Durch definiertes Schrägstellen des Filters 5 wird erreicht, daß das im Überlappungsbereich der Filter 4 ; 5 hervorgerufene Signal genau so groß ist, wie das durch die Störkomponentenkonzentration Sk erzeugte Signal« Dadurch wird bei Differenzbildung von Meß- und Vergleichssignal der Einfluß einer bestimmten Störkomponentenkonzentration ^k kompensiert.
Claims (1)
- - β - 2 2 6 6 11Erfindungsanspruch . ·1. Optisches Filter für ein nichtdispersives.Analysengerät mit Festkörperdetektor, wobei in dem Ge- -~ rät die von einer Strahlungsquelle ausgehende Strahlung, die durch eine Blendeneinrichtung periodisch unterbrochen,, in einen Meß- und Vergleichsstrahl zerlegt wird und zur Sensibilisierung der Festkörperdetektoren optische Filter verwendet werden und die Differenz der Strahlungsintensitäten von Meß- und Vergleichsstrahl das Maß für den Anteil der nachzuweisenden Komponente ist,^ daß das optische Vergleichsfilter (5) so aufgebaut ist, daß die Durchlaßwellenlänge dieses Filters (5) auf der dem überlappenden Spektralbereich der Absorptionsbande des nachzuweisenden Bestandteils und der Absorptionsbande einer Störkomponente gegenüberliegenden Absorptionskante des nachzuweisenden Bestandteils liegt und daß das Vergleichsfilter (5) schwenkbar angeordnet ist, so daß die Durchlaßkurven beider FiI-.ter (4s 5) überlappbar sind.Nichtdispersives Analysengerät nach Punkt 1, da-11 daß die optischen Filter(4, 5) vorzugsweise Schmalbandinterferenzfilter sind. - ·Hierzu 1 Seite Zeichnungen
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