DE102007004346B4

DE102007004346B4 - Vorrichtung zur optischen Charakterisierung

Info

Publication number: DE102007004346B4
Application number: DE102007004346.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Seiffert; Thomas Brinz
Original assignee: Syntegon Technology GmbH
Current assignee: Fuell Process Sa Ch
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: US8368747B2; EP2115432A1; DE102007004346A1; US20100201792A1; WO2008092537A1

Abstract

Vorrichtung zur optischen Charakterisierung von Proben (1), wobei die Probe (1) in einem für Licht durchlässigen Aufnahmebehältnis (5) aufgenommen ist, und eine Kamera (3) vorgesehen ist, mit der die Probe (1) erfasst werden kann, wobei eine erste Lichtquelle (7) so angeordnet ist, dass die Probe (1) entgegen der Blickrichtung der Kamera (3) durchleuchtet wird, eine zweite Lichtquelle (11) an der gleichen Seite wie die Kamera (3) angeordnet ist und eine Laserquelle (19) quer zur Blickrichtung der Kamera (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schirm (23) vorgesehen ist, der derart positioniert ist, dass eine Projektion des Laserstrahls (21), der die Probe (1) durchdrungen hat, auf dem Schirm (23) von der Kamera (3) erfassbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Charakterisierung von Proben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Proben im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beliebige Substanzen, deren Eigenschaften optisch ermittelt werden können. Insbesondere sind Proben im Sinne der vorliegenden Erfindung Flüssigkeiten. Eigenschaften, die untersucht werden, sind zum Beispiel Adsorption, Reflektion, Phasenausbildung und weitere sichtbare Merkmale, wie Schaumbildung usw.
Die Adsorption und Reflektion werden im Allgemeinen durch punktmessende Verfahren bestimmt. Bei einem solchen Verfahren wird die Probe mit einem Sensor mit zwei Photodioden vertikal abgefahren. Ein solcher Sensor ist zum Beispiel der Sensor TURBISCAN der Quantachrome GmbH & Co. KG.
Die zur Adsorptions- und Reflektionsmessung eingesetzten Punktsensoren versagen jedoch insbesondere dann, wenn sich die Eigenschaften räumlich innerhalb der Flüssigkeit ändern. Dies ist zum Beispiel bei der Charakteristik von Schäumen der Fall oder wenn in der Flüssigkeit mindestens eine Phasengrenze vorliegt. Zur Untersuchung der jeweiligen Eigenschaft werden somit unterschiedliche Einzelsensoren notwendig. Vielfach sind auch Sensoren, mit denen Eigenschaften gemessen werden können, die sich über die räumliche Ausdehnung der Probe ändern, nicht verfügbar.
EP 1 241 467 A2 , DE 101 33 104 A1 , DE 197 15 450 A1 , WO 2006 / 011 803 A2 , US 5 774 214 A und US 2002 / 0 063 215 A1 beschreiben jeweils eine Vorrichtung mit Merkmalen des Anspruchs 1.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur optischen Charakterisierung von Proben, wobei die Probe in einem für Licht durchlässigen Aufnahmebehältnis aufgenommen ist, und eine Kamera vorgesehen ist, mit der die Probe erfasst werden kann, ist eine erste Lichtquelle so angeordnet, dass die Probe entgegen der Blickrichtung der Kamera durchleuchtet wird. Eine zweite Lichtquelle ist an der gleichen Seite wie die Kamera angeordnet und eine Laserquelle quer zur Blickrichtung der Kamera.
Quer zur Blickrichtung der Kamera bedeutet dabei, dass der Laser nicht in oder gegen die Blickrichtung der Kamera angeordnet ist, sondern in einem beliebigen Winkel dazu. Bei Verwendung einer Küvette als Probengefäß, bei der die Seiten undurchsichtig für das Laserlicht sind, ist der Laser vorzugsweise nicht in einem Winkel von 90° zur Blickrichtung der Kamera angeordnet. Bei Verwendung eines Probengefäßes mit transparenten Seitenwänden ist auch eine Anordnung möglich, bei der der Laser einen Winkel von 90° zur Kamera einnimmt.
