DE10149879B4 - Vorrichtung zur spektralphotometrischen Analyse von flüssigen Medien - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zur spektralphotometrischen Analyse von flüssigen Medien umfassend eine Strahlungsquelle
zur Emission von Strahlung, einen Monochromator zur Wellenlängenselektion
der emittierten Strahlung, ein lichtleitendes Element zur Führung der
Strahlung, einen Detektor zur Erfassung von Strahlung und Erzeugung
von elektrischen Signalen, einen Mikroprozessor zur Umwandlung der
elektrischen Signale in Meßwerte,
eine Anzeigeeinheit für
die vom Mikroprozessor gelieferten Meßwerte, eine Stromquelle zur
Stromversorgung der Strahlungsquelle, des Monochromators, des Detektors und/oder
des Mikroprozessors sowie Bedienungselemente zur Betätigung aller
mit der Vorrichtung durchführbarer Operationen
in einem Gehäuse,
wobei die Vorrichtung eine Lichtleitspitze (6) umfasst, und das
Gehäuse
(12) in einer Hand haltbar und bedienbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die für den einmaligen
Gebrauch vorgesehene Lichtleitspitze (6) austauschbar ist und zumindest
Teile des lichtleitenden Elementes (10) sowie eine Ausnehmung (13)
aufweist, die als Küvette
zur Aufnahme des Meßmediums
fungiert und welche sich im Strahlengang der von der Strahlungsquelle
(2) emittierten Strahlung befindet.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spektralphotometrischen Analyse von flüssigen Medien umfassend eine Strahlungsquelle zur Emission von Strahlung, einen Monochromator zur Wellenlängenselektion der emittierten Strahlung, ein lichtleitendes Element zur Führung der Strahlung, einen Detektor zum Nachweis der Strahlung in Form von elektrischen Signalen, einen Mikroprozessor zur Umwandlung der elektrischen Signale in Meßwerte, eine Anzeigeeinheit für die vom Mikroprozessor gelieferten Meßwerte, eine Stromquelle zur Stromversorgung der Strahlungsquelle, des Monochromators, des Detektors und/oder des Mikroprozessors sowie Bedienungselemente zur Betätigung aller mit der Vorrichtung durchführbarer Operationen in einem Gehäuse. Dabei ist das Gehäuse als Handgerät gestaltet, so daß die Vorrichtung nach Art einer Pipet te mit einer Hand gehalten und bedient werden kann. Zur Messung wird die Gerätespitze, welche lichtleitende Elemente und eine Küvettenförmige Ausnehmung enthält in die Probe eingetaucht.
- Spektralphotometer üblicher Bauart sind Standgeräte, die nicht zum mobilen Einsatz geeignet sind. Sie weisen ein Gewicht von 9 bis 30 kg auf und müssen fest installiert werden. Transportable Photometer nach dem Stand der Technik weisen ein Gewicht von 0.5 bis 3 kg auf. Sie können batteriebetrieben sein und sind überall einsetzbar. Dabei sind sie ebenfalls als Standgerät ausgeführt. Das Gerät wird an einem mobilen Einsatztort aufgestellt und die Probe wird wie bei den großen Standgeräten dem Gerät in einer rechteckigen Küvette (meist 1 cm optische Weglänge) oder in einer runden Küvette (in einfachen Geräten ist dies ein Reagenzglas) zugeführt. Einzelne Geräte weisen eine Vorrichtung auf, mit deren Hilfe die Probe angesaugt wird und so in die Küvette transportiert wird. Allen Geräten ist gemeinsam, daß sie eine unten geschlossene Küvette aus Glas oder Kunststoff verwenden, in welche die Probe eingefüllt werden muß. Das Probenvolumen beträgt dabei ca. 1 ml, unter Verwendung besonderer Küvetten ist ein kleineres Volumen von ca. 100 μl möglich. Die verlustfreie Rückgewinnung der Probe im Anschluß ist jedoch sehr umständlich und führt zu erheblichen Probenverlusten. Wird die Probe unter Ausspülung der Küvette zurückgewonnen, so tritt eine erhebliche Verdünnung auf, was im Allgemeinen unerwünscht ist, da weitere Arbeitsschritte zur Aufkonzentrierung der Probe erforderlich sind. Lediglich für spektralphotometrische Untersuchungen von Oberflächen oder in der Atmosphäre sind kompakte Spektro meter dieser Art bisher bekannt. So lehrt die
