DD79161B1

DD79161B1 - cuvette

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Publication number: DD79161B1
Authority: DD
Publication date: 1980-02-27

Description

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Die Erfindung betrifft eine Küvette mit zwei diametral liegenden Ebenstem für ein Strahlenbündel und mindestens einer schräg zu diesen Penstemangeordnete'n lichtdurchlässigen planparallelen Wand. Derartige Küvetten werden insbesondere zu kontinuierlichen Konzentrationsmessungen von Flüssigkeiten und Gasen auf Grund der Lichtablenkung bei unterschiedlichen Brechzahlen benutzt und als Differentialküvetten bezeichnet. Sie enthalten auf einer Seite der Wand ein Vergleichsmittel und auf der anderen Seite ein Meßmittel, die beide nacheinanderjvom selben Strahlenbündel durchsetzt v/erden.The invention relates to a cuvette with two diametrically lying Ebenstem for a beam and at least one obliquely arranged to these Penstem''n translucent plane-parallel wall. Such cuvettes are used in particular for continuous concentration measurements of liquids and gases due to the light deflection at different refractive indices and referred to as differential cuvettes. They contain on one side of the wall a means of comparison and on the other side a measuring means, both of which pass successively through the same bundle of rays.

Zur Steigerung der Meßempfindlichkeit dieser Küvetten ist es wichtig, daß die Wand oder die Wände möglichst flach zwischen den diametral liegenden, meist zueinander parallelen Küvettenfenstern angeordnet sind. Dadurch wird die Küvettenlange vergrößert, die Herstellungstechnologie kompliziert, der Probenaustausch beim Durchfluß ungenügend und die Messung an stark absorbierenden Proben unmöglich. Diesem Mangel hat man versucht abzuhelfen, indem man Küvetten mit kleinen Durchmessern baute. Abgesehen davon, daß auch die Länge dieser Küvetten zur Untersuchung stark absorbierender Proben zu groß ist und die Durchflußbedingungen schlecht sind, ist die die Küvetten passierende Lichtmenge ungenügend, oder der Querschnitt des die Küvetten passierenden Lichtbündels muß durchTo increase the measuring sensitivity of these cuvettes, it is important that the wall or the walls are arranged as flat as possible between the diametrically opposed, usually parallel cuvette windows. This increases the cuvette length, complicates manufacturing technology, makes sample replacement in flow insufficient, and makes measurement on highly absorbent samples impossible. This deficiency has been tried to remedy by building cuvettes with small diameters. Apart from the fact that the length of these cuvettes for the investigation of strongly absorbing samples is too large and the flow conditions are poor, the amount of light passing through the cuvettes is insufficient, or the cross section of the light beam passing through the cuvettes must

zusätzliche optische Mittel verringert werden.additional optical means are reduced.

Zur Vermeidung der aufgezeigten Mängel hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Differentialküvette kurzer Baulänge zu schaffen, die eine hohe Empfindlichkeit der Messung ohne die Verwendung einer schräggestellten ebenen planparallelen Platte als Trennwand zwischen Vergleichsmittel und Meßmittel gewährleistet. Darüber hinaus sollen eine genügende Intensität des die Küvette durchsetzenden Lichtes ohne die Verwendung besonderer optischer Glieder, die Messung stark absorbiendender Proben und eine technologisch einfache Herstellung der Küvette gewährleistet sein.To avoid the above-mentioned shortcomings, the invention has the object to provide a differential cell of short length, which ensures a high sensitivity of the measurement without the use of an inclined planar plane-parallel plate as a partition between comparison means and measuring means. In addition, a sufficient intensity of the light passing through the cuvette should be ensured without the use of special optical elements, the measurement of highly absorbent samples and a technologically simple production of the cuvette.

GemäB der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wand stufenförmig ausgebildet ist, die Kanten der Stufen auf jeder Seite der Wand sich in einer Ebene befinden, die parallel zu den Fenstern gerichtet ist, und daß von zwei aufeinanderfolgenden Planken der V/andstufen die 'eine schräg und die andere im wesentlichen parallel zum Strahlenbündel gerichtet ist. Die auf diese Weise ermöglichte kurze Baulänge führt zu keiner Empfindlichkeitseinbuße der Küvette. According to the invention, this object is achieved in that the wall is step-shaped, the edges of the steps on each side of the wall are in a plane which is parallel to the windows, and that of two successive planks of V / andstufen 'one obliquely and the other is directed substantially parallel to the beam. The short length allowed in this way leads to no sensitivity loss of the cuvette.