Durch die unterschiedlichen Lichtquellen, die die Probe von unterschiedlichen Seiten durchleuchten, ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Bestimmung einer Vielzahl von Eigenschaften mit einer einzigen Messung möglich. Die Auswertung der von der Kamera aufgenommenen Bilder erfolgt üblicherweise durch ein elektronisches Auswertungssystem. Dieses ist zum Beispiel ein Computer.
Mit dem durch die Laserquelle erzeugten Laserstrahl lässt sich zum Beispiel bei einer opaken Probe der Brechzahlindex durch die Eindringung des Laserlichtes an der Probe selbst bestimmen.
Vorzugsweise ist die Laserquelle ein aufgeweiteter Linienlaser. Dieser durchstrahlt die Probe, so dass die Durchdringung, der so genannte Tyndale-Effekt, gemessen werden kann.
Erfindungsgemäß ist ein Schirm vorgesehen, der derart positioniert ist, dass eine Projektion des Laserstrahls, der die Probe durchdrungen hat, auf dem Schirm von der Kamera erfassbar ist. Auf dem Schirm ergibt sich eine Projektion der Laserlinie des aufgeweiteten Linienlasers. Wenn Teilchen in der Probe dispergiert sind, lässt sich durch die Projektion der Laserlinie die Teilchengröße anhand der Beugung des Laserlichtes bestimmen.
Als Laserquelle eignen sich alle dem Fachmann bekannten Laserquellen, deren Laser zu einer Linie aufgeweitet werden kann. Eine Einschränkung der Wellenlänge ist nicht gegeben, jedoch muss der Detektor - im Rahmen dieser Erfindung die Kamera - diese Wellenlänge detektieren können. Geeignete Laserquellen sind zum Beispiel ein roter He-Ne-Laser mit einer Wellenlänge von 632 nm oder ein grüner Laser mit einer Wellenlänge von 523 nm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist unterhalb der Probe ein Spiegel angeordnet, der Sicht auf den Boden der Probe ermöglicht. Hierzu ist der Spiegel so geneigt, dass ein auf den Spiegel fallendes Bild des Bodens der Probe in Richtung der Kamera reflektiert wird. Mit Hilfe des Spiegels kann zum Beispiel das Absetzen von Schwebstoffen in der Probe beobachtet werden. Um das Absetzen der Schwebstoffe beobachten zu können, ist eine Durchlichtanordnung durch die komplette Probe erforderlich. Hierzu ist vorzugsweise eine weitere Lichtquelle oberhalb der Probe angeordnet.
Wenn die Probe darin dispergierte Partikel enthält, kann durch die Anordnung der Laserquelle quer zur Blickrichtung der Kamera die Stärke der Lichteindringung und die Eindringtiefe des Lasers im unteren Teil der Probe direkt bestimmt werden. Durch die Breite der Linienabbildung des Linienlasers kann direkt die Stärke der Beugung an Partikeln gemessen werden. Zudem kann für die komplette Probe auch die Rückstreuung des Lasers beobachtet werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine weitere Laserquelle vorgesehen, die quer zur Blickrichtung der Kamera angeordnet ist. Hierbei sind die Laserquellen vorzugsweise so angeordnet, dass die von den Laserquellen abgegebenen Laserstrahlen die Probe so durchdringen, dass die Projektion der Laserstrahlen nebeneinander auf dem Schirm von der Kamera erfassbar sind. Durch die Verwendung von mehreren Laserquellen werden mehrere unabhängige Messungen erhalten. Dies führt dazu, dass die Partikelgröße von in der Flüssigkeit dispergierten Partikeln besser beurteilt werden kann.