DE 195 45 749 ein handliches Spektrometer mit dem Strahlung aus dem UV-vis-Bereich ausgewertet werden kann. Dieses Gerät dient dabei der Vorbeugung von Hautkrebs, indem gefährliche UV-Strahlung der Sonne rechtzeitig detektiert wird. DieUS 5,646,735 lehrt ein Handgerät zur Messung der optischen Dichte und Farbe auf Druckpapier. - Die
DE 19909631 A1 beschreibt eine tragbare Miniatur-Spektral-Sonde für die Messung spektrometrischer Daten einer Messprobe. Diese Sonde umfasst eine Strahlungsquelle, einen Filter, eine Detektor, einen Lichtleiter, einen Mikroprozessor, eine Stromquelle und ein Gehäuse. - Die
DE 4343872 C2 beschreibt eine Vorrichtung mit Lichtleitern zum Führen zur Analyse eines flüssigen Mediums dienenden Lichtes von einem Spektralphotometer zu einer externen Messstelle und von dieser wieder zurück zu dem Detektor des Spektralphotometers und mit Anschlüssen für diese Lichtleiter an den Spektralphotometer. - Die
DE 1959612 A trifft eine Vorrichtung zum photometrischen Messen, die eine Lichtquelle und eine Empfänger umfasst, dem die auf die Messprobe geführten Lichtstrahlen der Lichtquelle nach Absorption und/oder Reflektion von der Messprobe zugeführt werden. - Spektralphotometer für flüssige Medien, die derart kompakt und einfach zu handhaben sind, daß sie mit einer Hand gehalten werden können, sind dagegen bisher nicht bekannt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein kompaktes und einfach zu bedienendes Spektralphotometer für die Analyse flüssiger Medien bereitzustellen.
- Diese Aufgabe wir durch die gattungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weiteren Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf. Die Verwendung der Vorrichtung wird in Anspruch 19 beschrieben.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung bereitgestellt wird, die eine Strahlungsquelle zur Emission von Strahlung, einen Monochromator zur Wellenlängenselektion der emittierten Strahlung, ein lichtleitendes Element zur Führung der Strahlung, einen Detektor zum Nachweis der Strahlung in Form von elektrischen Signalen, einen Mikroprozessor zur Umwandlung der elektrischen Signale in Meßwerte, eine Anzeigeeinheit für die vom Mikroprozessor gelieferten Meßwerte, eine Stromquelle zur Stromversorgung der Strahlungsquelle, des Monochromators, des Detektors und/oder des Mikroprozessors sowie Bedienungselemente zur Betätigung aller mit der Vorrichtung durchführbarer Operationen in einem Gehäuse umfasst, wobei das Gehäuse so ausgebildet ist, daß die Vorrichtung in einer Hand halt- und bedienbar ist. Gleichzeitig enthält die Vorrichtung eine Lichtleiterspitze mit zumindest Teilen eines lichtleitenden Elementes, wobei dieses eine Ausnehmung aufweist. Die Ausnehmung fungiert dabei als Küvette zur Aufnahme des flüssigen Mediums und ist im Strahlengang der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung angeordnet.
- Eine Anordnung von lichtleitenden Elementen in der Lichtleitspitze, die in Kontakt mit der Probe steht, dient dazu, einen Lichtstrahl in geeigneter Weise durch die Probe zu führen und ermöglicht dadurch die Bestimmung der optischen Dichte der Flüssigkeit.
- Die Vorrichtung wird dabei wie eine Pipette bedient, die Lichtleitspitze, welche die Anordnung lichtleitender Elemente enthält, wird in die Probe eingetaucht und der Meßvorgang daraufhin gestartet. Anschließend wird die Lichtleitspitze aus der Flüssigkeit zurückgezogen und der Meßwert abgelesen. Mit den Bedienungselementen können sämtliche mit der Vorrichtung durchführbaren Operationen durchgeführt werden. Hierzu zählen beispielsweise das Einschalten der Stromversorgung und der Lichtquelle, die Selektion einer Wellenlänge, das Starten der Messung durch Einschalten des Detektors und/oder die Anzeige der Meßwerte auf dem Display.