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Das geringevVolumen ermöglicht außerdem, mit weniger Meßsubstanz auszukommen, einen schnelleren Probenaustausch und die bessere Erfassung kurzzeitiger Schwankungen der Probe. Bei geringer Dicke der stufenförmigen Wand ist ein rascher Temperaturausgleich zwischen Probensubstanz und Vergleichsmittel gewährleistet. Durch die Anordnung mehrerer stufenförmiger Wände hintereinander werden mehrere "orismatischThe low volume also allows to use less measuring substance, faster sample exchange and better detection of short-term variations in the sample. With a small thickness of the stepped wall, a rapid temperature compensation between the sample substance and comparison means is ensured. The arrangement of several stepped walls in a row, several "orismatic

wirkende Kammern innerhalb der Küvette geschaffen und damit die Meßempfindlichkeit erhöht. Da die Ivleßempfindlichkeit vom Winkel abhängt, unter dem das Strahlenbündel auf die Trennwand auftrifft, kann jene durch die Ausbildung mindestens eines der Fenster als Fresnelplatte mit lichtablenkender Wirkung noch erhöht werden. Schließlich ist die erfindungsgemäße Differentialküvette leicht herzustellen, weil die stufenförmige Trennwand Randflächen hat, die die Form eines Kreiszylinders besitzen und rechtwinklig zur Hauptausdehnungsrichtung der Trennwand gerichtet sind.creating effective chambers within the cuvette and thus increases the sensitivity. Since the intensity of the whiteness depends on the angle at which the beam impinges on the partition wall, it can be increased by forming at least one of the windows as a Fresnel plate with a light-deflecting effect. Finally, the differential cuvette according to the invention is easy to manufacture, because the step-shaped partition wall has edge surfaces, which have the shape of a circular cylinder and are directed at right angles to the main extension direction of the partition wall.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing. Show it:

Fig. 1 eine zweiteilige Differentialküvette, Fig. 2 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Wand, Fig. 3 eine dreiteilige Differentialküvette und Fig. ^zl· eine Ausbildungsform der Fenster. In Fig. 1 ist eine Küvette 1 mit zwei Fenstern 2. und 3 und einer stufenförmigen Wand 4 dargestellt, dieFig. 1 is a two-piece Differentialküvette, Fig. 2 shows a section of the wall according to the invention, Fig. 3 is a three-piece Differentialküvette and Fig. L ^z · an embodiment of the window. In Fig. 1, a cuvette 1 with two windows 2 and 3 and a stepped wall 4 is shown, the

zwei Kammern 5 und 6 in der Küvette 1 voneinander trennt. Die Wand 4 kann man sich als eine zu den Fenstern 2 und 3 schräge planparallele Platte vorstellen, welche in Stücke etwa gleicher Breite zerteilt worden ist, die dann zwischen zwei zu den Fenstern 2 und 3 parallelen Ebenen E^ und E^ aneinander gereiht fest .miteinander verbunden worden sind. Die Kammer 5 ist durch einen Stutzen 7 undtwo chambers 5 and 6 in the cuvette 1 separated from each other. The wall 4 can be thought of as a slant to the windows 2 and 3 plane-parallel plate, which has been divided into pieces of about the same width, which then lined up between two to the windows 2 and 3 parallel planes E ^ and E ^ strung together. have been joined together. The chamber 5 is through a nozzle 7 and

einen Absperrhahn 8 mit einem Vergleichsmittel füllbar. Pur die Kammer 6 besitzt die Küvette 1 zwei Durchflußöffnungen 9 und 10, durch die die Probensubstanz in Richtung der Pfeile A in die bzw. aus der Kammer 6 gelangt. Die Küvette 1 wird von einem Bündel 'paralleler Lichtstrahlen 11 durchsetzt, die durch die Fenster 2, 3 und die Wand 4 höchstens -eine Parallelversetzung erfahren. Während die Lichtstrahlen 11 auf die optisch wirksamen Planken 12 (Pig. 2) der '.'/and 4 möglichst flach auftreffen, sind sie zu den optisch unwirksamen Planken 13 unmittelbar vor dem Auftreffen in wesentlichen parallel. Die prismatische Ausbildung der Kammer б hat eine Winkelablenkung der Lichtstrahlen 11 zur Folge, deren Größe von der Brechungsdifferenz von Proben- und Vergleichssubstanz abhängt.a stopcock 8 filled with a comparison means. Purely the chamber 6, the cuvette 1 has two flow openings 9 and 10, through which the sample substance in the direction of the arrows A in and out of the chamber 6 passes. The cuvette 1 is penetrated by a bundle of parallel light rays 11 which experience at most-a parallel displacement through the windows 2, 3 and the wall 4. While the light beams 11 strike the optically active planks 12 (Pig. 2) of the '.' / And 4 as flat as possible, they are essentially parallel to the optically inactive planks 13 immediately before impact. The prismatic formation of the chamber б results in an angular deflection of the light beams 11, the size of which depends on the refraction difference of the sample and comparison substance.