Die mehreren Laser können Laserstrahlen mit gleicher oder mit unterschiedlichen Wellenlängen erzeugen. Bei gleicher Wellenlänge wird vorzugsweise räumlich versetzt an unterschiedlichen Stellen in der Probe gemessen. Bei unterschiedlichen Wellenlängen kann auch an der gleichen Stelle der Probe gemessen werden. Vorteil der Verwendung von Laserquellen, die Laserstrahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen, ist, dass ein Trennen der Information in der Kamera erleichtert wird.
In einer weiteren Ausführungsform sind eine UV-Quelle, mit der die Probe bestrahlt wird, und ein Detektor vorgesehen, um die Lumineszenz und/oder die Fluoreszenz der Probe zu bestimmen. Da die Kamera im Allgemeinen nicht empfindlich gegen UV-Licht ist, stört diese Beleuchtung nicht. Falls sich jedoch das Detektorspektrum der Kamera und das Messspektrum der Fluoreszenz bzw. der Lumineszenz überdecken, ist es notwendig, auf die Richtung zu achten, in welcher die Probe beleuchtet wird. Hierbei ist es bevorzugt, dass die UV-Quelle die Probe - gesehen von der Blickrichtung der Kamera - von der Seite beleuchtet.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Aufnahme von Infrarotstrahlung derart angeordnet, dass von der Probe ausgehende Infrarotstrahlung aufgenommen wird. Durch die Aufnahme der Infrarotstrahlung kann die Wärmeverteilung in der Probe gemessen werden. So lässt sich zum Beispiel bei Reaktionen der Reaktionsfortschritt oder bei Mischungen der Mischungsfortschritt verfolgen. Die Vorrichtung zur Aufnahme der Infrarotstrahlung ist zum Beispiel eine infrarotempfindliche Kamera. Bei Verwendung einer infrarotempfindlichen Kamera lässt sich zum Beispiel auch mit aktiver Thermographie der Unterschied in der Wärmekapazität bzw. der Wärmeleitfähigkeit messen. Hierzu wird zunächst mit der infrarotempfindlichten Kamera ein Bild der Probe aufgenommen. Nach der Aufnahme des Bildes wird ein Infrarotblitz abgegeben und erneut ein Bild mit der infrarotempfindlichen Kamera aufgenommen. Durch Vergleich der beiden Bilder, die mit der Infrarotempfindlichen Kamera aufgenommen worden sind, lässt sich ein Unterschied in der Wärmeaufnahme durch die Probe erkennen. Wenn anschließend weitere Bilder mit der infrarotempfindlichen Kamera aufgenommen werden, lässt sich auch sehen, wie schnell die durch den Infrarotblitz abgegebene Wärme in die Probe eindringt, d. h. die Probe wieder abkühlt. Ein weiterer Vorteil der aktiven Thermographie ist auch, dass sich damit ein Mischvorgang beobachten und bewerten lässt.
Um zu detektieren, ob in der Probe kleine Sedimentmengen oder Partikel enthalten sind, ist es bevorzugt, dass die Probe drehbar aufgenommen ist, um die Partikel aufwirbeln zu können. Durch das Drehen der Probe werden zudem mehrere unabhängige Aufnahmen ermöglicht, wodurch sich die Qualität der Messung erhöhen lässt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein durchstimmbares Filterelement vorgesehen, um eine Zerlegung der Aufnahme in einzelne Spektren zu ermöglichen. Das mindestens eine durchstimmbare Filterelement ist vorzugsweise zwischen der Probe und der Kamera angeordnet. Durch die Anordnung des Filterelementes zwischen der Probe und der Kamera ist es ausreichend, nur ein einzelnes Filterelement vorzusehen. Es muss nicht jeweils an jeder Lichtquelle ein eigenes Filterelement vorgesehen sein. Durch die Verwendung des mindestens einen durchstimmbaren Filterelementes lässt sich die Aufnahme in schmalbandige Spektren zerlegen. Durch Zerlegung in Spektren wird eine höhere spektrale Trennung erreicht als bei der Verwendung einer Standard-RGB-Farbkamera. Hierdurch lassen sich Phasengrenzen auch dann besser detektieren, wenn die unterschiedlichen Substanzen nur einen geringen Farbunterschied aufweisen.