- In einer bevorzugten Ausgestaltungsform des Handphotometers wird die Lichtleitspitze, die mit dem flüssigen Medium in Kontakt kommt, als aufsteckbares Modul ausgebildet. Dieses Modul beinhaltet zumindest einen Teil der lichtleitenden Elemente mit einer küvettenförmigen Ausnehmung, womit die aus der Strahlungsquelle emittierte Strahlung durch die Flüssigkeit geleitet und das durchgehende (transmittierte) Licht von einem Detektor registriert wird. Die Lichtleitspitze ist dabei reversibel austauschbar.
- In einer bevorzugten Ausführungsform sind Teile des lichtleitenden Elementes zum einen in der Lichtleitspitze, zum andern in dem die Strahlungsquelle und den Detektor enthaltenden Gehäuse angeordnet. Die beiden Teile des lichtleitenden Elementes sind bezüglich ihrer Kontaktflächen derart ausgestaltet, daß zwischen diesen Teilen eine lichtleitende Verbindung hergestellt werden kann, z.B. durch eine formschlüssige Kopplung.
- Ebenso ist es möglich, daß die Lichtleitspitze für Einzelmessungen im flüssigen Medium kostengünstig konstruiert ist und nach einmaligem Gebrauch verworfen wird. Hierfür weist die Vorrichtung bevorzugt eine Abwerfvorrichtung auf, die über ein Bedienungselement am Gehäuse betätigt werden kann, wie es z.B. von Abwerfvorrichtungen für Pipettenspitzen bekannt ist.
- Die Lichtführungselemente können dabei so ausgebildet sein, daß sie auf der Basis der Totalreflexion, der Spiegelung und der Refraktion beruhen. Hierzu zählen z.B. spiegelnde oder totalreflektierende Beschichtun gen des Lichtführungselementes an den dem flüssigen Medium zugewandten Seiten außerhalb der Ausnehmung.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Lichtleiter aus einem Material mit einem Brechungsindex, der eine Totalreflexion an der Grenzfläche zum flüssigen Medium erlaubt. Besonders bevorzugt besteht die Lichtleitspitze aus Kunststoff, welcher einen Brechungsindex von > 1.4 aufweist und dessen totalreflektierende Eigenschaften zur Lichtleitung dienen (der Grenzwinkel der Totalreflexion xT ergibt sich dabei aus cosxT = n1/n2, mit n1 = Brechungsindex des Lichtleiters (z.B. Kunststoff mit n = 1.45) und n2 = Brechungsindex des Mantels oder des umgebenden flüssigen Mediums, wie z.B. Wasser mit einen Brechunsindex von 1,33). Das Modul wird ähnlich einer Pipettenspitze vor jeder Messung aufgesteckt und nach der Messung verworfen. Eine Kontaminierung empfindlicher Proben oder ein Verschleppen von Probenmaterial wird so vollständig verhindert was insbesondere in der Molekularbiologie wichtig ist.
- Das aufsteckbare Modul kann einen Durchmesser zwischen 2 und 10 mm aufweisen und sollte eine Länge von 3 bis 10 cm haben, so daß die einfache Anwendung in üblichen Gefäßen (z.B. Reaktionsgefäße von 500 μl bis 2 ml oder Falcon-Tubes von 15 und 50 ml oder direkt in Kavitäten von Mikrotiterplatten) genutzt werden kann.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Ausnehmung als Unterbrechung des lichtleitenden Elementes ausgebildet. Ebenso ist es aber auch möglich, daß sich die Ausnehmung detektor- oder strahlungsquellenseitig an das lichtleitende Element anschließt. So kann vermieden werden, eine separate Küvette, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, einsetzen zu müssen.
- In einer bevorzugten Ausführung sind die optischen Bauelemente dabei so ausgeführt, daß die Probe vollständig abläuft, d.h. daß keine Flüssigkeitsreste an den optischen Bauelementen zurückbleiben, wenn diese entnommen werden. Dies führt dazu, daß die Probe zu 100 im ursprünglichen Gefäß verbleibt, also nicht entnommen oder umgefüllt wird. Die Erfindung ermöglicht so die Bestimmung der optischen Dichte in kleinen Volumina einer Flüssigkeit in nur einem Arbeitsschritt. Probenverluste oder Probenverdünnungen entstehen durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht.
