DE10052384B4

DE10052384B4 - Apparatus and method for determining particle properties and / or particle concentrations in a fluid medium

Info

Publication number: DE10052384B4
Application number: DE2000152384
Authority: DE
Inventors: Dirk Kluitmann; Friedel Herbert Schwartz; Tore Zöller
Original assignee: SCHWARTZ MARGIT
Current assignee: SCHWARTZ, FRIEDEL HERBERT, 40489 DUESSELDORF, DE; SCHWARTZ, MARGIT, 40489 DUESSELDORF, DE
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2020-10-21
Also published as: DE10052384A1

Abstract

Vorrichtung zur Ermittlung von Partikeleigenschaften in einem fluiden Medium enthaltener Partikel, insbesondere der Morphologie, Form und/oder der Größe, mit einer CCD-Kamera (14), die durch ein Fenster (4) und eine Optik die Partikel in einem Messvolumen in einer Betrachtungsrichtung aufnimmt, mit einer Beleuchtungseinrichtung, die die Partikel in dem Messvolumen im Durchlicht mittels einer Lichtquelle beleuchtet, sowie mit einer Auswerteeinheit zur Bestimmung der Partikeleigenschaften aufgrund der von der CCD-Kamera (14) erzeugten Abbildungen der Partikel, wobei außerhalb des Mediums im Strahlengang der Lichtquelle und/oder der CCD-Kamera (14) wenigstens ein optischer Filter angeordnet ist, der Licht bestimmter Wellenlängen selektiv passieren lässt oder ausblendet oder eine bestimmte Polarisationsrichtung durchlässt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Montageflansch (1) zur Montage der Vorrichtung an einer Montageöffnung eines Prozessbehälters oder einer Rohrleitung vorgesehen ist, wobei der Montageflansch (1) einen rohrförmigen Tubus (2) mit dem stirnseitig angeordneten Fenster (4) sowie einen Arm (5) trägt, wobei der Arm ein U-förmiges freies Ende...Device for determining particle properties in a fluid medium contained particles, in particular the morphology, shape and / or size, with a CCD camera (14) through a window (4) and an optics, the particles in a measurement volume in a viewing direction receives, with a lighting device which illuminates the particles in the measured volume in transmitted light by means of a light source, and with an evaluation unit for determining the particle properties due to the CCD camera (14) generated images of the particles, wherein outside the medium in the beam path of the light source and / or the CCD camera (14) at least one optical filter is arranged, the light of specific wavelengths selectively passes or fades or passes a certain polarization direction, characterized in that a mounting flange (1) for mounting the device to a mounting opening of a process container or a pipeline provided is, wherein the mounting flange (1) carries a tubular tube (2) with the frontally arranged window (4) and an arm (5), wherein the arm has a U-shaped free end ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung von Partikeleigenschaften und/oder Partikelkonzentrationen in einem fluiden Medium mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The present invention relates to an apparatus and a method for the determination of particle properties and / or particle concentrations in a fluid medium having the features of the preamble of the claim 1.

Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der DE 40 32 002 C2 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird eine lebende Zellen enthaltende Kulturbrühe durch ein Fenster mit einem Mikroskop und einer nachgeschalteten Videokamera beobachtet. Zur Beleuchtung der zu untersuchenden Zellen ist sowohl Auflicht als auch Durchlicht vorgesehen, wobei das Auflicht über einen Spiegel durch das Fenster in die Kulturbrühe eingespiegelt wird. Das Gegenlicht wird über einen U-förmig gebogenen Lichtleiter mit einer entsprechenden Dichtung und einem Austrittsfenster in eine Position gegenüber dem Fenster des Mikroskops gebracht. Wahlweise kann nun bei der gattungsgemäßen Vorrichtung Auflicht oder Durchlicht zur Beleuchtung der zu analysierenden Partikel benutzt werden.A similar device is from the DE 40 32 002 C2 known. In the known device, a culture broth containing living cells is observed through a window with a microscope and a downstream video camera. To illuminate the cells to be examined both incident light and transmitted light is provided, wherein the reflected light is reflected through a mirror through the window in the culture broth. The backlight is brought via a U-shaped bent light guide with a corresponding seal and an exit window in a position opposite to the window of the microscope. Optionally, incident light or transmitted light for illuminating the particles to be analyzed can now be used in the generic device.