Abschließend lässt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch der Kontaktwinkel zwischen der Probe und dem Aufnahmebehältnis bestimmen. Der Kontaktwinkel ergibt sich einerseits aus der Oberflächenspannung der mindestens einen Flüssigkeit im Aufnahmegefäß und der Adhäsion zwischen der Probe und dem Material des Aufnahmebehältnisses. Das Aufnahmebehältnis ist vorzugsweise eine Küvette.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Darin zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Charakterisierung von Proben.

Ausführungsformen der Erfindung
In der einzigen Figur ist eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur optischen Charakterisierung von Proben dargestellt.
Zur optischen Charakterisierung wird eine Probe 1 von einer Kamera 3 aufgenommen. Die Probe 1 ist im Allgemeinen eine Flüssigkeit, die in einem Aufnahmebehältnis 5 aufgenommen ist. Das Aufnahmebehältnis 5 kann zum Beispiel eine Küvette sein. Um die Probe 1 optisch charakterisieren zu können, ist es erforderlich, dass das Aufnahmebehältnis 5 für Strahlung in den erforderlichen Wellenlängen durchlässig ist. Das Aufnahmebehältnis kann zum Beispiel aus einem amorphen Kunststoff, zum Beispiel PMMA, oder auch aus Glas oder Quarzglas gefertigt sein.
Eine erste Lichtquelle 7 ist derart angeordnet, dass die Probe 1 entgegen der Blickrichtung der Kamera 3 durchleuchtet wird. Das emittierte Licht der ersten Lichtquelle 7 ist mit den Pfeilen 9 dargestellt. Durch die erste Lichtquelle 7 wird die Probe 1 durchleuchtet. Im Durchlicht kann zum Beispiel die räumliche Verteilung innerhalb der Probe bei Adsorption bestimmt werden. So lassen sich zum Beispiel die Phasengrenzen erkennen. Weitere erkennbare Merkmale bei der Ansicht, die sich mit Durchlicht ergibt, sind zum Beispiel Schaum oder die Ausprägung des Meniskus. Auch sind große Partikel mit optisch unterschiedlicher Brechzahl zu erkennen. Aus dem Meniskus lässt sich zum Beispiel die Oberflächenspannung der Flüssigkeit im Aufnahmebehältnis 5 bestimmen.
Eine zweite Lichtquelle 11 ist an der gleichen Seite wie die Kamera 3 angeordnet. Die zweite Lichtquelle 11 kann dabei entweder neben der Kamera 3 angeordnet sein oder auch als Ringlicht das Kameraobjektiv umgeben. Bei Verwendung eines Ringlichtes oder eines koaxialen Auflichts wird die Qualität der Reflektionsmessung verbessert. Mit Hilfe des von der zweiten Lichtquelle 11 emittierten Lichts, welches hier mit den Pfeilen 13 dargestellt ist, kann räumlich die spektrale Reflektion im sichtbaren Bereich gemessen werden. Zusätzlich wird auch die Sicht auf den Boden der Probe 1 ermöglicht. Hierzu ist ein Spiegel 15 unterhalb der Probe 1 angeordnet. Dabei ist der Spiegel 15 so ausgerichtet, dass der Boden der Probe 1 mit der Kamera 3 erfasst werden kann. Am Boden der Probe lässt sich zum Beispiel die Sedimentation von in der Probe 1 enthaltenen Partikeln erkennen. Weiterhin lässt sich mit Hilfe der Beleuchtung durch die zweite Lichtquelle 13 erkennen, ob sich Schaum auf der Probe 1 ausgebildet hat, wie der Meniskus ausgeprägt ist, und ob sich ein Bodensatz im Aufnahmebehältnis 5 ausgebildet hat. Weiterhin sind zum Beispiel auch Phasengrenzen durch Adsorptionsunterschiede erkennbar.