- Ein vollständiges Ablaufen der Probe beim Zurückziehen der Gerätespitze aus der Flüssigkeit wird zusätzlich dadurch erreicht, daß die Oberflächen der optischen Bauelemente so behandelt sind, daß sie nicht benetzbar sind (hydrophobe Oberfläche) und/oder daß sie vollständig mit einem sehr dünnen Film von Flüssigkeit benetzt sind (hydrophile Oberfläche). Eine Hydrophobisierung der Oberflächen von Glas und Kunststoff kann durch Behandlung mit Chemikalien (z.B. Chlor-dimethyl-hexyl-silan) erreicht werden. Eine elegante Methode zur Hydrophilisierung von Kunststoffoberflächen ist die Behandlung in einem Sauerstoffplasma. Bezüglich des Einsatzes des Gerätes in der Molekularbiologie, ist eine hydrophile Beschichtung angeraten, welche zusätzlich dazu führt, daß keine molekularbiologischen Probensubstanzen wie z.B. Proteine oder Nucleinsäuren, an den Wandungen des Gerätes absorbieren und zur Veränderung der Probe führen.
- Eine hydrophobe Beschichtung führt zwar zum vollständigen Ablaufen der Probe, beinhaltet aber die Gefahr, daß Probenbestandteile wie Proteine oder Nukleinsäuren adsorbieren.
- Bevorzugt kann eine polychromatische Strahlungsquelle im Wellenlängenbereich zwischen 260 und 800 nm eingesetzt werden. Ebenso können aber auch Strahlungsquellen mit einer festen Wellenlänge (vorzugsweise zwischen 260 und 800 nm; z.B. bei 280 nm zur Konzentrationsbestimmung von Proteinen und Nukleinsäuren) eingesetzt werden. Monochromatisches Licht ausgewählter Wellenlänge wird dabei vorzugsweise durch eine entsprechende Lichtquelle (Laser oder LED) oder mit Hilfe eines optischen Filters erzeugt. Weiterhin ist es möglich, durch das Wechseln eines Filters oder der Einstellung von Monochromatoren auf Gitter- oder Prismenbasis die Wellenlänge abzustimmen (vorzugsweise zwischen 260 und 800 nm).
- Als bevorzugte lichtleitende Elemente kommen Lichtleiter, Lichtleitfasern, Bündel von Lichtleitfasern und/oder optische Linsen in Betracht.
- Bevorzugt wird mit Hilfe des Detektors die Intensitätsabnahme der detektierten Strahlung gegenüber der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung registriert.
- In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform wird der gestreute Anteil des Lichtes bestimmt. Diese Bestimmung ist interessant beim Arbeiten mit dispersen Systemen, wie partikuläre Suspensionen oder Emulsionen. Die Bestimmung kann dadurch erfolgen, daß ein anderes Modul verwendet wird, das nicht das durchgehende Licht sammelt und zum Detektor weiterleitet, sondern das gestreute Licht. Eine andere Möglichkeit ist, daß das Gerät zwei Detektoren aufweist, einen für Streulicht und einen für durchgehendes Licht und ein speziell dafür konzipiertes Modul zur Anwendung kommt.
- In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung einen Shutter auf, mit dem Störungen externer Strahlungsquellen verhindert werden können.
- Weiterhin kann die Vorrichtung über Schnittstellen mit weiteren Auswerteeinheiten verbunden sein. Ebenso kann die Vorrichtung mit einem Sender ausgestattet sein, welcher die Meßergebnisse zu einer Basisstation oder einem PC sendet. Diese Technologie der drahtlosen Kommunikation zwischen Geräten bezeichnet man als "Blue Tooth". Die Kommunikation des Handphotometers mit anderen Geräten kann zur Datenübermittlung, Selbstdiagnose oder zum Softwareupdate eingesetzt werden.
- Das Handphotometer ist ergonomisch geformt, so daß es mit einer Hand gehalten und bedient werden kann. Es ist so ausgeführt, daß es in die Pipettenständer der marktführenden Pipettenhersteller paßt, d. h. daß es dort nach Gebrauch abgelegt werden kann.
- Eine Kalibration des Handphotometers ist in einer Flüssigkeit mit bekannter Extinktion möglich. Ein Nullabgleich ist möglich, indem der Meßwert in Luft oder in Wasser auf Null gesetzt wird.
- Verwendung findet die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise bei der Bestimmung der optischen Dichte in flüssigen Medien.
