DE102014011041A1 - Optical flow-through hollow fiber, process for its production and its use - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Hohlfaser, insbesondere eine flüssigkeits- oder gasleitfähige optische Durchflussmesshohlfaser, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine optische Durchflussmesshohlfaser anzugeben, welche Flüssigkeiten oder Gase aufnehmen/leiten kann und gleichzeitig eine Lichtführung auf dem Prinzip der Totalreflektion in diesen Flüssigkeiten oder Gasen ermöglicht, wird dadurch gelöst, dass die optische Durchflussmesshohlfaser einen zentralen Hohlkern (3), der von einer Anzahl von Luftkammern (2) umgeben ist, umfasst, wobei die Luftkammern (2) von Luftkammerwänden (21) umgeben und durch diese vollständig voneinander getrennt sind und der äußerer Mantel (1) die Luftkammern (2) an ihren, der dem zentralen Hohlkern (3) abgewandten Seiten vollständig ummantelt, der Hohlkern (3) von einer Hohlkernwand (31) umgeben ist, die mit den Luftkammerwänden (21) in Verbindung steht und zumindest die Hohlkernwand (31) und die Luftkammerwände (21) aus einem optisch transparenten Material bestehen, wobei der Querschnitt des Hohlkerns (3) polygonal ist und dass durch den Hohlkern (3) hindurch gleichzeitig Licht und Flüssigkeiten oder Gase führbar sind.The invention relates to a hollow fiber, in particular a liquid or gas-conductive optical flow measuring hollow fiber, a process for their preparation and their use. The object of the present invention to provide an optical flow measuring hollow fiber, which liquids / gases can accommodate / guide while allowing a light guide on the principle of total reflection in these liquids or gases, is achieved in that the optical flow measuring hollow fiber has a central hollow core (3) surrounded by a number of air chambers (2), wherein the air chambers (2) surrounded by air chamber walls (21) and are completely separated from each other and the outer shell (1) the air chambers (2) at their, that of the central Hollow core (3) facing away from completely enveloped sides, the hollow core (3) is surrounded by a hollow core wall (31), which communicates with the air chamber walls (21) and at least the hollow core wall (31) and the air chamber walls (21) of an optically transparent Material consist, wherein the cross section of the hollow core (3) is polygonal and that through the hollow core (3) through the same early light and liquids or gases are feasible.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hohlfaser, insbesondere eine flüssigkeits- oder gasleitfähige optische Durchflussmesshohlfaser, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung.The invention relates to a hollow fiber, in particular a liquid or gas-conductive optical flow measuring hollow fiber, a process for their preparation and their use.
Der sensitive (Spuren-)Nachweis von niedrigkonzentrierten Analyten in Flüssigkeiten, bspw. gelösten organischen Molekülen in wässriger Umgebung, ist auf den verschiedensten Gebieten von großer Bedeutung. Wichtige Anwendungsgebiete sind bspw. die Umweltanalyse, die Überwachung von sauberem Trinkwasser und die Biomedizin.The sensitive (trace) detection of low-concentration analytes in liquids, for example dissolved organic molecules in an aqueous environment, is of great importance in a wide variety of fields. Important areas of application include, for example, environmental analysis, the monitoring of clean drinking water and biomedicine.
Um geringste Flüssigkeitsmengen bspw. spektroskopisch analysieren zu können, kommen verschiedenste miniaturisierte Messkörper, wie bspw. Messküvetten zum Einsatz.In order to be able to analyze the smallest amounts of liquid, for example spectroscopically, a wide variety of miniaturized measuring bodies, such as, for example, measuring cuvettes, are used.
Eine Durchfluss-Messküvette mit Strömungs- und Lichtkanal ist bspw. aus der
Die
Die Sensitivität von optischen Nachweisverfahren (Raman-Spektroskopie, Absorptionsspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie, etc.) kann wesentlich erhöht werden, wenn das Laser-/Anregungslicht direkt im Analytmedium geführt wird und effizient mit diesem für die Spektroskopie wechselwirkt.The sensitivity of optical detection methods (Raman spectroscopy, absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, etc.) can be significantly increased if the laser / excitation light is guided directly in the analyte medium and interacts efficiently with it for spectroscopy.
Optische Hohlfasern können auf Grund ihres Hohlraums ebenfalls als optimierte Küvetten aufgefasst werden, da sie in ihrem Hohlkern die Flüssigkeiten aufnehmen und in diesem Flüssigkern gleichzeitig das Licht (ihren können, wobei in optischen Hohlfasern keine Beugungsbegrenzung, wie in klassischen Freistrahl-Küvetten vorkommt, auftritt.Optical hollow fibers can also be considered as optimized cuvettes due to their cavity, since they absorb the liquids in their hollow core and in this liquid core at the same time the (their can, which occurs in optical hollow fibers no diffraction limit, as in classical free-jet cuvettes occurs.
Der Vorteil derartiger Hohlkernfasern ist, dass sie nur ein minimales Analytvolumen benötigen und eine optimale Licht-Analyt-Wechselwirkung gewährleisten.The advantage of such hollow core fibers is that they require only a minimal analyte volume and ensure an optimal light-analyte interaction.
Zurzeit liegen zwei mögliche Varianten von Hohlkernfasern vor, die eine Lichtführung im Wasserkern bei Lichtwellenlängen im sichtbaren Spektralbereich (Vis) ermöglichen. Dies sind (i) Polymerfasern aus TeflonAF und (ii) Hollow Core Photonic Crystal Fiber (HCPCF).
- (i) Teflon-Hohlkapillaren weisen jedoch aufgrund des geringen Brechzahlunterschiedes zu Wasser nur eine sehr kleine numerische Apertur auf (was die Effizienz beschränkt) und besitzen im Vergleich zu Quarzfasern eine raue, nanoporöse Oberfläche, an welcher sich sehr leicht Verunreinigungen festsetzen, so dass sich die optischen Transmissionseigenschaften schnell verschlechtern und permanente, aufwendige Reinigungsschritte durchgeführt werden müssen. Eine Anwendung bspw. für SERS ist somit nicht vielversprechend. Weitere Nachteile der Polymer-Kapillarfasern sind die ungünstige aufbau- und verbindungstechnische Kompatibilität zu quarzfaseroptischen Systemen (kein Spleißen, Tapern möglich).