Weiter ist aus der DE 196 33 963 C2 eine Vorrichtung zur Bestimmung von Partikeleigenschaften im Durchlicht bekannt, bei der ein Hohlkörper mit einer Mikroskopoptik einerseits und einer Beleuchtungsquelle andererseits versehen ist, die zwischen sich ein Messvolumen definierter Größe begrenzen.Next is from the DE 196 33 963 C2 a device for the determination of particle properties in transmitted light is known in which a hollow body is provided with a microscope optics on the one hand and an illumination source on the other hand, which define a measuring volume of defined size between them.

Bei beiden Vorrichtungen aus dem Stand der Technik ist problematisch, dass durchsichtige oder durchscheinende Partikel weder im Auflicht noch im Durchlicht einen für eine automatische Auswertung mittels einer CCD-Kamera und einer Bildverarbeitungssoftware ausreichenden Kontrast gewährleisten. So wird bei vielen Kristallen zwar eine Kante zu detektieren sein, der Kristallkörper selbst aber bleibt transparent und wird einer einfachen Auswertung dadurch nicht zugänglich. Weiter ist insbesondere bei der Vorrichtung gemäß der DE 196 33 963 C2 problematisch, dass das begrenzte Messvolumen bei strömenden Flüssigkeiten Turbulenzen oder Abschattungen der Strömung erzeugen kann. Die Reinigung und Durchströmung dieser Vorrichtung ist ebenfalls in der Praxis problematisch. Schließlich kann es in dem Messvolumen zu Kristallwachstum kommen.In both devices from the prior art is problematic that transparent or translucent particles ensure neither in reflected light nor in transmitted light sufficient for automatic evaluation by means of a CCD camera and image processing software contrast. For example, many crystals will have an edge to detect, but the crystal itself will remain transparent, making it inaccessible for simple evaluation. Next is in particular in the device according to the DE 196 33 963 C2 It is problematic that the limited measuring volume can produce turbulences or shadowing of the flow with flowing liquids. The cleaning and flow through this device is also problematic in practice. Finally, crystal growth can occur in the measurement volume.

Des Weiteren ist aus der gattungsbildenden Druckschrift WO 94/14049 A1 eine Vorrichtung zur Ermittlung von Partikeleigenschaften in einem fluiden Medium bekannt, bei der im Strahlengang der Lichtquelle und der CCD-Kamera wenigstens ein optischer Filter angeordnet ist, der Licht bestimmter Wellenlängen selektiv passieren lässt oder eine bestimmte Polarisationsrichtung durchlässt. Diese Druckschrift offenbart dabei einen prinzipiellen optischen Aufbau. Vorkehrungen zum Einbau eines solchen Systems in einen Prozessbehälter sind nicht beschrieben.Furthermore, from the generic document WO 94/14049 A1 a device for determining particle properties in a fluid medium is known, in which at least one optical filter is arranged in the beam path of the light source and the CCD camera, which selectively passes light of certain wavelengths or transmits a certain direction of polarization. This document discloses a basic optical structure. Arrangements for installing such a system in a process container are not described.

Ein ähnlicher Sachverhalt ergibt sich aus den Druckschriften US 5 247 339 A , US 5 428 451 A und DE 40 36 288 A1 .A similar situation arises from the documents US 5 247 339 A . US 5 428 451 A and DE 40 36 288 A1 ,

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei vergleichbarer Leistungsfähigkeit einfach in einen Prozessbehälter oder eine Rohrleitung einbaubar ist.It is therefore an object of the present invention, a device to create that with comparable performance easy in a process container or a pipeline can be installed.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a device having the features of the claim 1 solved.

