DE102016002365A1

DE102016002365A1 - Ladestation für die Versorgung von handbetriebenen ("Handheld") oder tragbaren ("Portable") Analysegeräten auf Basis von OES (Optical Emission Spectroscopy) oder LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy).

Info

Publication number: DE102016002365A1
Application number: DE102016002365.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2017-08-31
Also published as: DE102016002365A9

Abstract

Ladestation (1) für die Versorgung von handbetriebenen („Handheld”) oder tragbaren („Portable”) Analysegeräten (12) auf Basis von OES oder LIBS, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) eine Ladeinrichtung für den Gaspeicher (3) zur Befüllung eines internen Gasspeichers (14) beinhaltet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladestation für die Versorgung von handbetriebenen („Handheld”) oder tragbaren („Portable”) Analysegerätes auf Basis von OES oder LIBS.
Analysegeräte auf Basis von OES (Optical Emission Spectroscopy) und LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) beruhen auf der physikalischen Eigenschaft, dass jedes chemische Element charakteristische Wellenlängen aussendet, wenn die Atome angeregt werden. Dies geschieht in der Regel durch ein Plasma, erzeugt durch Laserpulse oder einen Lichtbogen. Das entstehende Licht wird in einer Spektrometeroptik über ein optisches Element (in der Regel eine Beugungsgitter) wellenlängenabhängig ausgewertet. Aus dem Vorhandensein von bestimmten Wellenlängen und ihrer Intensität kann die chemische Zusammensetzung von Proben bestimmt werden. Diese Geräte benötigen ein Spülgas (z. B. Argon) für die Optik und die Analysenkammer. Dieses Spülgas erfüllt mehrere Aufgaben. Durch die sauerstoffarme Umgebung werden Oxidationsprozesse im Plasma vermieden. Im Falle der OES wird durch das Argon eine zündfähige Atmosphäre erzeugt, da die Durchbruchspannung deutlich reduziert wird. Zusätzlich wird durch die Spülgasatmosphäre die Transparenz für den UV Wellenlängenbereich erhöht.
Bei stationären oder fahrbaren Geräten („Mobil” mit Transportkarre kleiner 25 Kg) wird die Versorgung über handelsübliche Gasflaschen (ggf. auch auf der Transportkarre befestigt) sichergestellt. Bei tragbaren Geräten („Portable” kleiner 15 Kg) oder Handgeräten („Handheld” kleiner 2 kg) ergibt sich das Problem, dass man eine Gasflasche mitführen muss.
Die US Patentschrift US 2009/0057422 A1 beschreibt ein derartiges handbetriebenes Analysegerät mit einem eingebauten Druckbehälter.
Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, dass die Patronen bereits nach wenigen Analysen gewechselt werden müssen, was mit zusätzlichem Aufwand und Kosten verbunden ist.
Die Patentschrift US 2015/0138 545 A1 offenbart eine „Docking Station” zur Versorgung eines handbetriebenen Analysegerätes, wobei hier jedoch keine Bevorratung des Spülgases in eingebauten Druckbehältern des Analysegerätes vorgesehen ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist demnach, die Handhabung eines handbetriebenen oder tragbaren Analysegerätes zu erleichtern und auf einfache Weise und kostengünstig die Versorgung mit den benötigten Medien zu gewährleisten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmale des Patentanspruchs 1 und den Verfahren 7 bis 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung besteht aus einer Ladestation in der alle benötigten Medien bereitgestellt werden können.
In dem Analysegerät befindet sich ein wieder-auffüllbarer Druckbehälter als Gasspeicher für die kurzzeitige Speicherung des Spülgases. Das Volumen reicht aus um eine bestimmte Anzahl an Analysen durchzuführen.
Über die Ladestation („Dockingstation”) kann dieser Behälter zwischen den Analysen befüllt werden. In der Ladeschale kann sich eine automatische Ladevorrichtung befinden, die den eingebauten Behälter bis zu einem eingestellten Druck aufladen kann. Über eine Sicherheitseinrichtung kann sichergestellt werden, dass der Speicher bei zu niedrigem Ausgangsdruck gespült wird, bevor der Speicher befüllt wird. Dies ist immer dann notwendig, wenn keine saubere Argon Atmosphäre im Gasspeicher sichergestellt ist. Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn der Tank bis auf Normaldruck entleert wurde oder der Gaspeicher nach einer längeren Pause durch Diffusionsprozesse mit Fremdgasen kontaminiert ist. Durch die Spülung kann die Reinheit des gespeicherten Gases verbessert werden. Zusätzlich kann eine Überdruckabsicherung eingebaut sein, die verhindert, dass der Speicher den erlaubten Druckbereich verläßt. Der Aufladevorgang kann überwacht und ggf. durch eine elektrische Verriegelung absichert werden. Die Gerätesoftware kann den momentanen Füllgrad und den Ladezustand anzeigen. In Abhängigkeit von der Befüllungs-Historie kann der Prozess des Spülvorgangs bestimmt werden. Ein möglicher Ablauf erfolgt über ein Entlüftungsventil, das eine Durchströmung des Druckbehälters erlaubt. Ein anderer Ablauf kann den Speicher wiederholt bis auf Maximaldruck aufladen und dann durch gezieltes Ablassen des kontaminierten Gases reinigen.
In weiteren Ausbaustufen verfügt die Ladestation über weitere Merkmale:

1) Der Akku des Analysegerätes kann über die Ladestation aufgeladen werden. Dies kann entweder per Kontakt, oder kontaktlos über induktives Laden geschehen. Die mobile Stromversorgung der Ladestation selbst kann auch über einen Energiespeicher (Batterie, Akku, etc. erfolgen).
2) Im Falle der OES kann bei verschmutzter Analysenkammer und Elektrode eine automatische Reinigung durchgeführt werden. Dazu kann die Elektrode bei erhöhtem Gasfluss mechanisch oder pneumatisch gereinigt werden. Dies kann an einer separaten Stelle geschehen. Wenn es in gleicher Position wie die Standardisierung stattfindet, muss die Ladestation über eine automatische Wechseleinrichtung zwischen Reinigungseinheit und Probe verfügen.
3) Die Ladestation kann eine bewegliche Standardisierungsprobe enthalten. Nach jeder Messung wird die Probe bewegt, damit für die nächste Messung wieder eine saubere Probenoberfläche zur Verfügung steht. Dazu kann die Probe gedreht oder über eine X-Y Verstellung verfahren werden.

Diese Ladestation kann entweder stationär (zum Beispiel in einem Wareneingangsbereich) oder mobil – gemeinsam mit einer Gasflasche in einer geeigneten Halterung auf einer Transportkarre – betrieben werden.
1 zeigt Die Ladestation (1) mit aufgestecktem Analysegerät (12). In der Ladestation (1) befinden sich die Ladeeinrichtung für den Akku (2), die Ladeeinrichtung für den Gasspeicher (3), die Sicherheitseinrichtung (4), der Spülausgang (5), der Antrieb Reinigungseinrichtung (6) und der Reinigungsaufsatz (Schaber/Bürste) (7), die bewegliche Standardprobe (10) und die Verschiebeeinrichtung (11) Versorgt wird die Ladestation (1) über den Argonanschluss (8) und die Spannungsversorgung (9). Im Analysegerät (12) befindet sich der Geräte-Akku (13), der Gasspeicher (14), die Spektrometer-Optik (15), die Anregung (16), der Spülausgang (Analysegerät) (17), die Gerätesteuerung (18), der Argonblock (19) und die Anzeige (20). Die Verbindung von Ladestation (1) und Analysegerät (12) erfolgt über den Kontakteinrichtung (21).
Bezugszeichenliste