- (ii) HCPCF weisen ebenfalls eine Reihe von Nachteilen für den praktischen Einsatz auf. Die zentralen Hohlräume von HCPCF (für Vis) besitzen einen Durchmesser von nur wenigen μm, so dass eine Fluidik von Flüssigkeiten nur schwierig und mit aufwendigen Pumpensystemen gewährleistet werden kann. Für eine Anwendung mit Flüssigkeiten müssen überdies auch die in der Regel noch kleineren Cladding-Löcher der Fasern befüllt werden, was einen praktikablen Einsatz (schnelle Befüllung, Entleerung, Reinigung, Reproduzierbarkeit) nahezu unmöglich macht. Des Weiteren sind HCPCF aus mehreren Cladding-Ringen mit einer Vielzahl von Kapillaren aufgebaut, so dass sie nur mit sehr hohem technischem Aufwand herzustellen sind.
- (i) Teflon hollow capillaries, however, have only a very small numerical aperture due to the small difference in refractive index to water (which limits the efficiency) and, in comparison to quartz fibers, have a rough, nanoporous surface on which impurities easily settle, so that deteriorate the optical transmission properties quickly and permanent, expensive cleaning steps must be performed. An application eg. For SERS is therefore not promising. Other disadvantages of the polymer capillary fibers are the unfavorable construction and connection compatibility with quartz fiber optic systems (no splicing, taping possible).
- (ii) HCPCF also has a number of disadvantages for practical use. The central cavities of HCPCF (for Vis) have a diameter of only a few microns, so that fluidics of liquids can be ensured only with difficulty and complex pump systems. In addition, for an application with liquids, the usually even smaller cladding holes of the fibers must be filled, making practicable use (rapid filling, emptying, cleaning, reproducibility) almost impossible. Furthermore are HCPCF composed of several cladding rings with a variety of capillaries, so that they can be produced only with very high technical effort.
Neben diversen Hohlkernfasern, bei denen der Hohlkern und die umgebenden Kapillaren einen kreisrunden Querschnitt aufweisen, sind auch Hohlkernfasern bekannt, deren Hohlkerne und Kapillaren einen eckigen Querschnitt aufweisen.In addition to various hollow core fibers in which the hollow core and the surrounding capillaries have a circular cross-section, hollow core fibers are known, the hollow cores and capillaries have a polygonal cross-section.
Aus der
Dabei offenbart die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische Durchflussmesshohlfaser, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Anwendung anzugeben, welche die zuvor stehend genannten Nachteile des Standes der Technik vermeiden, insbesondere ein optisch transparentes Kapillarsystem schaffen, das Flüssigkeiten oder Gase aufnehmen oder leiten kann und eine Lichtführung auf dem Prinzip der Totalreflekion oder der antiresonanten oder der doppelt-antiresonanten Wellenleitung/-führung in diesen Flüssigkeiten oder Gasen ermöglicht.The object of the present invention is to provide an optical flow measuring hollow fiber, a process for their preparation and their use, which avoid the above-mentioned disadvantages of the prior art, in particular create an optically transparent capillary system that can absorb or conduct liquids or gases and a light guide on the principle of total reflection or the antiresonant or the double-antiresonant waveguide / leadership in these liquids or gases allows.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des 1., 8. und 10. Patentanspruchs gelöst. Weitere günstige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den nachgeordneten Patentansprüchen angegeben.According to the invention this object is achieved by the characterizing features of the 1st, 8th and 10th claim. Further favorable embodiments of the invention are specified in the subordinate claims.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die optische Durchflussmesshohlfaser auf dem Prinzip der Totalreflexion oder der antiresonanten Wellenleitung oder der doppelt-antiresonanten Wellenleitung basiert, woraus sich konkrete Vorgaben für den geometrischen Aufbau dieser Hohlfaser ergeben.The essence of the invention is that the optical flow measuring hollow fiber based on the principle of total reflection or the anti-resonant waveguide or the double-anti-resonant waveguide, resulting in concrete specifications for the geometric structure of this hollow fiber.
Die optische Durchflussmesshohlfaser umfasst einen äußeren Mantel, Luftkammern und einen Hohlkern, wobei die Luftkammern den Hohlkern umgeben und dabei durch Luftkammerwände umgeben sind, die in die Wand der Hohlkammer übergehen. Umgeben werden die Luftkammern von dem äußeren Mantel.The optical flow measuring hollow fiber comprises an outer shell, air chambers and a hollow core, wherein the air chambers surround the hollow core and are surrounded by air chamber walls, which merge into the wall of the hollow chamber. The air chambers are surrounded by the outer jacket.
Die Luftkammerwände, die vorteilhaft aus Quarzglas bestehen, besitzen eine genau definierte Dicke d und sind im Längsverlauf der optischen Durchflussmesshohlfaser präzise planparallel zueinander und zur Faserlängsachse angeordnet.The air chamber walls, which advantageously consist of quartz glass, have a precisely defined thickness d and are arranged in the longitudinal course of the optical flow measuring hollow fiber precisely plane-parallel to each other and the fiber longitudinal axis.
Aufgrund der hohen optischen Oberflächengüte der Quarzglaswände (Rauigkeit, Planparallelität) und der Dickenkonstanz entlang der Faser entsteht ein Resonator mit einem Querschnittsmaß, der lediglich für ausgewählte Resonanzwellenlängen ausschließlich transmittiv ist. Nichtresonante Wellenlängen werden anteilig in den Kern zurückreflektiert, was die Lichtführung ermöglicht.Due to the high optical surface quality of the quartz glass walls (roughness, plane parallelism) and the Dickenkonstanz along the fiber results in a resonator with a cross-sectional dimension, which is exclusively transmissive only for selected resonance wavelengths. Non-resonant wavelengths are proportionately reflected back into the core, which allows the light guide.
Des Weiteren kann der äußere Hohlraum bzgl. des Querschnittsmaßes so auf die Kerngröße abgestimmt werden, dass wiederum eine antiresonante Rückreflektion des Lichts in das Zentrum der Faser erfolgt und die Ausbreitungsverluste des im Kern geführten Lichts minimiert werden.Furthermore, the outer cavity with respect to the cross-sectional dimension can be matched to the core size, in turn, an antiresonant back reflection of the light takes place in the center of the fiber and the propagation losses of the core guided light can be minimized.