Zur Erkennung des Sedimentationsverhaltens ist es alternativ auch möglich anstelle der zweiten Lichtquelle 13 eine weitere Lichtquelle 17 vorzusehen, welche oberhalb der Probe 1 positioniert ist. Mit der weiteren Lichtquelle 17 wird die Probe von oben her durchleuchtet.
Quer zur Blickrichtung der Kamera ist eine Laserquelle 19 angeordnet. Von der Laserquelle 19 geht ein Laserstrahl 21 aus, der die Probe 1 durchstrahlt. Die Laserquelle 19 ist dabei so ausgerichtet, dass der Laserstrahl 21 nicht im rechten Winkel zur Blickrichtung der Kamera 3 verläuft. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn die Seiten des Aufnahmebehältnisses 5 nicht für das Laserlicht durchsichtig sind. In diesem Fall ist es erforderlich, dass der Laserstrahl 21 von vorne nach hinten durch die Probe 1 geführt wird, aber nicht in Blickrichtung der Kamera 3 liegt. Wenn das Aufnahmebehältnis 5 auch an der Seite für das Laserlicht transparent ist, so ist es auch möglich, den Laserstrahl 21 durch die Seite zu führen. In diesem Fall kann auch eine Anordnung zum Einsatz kommen, bei der der Laserstrahl 21 in einem rechten Winkel zur Blickrichtung der Kamera 3 angeordnet ist. Von der Laserquelle 19 aus gesehen hinter der Probe 1 ist ein Schirm 23 angeordnet, mit welchem der Laserstrahl 21 reflektiert wird, so dass dieser von der Kamera 3 gesehen werden kann. Der Laserstrahl 21, der von der Laserquelle 19 erzeugt wird, ist vorzugsweise ein aufgeweiteter Linienlaser. Mit dem Laser kann zum Beispiel die Durchdringung der Probe 1 gemessen werden. Durch das Streulicht von kleinen Partikeln, die in der Probe enthalten sind, wird der so genannte Tyndale-Effekt erzeugt. Dieser erlaubt es, die Mie-Streuung der Probe 1 zu bestimmen. Wenn submikroskopische Partikel in der Probe 1 enthalten sind, ist die Streuung des Laserlichts auch in der Probe selbst sichtbar.
Auf dem Schirm 23 ist eine Laserlinie zu sehen. Durch die Lage der Laserlinie auf dem Schirm 23 kann die Brechzahl der Probe 1 bestimmt werden. Die Intensität der Laserlinie auf dem Schirm 23 gibt die Abschwächung durch Adsorption durch Partikel in der Probe 1 wieder. Je mehr Licht an Partikeln in der Probe 1 gebeugt wird, um so mehr wird die Laserlinie aufgeweitet. Hierdurch sind der mittlere Teilchendurchmesser der in der Probe 1 enthaltenen Partikel und die mittlere Teilchenzahl bestimmbar.
Wenn die Probe 1 das eindringende Licht stark adsorbiert, kann diese Stärke räumlich verteilt direkt beim Eindringen des Laserstrahls 21 in die Probe bestimmt werden. Die Eindringung kann am Boden der Probe direkt abgelesen werden. Diese wird vom Spiegel 15 reflektiert und an die Kamera 3 umgelenkt.
Um die Größe von in der Probe enthaltenen Partikeln besser bestimmen zu können, ist es möglich, neben der in der Figur dargestellten Laserquelle 19 mindestens eine weitere Laserquelle vorzusehen. Wenn die einzelnen von den Laserquellen 19 abgegebenen Laserstrahlen in unterschiedlichen Positionen die Probe durchdringen, wird ein größerer Bereich der Probe gleichzeitig untersucht. Die von den einzelnen Laserquellen 19 abgegebenen Laserstrahlen 21 können dabei die gleiche Wellenlänge aufweisen oder auch unterschiedliche Wellenlängen haben. Bei Verwendung von Laserstrahlen 21 mit unterschiedlicher Wellenlänge ist es möglich, dass die Laserstrahlen jeweils die Probe 1 an der gleichen Position durchdringen. Aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen werden auch bei Durchdringung der Probe 1 an gleicher Position bessere Ergebnisse erzielt. Bei Verwendung unterschiedlicher Wellenlängen lassen sich die Informationen der einzelnen Laserstrahlen 21, die von der Kamera erfasst werden, jeweils trennen und einzeln auswerten. Zur Trennung der unterschiedlichen Wellenlängen ist es zum Beispiel möglich, einen Filter zu verwenden.
