DE102009057078A1 - Photometrischer Gasanalysator - Google Patents
Photometrischer Gasanalysator Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009057078A1 DE102009057078A1 DE200910057078 DE102009057078A DE102009057078A1 DE 102009057078 A1 DE102009057078 A1 DE 102009057078A1 DE 200910057078 DE200910057078 DE 200910057078 DE 102009057078 A DE102009057078 A DE 102009057078A DE 102009057078 A1 DE102009057078 A1 DE 102009057078A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- radiation
- diffuser element
- radiation source
- gas analyzer
- photometric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002601 radiography Methods 0.000 title abstract 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
- G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
- G02B5/0221—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having an irregular structure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
- G01N2021/317—Special constructive features
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/063—Illuminating optical parts
- G01N2201/0631—Homogeneising elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/063—Illuminating optical parts
- G01N2201/0633—Directed, collimated illumination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/063—Illuminating optical parts
- G01N2201/0634—Diffuse illumination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft einen photometrischen Gasanalysator mit einer Stahlungsquelle, einem von der Strahlungsquelle durchstrahlten und vom Messgass durchströmten Messvolumen, und einem an der Durchstrahlungsseite angeordneten Strahlungsdetektor, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei zu erreichen, dass die ortsabhängige Komponente in der optischen Abbildung reduziert oder eliminiert wird, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass im Bereich der Strahlungsquelle ein Strahlungsdiffusorelement angeordnet ist, derart, dass das durch das Diffusorelement erzeugte Strahlungsfeld homogen durch das Messvolumen hindurch verläuft.
Description
- Die Erfindung betrifft einen photometrischen Gasanalysator mit einer Stahlungsquelle, einem von der Strahlungsquelle durchstrahlten und vom Messgass durchströmten Messvolumen, und einem an der Durchstrahlungsseite angeordneten Strahlungsdetektor, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- In einem photometrischen Gasanalysator werden Gaskonzentrationen mittels Absorption von elektromagnetischer Strahlung vermessen. Die Messung erfolgt dabei in der Form, dass die in einer Lichtquelle emittierte Strahlung durch eine Linse so abgebildet wird, dass das Messvolumen möglichst gleichmäßig durchstrahlt wird. Innerhalb des Messvolumens wird das zu messende Gas durchgeleitet, und es erfolgen gaskomponententypische Absorptionen dieser eingespeisten Strahlung. Zur Detektion wird der nicht durch die Probe absorbierte Teil der Strahlung mit einer Linse auf einen Empfänger fokussiert.
- Bei bisher bekannten Anordnungen tritt der Nachteil auf, dass eine räumliche oder strukturelle Änderung der Emission zu einer Fehlabbildung auf den Detektor führt (siehe
3 , Stand der Technik). Diese Verschiebung des Schwerpunkts der Emission kann prinzipiell bei allen nicht punktförmigen Lichtquellen auftreten, so z. B. bei Gasentladungslampen. Bei Absorptionsmessungen führt diese Signalbeeinflussung zum Beispiel zu Driften oder Fluktuationen des Messwerts. Zusätzlich können auch weitere Einflüsse wie z. B. Temperaturänderungen den Ort der Emission beeinflussen und dadurch Temperatureinflüsse in den Messwerten auftreten. - Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese ortsabhängige Komponente in der optischen Abbildung zu reduzieren, oder zu eliminieren.
- Die gestellte Aufgabe ist bei einem photometrischen Gasanalysator der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Kern der Erfindung besteht darin, dass im Bereich der Strahlungsquelle ein Strahlungsdiffusorelement angeordnet ist, derart, dass das durch das Diffusorelement erzeugte Strahlungsfeld homogenisiert wird und so durch das Messvolumen hindurch verläuft.
- Durch das Diffusorelement wird die Strahlung homogen über den Querschntt des Messvolumens verteilt und führt zu einem optimalen Messeffekt.
- In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Diffusorelement ein mikrostrukturierstes direkt durchstrahltes Strahlungsdiffusorelement ist, welches direkt zwischen Strahlungsquelle und Messvolumen angeordnet ist.