Alternativ kann der äußere Hohlraum bzgl. des Querschnittsmaßes resonant auf unerwünschte Kernmoden abgestimmt werden, sodass bspw. höhere Moden bevorzugt aus dem Kern auskoppeln und dadurch praktisch ein einmodiger Betrieb der nominell multimodigen Faser ermöglicht wird.Alternatively, the outer cavity with respect to the cross-sectional dimension resonantly tuned to unwanted core modes, so that, for example, higher modes preferably decouple from the core and thereby practically a single-mode operation of the nominally multimode fiber is made possible.
Auch eine anteilige Kombination beider Effekte ist möglich.A proportionate combination of both effects is possible.
Die Hohlkernwand ist in ihrem Querschnitt als Polygon ausgeführt. In den Eckpunkten dieses zentralen Polygons, welches bspw. ein Quadrat sein kann (Eckpunkt = Übergang der Luftkammerwände in die Hohlkernwand) gibt es bewusst keine Verdickungen und Knotenpunkte. Dadurch wird eine parasitäre Lichtführung im Glas unterbunden. Der Durchmesser des zentralen Hohlraums im Hohlkern ist vergleichsweise groß (bspw. 20 μm), so dass ein schneller Analytaustausch von Flüssigkeiten oder Gasen gewährleistet wird.The hollow core wall is designed in its cross section as a polygon. In the vertices of this central polygon, which may be, for example, a square (corner point = transition of the air chamber walls into the hollow core wall), there are deliberately no thickenings and junctions. As a result, parasitic light guidance in the glass is prevented. The diameter of the central cavity in the hollow core is comparatively large (for example 20 .mu.m), so that a rapid analyte exchange of liquids or gases is ensured.
Für das Beispiel der Viereck-Struktur werden nur vier Ausgangskapillaren für den Herstellungsprozess, der im Folgenden noch beschrieben wird, benötigt.For the example of the quadrangular structure, only four starting capillaries are needed for the manufacturing process, which will be described below.
Die optische Durchflussmesshohlfaser weist spektral breitbandige Transmissionsfenster vom NIR- bis zum Tief-UV Bereich auf, so dass in verschiedenen Wellenlängenbereichen eine dämpfungsarme Lichtführung und somit hocheffiziente optische Sensorik erfolgen kann.The optical flow measuring hollow fiber has spectrally broadband transmission windows from the NIR to the deep UV range, so that low attenuation light guidance and thus highly efficient optical sensor technology can take place in different wavelength ranges.
Ein besonders wichtiges Beispiel hierzu ist die Anwendung der optischen Durchflussmesshohlfaser bei der Raman-Spektroskopie. Mithilfe der Einstrahlung verschiedener Laserwellenlängen in verschiedenen Spektral-Fenstern kann bspw. bei der Raman-Spektroskopie eine multi-spektrale Sensorik erfolgen.A particularly important example of this is the application of the optical flow measuring hollow fiber in Raman spectroscopy. By means of the irradiation of different laser wavelengths in different spectral windows, for example, in Raman spectroscopy a multi-spectral sensor system can take place.
Die einzigartigen Eigenschaften der optischen Durchflussmesshohlfaser sind, dass sich bei ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung eine saubere Grundmode (ein ausgeprägtes Maxima, nicht mehrere Maxima, keine multimode Nebenmaxima) in allen Spektralbereichen ausbildet und dass Transmissionsfenster vom nahen Infrarot bis in den wichtigen UV-Bereich existieren. The unique characteristics of the optical flow-through hollow fiber are that, when used as intended, a clean fundamental mode (a distinct maxima, not multiple maxima, no multimode sub-maxima) is formed in all spectral ranges and transmission windows exist from the near infrared to the important UV range.
Das doppel-antiresonante Führungsprinzip, welches mit der optischen Durchflussmesshohlfaser realisiert wird, besitzt außerdem die Eigenschaft, dass sich die Mode mit den kleinsten Verlusten in einem bestimmten Rahmen durch geschickte Wahl der Geometrieparameter (a, w) einstellen lässt. Welche Mode die kleinsten Führungsverluste aufweist und maßgeblich zur Lichtführung beiträgt, wird durch das Verhältnis der Kerngröße zur Größe der äußeren Hohlräume definiert, wobei hier ein periodisches Verhalten festzustellen ist. Auf diese Weise lässt sich entscheiden, ob bspw. entweder die Grundmode HE11 (ein ausgeprägtes Maxima, nicht mehrere Maxima, keine multimode Nebenmaxima) oder die höhere Mode TE01 (ringförmig) die besten Führungseigenschaften besitzt. Diese Eigenschaft gilt für alle Wellenlängen gleichermaßen.The double-antiresonant guiding principle, which is realized with the optical flow measuring hollow fiber, also has the characteristic that the mode with the smallest losses can be set in a certain frame by clever choice of the geometry parameters (a, w). Which mode has the smallest guide losses and contributes significantly to the light, is defined by the ratio of the core size to the size of the outer cavities, with a periodic behavior is observed here. In this way it can be decided whether, for example, either the fundamental mode HE11 (a pronounced maximum, not several maxima, no multimode secondary maxima) or the higher mode TE01 (annular) has the best guiding properties. This property applies equally to all wavelengths.
Das Herstellungsverfahren für die optische Durchflussmesshohlfaser umfasst folgende Schritte:
- • Herstellung der symmetrischen oder asymmetrischen Ausgangsrohre
- • Herstellung der Kapillaren durch Strecken der Ausgangsrohre (ggf. nach Reinigung, Dotierung, Ummantelung, Überfangen selbiger)
- • Herstellen der Cane-Packung durch Stapeln der Kapillaren und Umgeben mit einem Mantelrohr (innerer Mantel)
- • Erzeugen des Canes durch definiertes druckbeaufschlagtes Strecken und Versintern der Cane-Packung zur
Preform 1 - • Herstellen der
Preform 2 durch Einsetzen des Cane in einen äußeren Mantel - • Druckbeaufschlagtes Verziehen der
Preform 2 zur optischen Durchflussmesshohlfaser
- • manufacture of symmetrical or asymmetrical outlet pipes
- • Production of the capillaries by stretching the outlet pipes (if necessary after cleaning, doping, coating, overpinning the same)
- • Cane packing by stacking the capillaries and surrounding with a jacket tube (inner jacket)
- Generation of the can by defined pressurized stretching and sintering of the cane packing to the
preform 1 - • Prepare the
preform 2 by inserting the cane into an outer shell - • Pressurized distortion of the
preform 2 to the optical flowmeter hollow fiber
Die Wand des polygonalen Hohlkerns besteht aus Quarzglas, und ist in einem Netzwerk fixiert (quasi aufgehangen), das aus den Luftkammerwänden besteht, wobei die Luftkammerwände als definiert dünne Quarzglasverbindungsstege ausgebildet sind und der äußere Mantel, welcher die Luftkammern umgibt, aus einem nichtkristallinen Inertmaterial (anorganisch-nichtmetallisch, bspw. Quarzglasmantel) besteht.The wall of the polygonal hollow core is made of quartz glass, and is fixed (quasi suspended) in a network consisting of the air chamber walls, wherein the air chamber walls are formed as a defined thin quartz glass connecting webs and the outer jacket, which surrounds the air chambers, from a non-crystalline inert material ( inorganic-nonmetallic, for example quartz glass shell).