- Anhand der folgenden Figuren soll die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft erläutert werden, ohne diese dadurch einzuschränken.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung als kompaktes nicht-modulares System -
2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung als modular aufgebautes System -
3 zeigt A) eine Lichtleitspitze, ausgelegt für Transmissionsmessungen, und B) eine Lichtleitspitze, ausgelegt für Streulicht- und Transmissionsmessungen -
1 zeigt den allgemeinen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Strahlung wird dabei von einer Strahlungsquelle2 durch einen Kollimator7 emittiert. Mit dem Monochromator1 kann die polychromatische Strahlung wellenlängenselektiv getrennt werden, wodurch Strahlung mit einer definierten Wellenlänge resultiert. Dieses monochromatische Licht durchläuft anschließend den in der Lichtleitspitze enthaltenen Lichtleiter10 , bis es die Ausnehmung13 durchläuft, die als Küvette fungiert und in der die Strahlung in Wechselwirkung mit dem flüssigen Medium tritt. Nach Durchlaufen eines weiteren Lichtleiterbereichs10 , der von dem ersten Lichtleiterbereich durch eine optische Abschirmung14 getrennt ist, wird die Strahlung von einem Detektor3 registriert. Mit Hilfe des Mikroprozessors4 , der über eine Stromquelle5 versorgt wird, wird das Signal in einen Meßwert umgewan delt, der über ein Anzeigedisplay9 ausgegeben wird. Sämtliche elektrische Bauteile sind dabei über elektrische Verbindungen15 verbunden und in einem ergonomisch geformten Gehäuse12 angeordnet, in dem zusätzlich noch die Bedienungselemente8 zur Handhabung der Vorrichtung untergebracht sind, wobei die Gesamtgestaltung des Gehäuses manuelle Bedienung mit nur einer Hand ermöglicht. -
2 zeigt analog zu1 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit sämtlichen Bauteilen, wobei eine modulare Bauweise mit einer aufsteckbaren Lichtleitspitze6' gezeigt wird. Die Lichtführung basiert auf Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen der Lichtleitspitze6' und dem flüssigen Medium. Die Lichtleitspitze wird in der Aufsteckvorichtung11 gehalten und positioniert, so daß ein optischer Kontakt zwischen den Lichtleitelementen im photometrischen Teil der Vorrichtung und in der Lichtleitspitze sichergestellt wird. -
3 zeigt zwei schematische Zeichnungen möglicher Detektionsmöglichkeiten, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verwirklichen sind. In A wird eine Detailzeichnung der aufsteckbaren Lichtleitspitze gezeigt, bei der die Lichtführung der durch das flüssige Medium transmittierten Strahlung an spiegelnden Flächen16 erfolgt. In B wird zusätzlich ein Lichtführungselement gezeigt, bei dem bei Verwendung eines zweiten Detektors Streulicht gemessen werden kann.
Claims (19)
- Vorrichtung zur spektralphotometrischen Analyse von flüssigen Medien umfassend eine Strahlungsquelle zur Emission von Strahlung, einen Monochromator zur Wellenlängenselektion der emittierten Strahlung, ein lichtleitendes Element zur Führung der Strahlung, einen Detektor zur Erfassung von Strahlung und Erzeugung von elektrischen Signalen, einen Mikroprozessor zur Umwandlung der elektrischen Signale in Meßwerte, eine Anzeigeeinheit für die vom Mikroprozessor gelieferten Meßwerte, eine Stromquelle zur Stromversorgung der Strahlungsquelle, des Monochromators, des Detektors und/oder des Mikroprozessors sowie Bedienungselemente zur Betätigung aller mit der Vorrichtung durchführbarer Operationen in einem Gehäuse, wobei die Vorrichtung eine Lichtleitspitze (
6 ) umfasst, und das Gehäuse (12 ) in einer Hand haltbar und bedienbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die für den einmaligen Gebrauch vorgesehene Lichtleitspitze (6 ) austauschbar ist und zumindest Teile des lichtleitenden Elementes (10 ) sowie eine Ausnehmung (13 ) aufweist, die als Küvette zur Aufnahme des Meßmediums fungiert und welche sich im Strahlengang der von der Strahlungsquelle (2 ) emittierten Strahlung befindet. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich Teile des lichtleitenden Elementes (