1: Ladestation
2: Ladeeinrichtung für den Akku
3: Ladeeinrichtung für den Gasspeicher
4: Sicherheitseinrichtung
5: Spülausgang (Ladestation)
6: Antrieb Reinigungseinrichtung
7: Reinigungsaufsatz (Schaber/Bürste)
8: Argonanschluss
9: Spannungsversorgung
10: Bewegliche Standardisierungsprobe
11: Bewegungseinrichtung
12: Analysegerät
13: Geräte-Akku
14: Gasspeicher
15: Spektrometer-Optik
16: Anregung
17: Spülausgang (Analysegerät)
18: Gerätesteuerung
19: Argonblock
20: Anzeige
21: Kontakteinrichtung

Es folgt ein Sequenzprotokoll nach WIPO St. 25. Dieses kann von der amtlichen Veröffentlichungsplattform des DPMA heruntergeladen werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2009/0057422 A1 [0004]
US 2015/0138545 A1 [0006]

Claims

Ladestation (1) für die Versorgung von handbetriebenen („Handheld”) oder tragbaren („Portable”) Analysegeräten (12) auf Basis von OES oder LIBS, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) eine Ladeinrichtung für den Gaspeicher (3) zur Befüllung eines internen Gasspeichers (14) beinhaltet.
Ladestation (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ladestation Mittel vorgesehen sind, die sicherstellen, dass der im Analysegerät eingebaute Gasspeicher (14) bis zu einem eingestellten Gasdruck aufladen wird, ohne dass ein erlaubter Druckbereich verlassen wird.
Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der momentane Füllgrad und der Ladezustand angezeigt und überwacht wird.
Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation (1) eine Ladeeinrichtung (2) zum konventionellen oder kontaktlosen Ladens des Geräte-Akkus (13), beispielsweise induktiv, beinhaltet.
Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation eine Einrichtung zur Standardisierung des Analysegeräts mit einer beweglichen Standardprobe (10) beinhaltet, sodass die entsprechend vorbereitete Standardisierungs- oder Kontrollprobe nach jeder Messung über die Bewegungseinrichtung (11) so bewegt werden kann, dass die folgende Messung an einer neuen und sauberen Position durchgeführt wird.
Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation eine Einrichtung zur mechanischen oder pneumatischen Reinigung des Analysenraums beinhaltet.
Verfahren zum Befüllen eines handbetriebenen („Handheld”) oder tragbaren („Portable”) Analysegerätes auf Basis von OES oder LIBS mit den folgenden Schritten: – Koppeln des handbetriebenen Analysegerätes (12) mit einer Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, – Befüllen eines im handbetriebenen Analysegerätes (12) vorgesehenen Gasspeichers (14) unter Überwachung und Anzeige des Füllgrades und Ladezustandes.
Verfahren zum Befüllen eines handbetriebenen („Handheld”) oder tragbaren („Portable”) Analysegerätes (11) auf Basis von OES oder LIBS, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasspeicher (14) bei zu niedrigem Ausgangsdruck vor der Füllung gespült wird. – Koppeln des handbetriebenen Analysegerätes (12) mit einer Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, – Befüllen eines im handbetriebenen Analysegerätes (12) vorgesehenen Gasspeichers (14) unter Überwachung und Anzeige des Füllgrades und Ladezustandes. – Ablassen des Gases über die Spüleinrichtunge (5) bis zu einem Minimaldruck – Erneutes Befüllen handbetriebenen Analysegerätes (12) vorgesehenen Gasspeichers (14) unter Überwachung und Anzeige des Füllgrades und Ladezustandes.
Verfahren zum Befüllen eines handbetriebenen („Handheld”) oder tragbaren („Portable”) Analysegerätes (11) auf Basis von OES oder LIBS, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasspeicher (14) bei Erstinbetriebnahme oder längerer Lagerung vor der Füllung gespült wird. – Koppeln des handbetriebenen Analysegerätes (12) mit einer Ladestation (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, – Durchströmen des Gasspeichers (14) bei geöffnetem Spülausgang (Analysegerät) (17) – Befüllen eines im handbetriebenen Analysegerätes (12) vorgesehenen Gasspeichers (14) unter Überwachung und Anzeige des Füllgrades und Ladezustandes.