Überraschenderweise wurde im Unterschied zu bereits beschriebenen Herstellungsverfahren für löchrige Mikrostrukturfasern (MOFs), bspw. Photonische Kristallfasern (HCPCF), gefunden, dass ein spezieller Herstellungsschritt notwendig ist, um die gewünschten geometrischen Polygonquerschnitte und Stegbreiten zu erzielen.Surprisingly, in contrast to previously described production methods for holey microstructure fibers (MOFs), for example photonic crystal fibers (HCPCF), it has been found that a special production step is necessary in order to achieve the desired geometric polygon cross sections and web widths.
MOFs bzw. HCPCFs werden üblicherweise aus hexagonal arrangierten Kapillar- bzw. Stabpackungen in einem äußeren Mantel (Jacket) durch druckbeaufschlagtes Verziehen an einem Faserziehturm hergestellt. (siehe dazu bspw.
Im Unterschied zu dieser bekannten Verfahrensweise werden im Fall der Herstellung der optischen Durchflussmesshohlfaser in einem ersten Schritt der Preformherstellung eine Anzahl von n sich genau peripher berührender Kapillaren an ihren jeweiligen Kontaktlinien versintert.In contrast to this known procedure, in the case of production of the optical flow measuring hollow fiber in a first step of the preform production, a number of n capillaries touching each other peripherally are sintered at their respective contact lines.
Das geschieht durch definiert druckbeaufschlagtes Strecken der Kapillaren in einem Außenmantel zum sogenannten Cane. Der innerkapillare Überdruck sowie die Temperatur, Nachführ- und Abzugsgeschwindigkeit werden dabei so eingestellt, dass sich alle Kapillaren tangential genau entlang einer Querschnittslinie auf der Faserlängsachse versintern, ohne dass der zentrale Hohlraum durch Kollabieren wesentlich verkleinert wird. Ein zweiter wichtiger Punkt ist die exakte (n/2-achsig) symmetrische Versinterung der Kapillaren mit dem Mantelrohr (innerer Mantel) an ihrer jeweiligen Kontaktstelle. Die Querschnitte der Sinter-Überlappflächen bestimmen die Steggeometrie (Stegweite und -länge) der späteren Faser entscheidend.This is done by defined pressurized stretching of the capillaries in an outer jacket to the so-called cane. The inner capillary overpressure and the temperature, tracking and withdrawal speed are adjusted so that all capillaries sinter tangentially exactly along a cross-sectional line on the fiber longitudinal axis, without the central cavity being substantially reduced by collapsing. A second important point is the exact (n / 2-axis) symmetric sintering of the capillaries with the jacket tube (inner jacket) at their respective contact point. The cross-sections of the sintered overlapping surfaces determine the web geometry (web width and length) of the subsequent fiber decisively.
Der versinterte Cane wird anschließend durch homogene Druckbeaufschlagung und gezieltes Strecken aller Kapillarwände sowie Sinterquerschnitte, wobei der Cane in ein zusätzliches Hüllrohr (äußerer Mantel) eingebracht wird, zur finalen Polygonal-Hohlkernfaser verzogen.The sintered cane is then warped to the final polygonal hollow core fiber by homogeneous pressurization and targeted stretching of all capillary walls and sintered cross sections, whereby the cane is introduced into an additional cladding tube (outer cladding).
Die Geometrie der optischen Durchflussmesshohlfaser, welche eine doppel-antiresonante Führung erlaubt, kann weiterhin durch Auswahl spezieller Kapillaren wie folgt erhalten werden:
- (i) Nutzung von Kapillaren mit definiert inhomogener azimutaler Wandstärkenverteilung zur gezielten Einstellung einer homogenen, sehr dünnen Hohlkernwandstärke,
- (ii) Ausbildung dickerer Stützbrücken im nicht-optisch wirksamen Mantel zur Verbesserung der mechanischen Stabilität der Faser.
- (i) use of capillaries with defined inhomogeneous azimuthal wall thickness distribution for the purposeful adjustment of a homogeneous, very thin hollow core wall thickness,
- (ii) forming thicker support bridges in the non-optically active cladding to improve the mechanical stability of the fiber.
Im Resultat wird eine Faserstruktur mit definiert variabler Stegwandstärkeverteilung erzielt. As a result, a fiber structure with defined variable web wall thickness distribution is achieved.
Wie eingangs erläutert, besitzen Hohlfasern, die wässrige Flüssigkeiten (Brechzahl ca. n = 1,33) im Hohlkern führen können, eine große Bedeutung für die spektroskopische Sensorik. Während einfache Glaskapillaren nur stark beschränkte Einsatzgebiete als Hohlkernwellenleiter für hochbrechende Flüssigkeiten (mit n > 1,45) besitzen und Teflonkapillaren und HCPCF wesentliche Einschränkungen für den praktischen Einsatz aufweisen, erfüllt die optische Durchflussmesshohlfaser alle wesentlichen praktischen Notwendigkeiten. Mithilfe dieser neuartigen Faserstruktur kann eine wesentlich verbesserte Wechselwirkung zwischen eingestrahltem Licht und gelöstem Analyten erzielt werden. Somit tragen die Analytmoleküle besser zum Nachweissignal bei. Die optische Durchflussmesshohlfaser stellt somit einen optimierten Analyt-Container dar. Durch das kleine Volumen im Hohlraum der Faser werden nur minimale Probenmengen benötigt. Somit wird mit der optischen Durchflussmesshohlfaser eine erhöhte analytische Sensitivität bei minimiertem Probenbedarf erzielt. Eine derartige Sensorfaser kann bspw. die herkömmlichen Küvetten in Laboranalysegeräten ersetzen.As explained above, hollow fibers, which can carry aqueous liquids (refractive index about n = 1.33) in the hollow core, are of great importance for spectroscopic sensor technology. While simple glass capillaries have very limited applications as hollow core waveguides for high refractive liquids (with n> 1.45) and Teflon capillaries and HCPCF have significant limitations for practical use, the optical flow measuring hollow fiber meets all the essential practical needs. With this novel fiber structure, a significantly improved interaction between irradiated light and dissolved analyte can be achieved. Thus, the analyte molecules contribute better to the detection signal. The optical flow measuring hollow fiber thus represents an optimized analyte container. Due to the small volume in the cavity of the fiber, only minimal sample quantities are needed. Thus, with the optical flow measuring hollow fiber, an increased analytical sensitivity is achieved with minimized sample requirements. Such a sensor fiber can, for example, replace the conventional cuvettes in laboratory analyzers.