Weil ein Montageflansch zur Montage der Vorrichtung an einer Montageöffnung eines Prozessbehälters oder einer Rohrleitung vorgesehen ist, wobei der Montageflansch einen rohrförmigen Tubus mit dem stirnseitig angeordneten Fenster sowie einen Arm trägt, wobei der Arm ein U-förmiges freies Ende mit einem Beleuchtungskopf aufweist, der ein Fenster trägt, welches parallel zu dem Fenster des Tubus ausgerichtet ist, wobei zwischen den Fenstern ein Freiraum gebildet ist, der das zu messende Volumen begrenzt, kann die Vorrichtung in einfacher Weise in einen einzigen Flansch üblicher Bauweise eingebaut werden. Weitere Öffnungen in der Rohrleitung oder dem Prozessbehälter sind nicht erforderlich.Because a mounting flange for mounting the device to a mounting opening of a process container or a pipeline is provided, wherein the mounting flange a tubular Tubus with the frontally arranged window and carries an arm, wherein the arm is a U-shaped free end with a lighting head that has a window wearing, which is aligned parallel to the window of the tube, wherein between the windows a free space is formed, which is the to be measured Volume limited, the device can easily in one single flange more usual Construction to be installed. Other openings in the pipeline or the process container are not required.

Wenn außerdem zwischen den Partikeln und der CCD-Kamera entsprechende Filter vorgesehen sind, kann die Polarisationsrichtung des die Partikel durchdringenden Lichts gegenüber der Polarisationsrichtung des Durchlichts ausgewertet werden. Hierdurch ergeben sich besonders gute Kontrastverhältnisse bei Partikeln, die die Polarisationsrichtung einfallenden Lichts beeinflussen.If Furthermore appropriate filters are provided between the particles and the CCD camera, can the direction of polarization of the particles penetrating Light opposite the polarization direction of the transmitted light are evaluated. hereby This results in particularly good contrast ratios for particles that affect the polarization direction of incident light.

Für einen flexiblen Messbetrieb ist vorteilhaft, wenn der oder die Filter außerhalb des Volumens angeordnet sind, das das Medium enthält. So ist insbesondere von Vorteil, wenn die Lichtquelle in einem separaten Bauelement angeordnet ist, der oder die Filter in diesem Bauelement wechselbar angeordnet sind und das gefilterte Licht dann über Lichtleiter in den Probenraum eingekoppelt wird.For one Flexible measuring operation is advantageous if the filter or filters outside of the volume containing the medium. So is particularly advantageous if the light source in a separate Component is arranged, the filter or filters in this device are arranged and the filtered light then over optical fibers is coupled into the sample space.

Für genaue Auswertungen polarisierten Lichts ist es vorteilhaft, wenn der der CCD-Kamera zugeordnete Filter und/oder der Lichtquelle zugeordnete Filter drehbar gelagert ist. Eine einfache Wechselbarkeit der Filter ist gegeben, wenn diese in einem modularen Wechselsystem mit einfach tauschbaren Haltern integriert sind.For exact Evaluations polarized light, it is advantageous if the the CCD camera associated with filters and / or the light source associated Filter is rotatably mounted. A simple changeability of the filters is given if this in a modular exchange system with easy exchangeable holders are integrated.

Weil bei dem Verfahren vorgesehen ist, das auf die Partikel auftreffende Licht hinsichtlich der spektralen Zusammensetzung und/oder der Polarisationsrichtung zu filtern, kann die spezifische Beeinflussung des gefilterten Lichts durch die zu messenden Partikel besonders gut detektiert werden. Es ist dabei insbesondere vorteilhaft, wenn das auf Seiten der Lichtquelle oder auf Seiten der CCD-Kamera gefilterte Licht im wesentlichen nur Wellenlängen enthält, die von den zu untersuchenden Partikeln absorbiert werden.Because the method provides for the light incident on the particles with respect to the spectral composition and / or the polar Filtering direction, the specific influence of the filtered light by the particles to be measured can be detected very well. It is particularly advantageous if the light filtered on the side of the light source or on the side of the CCD camera essentially contains only wavelengths which are absorbed by the particles to be examined.

Schließlich ist für bestimmte Anwendungen von Vorteil, wenn die Polarisationsrichtungen zweier Polarisationsfilter auf Seiten der Lichtquelle und auf Seiten der CCD-Kamera zueinander gekreuzt sind.Finally is for certain Applications are beneficial when the polarization directions of two polarizing filters on the side of the light source and sides of the CCD camera to each other are crossed.

