DE102017001175A1

DE102017001175A1 - spectrometer

Info

Publication number: DE102017001175A1
Application number: DE102017001175.3A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Wiesent
Original assignee: Spectrolytic GmbH
Current assignee: Spectrolytic GmbH
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2018-08-09
Anticipated expiration: 2037-02-09
Also published as: DE102017001175B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spektrometer zum spektroskopischen Messen einer Probe (19), mit einem Emitter (2), der eingerichtet ist elektromagnetische Strahlung (13) in zwei entgegengesetzte Richtungen zu emittieren, wobei nur die in eine der Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung (13) vorgesehen ist eine Wechselwirkung mit der Probe (19) einzugehen, einem Detektor (3), der eingerichtet ist die in die eine der Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung (13) nach der Wechselwirkung mit der Probe (19) zu detektieren, einer Emitterträgerplatte (8), auf der der Emitter (2) angeordnet ist und die ein Durchgangsloch (10) aufweist, das derart angeordnet ist, dass die in die andere der Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung (13) das Durchgangsloch (10) passieren kann, und einem Referenzdetektor (11), der eingerichtet ist die das Durchgangsloch (10) passierte elektromagnetische Strahlung (13) zu detektieren.The invention relates to a spectrometer for spectroscopically measuring a sample (19), comprising an emitter (2) arranged to emit electromagnetic radiation (13) in two opposite directions, with only the electromagnetic radiation (13) emitted in one of the directions an interaction with the sample (19), a detector (3) which is set up to detect the electromagnetic radiation (13) emitted in the one of the directions after the interaction with the sample (19), an emitter support plate (8), on which the emitter (2) is arranged and which has a through hole (10) arranged such that the electromagnetic radiation (13) emitted in the other of the directions can pass through the through hole (10), and a reference detector (11) which is adapted to detect the electromagnetic radiation (13) passing through the through hole (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Spektrometer zum spektroskopischen Messen einer Probe.The invention relates to a spectrometer for the spectroscopic measurement of a sample.

In vielen Spektrometern, mittels denen eine Probe spektroskopisch vermessen werden kann, erfolgt ein Kontakt der Probe mit einer optischen Komponente des Spektrometers. Bei der optischen Komponente kann es sich beispielsweise um eine Küvette handeln. In dem Fall, dass es sich bei dem Spektrometer um ein ATR-Spektrometer handelt, ist die optische Komponente ein ATR-Kristall des ATR-Spektrometers. Der Kontakt der Probe mit der optischen Komponente kann einen negativen Effekt auf diese haben. Beispielsweise kann die Probe die optische Komponente angreifen, wodurch deren Oberfläche rauer wird, oder die Probe kann die optische Komponente verschmutzen. Wenn die optische Komponente rauer oder verschmutzt wird, so führt dies dazu, dass mehr elektromagnetische Strahlung von dem Spektrometer absorbiert wird und dementsprechend weniger elektromagnetische Strahlung von dem Spektrometer detektiert wird. Dies führt zu einer Verfälschung der von dem Spektrometer gemessenen Spektren.In many spectrometers, by means of which a sample can be measured spectroscopically, the sample is contacted with an optical component of the spectrometer. The optical component may be, for example, a cuvette. In the case that the spectrometer is an ATR spectrometer, the optical component is an ATR crystal of the ATR spectrometer. The contact of the sample with the optical component can have a negative effect on it. For example, the sample may attack the optical component, making its surface rougher, or the sample may contaminate the optical component. As the optical component becomes rougher or soiled, this results in more electromagnetic radiation being absorbed by the spectrometer and correspondingly less electromagnetic radiation being detected by the spectrometer. This leads to a falsification of the spectra measured by the spectrometer.