Als optischen Nachweisverfahren kommen bspw. die Raman-Spektroskopie, Absorptionsspektroskopie und Fluoreszenzspektroskopie in Frage. Das Prinzip ist verallgemeinert auf alle optischen Verfahren erweiterbar, die auf einer Wechselwirkung zwischen Licht und Analyt beruhen.As optical detection methods, for example, Raman spectroscopy, absorption spectroscopy and fluorescence spectroscopy come into question. The principle is generalizable to all optical methods that are based on an interaction between light and analyte.
Um eine besonders effiziente Führung des Lichtes im Faserhohlraum zu erzielen, können zusätzlich alle Hohlräume außer des zentralen Hohlraums an den Endflächen der Faser geschlossen werden. Im Resultat liegt eine Faser vor, die an beiden Endflächen nur eine Öffnung des zentralen Hohlraums aufweist.In addition, in order to achieve a particularly efficient guidance of the light in the fiber cavity, all the cavities except for the central cavity at the end faces of the fiber can be closed. As a result, there is a fiber having only one opening of the central cavity at both end surfaces.
Dieser zentrale Hohlraum kann dann selektiv mit Flüssigkeiten befüllt werden, währenddessen die umgebenden Hohlräume weiterhin mit Luft (bzw. mit einem Inertgas wie bspw. Argon) befüllt sind. Durch diesen Brechzahlunterschied zwischen n = 1,33 im zentralen Hohlraum und ca. n = 1 in den umgebenden Hohlräumen kann eine noch bessere Führung von Licht im flüssigkeitsgefüllten zentralen Hohlkern erzielt werden. Das selektive Verschließen der äußeren Hohlräume an den Faserendflächen kann durch splice-Verfahren oder durch präzises Verschließen mit Klebstoff erzielt werden. Hierbei ist zu beachten, dass die beeinflusste Strecke entlang der Faser minimiert wird, so dass die optischen Wellenleitungseigenschaften der Faser nur auf einer minimalen Strecke gestört werden.This central cavity can then be selectively filled with liquids, during which the surrounding cavities are further filled with air (or with an inert gas such as argon). By this refractive index difference between n = 1.33 in the central cavity and about n = 1 in the surrounding cavities even better guidance of light in the liquid-filled central hollow core can be achieved. The selective sealing of the outer cavities at the fiber end surfaces can be achieved by splicing or by precise sealing with adhesive. It should be noted here that the affected distance along the fiber is minimized so that the optical waveguide properties of the fiber are disturbed only at a minimum distance.
Die Hohlkernfaser kann mit Hilfe eines spezifischen Adapters in ein optisches Analysesystem eingebunden werden. Hierbei wird durch ein optisches Fenster das Licht in die optische Durchflussmesshohlfaser eingekoppelt.The hollow core fiber can be integrated into an optical analysis system with the help of a specific adapter. In this case, the light is coupled into the optical flow measuring hollow fiber through an optical window.
Die Analyt-Flüssigkeiten können über Fluidikanschlüsse in die optische Durchflussmesshohlfaser gefüllt werden. Mittels eines zweiten Fluidik-Anschlusses können die optische Durchflussmesshohlfaser und der Adapter schnell befüllt, entleert, ggf. gereinigt und erneut befüllt werden.The analyte fluids may be filled into the optical flowmeter hollow fiber via fluid ports. By means of a second fluidic connection, the optical flow measuring hollow fiber and the adapter can be quickly filled, emptied, possibly cleaned and refilled.
Das optische Signal (bspw. Raman-Signal) kann in Rückstreuung durch den gleichen Adapter ausgekoppelt werden.The optical signal (eg Raman signal) can be decoupled in backscatter by the same adapter.
In Rückstreuungsgeometrie kann die transmittierte Leistung durch die optische Durchflussmesshohlfaser an einem Adapter am Faserende mit einem Leistungsmessgerät permanent gemessen werden. Somit können sämtliche apparative Fluktuaktionen (bspw. Schwankung der Laserleistung, etc.) korrigiert werden und eine verbesserte Quantifizierbarkeit erzielt werden. Alternativ kann die Raman-Streuung auch am Faserende in Vorwärtsstreuung ausgekoppelt werden.In backscatter geometry, the transmitted power through the optical flowmeter hollow fiber can be permanently measured on an adapter at the fiber end with a power meter. Thus, all apparatus fluctuations (for example fluctuation of the laser power, etc.) can be corrected and an improved quantifiability can be achieved. Alternatively, the Raman scattering can also be coupled out at the fiber end in forward scattering.
Bei dem Verfahren zur Herstellung von Polygonal-Durchflussmesshohlkernfasern kommt ein transparentes Material, insbesondere Quarzglas oder ein anderes oxidisches oder nichtoxidisches optisches Glas zum Einsatz.In the process for producing polygonal flow measuring hollow core fibers, a transparent material, in particular quartz glass or another oxidic or non-oxidic optical glass is used.
Die einzelnen Hohlfasern der Preform 1 der optischen Durchflussmesshohlfaser werden durch ein gezieltes thermisches, irreversibles, peripheres Verbinden [Verschmelzen] von mehreren Kapillaren mit oder ohne Strecken zu einem hohlstrukturierten Kompaktglaskörper (Cane) als Preform 2 kombiniert.The individual hollow fibers of the
Der so hergestellte hohlstrukturierte Kompaktglaskörper (Preform 2) wird in einem weiteren Prozessschritt durch Umfangen mit einem Hüllrohr und druckbeaufschlagtes Verziehen zur finalen Hohlfaser verarbeitet.The thus produced hollow-structured compact glass body (preform 2) is processed in a further process step by enclosing with a cladding tube and pressurized warping to the final hollow fiber.