In diesem Fall wird ein die Polarisationsrichtung beeinflussendes Teilchen vor dunklem Hintergrund hell dargestellt. Es kann für manche Anwendungen auch von Vorteil sein, Winkel von 45° oder etwa 65° vorzusehen, letzteres insbesondere bei der Messung von Polymeren. Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:In In this case, a particle influencing the polarization direction becomes Bright against a dark background. It may be for some Applications also be advantageous to provide angles of 45 ° or about 65 °, the latter especially in the measurement of polymers. Hereinafter becomes an embodiment of the present invention described with reference to the drawing. It demonstrate:

1: Eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer schematischen Darstellung von der Seite; sowie 1 A device according to the invention in a schematic representation from the side; such as

2: Darstellungen von Bittersalzkristallen im Auflicht (2a) und im Durchlicht mit gekreuzten Polarisatoren (2b). 2 : Representations of Epsom Salt Crystals in Incident Light ( 2a ) and in transmitted light with crossed polarizers ( 2 B ).

Ein Montageflansch 1 des Sensors trägt einen rohrförmigen Tubus 2, der an seinem freien Ende 3 ein stirnseitiges, in der Darstellung der 1 nicht sichtbares Fenster bei 4 trägt.A mounting flange 1 of the sensor carries a tubular tube 2 who is at his free end 3 a frontal, in the representation of the 1 not visible window at 4 wearing.

Der Flansch 1 trägt weiter einen parallel zu dem Tubus 2 verlaufenden Arm 5, dessen freies Ende U-förmig derart gestaltet ist, dass das freie Ende mit einem Beleuchtungskopf 6 koaxial zu dem Tubus 2 ausgerichtet ist. Der Beleuchtungskopf 6 weist wiederum ein Fenster 7 auf, das in der 1 ebenfalls nicht sichtbar ist und das dem Fenster 4 des Tubus 2 zugewandt und zu diesem parallel ausgerichtet ist.The flange 1 continues to carry one parallel to the tube 2 extending arm 5 , whose free end is U-shaped such that the free end with a lighting head 6 coaxial with the tube 2 is aligned. The lighting head 6 again shows a window 7 on that in the 1 also not visible and that is the window 4 of the tube 2 facing and aligned parallel to this.

Zwischen den Fenstern 4 und 7 befindet sich ein Freiraum 10, der im wesentlichen das zu messende Volumen begrenzt.Between the windows 4 and 7 there is a free space 10 which essentially limits the volume to be measured.

Der Flansch 1 ist mit seiner dem Tubus 2 und dem Arm 5 zugewandten Oberfläche für die Montage in einer Montageöffnung eines Prozessbehälters oder einer Rohrleitung vorgesehen.The flange 1 is with his tube 2 and the arm 5 facing surface for mounting in a mounting opening of a process container or a pipe provided.

Auf der anderen Seite des Flansches 1 ist dem Arm 5 eine Einstellvorrichtung 11 zugeordnet, die zur Einstellung der axialen Position des Arms 5 und damit zur Einstellung des Abstandes zwischen den Fenstern 4 und 7 eingerichtet ist. Weiter führt an dieser Seite ein Bündel Lichtleitfasern 12 aus dem Arm 5 heraus und in eine Anschlußleitung 13. Dem Tubus 2 ist auf dieser nicht im Prozessbehälter angeordneten Seite eine CCD-Kamera 14 zugeordnet, die mit einer entsprechenden Optik ausgestattet ist, um jenseits des Fensters 4 befindliche Partikel abzubilden. Die CCD-Kamera 14 ist mit einer elektrischen Anschlußleitung 15 verbunden, die ebenfalls in die Anschlußleitung 13 mündet.On the other side of the flange 1 is the arm 5 an adjustment device 11 assigned to the adjustment of the axial position of the arm 5 and thus to adjust the distance between the windows 4 and 7 is set up. Next leads on this page a bundle of optical fibers 12 from the arm 5 out and into a connection line 13 , The tube 2 is on this not arranged in the process container side a CCD camera 14 assigned, which is equipped with an appropriate optics to get beyond the window 4 to image located particles. The CCD camera 14 is with an electrical connection line 15 connected, which also in the connection line 13 empties.

Zwischen dem Tubus 2 und der CCD-Kamera 14 ist ein Filterhalter 16 angeordnet, der optische Filter in den Strahlengang zwischen dem Tubus 2 und der CCD-Kamera 14 halten kann. Innerhalb des Tubus 2 ist die optische Komponentenanordnung in der Funktions einem Mikroskops oder Endoskop entsprechend angeordnet.Between the tube 2 and the CCD camera 14 is a filter holder 16 arranged, the optical filter in the beam path between the tube 2 and the CCD camera 14 can hold. Inside the tube 2 the optical component arrangement is correspondingly arranged in the function of a microscope or endoscope.