Zudem kann die die elektromagnetische Strahlung emittierende Lichtquelle des Spektrometers eine zeitlich schwankende Intensität oder ein zeitlich sich änderndes Emissionsspektrum haben. Dies kann ebenfalls zu einer Verfälschung der von dem Spektrometer gemessenen Spektren führen. In herkömmlichen Spektrometern ist es schwierig zu unterscheiden, ob die von dem Spektrometer detektierte Lichtmenge von einer zeitlich sich ändernden Absorption der optischen Komponente oder von zeitlich sich ändernden Emissionseigenschaften der Lichtquelle verursacht wird. Herkömmlich wird visuell überprüft, ob die optische Komponente eine raue oder verschmutzte Oberfläche hat. Anhand der visuellen Überprüfung entscheidet der Bediener des Spektrometers, ob er einen Austausch oder eine Reinigung der optischen Komponente vornimmt, um dadurch die Qualität der gemessenen Spektren zu erhöhen. Auch ist es möglich, in regelmäßigen Zeitabständen ein Hintergrundspektrum einer Probe mit einem bekannten Spektrum zu messen. Dies führt jedoch nachteilig zu einer Verlängerung der Messzeit und kann, insbesondere wenn das Spektrometer in einem Prozess integriert ist, aufwändig durchzuführen sein.In addition, the electromagnetic radiation emitting light source of the spectrometer may have a time-varying intensity or a time-varying emission spectrum. This can also lead to a falsification of the spectra measured by the spectrometer. In conventional spectrometers it is difficult to distinguish whether the amount of light detected by the spectrometer is caused by a time-varying absorption of the optical component or by temporally changing emission characteristics of the light source. Conventionally, it is visually checked whether the optical component has a rough or dirty surface. By visual inspection, the operator of the spectrometer decides whether to replace or clean the optical component to thereby increase the quality of the measured spectra. It is also possible to measure a background spectrum of a sample with a known spectrum at regular time intervals. However, this disadvantageously leads to an extension of the measuring time and, in particular if the spectrometer is integrated in one process, can be complicated to carry out.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Spektrometer zu schaffen, mit dem Messungen mit einer hohen Qualität erhältlich sind.The object of the invention is therefore to provide a spectrometer with which measurements of a high quality are available.

Das erfindungsgemäße Spektrometer zum spektroskopischen Messen einer Probe weist einen Emitter, der eingerichtet ist elektromagnetische Strahlung in zwei entgegengesetzte Richtungen zu emittieren, wobei nur die in eine der Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung vorgesehen ist eine Wechselwirkung mit der Probe einzugehen, einen Detektor, der eingerichtet ist die in die eine der Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung nach der Wechselwirkung mit der Probe zu detektieren, eine Emitterträgerplatte, an der der Emitter angeordnet ist und die ein Durchgangsloch aufweist, das derart angeordnet ist, dass die in die andere der Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung das Durchgangsloch passieren kann, und einen Referenzdetektor auf, der eingerichtet ist die das Durchgangsloch passierte elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, die von dem Emitter emittierte Intensität der elektromagnetischen Strahlung mittels des Referenzdetektors zu bestimmen. Sollte beispielsweise während einer Messung die von dem Detektor gemessene Intensität sich verringern, so kann durch Messen mittels des Referenzdetektors bestimmt werden, ob diese Verringerung durch eine Verschmutzung der in dem Strahlengang zwischen dem Emitter und dem Detektor angeordneten optischen Komponenten oder durch eine Verringerung der von dem Emitter emittierten Intensität verursacht wird. Durch diese Unterscheidung können Messungen mit einer hohen Qualität durchgeführt werden, beispielsweise indem Messungen mit saubereren optischen Komponenten wiederholt werden. Weiterhin ist es möglich, in dem Fall, dass die von dem Emitter emittierte Intensität schwankt, die von dem Detektor gemessene Intensität zu korrigieren, wodurch ebenfalls die Qualität der Messungen gesteigert werden kann. Außerdem kann diese gesteigerte Qualität über einen langen Zeitraum aufrecht erhalten werden. Zudem ist durch das Vorsehen des Emitters, der die elektromagnetische Strahlung in die zwei entgegengesetzten Richtungen emittiert, und des Durchgangslochs in der Emitterträgerplatte der Aufbau des Spektrometers vorteilhaft platzsparend.The spectrometer for measuring a sample according to the invention comprises an emitter arranged to emit electromagnetic radiation in two opposite directions, wherein only the electromagnetic radiation emitted in one of the directions is intended to interact with the sample, a detector arranged detecting in the one of the directions emitted electromagnetic radiation after the interaction with the sample, an emitter support plate on which the emitter is arranged and having a through hole arranged such that the electromagnetic radiation emitted in the other of the directions passes through the through hole , and a reference detector configured to detect the electromagnetic radiation passing through the through hole. As a result, it is advantageously possible to determine the intensity of the electromagnetic radiation emitted by the emitter by means of the reference detector. For example, should the intensity measured by the detector decrease during a measurement, it can be determined by measuring by means of the reference detector whether this reduction is due to fouling of the optical components located in the beam path between the emitter and the detector or a decrease in the latter Emitter emitted intensity is caused. This distinction allows high quality measurements to be made, for example, by repeating measurements with cleaner optical components. Furthermore, in the case that the intensity emitted by the emitter fluctuates, it is possible to correct the intensity measured by the detector, whereby the quality of the measurements can also be increased. In addition, this increased quality can be maintained over a long period of time. In addition, by providing the emitter which emits the electromagnetic radiation in the two opposite directions and the through hole in the emitter support plate, the construction of the spectrometer is advantageously space-saving.