Dabei werden n Kapillaren zu einem homogenen Glaskörper mit (2n + 1) Hohlräumen verbunden, wobei n = ganzzahlig und ≥ 3 ist.In this case, n capillaries are combined to give a homogeneous glass body having (2n + 1) cavities, where n = integer and ≥ 3.
Von Vorteil dabei ist, dass alle n Kapillaren den gleichen Querschnitt (bzgl. ihrer Form) aufweisen. Im Rahmen der Erfindung liegt aber auch, dass alle n Kapillaren verschiedene Querschnitte (bzgl. Form) aufweisen.The advantage here is that all n capillaries have the same cross section (with respect to their shape). However, it is also within the scope of the invention for all the capillaries to have different cross sections (with respect to shape).
Besonders vorteilhaft weisen alle n Kapillaren einen ovalen Querschnitt auf, insbesondere einen kreisrunden oder elliptischen, wobei die einzelnen Kapillaren jeweils mit gleichen oder unterschiedlichen Außendurchmessern zum Einsatz kommen können.Particularly advantageously, all n capillaries have an oval cross-section, in particular a circular or elliptical, wherein the individual capillaries can each be used with the same or different outer diameters.
Dabei können alle n Kapillaren mit gleichen oder unterschiedlichen Wandstärken (keine Rotationssymmetrie) zum Einsatz kommen (d. h. die Mittelpunkte von Innenquerschnittsfläche und Außenquerschnittsfläche können verschieden sein.)In this case, all n capillaries with the same or different wall thicknesses (no rotational symmetry) can be used (that is, the centers of the inner cross-sectional area and the outer cross-sectional area can be different.)
Bei peripherem Verbinden der Kapillaren werden die Verbindungsgrade (mechanische Verbindungen zwischen den Kapillaren) gezielt eingestellt (punktförmig, flächig), wobei eine ortsgenaue Verbindung der Kapillaren durch gezieltes Einstellen der physikalisch-technologischen Herstellungsparameter, insbesondere gezieltes Einstellen der Temperatur und der Druckparameter (Anlegen von Differenzdruck auf Kapillaren und/oder Zwischenräume) während Herstellung des hohlstrukturierten Kompaktglaskörpers, erfolgt, und es dadurch möglich ist, gezielt Strukturvariationen zu generieren.In peripheral connection of the capillaries, the degrees of connection (mechanical connections between the capillaries) are selectively adjusted (punctiform, planar), with a location-accurate connection of the capillaries by targeted adjustment of physical-technological manufacturing parameters, in particular targeted setting of the temperature and pressure parameters (application of differential pressure on capillaries and / or intermediate spaces) during production of the hollow-structured compact glass body, takes place, and it is thereby possible to generate specific structural variations.
Das Verbinden der zuvor stehend beschriebenen Kapillaren in Kombination mit oder ohne Strecken der Ausgangskomponenten erfolgt im Ziehofen unter Anlegen von Differenzdruck auf die Kapillaren und/oder die Zwischenräume.The connection of the capillaries described above in combination with or without stretching of the starting components takes place in Ziehofen under application of differential pressure on the capillaries and / or the interstices.
Die Faserherstellung aus dem Kompaktglaskörper (Preform 2) erfolgt mit erneut variierbaren Parametern (durch gezieltes Einstellen der physikalisch-technologischen Herstellungsparameter).The fiber production from the compact glass body (preform 2) is carried out with again variable parameters (by targeted adjustment of the physical-technological manufacturing parameters).
Als Material für die versinterten Kapillaren/die Preform 2 wird Glas, bevorzugt Quarzglas, verwendet, das teilweise oder vollständig dotierte ist, wobei als Dotierungsmaterialien Oxide von Germanium, Phosphor, Fluor, Bor, Aluminium, Seltenerdelemente oder andere Anwendung eingesetzt werden können.The material used for the sintered capillaries /
Der OH-Gehalt im Glas in liegt in Konzentrationen zwischen 0,001 und 1500 Ma-ppm, insbesondere höhere Werte bei UV-Strahlungsstabilisierung für UV-Sensorik.The OH content in the glass is in concentrations between 0.001 and 1500 Ma ppm, in particular higher values for UV radiation stabilization for UV sensor technology.
Die Herstellung der Kapillaren aus den Ausgangsrohren erfolgt in einem definiert asymmetrischen Temperaturprofil, so dass die Symmetrie und Geometrie der Kapillaren gezielt eingestellt werden kann.The capillaries are produced from the outlet tubes in a defined asymmetric temperature profile, so that the symmetry and geometry of the capillaries can be adjusted in a targeted manner.
Die Herstellung der symmetrischen oder asymmetrischen Ausgangsrohre kann durch Bohren von Quarzglasstäben jeglicher Art erfolgen, bspw. mechanisch durch symmetrisches oder asymmetrisches Ausbohren von Quarzglasstäben oder durch Laser-Drilling, Ultraschall-Behandlung bzw. durch chemisches Ätzen von Quarzglasstäben.The preparation of the symmetrical or asymmetric output tubes can be done by drilling quartz glass rods of any kind, for example. Mechanically by symmetrical or asymmetrical drilling of quartz glass rods or by laser drilling, ultrasonic treatment or by chemical etching of quartz glass rods.
Zur Herstellung von ovalen Kapillaren ist die Anwendung von definiertem Druck, insbesondere Unterdruck, notwendig.For the production of oval capillaries, the application of defined pressure, in particular negative pressure, is necessary.
Die erfindungsgemäße Hohlfaser wird aus einer Preform hergestellt, wobei der Querschnitt der Hohlfaser nach ihrer Herstellung Stege aufweist und klar in Kern- und Außenbereich gegliedert ist.The hollow fiber according to the invention is produced from a preform, wherein the cross section of the hollow fiber has webs after its production and is clearly articulated in core and exterior areas.
Der Querschnitt der Hohlfaser weist nach ihrer Herstellung knotenfreie Verbindungsstellen auf.The cross section of the hollow fiber has node-free connection points after its production.
Die Anzahl der Luftkammern [Hohlräumen] beträgt (2n + 1), wobei n = ganzzahlig und ≥ 3 ist.The number of air chambers [cavities] is (2n + 1), where n = integer and ≥ 3.