10 ) zum einen in der Lichtleitspitze (6 ), zum andern in dem die Strahlungsquelle enthaltenden Gehäuse (12 ) angeordnet sind und die beiden Teile des lichtleitenden Elementes (10 ) lichtleitend miteinander koppelbar sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitspitze (
6 ) mit Hilfe einer Abwerfvorrichtung, die über die Bedienelemente (8 ) betätigbar ist, entfernbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitspitze (
6 ) eine spiegelnde Beschichtung und/oder eine totalreflektierende Beschichtung oder Grenzfläche aufweist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Lichtleiters (
10 ) einen Brechungsindex aufweist, der eine Totalreflexion an der Grenzfläche zum flüssigen Medium ermöglicht. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als Unterbrechung des lichtleitenden Elementes (
10 ) ausgebildet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung detektor- oder strahlungsquellenseitig an das lichtleitende Element (
10 ) anschließt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschaffenheit der mit der Flüssigkeit in Kontakt tretenden Lichtleitspitze (
6 ) hydrophob ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschaffenheit der mit der Flüssigkeit in Kontakt tretenden Lichtleitspitze (
6 ) hydrophil ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (
2 ) polychromatisch ist und der Wellenlängenbereich zwischen 260 und 800 nm liegt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (
2 ) ein Laser oder eine LED ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Monochromator (
1 ) ausgewählt ist aus einem Gitter, einem Prisma und einem optischen Filter (z.B. Interferenzfilter). - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtleitende Element (
10 ) ein Lichtleiter, eine Lichtleitfa ser, Bündel von Lichtleitfasern und/oder eine optischen Linse ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Detektor (
3 ) die Intensitätsabnahme der detektierten Strahlung gegenüber der emittierten Strahlung meßbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Detektor (
3 ) die Intensität der Streustrahlung meßbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Shutter aufweist, mit dem Störeffekte externer Strahlungsquellen ausgeschlossen werden.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Auswerteeinheiten über Schnittstellen anschließbar sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ergonomisch geformt ist.
- Verwendung der Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Messung der optischen Dichte in flüssigen Medien.
Priority Applications (1)
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| DE2001149879 DE10149879B4 (de) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | Vorrichtung zur spektralphotometrischen Analyse von flüssigen Medien |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105793706A (zh) * | 2013-10-11 | 2016-07-20 | 新加坡国立大学 | 一次性光度测量端头 |
| WO2018015951A1 (en) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | Verifood, Ltd. | Accessories for handheld spectrometer |
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Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2870598B1 (fr) * | 2004-05-18 | 2006-07-14 | Total France Sa | Sonde de mesure de la lumiere dans un liquide, sonde de detection du seuil de floculation d'un milieu colloidal, procede de detection associe et application a la determination de la floculation des asphaltenes |
| DE102009025261B4 (de) * | 2009-06-17 | 2011-02-24 | Ife Innovative Forschungs- Und Entwicklungs Gmbh & Co. Kg | Portables küvettenloses Tauchspektrophotometer |
| DE102011106070A1 (de) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | Udo Hartmann | Vorrichtung, System und Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines Brunnens |
| EP3209983A4 (de) | 2014-10-23 | 2018-06-27 | Verifood Ltd. | Zubehörgeräte für handhaltbares spektrometer |
| EP3477271A1 (de) | 2017-10-26 | 2019-05-01 | Yara International ASA | Tragbare vorrichtung mit einem lichtleiter und verwendung zur bestimmung eines pflanzenstatus |