Eine Steuerungs- und Auswerteeinheit 17 ist über die Anschlußleitung 13 mit dem Sensor verbunden. Dabei enthält die Einheit 17 die Steuerung für die CCD-Kamera 14 sowie eine Beleuchtungseinheit, beispielsweise in Form eines (nicht dargestellten) Stroboskops. Die Beleuchtungseinheit ist dabei ebenfalls mit einem Filterhalter verbunden, der geeignet ist, einen optischen Filter zwischen die Beleuchtungseinheit und die Lichtleitfasern 12 zu bringen, so dass nur gefiltertes Licht in die Lichtleitfasern 12 eingekoppelt wird.A control and evaluation unit 17 is over the connection line 13 connected to the sensor. It contains the unit 17 the controller for the CCD camera 14 and a lighting unit, for example in the form of a (not shown) stroboscope. The lighting unit is also connected to a filter holder, which is suitable, an optical filter between the lighting unit and the optical fibers 12 to bring, leaving only filtered light in the optical fibers 12 is coupled.

Der beleuchtungsseitige Polarisationsfilter befindet sich in einer anderen Ausführungsform vorzugsweise im Sensor bei 6, während die Farbfilter außerhalb des Volumens in der Einheit 17 angeordnet sind.The illumination-side polarization filter is preferably included in the sensor in another embodiment 6 while the color filters are out of volume in the unit 17 are arranged.

Die Einheit 17 ist mit einer Stromversorgung 18 und einer Datenleitung 19 verbunden. Die Datenleitung 19 speist die von der CCD-Kamera 14 gewonnenen Bildinformationen an einen Computer, auf dem eine geeignete Software zur Auswertung der aufgenommenen Bilder läuft.The unit 17 is with a power supply 18 and a data line 19 connected. The data line 19 feeds the from the CCD camera 14 obtained image information to a computer running on the appropriate software for evaluating the recorded images.

In der Praxis wird der Sensor mit seinem Montageflansch 1 in eine vorbereitete Montageöffnung eines Prozessbehälters oder einer Leitung eingebaut. Der Tubus 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel etwa 300 lang, so dass der Sensor insgesamt rund 400 mm in den Behälter hineinragt. Tubuslängen können bis etwa 800 mm betragen. Damit ist im allgemeinen eine Position für den Freiraum 10 erreicht, in der das dadurch gebildete Messvolumen repräsentativ für das Inventar des Prozessbehälters ist. Eine in dem Prozessbehälter ausgebildete Strömung ist aufgrund des schlanken Aufbaus nur geringfügig beeinflusst.In practice, the sensor with its mounting flange 1 installed in a prepared mounting hole of a process tank or pipe. The tube 2 is about 300 long in this embodiment, so that the sensor protrudes a total of about 400 mm into the container. Tube lengths can be up to about 800 mm. This is generally a position for the free space 10 achieved, in which the measuring volume formed thereby is representative of the inventory of the process container. A flow formed in the process container is only slightly influenced due to the slim design.