Pig. 3 stellt eine Küvette 14 mit zwei Penstern 15, 16 und zwei stufenförmigen Wänden 17 _} 18 dar, die die Küvette 14 in zwei Kammern 19 und 20 für die Probensubstanz und eine Kammer 21 für das Vergleichsmittel teilen. Die Fenster 15 und 16 sind auf entgegengesetzten Seiten als Presnelplatten ausgebildet, die zusammen ebenso wie die Wände 17 und 18, die beispielsweise durch das Fenster 15 eintretenden Lichtstrahlen parallel zu sich selbst versetzen, wenn alle drei Kammern 19, 20 und 21 mit der gleichen Substanz gefüllt sind. Ist die Kammer 21 mit Vergleichssubstanz und sind die Kammern 19 und 20 mitPig. 3 illustrates a cuvette 14 with two Penstern 15, 16 and two stepped walls _17} 18 illustrates that divide the cell 14 into two chambers 19 and 20 for the sample substance and a chamber 21 for the comparison means. The windows 15 and 16 are formed on opposite sides as Presnelplatten, which put together as well as the walls 17 and 18, the light rays entering through the window 15, for example, parallel to itself, if all three chambers 19, 20 and 21 with the same substance are filled. Is the chamber 21 with comparison substance and the chambers 19 and 20 with

136 150 ~^s~ 136 150 ~ ^s ~

Probensubstanz gefüllt oder umgekehrt, so werden die Lichtstrahlen so abgelenkt, daß sie unter einem möglichst flachen Winkel etwa parallel zu den unwirksamen Planken auf die wirksamen Planken der Wand 17 treffen.Sample substance filled or vice versa, the light rays are deflected so that they meet at a very flat angle approximately parallel to the ineffective planks on the effective planks of the wall 17.

Zum Pullen und Entleeren der Kammer 21 dient ein Stutzen 22. Dem Durchfluß durch die Kammern 19 und dienen die Stutzen 23, 24 und 25, 26.For pulling and emptying the chamber 21 is a nozzle 22. The flow through the chambers 19 and serve the nozzle 23, 24 and 25, 26th

Die Presne!struktur. kann sich auch auf den einander zugekehrten oder auf gleichen Seiten der Fenster 15 und 16 befinden. Anstatt auf nur einer Pläche kann, wie in Pig. 4- dargestellt, jedes Fenster auch auf beiden Seiten mit Presnelstrukturen versehen sein. Es ist auch möglich, nur eines der Fenster 15- und 16 ein- oder beidseitig mit einer Fresnelstruktur zu versehen. Vom Material der Fenster und der stufenförmigen Wand wird nur gefordert, daß es lichtdurchlässig ist. Durch Verspiegelung des zweiten-Fensters 3 oder 16 kann die erfindungsgemäße Küvette auch im Autokollimationsstrahlengang verwendet werden.The Presne! Structure. may also be located on the facing or on the same sides of the windows 15 and 16. Instead of just one plank, as in Pig. 4- shown, each window also be provided on both sides with Presnelstrukturen. It is also possible to provide only one of the windows 15 and 16 on one or both sides with a Fresnel structure. The material of the window and the stepped wall is only required that it is translucent. By mirroring the second window 3 or 16, the cuvette according to the invention can also be used in the autocollimation beam path.

Claims

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Claims !

1. cuvette with two diametrically opposed penstones for a beam and at least one obliquely arranged to these pinned translucent plane-parallel wall, characterized in that the wall is step-shaped, the edges of the steps on each side of the wall are in a plane in the is directed substantially parallel to the Penstern, and that of two successive planks of the wall stages one obliquely and the other is directed substantially parallel to the beam.

2. cuvette according to claim 1, characterized in that at least one of the windows is provided with at least one Presnelstruktur.

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