Der zentrale Hohlkern ist in seinem Querschnitt polygonal ausgeführt, insbesondere n-eckig, wobei der Querschnitt des Hohlkerns vorteilhaft ein gleichseitiges oder ungleichseitiges n-Eck ist, und besonders vorteilhaft ein Rechteck, insbesondere Quadrat ist.The central hollow core is polygonal in cross-section, in particular n-angular, wherein the cross section of the hollow core is advantageously an equilateral or non-equilateral n-corner, and particularly advantageously a rectangle, in particular a square.
Die Luftkammerwände [= Verbindungsstege] zwischen den Luftkammern [Hohlräumen] um den zentralen Hohlkern herum haben eine definierte Stegweite von max. 10 μm, vorteilhaft < 1.4 μm, besonders vorteilhaft 10 bis 500 nm.The air chamber walls [= connecting webs] between the air chambers [cavities] around the central hollow core have a defined web width of max. 10 μm, advantageously <1.4 μm, particularly advantageously 10 to 500 nm.
Die erfindungsgemäße Hohlfaser kann mit flüssigen und gasförmigen Analyten befüllt werden. Dabei führt die Hohlfaser gleichzeitig Licht und Analyt im Hohlkern. Dadurch ist es ermöglicht, dass gegenüber konventionellen Küvetten eine wesentlich verbesserte Wechselwirkung der Analyten mit dem Licht erfolgen kann.The hollow fiber according to the invention can be filled with liquid and gaseous analytes. The hollow fiber simultaneously carries light and analyte in the hollow core. This makes it possible that, compared to conventional cuvettes, a significantly improved interaction of the analytes with the light can take place.
Der Vorteil dabei ist, dass durch das kleine Volumen im Hohlraum des Hohlkerns der optischen Hohlfaser nur minimale Probenmengen benötigt werden. Dadurch wird mit der Hohlfaser eine erhöhte analytische Sensitivität bei minimiertem Probenbedarf erzielt.The advantage here is that due to the small volume in the cavity of the hollow core of the optical hollow fiber only minimal amounts of sample are needed. As a result, the hollow fiber achieves an increased analytical sensitivity with minimized sample requirement.
Da die Hohlfaser in ihrem zentralen Hohlraum mit Flüssigkeiten befüllt werden kann, ermöglicht diese eine hochsensitive optische Analytik von Flüssigkeiten, wässrigen Lösungen, und gelösten Analyten in Flüssigkeiten sowie gelösten Analyten in wässrigen Lösungen.Since the hollow fiber can be filled with liquids in its central cavity, it enables highly sensitive optical analysis of liquids, aqueous solutions, and dissolved analytes in liquids as well as dissolved analytes in aqueous solutions.
Da die Hohlfaser auch in ihrem zentralen Hohlraum mit gasförmigen Analyten befüllt werden kann, ermöglicht diese ebenso eine hochsensitive optische Gasanalytik.Since the hollow fiber can be filled in its central cavity with gaseous analytes, this also allows a highly sensitive optical gas analysis.
Bei der Gas- und/oder Flüssigkeitsanalytik kann die Hohlfaser an den Endflächen selektiv verschlossen werden.In gas and / or liquid analysis, the hollow fiber can be selectively closed at the end faces.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch, dass nur der zentrale Hohlraum mit Gas oder Flüssigkeit befüllt wird oder aber, dass auch die Luftkammern mit Gas oder Flüssigkeit befüllt werden, um eine Analytik von Gasen, Flüssigkeiten und wässrigen Lösungen durchführen zu können. It is also within the scope of the invention that only the central cavity is filled with gas or liquid or else that the air chambers are also filled with gas or liquid in order to be able to carry out an analysis of gases, liquids and aqueous solutions.
Als optische Nachweisverfahren für diese Analytik unter Verwendung der gas- oder flüssigkeitsleitenden optischen Durchflussmesshohlfaser kommen sämtliche Verfahren, die auf einer Wechselwirkung zwischen Licht und Analyt beruhen, wie bspw. die Raman-Spektroskopie, Absorptions-spektroskopie und Fluoreszenzspektroskopie in Frage.As optical detection methods for this analysis using the gas or liquid-conducting optical flow measuring hollow fiber, all methods based on an interaction between light and analyte, such as, for example, Raman spectroscopy, absorption spectroscopy and fluorescence spectroscopy come into question.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen und der Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawings and the embodiments. Showing:
Die in
Dieser äußere Mantel (
Die Luftkammern (
Der Hohlkern (
Wesentlich dabei ist, dass der Querschnitt des Hohlkerns (
Der Vorteil der erfindungsgemäßen optischen Durchflussmesshohlfaser besteht u. a. darin, dass sie einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweist, eine hocheffiziente Lichtführung im wässrigen Hohlkern ermöglicht, kein Untergrundsignal aufweist und einen großen Kerndurchmesser (ca. ≥ 20 μm) für eine praktikable Befüllbarkeit und einen praktikablen Analytwechsel von Gasen oder Flüssigkeiten besitzt.The advantage of the optical flow measuring hollow fiber according to the invention consists u. a. in that it has a comparatively simple structure, enables highly efficient light guidance in the aqueous hollow core, has no background signal and has a large core diameter (about ≥ 20 μm) for practicable filling and a practical analyte change of gases or liquids.
Bei dieser optischen Durchflussmesshohlfaser wird das doppeltantiresonantes Führungsprinzip auf Basis von modified tunneling leaky modes zur Lichtführung ausnutzt. Die erste Antiresonanz besteht zwischen der Führungswellenlänge und der Dicke der Kernumrandung. Die zweite Antiresonanz besteht zwischen dem effektiven Modenindex der Kernmode (bestimmt durch Kerngröße) und dem effektiven Modenindex der Moden im äußeren Hohlraum (bestimmt durch Hohlraumgröße.This optical flow measuring hollow fiber utilizes the double-antiresonant guiding principle based on modified tunneling leaky modes for light guidance. The first antiresonance is between the guide wavelength and the thickness of the core border. The second antiresonance is between the effective mode index of the core mode (determined by core size) and the effective mode index of the modes in the outer cavity (determined by cavity size.
Der Hohlkern besitzt dabei eine Fläche von 3 μm2 bis 10.000 μm2, bevorzugt 100 μm2 bis 1000 μm2.The hollow core has an area of 3 μm 2 to 10,000 μm 2 , preferably 100 μm 2 to 1000 μm 2 .