In dem Prozessbehälter kann beispielsweise eine Zweiphasenmischung von Bittersalz (MgSO₄·7H₂O) in einem flüssigen Medium enthalten sein. Diese Bittersalzkristalle sind im normalen Durchlicht ebenso wie im Auflicht sehr kontrastarm, da sie transparent sind. Zur Messung der Dimensionen und der Konzentration der Bittersalzpartikel wird nun ein Polarisator in den Filterhalter zwischen der Lichtquelle und dem Lichtleitfasernbündel 12 gegeben, so dass über den Beleuchtungskopf 6 und durch das Fenster 7 linear polarisiertes Licht in den Freiraum 10 eingestrahlt wird. Das linear polarisierte Licht durchstrahlt das Medium im Messvolumen und tritt unverändert durch das Fenster 4 in die Endoskopoptik des Tubus 12 ein, sofern keine Bittersalzkristalle im Strahlengang liegen. Ist in dem Freiraum 10 ein Bittersalzkristall vorhanden, so wird das durch dieses Kristall hindurchtretende Licht in seiner Polarisationsrichtung gedreht. In dem Filterhalter 16 der CCD-Kamera 14 nun ein Polarisationsfilter, der als Analysator dient. Die Polarisationsrichtung dieses Filters wird so eingestellt, dass sie zu der Polarisationsrichtung des Filters in der Einheit 17 mit 65° bis 90° orientiert ist und sich die beiden Polarisationsrichtungen im wesentlichen auslöschen. Das Fenster 7 erscheint also in der Betrachtungsrichtung der CCD-Kamera 14 dunkel. Dasjenige Licht, das durch die Bittersalzkristalle hindurchgetreten ist, wird in seiner Polarisationsrichtung gedreht und durch den Polarisationsfilter der CCD-Kamera 14 nicht vollständig ausgelöscht. Die zu analysierenden Kristalle erscheinen also vor dunklem Hintergrund hell. Ein derartiges Abbild der zu untersuchenden Kristalle ist dann in dem der Einheit 17 nachgeschalteten Computer auszuwerten. Der erzielte Kontrast ist nicht nur im Bereich der Kanten, sondern im Bereich der gesamten Querschnittsfläche der Kristalle so gut, dass eine Auswertung im wesentlichen problemlos ist. Es kann auch vorgesehen sein, einen Polarisationsfilter unmittelbar in dem Beleuchtungskopf 6 anzuordnen.In the process vessel, for example, a two-phase mixture of Epsom salt (MgSO ₄ .7H ₂ O) may be contained in a liquid medium be. These Epsom salt crystals are in the normal transmitted light as well as in reflected light very low in contrast, since they are transparent. To measure the dimensions and the concentration of the epsom salt particles, a polarizer is now inserted into the filter holder between the light source and the optical fiber bundle 12 given so over the lighting head 6 and through the window 7 linearly polarized light in the free space 10 is irradiated. The linearly polarized light radiates through the medium in the measuring volume and passes unchanged through the window 4 in the endoscope optics of the tube 12 if there are no Epsom salt crystals in the beam path. Is in the open space 10 an Epsom salt crystal is present, the light passing through this crystal is rotated in its polarization direction. In the filter holder 16 the CCD camera 14 now a polarizing filter that serves as an analyzer. The polarization direction of this filter is adjusted to match the polarization direction of the filter in the unit 17 is oriented at 65 ° to 90 ° and the two polarization directions cancel out substantially. The window 7 So it appears in the viewing direction of the CCD camera 14 dark. The light that has passed through the bittersalt crystals is rotated in its polarization direction and through the polarizing filter of the CCD camera 14 not completely extinguished. The crystals to be analyzed thus appear bright against a dark background. Such an image of the crystals to be examined is then in the unit 17 evaluate downstream computer. The achieved contrast is so good not only in the area of the edges but in the area of the entire cross-sectional area of the crystals that an evaluation is essentially problem-free. It can also be provided, a polarizing filter directly in the lighting head 6 to arrange.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Untersuchung von Quarzkristallen (SiO₂) in einem flüssigen Medium. Quarzkristalle sind sowohl im Auflicht als auch im Gegenlicht üblicherweise schlecht zu analysieren, da sie ein sehr kontrastarmes Abbild erzeugen. Wird nun in den Filterhalter 13 oder in den Filterhalter vor den Lichtleitfasern 12 ein Farbfilter eingesetzt, der im wesentlichen nur Licht passieren lässt, das von Quarz absorbiert wird, so erscheinen die Quarzpartikel als dunkle Flächen vor einem hellen Hintergrund. Diese dunklen Flächen sind wiederum aufgrund ihres guten Kontrastverhältnisses automatisch auswertbar.Another application example is the investigation of quartz crystals (SiO ₂ ) in a liquid medium. Quartz crystals are usually difficult to analyze both in reflected light and in backlight, as they produce a very low-contrast image. Now in the filter holder 13 or in the filter holder in front of the optical fibers 12 Using a color filter that essentially lets only light pass through which is absorbed by quartz, the quartz particles appear as dark areas against a light background. These dark areas are in turn automatically evaluable due to their good contrast ratio.

