DE102006019138B4 - Particle analyzer with magnification range - Google Patents
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Abstract
Partikeluntersuchungsgerät, umfassend- eine Einrichtung (1) zur Erzeugung eines monochromatischen, konvergenten Untersuchungsstrahlenbündels (21) entlang einer optischen Achse;- eine Messzelle (3) zur Aufnahme von Probematerial, die im konvergenten Untersuchungsstrahlenbündel (21) positioniert werden kann;- ein Detektor (5) mit einem Mittelpunkt (57) zu Sensorfeldern (51, 52, 53, 54) zum Auffangen des Beugungsspektrums des Untersuchungslichtstrahlenbündels (21) nach Durchdringen der Messzelle (3);- eine Auswerteeinrichtung zur Errechnung von Partikelgrößenverteilungen aufgrund der Lichtintensitätsverteilung des Beugungsspektrums; dadurch gekennzeichnet, dass das Partikeluntersuchungsgerät eine Grundstellung und eine Vergrößerungsstellung aufweist und die Brennweite des Systems und damit die Konvergenz des Untersuchungsstrahlenbündels (21) so eingestellt wird, dass die Strahlenbündelspitze entweder in der Grundeinstellung in der Ebene des Detektors oder in der Vergrößerungsstellung jenseits dieser Ebene zu liegen kommt, und in der Vergrößerungsstellung eine Optik (9) in den Untersuchungsstrahlengang zwischen Messzelle und Detektor eingebracht wird und durch die Optik (9) die Spitze des Strahlenbündels wieder zurück in die Ebene des Detektors gebracht wird und der Winkel des Streulichts von Beugungsspektren mit kleinen Streulichtwinkeln vergrößert wird.Particle examination device, comprising - a device (1) for generating a monochromatic, convergent examination beam (21) along an optical axis; - a measuring cell (3) for receiving sample material which can be positioned in the convergent examination beam (21); - a detector ( 5) with a center point (57) to sensor fields (51, 52, 53, 54) for collecting the diffraction spectrum of the examination light beam (21) after penetrating the measuring cell (3); - an evaluation device for calculating particle size distributions based on the light intensity distribution of the diffraction spectrum; characterized in that the particle examination device has a basic position and a magnification position and the focal length of the system and thus the convergence of the examination beam (21) is set so that the beam tip either in the basic setting in the plane of the detector or in the magnification position beyond this plane and in the magnified position an optic (9) is inserted into the examination beam path between the measuring cell and detector and the tip of the beam is brought back into the plane of the detector through the optic (9) and the angle of the scattered light from diffraction spectra with small Scattered light angles is enlarged.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Partikeluntersuchungsgerät mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines monochromatischen, konvergenten Untersuchungsstrahlenbündels entlang einer optischen Achse, mit einer Messzelle zur Aufnahme von Probematerial, die im konvergenten Untersuchungsstrahlenbündel positioniert werden kann, mit einem Detektor zum Auffangen des Beugungsspektrums des Untersuchungslichtstrahlenbündels nach dem Durchdringen der Messzelle und mit einer Auswerteeinrichtung zum Errechnen von Partikelgrößenverteilungen aufgrund der Lichtintensitätsverteilung des Beugungsspektrums.The invention relates to a particle examination device with a device for generating a monochromatic, convergent examination beam along an optical axis, with a measuring cell for receiving sample material, which can be positioned in the convergent examination beam, with a detector for collecting the diffraction spectrum of the examination light beam after penetration the measuring cell and with an evaluation device for calculating particle size distributions based on the light intensity distribution of the diffraction spectrum.
Die
In der
Die
In der
Weitere Partikeluntersuchungsgeräte sind aus der
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Partikeluntersuchungsgerät der beschriebenen Art mit einer Erweiterung des Messbereichs für größere Partikel zu schaffen, ohne die Abmessung des Geräts in Richtung der optischen Achse vergrößern zu müssen.The invention is therefore based on the object of creating a particle examination device of the type described with an extension of the measuring range for larger particles without having to increase the dimensions of the device in the direction of the optical axis.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein kompaktes Partikeluntersuchungsgerät der eingangs angegebenen Art für einen Messbereich zu schaffen, der auch größere Partikel - 2000 µm oder mehr - umfasst.Another object is to create a compact particle examination device of the type specified at the beginning for a measuring range which also includes larger particles - 2000 μm or more.
Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 7 gelöst und durch die weiteren Merkmale der abhängigen Ansprüche ausgestaltet und weiterentwickelt.The object set is achieved on the basis of the features of
Im Einzelnen wird die Einrichtung zur Erzeugung des monochromatischen, konvergenten Strahlenbündels mit der Möglichkeit ausgestattet, die Brennweite des Systems zu verändern und damit die Konvergenz des Untersuchungsstrahlenbündels so einzustellen, dass die Strahlenbündelspitze entweder in der Ebene des Detektors oder jenseits dieser Ebene zu liegen kommt. In der Grundstellung des Geräts erfolgt die Fokussierung auf den Mittelpunkt des Detektors. In der Vergrößerungsstellung des Geräts, d. h. mit Messbereichserweiterung zu den größeren Partikeln hin, liegt der Brennpunkt des Systems jenseits der Ebene des Detektors, und es wird eine Optik in den Untersuchungsstrahlengang zwischen Messzelle und Detektor wirksam gemacht, um die Spitze des Strahlenbündels in die Ebene des Detektors zu legen. Auf diese Weise gelingt es, relativ größere Ablenkwinkel des Streulichts zu erzielen und trotzdem einen passend großen Abstand zwischen Messzelle und Detektorebene beizubehalten. Beugungsspektren mit kleineren Streulichtwinkeln, die von größeren Partikeln erzeugt werden, können so in Vergrößerung auf dem Detektor abgebildet und von den Sensorfeldern des Detektors differenziert nachgewiesen werden.In detail, the device for generating the monochromatic, convergent beam is equipped with the option of changing the focal length of the system and thus adjusting the convergence of the examination beam so that the tip of the beam is either in the plane of the detector or beyond this plane. In the basic position of the device, the focus is on the center of the detector. In the enlarged position of the device, i. H. When the measuring range is extended towards the larger particles, the focal point of the system lies beyond the plane of the detector, and optics are activated in the examination beam path between the measuring cell and the detector in order to place the tip of the beam in the plane of the detector. In this way it is possible to achieve relatively larger deflection angles of the scattered light and still maintain a suitably large distance between the measuring cell and the detector plane. Diffraction spectra with smaller scattered light angles, which are generated by larger particles, can thus be imaged on the detector in magnification and detected in a differentiated manner by the sensor fields of the detector.
Bei dem kompakt gebauten Parikeluntersuchungsgerät ist das konvergente Strahlenbündel mit der Spitze auf eine Stelle jenseits der Ebene des Detektors gerichtet, jedoch wird die Strahlenbündelspitze durch die Optik zur Vergrößerung des Winkels des Streulichts in die Ebene des Detektors zurück geholt.In the compactly built particle examination device, the convergent beam is directed with the tip at a point beyond the plane of the detector, but the beam tip is brought back into the plane of the detector by the optics to increase the angle of the scattered light.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
-
1 eine perspektivische Darstellung wesentlicher Teile eines Partikeluntersuchungsgeräts, und -
2 Zusatzoptiken zu dem Partikeluntersuchungsgerät.
-
1 a perspective view of essential parts of a particle examination device, and -
2 Additional optics for the particle examination device.
Der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen Partikeluntersuchungsgerätes entspricht dem der
Die zweite Einrichtung
Mitunter will man aber auch größere Partikel optimal messen können. Die Erfindung hat mit dieser Zielrichtung zu tun.Sometimes, however, you also want to be able to measure larger particles optimally. The invention has to do with this aim.
In
Um bei unverändertem Abstand zwischen Messzelle und Detektor trotz eingeschalteter Optik
Um das Untersuchungsstrahlenbündel
Als Optik
Beispielexample
Die optische Länge des Geräts beträgt etwa 800 mm. Der Abstand zwischen Messzelle
Es versteht sich, dass der Vergrößerungsfaktor des Galilei-Fernrohrs von 2 abweichen kann. Ein Bereich von 1,5 bis 3 kann bequem gewählt werden. Mit einer aufwendigeren Optik
Das beschriebene Partikeluntersuchungsgerät kann abgewandelt werden. So ist es möglich, statt eines Geräts mit Umschaltung der Messbereiche ein einfaches, kompaktes Gerät zu bauen, dessen Messbereich auch größere Partikel (
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