Die Emitterträgerplatte ist beforzugt eine Emitterleiterplatte. Ferner ist bevorzugt der Emitter eingerichtet, die elektromagnetische Strahlung in die zwei entgegengesetzten Richtungen mit einem zeitlich konstanten wellenlängenabhängigen Intensitätsverhältnis zu emittieren. Dadurch kann die von dem Detektor gemessene Intensität anhand der von dem Referenzdetektor gemessenen Intensität besonders genau korrigiert werden.The Emitterträgerplatte is beforzugt an emitter circuit board. Furthermore, the emitter is preferably set up to emit the electromagnetic radiation in the two opposite directions with a time-constant wavelength-dependent intensity ratio. As a result, the intensity measured by the detector can be corrected particularly accurately on the basis of the intensity measured by the reference detector.

Es ist bevorzugt, dass der Emitter eine Dünnschicht aufweist, die eingerichtet ist die elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Mittels der Dünnschicht kann ein zeitlich wenig variierendes, wellenlängenlängenabhängiges Intensitätsverhältnis von der in die beiden entgegengesetzten Richtungen emittierten elektromagnetischen Strahlung erreicht werden. Die Dünnschicht kann beispielsweise Platin oder amorphen Kohlenstoff aufweisen. Der amorphe Kohlenstoff kann dabei insbesondere in Form von Nanopartikeln vorliegen.It is preferable that the emitter has a thin film configured to emit the electromagnetic radiation. By means of the thin film, a time-varying, wavelength-dependent intensity ratio of the electromagnetic radiation emitted in the two opposite directions can be achieved. The thin film may be platinum, for example or amorphous carbon. The amorphous carbon can be present in particular in the form of nanoparticles.

Der Emitter weist bevorzugt eine die elektromagnetische Strahlung durchlässige Membran auf, an der die Dünnschicht angeordnet ist und die an der Emitterträgerplatte befestigt ist. Dadurch kann der Emitter abgestützt werden, ohne dass eine starke Abschwächung der das Durchgangsloch passierenden Strahlung erfolgt. Die Membran kann beispielsweise Siliziumnitrid oder zwei verschiedene Schichten, wobei die erste Schicht Siliziumdioxid und die zweite Schicht Siliziumnitrid aufweist, aufweisen. Siliziumnitrid hat vorteilhafterweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit, so dass während des Betriebs des Emitters Wärme aus der Dünnschicht effektiv abführbar ist.The emitter preferably has a membrane permeable to electromagnetic radiation, on which the thin film is arranged and which is attached to the emitter support plate. As a result, the emitter can be supported without a strong attenuation of the radiation passing through the through hole. The membrane may comprise, for example, silicon nitride or two different layers, wherein the first layer comprises silicon dioxide and the second layer comprises silicon nitride. Silicon nitride advantageously has a high thermal conductivity so that heat from the thin film can be effectively dissipated during operation of the emitter.

Es ist bevorzugt, dass der Detektor und der Referenzdetektor baugleich sind. Dadurch kann eine besonders genaue Korrektur der von dem Detektor gemessenen Intensität anhand der von dem Referenzdetektor gemessenen Intensität vorgenommen werden.It is preferred that the detector and the reference detector are identical. Thereby, a particularly accurate correction of the intensity measured by the detector can be made on the basis of the intensity measured by the reference detector.