| DE102020120718A1 (de) | 2020-08-05 | 2022-02-10 | Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg | Optischer Prozesssensor, Messkopf, Messsystem umfassend die beiden und Verfahren zum Kalibrieren und/oder Validieren |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1959612A1 (de) * | 1969-11-27 | 1971-06-03 | Eppendorf Geraetebau Netheler | Vorrichtung zur fotometrischen Messung |
| DE2630645A1 (de) * | 1975-07-09 | 1977-01-20 | Commissariat Energie Atomique | Photometrische analyseeinrichtung |
| DE3223096A1 (de) * | 1982-06-21 | 1983-12-22 | Keller Spezialtechnik-Pyro-Werk GmbH, 4530 Ibbenbüren | Fotoelektrisches verfahren und messgeraet zur bestimmung der konzentration einer gaskomponente |
| US5319437A (en) * | 1991-07-26 | 1994-06-07 | Kollmorgen Corporation | Handheld portable spectrophotometer |
| DE4414975A1 (de) * | 1994-04-29 | 1995-11-02 | Bayer Ag | Vorrichtung zur spektroskopischen Analyse von Prozeßgemischen |
| DE4343872C2 (de) * | 1993-12-22 | 1996-02-01 | Hellma Gmbh U Co Kg Glastechni | Vorrichtung mit einem Spektralphotometer und Lichtleitern |
| DE3839561C2 (de) * | 1988-11-24 | 1996-10-24 | Lange Gmbh Dr Bruno | Vorrichtung zum Bestimmen der Komponenten in flüssigen Medien |
| DE19545749A1 (de) * | 1995-12-07 | 1997-06-19 | Ekkehard Finkeissen | Handliches Spektrometer mit dazugehöriger Analyseeinheit und Speicher |
| US5646735A (en) * | 1994-10-07 | 1997-07-08 | Krzyminski; Harald | Hand-held instrument for reflection measuring of optical density and color on printed sheets |
| DE29804156U1 (de) * | 1998-03-09 | 1998-06-04 | Parsum Ges Fuer Partikel Stroe | Meßsonde zur in-line-Bestimmung von Größe und Geschwindigkeit bewegter Partikeln in transparenten Medien |
| US6031233A (en) * | 1995-08-31 | 2000-02-29 | Infrared Fiber Systems, Inc. | Handheld infrared spectrometer |
| DE19909631A1 (de) * | 1999-03-05 | 2000-09-14 | Heraeus Noblelight Gmbh | Tragbare Miniatur-Spektralsonde |
-
2001
- 2001-10-10 DE DE2001149879 patent/DE10149879B4/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1959612A1 (de) * | 1969-11-27 | 1971-06-03 | Eppendorf Geraetebau Netheler | Vorrichtung zur fotometrischen Messung |
| DE2630645A1 (de) * | 1975-07-09 | 1977-01-20 | Commissariat Energie Atomique | Photometrische analyseeinrichtung |
| DE3223096A1 (de) * | 1982-06-21 | 1983-12-22 | Keller Spezialtechnik-Pyro-Werk GmbH, 4530 Ibbenbüren | Fotoelektrisches verfahren und messgeraet zur bestimmung der konzentration einer gaskomponente |
| DE3839561C2 (de) * | 1988-11-24 | 1996-10-24 | Lange Gmbh Dr Bruno | Vorrichtung zum Bestimmen der Komponenten in flüssigen Medien |
| US5319437A (en) * | 1991-07-26 | 1994-06-07 | Kollmorgen Corporation | Handheld portable spectrophotometer |
| DE4343872C2 (de) * | 1993-12-22 | 1996-02-01 | Hellma Gmbh U Co Kg Glastechni | Vorrichtung mit einem Spektralphotometer und Lichtleitern |
| DE4414975A1 (de) * | 1994-04-29 | 1995-11-02 | Bayer Ag | Vorrichtung zur spektroskopischen Analyse von Prozeßgemischen |
| US5646735A (en) * | 1994-10-07 | 1997-07-08 | Krzyminski; Harald | Hand-held instrument for reflection measuring of optical density and color on printed sheets |
| US6031233A (en) * | 1995-08-31 | 2000-02-29 | Infrared Fiber Systems, Inc. | Handheld infrared spectrometer |
| DE19545749A1 (de) * | 1995-12-07 | 1997-06-19 | Ekkehard Finkeissen | Handliches Spektrometer mit dazugehöriger Analyseeinheit und Speicher |
| DE29804156U1 (de) * | 1998-03-09 | 1998-06-04 | Parsum Ges Fuer Partikel Stroe | Meßsonde zur in-line-Bestimmung von Größe und Geschwindigkeit bewegter Partikeln in transparenten Medien |
| DE19909631A1 (de) * | 1999-03-05 | 2000-09-14 | Heraeus Noblelight Gmbh | Tragbare Miniatur-Spektralsonde |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105793706A (zh) * | 2013-10-11 | 2016-07-20 | 新加坡国立大学 | 一次性光度测量端头 |
| CN105793706B (zh) * | 2013-10-11 | 2018-07-06 | 新加坡国立大学 | 一次性光度测量端头 |
| US10082884B2 (en) | 2013-11-13 | 2018-09-25 | National University Of Singapore | Method and hand held laboratory device to control screen navigation |
| WO2018015951A1 (en) * | 2016-07-20 | 2018-01-25 | Verifood, Ltd. | Accessories for handheld spectrometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10149879A1 (de) | 2003-04-30 |
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