Die Hohlkernwand (
Die Hohlkernwändewände (
Die Luftkammerwände (
Verdeutlicht wird dies in
Das Verhältnis w/a ist so abgestimmt, dass die Grundmode HE11 oder die höhere Mode TE01 die kleinsten Führungsverluste aufweist (vorteilhaft beträgt das Verhältnis w/a zwischen 0.1 und 10).The ratio w / a is adjusted so that the fundamental mode HE11 or the higher mode TE01 has the smallest guiding losses (advantageously the ratio w / a is between 0.1 and 10).
Durch die erfindungsgemäße optische Durchflussmesshohlfaser wird eine hochsensitive optische Sensorik von Analyten in wässrigen Lösungen ermöglicht.The inventive optical flow measuring hollow fiber is a highly sensitive optical sensor technology of analytes in aqueous solutions allows.
Die optische Durchflussmesshohlfaser weist spektral breitbandige Transmissionsfenster vom NIR- bis zum Tief-UV Bereich auf, so dass in verschiedenen Wellenlängenbereichen eine dämpfungsarme Lichtführung und somit hocheffiziente optische Sensorik erfolgen kann.The optical flow measuring hollow fiber has spectrally broadband transmission windows from the NIR to the deep UV range, so that low attenuation light guidance and thus highly efficient optical sensor technology can take place in different wavelength ranges.
Ein besonders wichtiges Beispiel hierzu ist die Anwendung der optischen Durchflussmesshohlfaser bei der Raman-Spektroskopie. Mithilfe der Einstrahlung verschiedener Laserwellenlängen kann bspw. bei der Raman-Spektroskopie eine multi-spektrale Sensorik erfolgen.A particularly important example of this is the application of the optical flow measuring hollow fiber in Raman spectroscopy. By means of the irradiation of different laser wavelengths, for example, in Raman spectroscopy a multi-spectral sensor system can take place.
Die einzigartigen Eigenschaften der optischen Durchflussmesshohlfaser sind, dass sich bei ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung ein Grundmode (ein ausgeprägtes zentrales Maxima) in allen Spektralbereichen ausbildet und dass Transmissionsfenster vom nahen Infrarot bis in den wichtigen UV-Bereich existieren.The unique features of optical flow-through hollow fiber are that their intended use forms a fundamental mode (a pronounced central maxima) in all spectral ranges and that transmission windows exist from the near infrared to the important UV range.
Das doppel-antiresonante Führungsprinzip, welches mit der optischen Durchflussmesshohlfaser realisiert wird, besitzt außerdem die Eigenschaft, dass sich die Mode mit den kleinsten Verlusten durch geschickte Wahl der Geometrieparameter einstellen lässt. Welche Mode die kleinsten Führungsverluste aufweist und maßgeblich zur Lichtführung beiträgt wird durch das Verhältnis der Kerngröße zur Größe der äußeren Hohlraums definiert, wobei hier ein periodisches Verhalten festzustellen ist. Auf diese Weise lässt sich entscheiden, ob bspw. entweder die Grundmode HE11 (ein sauberes Zentralmaximum) oder die höhere Mode TE01 (ringförmig) die besten Führungseigenschaften besitzt. Diese Eigenschaft gilt für alle Wellenlängen gleichermaßen. Somit kann die Faser auch gezielt zur Formung und Bereitstellung gewünschter Moden eingesetzt werden.The dual-antiresonant guiding principle, which is realized with the optical flow measuring hollow fiber, also has the characteristic that the mode with the smallest losses can be set by skillful choice of the geometry parameters. Which mode has the smallest guide losses and contributes significantly to the light guide is defined by the ratio of the core size to the size of the outer cavity, with a periodic behavior is observed here. In this way it can be decided whether, for example, either the fundamental mode HE11 (a clean central maximum) or the higher mode TE01 (annular) has the best guiding properties. This property applies equally to all wavelengths. Thus, the fiber can also be used specifically for shaping and providing desired modes.
Die Verwendung der optischen Durchflussmesshohlfaser als Küvette ermöglicht optische und spektroskopische Untersuchungen, wobei der Hohlkern mit Flüssigkeit oder Gas befüllt ist und das Licht führt. Als spektroskopische Untersuchungsmethoden können insbesondere die Raman-Spektroskopie, die Fluoreszenzspektroskopie und die Absorptionsspektroskopie zum Einsatz kommen. Letztere kann im UV/Vis-Bereich und im IR-Bereich zum Einsatz kommen, wobei mehrere spektrale Transmissionsfenster bereitgestellt werden, insbesondere auch bis in den Tief-UV-Bereich.The use of the optical flow measuring hollow fiber as a cuvette enables optical and spectroscopic investigations, wherein the hollow core is filled with liquid or gas and guides the light. In particular, Raman spectroscopy, fluorescence spectroscopy and absorption spectroscopy can be used as spectroscopic examination methods. The latter can be used in the UV / Vis range and in the IR range, wherein a plurality of spectral transmission windows are provided, in particular also into the deep UV range.
Im Rahmen der Erfindung liegt auch, dass die optische Durchflussmesshohlfaser als Lichtwellenleiter zur Übertragung von UV-Licht verwendet wird.Within the scope of the invention is also that the optical flow measuring hollow fiber is used as an optical waveguide for the transmission of UV light.
Aufgrund des Vorliegens mehrerer spektraler Transmissionsfenster können verschiedene Laserwellenlängen eingestrahlt werden. Somit kann eine multispektrale Sensorik durchgeführt werden. Beispielsweise können simultan mit mehreren Laser in verschiedenen Spektralbereichen Raman-Spektren angeregt und geführt werden. Dies ist insbesondere für die Resonanz-Raman-Spektroskopie von großem Interesse.Due to the presence of multiple spectral transmission windows, different laser wavelengths can be irradiated. Thus, a multispectral sensor can be performed. For example, Raman spectra can be excited and guided simultaneously with several lasers in different spectral ranges. This is of particular interest for resonance Raman spectroscopy.
Alle in der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features described in the description, the exemplary embodiments and the following claims may be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- äußerer Mantelouter coat
- 22
- Luftkammerair chamber
- 2121
- LuftkammerwändeAir cell walls
- 33
- zentraler Hohlkerncentral hollow core
- 3131
- HohlkernwandHollow core wall
- aa
- Länge der HohlkernwandLength of the hollow core wall
- dd
- Dicke der HohlkernwandThickness of the hollow core wall
- ww
- Weite der LuftkammerWidth of the air chamber
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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-
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