Zusätzlich zu den in der Figur dargestellten Lichtquellen 7, 11, 17 ist es auch möglich, die Probe mit UV-Licht zu bestrahlen. Hierzu wird zusätzlich eine UV-Quelle 25 vorgesehen. Mit Hilfe des UV-Lichtes lassen sich zum Beispiel Fluoreszenz- bzw. Lumineszenzmessungen integrieren. Da die Kamera 3 üblicherweise nicht UV-empfindlich ist, stört diese Beleuchtung die übrigen Messungen nicht. Neben der UV-Quelle 25 ist auch ein UV-Detektor erforderlich, mit dem die Fluoreszenz bzw. Lumineszenz der Probe bestimmt wird. Wie die Kamera 3 ist auch der UV-Detektor vorzugsweise mit einer elektronischen Auswerteinheit verbunden, in der die ermittelten Daten direkt erfasst und gegebenenfalls weiterverarbeitet werden können. Die UV-Quelle 25 ist vorzugsweise, wie in der Figur dargestellt, quer zur Blickrichtung der Kamera 3 angeordnet. Der UV-Detektor kann zum Beispiel mit der UV-Quelle 25 als ein Bauteil ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, dass die UV-Quelle 25 und der UV-Detektor zwei unterschiedliche Teile sind. Es ist nicht erforderlich, dass UV-Quelle 25 und UV-Detektor an der gleichen Seite der Probe angeordnet sind. In Abhängigkeit der Anordnung des UV-Detektors lassen sich Transmission oder Reflexion bestimmen. Bei einer gleichzeitigen Anordnung auf beiden Seiten lassen sich sowohl Transmission als auch Reflexion bestimmen.
Um die Wärmeverteilung in der Probe 1 messen zu können, ist es möglich, zusätzlich zur Kamera 3 eine weitere Kamera vorzusehen, die infrarotempfindlich ist. Auch ist es möglich, eine Kamera zu verwenden, die sowohl im visuellen als auch im Infrarotbereich Aufnahmen machen kann. Mit Hilfe der Wärmeverteilung in der Probe 1 lässt sich zum Beispiel der Fortschritt einer Reaktion, die durchgeführt wird, oder der Fortschritt einer Durchmischung verfolgen. Auch lässt sich mit einer infrarotempfindlichen Kamera zum Beispiel mit Hilfe aktiver Thermographie der Unterschied von Wärmekapazitäten oder Wärmeleitfähigkeit messen. Hierzu ist es jedoch erforderlich, neben der infrarotempfindlichen Kamera auch eine Infrarot-Quelle vorzusehen. Die Infrarot-Quelle kann an jeder beliebigen Position zur Probe angeordnet sein. Bevorzugt ist die Infrarot-Quelle jedoch an der gleichen Seite angeordnet wie die infrarotempfindliche Kamera, da durch aktive Thermographie das Eindringverhalten der Wärmestrahlung bestimmt wird. Bei Anordnung auf derselben Seite wie die Kamera ist die Reaktion der Probe schneller sichtbar.