In der 2 ist bei 2a ein transparentes Kristall im Auflicht abgebildet. Das Kristall ist praktisch nicht zu erkennen. Bei 2b ist im Gegensatz dazu eine Anzahl von Bittersalzkristallen gezeigt, die zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren angeordnet sind. Es ist ersichtlich, dass diese Kristalle in dieser Darstellung einen guten Kontrast ergeben.In the 2 is at 2a a transparent crystal in reflected light shown. The crystal is practically invisible. at 2 B In contrast, a number of Epsom salt crystals are shown interposed between two crossed polarizers. It can be seen that these crystals give a good contrast in this representation.

Insgesamt ergibt sich ein Messgerät, mit dem eine zweidimensionale Abbildung der zu untersuchenden Kristalle mit gutem Kontrastumfang möglich ist. Die Möglichkeit, an verschiedenen Stellen in dem System unterschiedliche Filter anzubringen, ermöglicht eine Anpassung der Messvorrichtung an die optischen Bedingungen der zu messenden Produkte. Die Einstellbarkeit des Freiraums 10 über die Einstellvorrichtung 11 ermöglicht bei hohen Teilchenkonzentrationen eine Reduzierung der Zählrate durch Verkleinerung des Messvolumens. Weiter wird eine Verkleinerung des Freiraums in axialer Richtung möglich, falls dies durch Medien mit hoher Trübung erforderlich ist, um eine Absorption des von dem Fenster 7 her auf das Fenster 4 abgestrahlten Durchlichts in dem Freiraum 10 zu verhindern.The overall result is a measuring device with which a two-dimensional image of the crystals to be examined with a good contrast range is possible. The ability to apply different filters at different points in the system allows the measuring device to be adapted to the optical conditions of the products to be measured. The adjustability of the free space 10 via the adjustment device 11 allows for high particle concentrations, a reduction of the count rate by reducing the measurement volume. Further, reduction of the clearance in the axial direction is possible, if required by high turbidity media, to absorb the moisture from the window 7 forth on the window 4 radiated transmitted light in the free space 10 to prevent.

Die in dem Tubus 2 enthaltene Optik ist aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Es können kommerziell verfügbare Endoskope, beispielsweise von der Firma Olympus, verwendet werden. Die CCD-Kamera 14b kann ebenfalls ein kommerziell verfügbares Produkt sein, beispielsweise hergestellt von der Firma Toshiba. Mit der dargestellten Anordnung ist dann eine Messung von Partikeln bis zu einem Durchmesser von etwa 2 μm herab möglich.The in the tube 2 included optics is known from the prior art per se. Commercially available endoscopes, for example from Olympus, can be used. The CCD camera 14b may also be a commercially available product, for example manufactured by Toshiba. With the illustrated arrangement, it is then possible to measure particles down to a diameter of about 2 μm.

Claims

Device for determining particle properties in a fluid medium-containing particle, in particular morphology, shape and / or size, with a CCD camera ( 14 ) through a window ( 4 ) and an optic which receives particles in a measurement volume in a viewing direction, with an illumination device which illuminates the particles in the measurement volume in transmitted light by means of a light source, and with an evaluation unit for determining the particle properties on the basis of the CCD camera ( 14 ) generated images of the particles, wherein outside the medium in the beam path of the light source and / or the CCD camera ( 14 ) at least one optical filter is arranged, which selectively passes or hides light of specific wavelengths or passes through a specific polarization direction, characterized in that a mounting flange ( 1 ) is provided for mounting the device to a mounting opening of a process container or a pipeline, wherein the mounting flange ( 1 ) a tubular tube ( 2 ) with the frontally arranged window ( 4 ) and an arm ( 5 ), wherein the arm has a U-shaped free end with a lighting head ( 6 ), which has a window ( 7 ), which is parallel to the window ( 4 ) of the tube ( 2 ), whereby between the windows ( 4 . 7 ) a free space ( 10 ) is formed, which limits the volume to be measured.

Apparatus according to claim 1, characterized ge indicates that the light source is in a separate component ( 17 ), the color filter or filters in this component ( 17 ) are arranged and the filtered light then over optical fiber ( 13 ) is coupled into the sample space.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the CCD camera ( 14 ) associated polarization filter ( 16 ) is rotatably mounted.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the one or more filters in a modular design and removable retaining system are installed.