- Alternativ dazu ist vorteilhaft ausgestaltet, dass das Diffusorelement ein mikrostrukturierstes im Reflexionbetrieb betriebenes Refraktionselement ist, auf der Seite der Strahlungsquelle von der Strahlung derselben erfasst, und diese reflektiert in das Messvolumen leitet.
- In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Strahlungsdiffusorelement als Linse mit mindestens einer mikrostrukturierten Oberfläche ausgebildet ist.
- In letzter vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an beiden Seiten des Messvolumens Sammellinsen angeordnet sind.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
- Es zeigt:
-
1 : Messaufbau mit direkt durchstrahltem Diffusorelement -
2 : Messaufbau mit indirekt, d. h. im Reflexionsbetrieb beleuchteten Refraktionselement. -
3 : Stand der Technik - Eine räumliche Änderung der Lichtquelle bzw. deren Intensitätsverteilung wird durch Verwendung des in dieser Erfindung beschriebenen Diffusorelements erreicht und so das von der Strahlungsquelle emittierte Licht in eine gleichmäßige Intensitätsverteilung umgesetzt.
- In
1 ist der Prinzipaufbau eines Fotometers mit einem optischen Bauelement in diffraktiver Ausführung dargestellt. Dieses Bauteil hat die Aufgabe die aus der Lichtquelle emittierte Strahlung zu homogenisieren. Dieses Bauelement ist in der Zeichnung als Diffusorelement beschrieben. Die aus der Lichtquelle emittierte Strahlung wird in eine homogene Intensitätsverteilung bei hoher Transmission in Vorwärtsrichtung über die komplette Fläche des Diffusorelements umgesetzt. - Das optische Bauelement zur Intensitätshomogenisierung kann auch als refraktives Element ausgeführt sein, siehe hierzu
2 . -
3 zeigt die üblicherweise auftretenden Abbildungsfehler und Fehler bei der flächigen homogenen Durchstrahlung des Messvolumens. Der obere Teil zeigt eine, wenn auch schwierig einzustellende, aber gewünschte Positionerung der Linsen für eine aufgeweitete und homogene Verteilung des Lichtes von der Strahlungsquelle, sowie eine exakte Abbildung auf den Detektor, hinter dem Messvolumen. - Im unteren Bildteil von
3 ist das Ergebnis einer nur leichten Abweichung von der Optimaleinstellung zu erkennen. Es erfolgt weder eine gleichmäßige Ausleuchtung des Messvolumens, noch ist die Abbildung auf den Detektor korrekt eingestellt. - Diese Fehler werden mit der vorliegenden Erfindung vermieden.
Claims (5)
- Photometrischer Gasanalysator mit einer Stahlungsquelle, einem von der Strahlungsquelle durchstrahlten und vom Messgass durchströmten Messvolumen, und einem an der Durchstrahlungsseite angeordneten Strahlungsdetektor, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Strahlungsquelle ein Strahlungsdiffusorelement angeordnet ist, derart, dass das durch das Diffusorelement erzeugte Strahlungsfeld homogen durch das Messvolumen hindurch verläuft.
- Photometrischer Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Diffusorelement ein mikrostrukturiertes, direkt durchstrahltes Strahlungsdiffusorelement ist, welches direkt zwischen Strahlungsquelle und Messvolumen angeordnet ist.
- Photometrischer Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Diffusorelement ein mikrostrukturiertes, in Reflexion betriebenes Refraktionselement ist, welches auf der Seite der Strahlungsquelle Strahlung von derselben erfasst, und diese in das Messvolumen leitet.
- Photometrischer Gasanalysator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlungsdiffusorelement als Linse mit mindestens einer mikrostrukturierten Oberfläche ausgebildet ist.