Um Unterschiede in der Wärmekapazität oder in der Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe der aktiven Thermographie zu messen, wird zunächst eine Aufnahme der Probe 1 mit der infrarotempfindlichen Kamera getätigt. Daran anschließend wird ein Infrarot-Lichtblitz von der Infrarot-Quelle ausgesendet. Dieser führt dazu, dass sich die Probe 1 erwärmt. Nach dem Aussenden des Infrarot-Lichtblitzes wird eine weitere Aufnahme der Probe 1 gemacht. Diese zeigt die lokale Erwärmung der Probe durch den Infrarot-Lichtblitz. Durch sich daran anschließende weitere Aufnahmen der Probe mit Hilfe der infrarotempfindlichen Kamera kann verfolgt werden, wie sich die Probe 1 wieder abkühlt. Bei einer gleichmäßigen Verteilung der Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität der Probe erfolgt die Abkühlung gleichförmig. Wenn die Probe lokale Unterschiede in der Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität aufweist, so wird auch die Abkühlung unterschiedlich schnell erfolgen. Teile der Probe bleiben länger warm als andere.
Bevorzugt ist die Probe 1 so aufgenommen, dass sich diese bewegen lässt. Hierdurch können zum Beispiel in der Probe 1 enthaltene Partikel aufgewirbelt werden. Hiermit lässt sich erkennen, ob überhaupt Partikel in der Probe 1 enthalten sind, und es lässt sich verfolgen, wie schnell ein Sedimentieren der Partikel erfolgt. Die Qualität der Bestimmung wird somit verbessert.
Um eine Zerlegung der Aufnahme in einzelne Spektren zu ermöglichen, ist es weiterhin möglich, einen Filter 27 zu verwenden. Der Filter 27 ist vorzugsweise ein durchstimmbarer Filter, der in Abhängigkeit der Einstellung unterschiedliche Wellenlängen des Lichtes passieren lässt. Um mit einem einzelnen Filter 27 auszukommen, ist dieser vorzugsweise, wie in der Figur dargestellt, direkt vor der Kamera 3 platziert.

Claims

Vorrichtung zur optischen Charakterisierung von Proben (1), wobei die Probe (1) in einem für Licht durchlässigen Aufnahmebehältnis (5) aufgenommen ist, und eine Kamera (3) vorgesehen ist, mit der die Probe (1) erfasst werden kann, wobei eine erste Lichtquelle (7) so angeordnet ist, dass die Probe (1) entgegen der Blickrichtung der Kamera (3) durchleuchtet wird, eine zweite Lichtquelle (11) an der gleichen Seite wie die Kamera (3) angeordnet ist und eine Laserquelle (19) quer zur Blickrichtung der Kamera (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schirm (23) vorgesehen ist, der derart positioniert ist, dass eine Projektion des Laserstrahls (21), der die Probe (1) durchdrungen hat, auf dem Schirm (23) von der Kamera (3) erfassbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Probe (1) ein Spiegel (15) angeordnet ist, der Sicht auf den Boden der Probe (1) ermöglicht.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines weitere Laserquelle vorgesehen ist, die quer zur Blickrichtung der Kamera (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Laserquellen (19) abgegebenen Laserstrahlen (21) so die Probe (1) durchdringen, dass die Projektionen der Laserstrahlen (21) nebeneinander auf dem Schirm (23) von der Kamera (3) erfassbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquellen (19) Laserstrahlen (21) mit unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine UV-Quelle (25), mit der die Probe (1) bestrahlt wird, und ein Detektor vorgesehen sind, um die Lumineszenz und/oder Fluoreszenz der Probe (1) zu bestimmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Aufnahme von Infrarotstrahlung so angeordnet ist, dass von der Probe (1) ausgehende Infrarotstrahlung aufgenommen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Aufnahme von Infrarotstrahlung eine Infrarot-empfindliche Kamera ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Vorrichtung vorgesehen ist, mit der ein Infrarotblitz auf die Probe (1) abgegeben werden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein durchstimmbares Filterelement (27) vorgesehen ist, um eine Zerlegung der Aufnahme in einzelne Spektren zu ermöglichen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine durchstimmbare Filterelement (27) zwischen der Probe (1) und der Kamera (3) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe (1) drehbar aufgenommen ist.