- Photometrischer Gasanalysator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten des Messvolumens Sammellinsen angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910057078 DE102009057078B4 (de) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Photometrischer Gasanalysator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910057078 DE102009057078B4 (de) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Photometrischer Gasanalysator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009057078A1 true DE102009057078A1 (de) | 2011-06-09 |
DE102009057078B4 DE102009057078B4 (de) | 2013-03-14 |
Family
ID=43972308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200910057078 Active DE102009057078B4 (de) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Photometrischer Gasanalysator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009057078B4 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3686888T2 (de) * | 1986-11-03 | 1993-03-04 | Center For Immunological Studi | Verfahren zum nachweis und zur quantitativbestimmung von immunologischen stoffen. |
DE69915851T2 (de) * | 1998-10-16 | 2005-03-17 | Imation Corp., St. Paul | Optischer sensor mit gestapelten dielektrischen schichten |
US20090039267A1 (en) * | 2004-09-13 | 2009-02-12 | Michael Arndt | Reflector module for a photometric gas sensor |
-
2009
- 2009-12-04 DE DE200910057078 patent/DE102009057078B4/de active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3686888T2 (de) * | 1986-11-03 | 1993-03-04 | Center For Immunological Studi | Verfahren zum nachweis und zur quantitativbestimmung von immunologischen stoffen. |
DE69915851T2 (de) * | 1998-10-16 | 2005-03-17 | Imation Corp., St. Paul | Optischer sensor mit gestapelten dielektrischen schichten |
US20090039267A1 (en) * | 2004-09-13 | 2009-02-12 | Michael Arndt | Reflector module for a photometric gas sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102009057078B4 (de) | 2013-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102012205311B4 (de) | Optische Vorrichtung, insbesondere Polarimeter, zur Detektion von Inhomogenitäten in einer Probe | |
EP0458223A2 (de) | Vorrichtung zur Messung der Absorption von transparenten Proben mit ungünstiger Aussenform | |
DE102010001189B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Photolumineszenzquantenausbeute und weiterer optischer Eigenschaften einer Probe | |
DE102011002421A1 (de) | Messgerät zur Messung von Partikelkonzentrationen mittels Streulicht und Verfahren zur Überwachung des Messgerätes | |
DE102015100395A1 (de) | Spektrometer und Fluid-Analysesystem | |
EP2584353A1 (de) | Blendensystem für Vielwinkellichtstreudetektoren | |
DE102014008596A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur schnellen und sicheren Messung von Verzerrungsfehlern in einem produzierten Floatglas - Band | |
WO2015082612A1 (de) | Analysevorrichtung (photometer) mit serieller lichtführung | |
DE2417399C3 (de) | Gerät zur Messung inhomogener optischer Strahlung | |
DE112016001129B4 (de) | Photometer mit LED-Lichtquelle und Verfahren zum Messen der Konzentration eines Chromophors mittels LED-Lichtquelle | |
WO2009149933A1 (de) | Zerstörungsfreie messung des füllvolumens eines mit einer flüssigkeit gefüllten behälters | |
DE102006038365B3 (de) | Messvorrichtung | |
EP3158322B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum kalibrieren eines streulichtmessgerätes | |
AT513185B1 (de) | Kalibrierelement | |
WO2009077110A1 (de) | Anordnung zum bestimmen des reflexionsgrades einer probe | |
DE3200391A1 (de) | Optisches geraet fuer eine fluoreszenzpolarisationsvorrichtung | |
EP2805147B1 (de) | Vorrichtung zum kalibrieren eines streulichtmessgerätes | |
DE102017127122B4 (de) | Spektrometrisches Messgerät | |
DE102009057078B4 (de) | Photometrischer Gasanalysator | |
EP2790006A1 (de) | Verfahren und Kalibriereinheit zur Kalibrierung von streulichtbasierten Partikelmessgeräten | |
DE202019104338U1 (de) | Vielwinkellichtstreudetektor auf Basis eines Fotodiodenarray | |
DE202011004065U1 (de) | Online- Simultanmessgerät für Atome und Moleküle | |
DE1917588A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des Milchfettgehaltes in Milch | |
DE102012108620A1 (de) | Verfahren zum Bestimmen der Weglänge einer Probe und Validierung der damit erhaltenen Messung | |
DE102011108941A1 (de) | Optische Gasanalysatoreinrichtung mit Mitteln zum Verbessern der Selektivität bei Gasgemischanalysen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130615 |