Die elektromagnetische Strahlung ist bevorzugt Infrarotlicht, sichtbares Licht und/oder UV-Licht.The electromagnetic radiation is preferably infrared light, visible light and / or UV light.

Es ist bevorzugt, dass das Spektrometer ein Gehäuse aufweist, in dem der Emitter angeordnet ist und das zwei gegenüberliegende Löcher aufweist, so dass die in die zwei entgegengesetzten Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung aus dem Gehäuse austreten kann. Damit kann elektromagnetische Strahlung aufgefangen werden, das von dem Emitter in Richtungen emittiert wird, die zwischen den zwei entgegengesetzten Richtungen liegen, und das unter Umständen auf den Detektor oder den Referenzdetektor trifft und somit deren Messungen stören kann.It is preferred that the spectrometer has a housing in which the emitter is arranged and which has two opposite holes, so that the electromagnetic radiation emitted in the two opposite directions can exit from the housing. Thus, electromagnetic radiation emitted by the emitter in directions lying between the two opposite directions can be trapped, and possibly hit the detector or reference detector and thus interfere with their measurements.

Das Spektrometer weist bevorzugt eine Trägerplatte auf, an der der Referenzdetektor angeordnet ist, wobei die Trägerplatte im Wesentlichen parallel zu der Emitterträgerplatte ist. Die Trägerplatte kann beispielsweise genutzt werden, um darauf eine Auswerteelektronik anzuordnen. Alternativ ist es denkbar, dass der Referenzdetektor auf der Emitterträgerplatte an der dem Emitter abgewandten Oberfläche angeordnet ist. Dadurch ist das Spektrometer besonders platzsparend ausführbar. Bevorzugtermaßen ist die Trägerplatte eine Leiterplatte.The spectrometer preferably has a carrier plate on which the reference detector is arranged, wherein the carrier plate is substantially parallel to the emitter carrier plate. The carrier plate can be used, for example, to arrange an evaluation on it. Alternatively, it is conceivable that the reference detector is arranged on the emitter carrier plate on the surface facing away from the emitter. As a result, the spectrometer is particularly space-saving executable. Preferred dimensions, the carrier plate is a printed circuit board.

Es ist bevorzugt, dass der Detektor auf der Emitterträgerplatte angeordnet ist. Dadurch, dass der Emitter und der Detektor auf der gleichen Trägerplatte, nämlich der Emitterträgerplatte, angeordnet sind, ist das Spektrometer vorteilhaft platzsparend ausgeführt.It is preferred that the detector is arranged on the emitter carrier plate. The fact that the emitter and the detector are arranged on the same carrier plate, namely the emitter carrier plate, the spectrometer is advantageously designed to save space.

Es ist bevorzugt, dass das Spektrometer eingerichtet ist, eine Absorption, eine abgeschwächte Totalreflektion, eine Fluoreszenz, eine Reflektion und/oder eine Remission der Probe zu messen. Der Detektor und der Referenzdetektor sind bevorzugt eingerichtet eine Intensität der elektromagnetischen Strahlung zu messen. Der Detektor und/oder der Referenzdetektor sind bevorzugt eingerichtet, eine Wellenlängenabhängigkeit der Intensität zu bestimmen.It is preferred that the spectrometer is arranged to measure absorption, attenuated total reflection, fluorescence, reflection, and / or remission of the sample. The detector and the reference detector are preferably configured to measure an intensity of the electromagnetic radiation. The detector and / or the reference detector are preferably set up to determine a wavelength dependence of the intensity.

Es ist bevorzugt, dass das Spektrometer eingerichtet ist, eine Korrektur der mit dem Detektor gemessenen Intensität mittels der mit dem Referenzdetektor gemessenen Intensität vorzunehmen.It is preferred that the spectrometer is set up to correct the intensity measured by the detector by means of the intensity measured by the reference detector.

Im Folgenden wird anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spektrometers, wobei das Spektrometer eingerichtet ist, eine abgeschwächte Totalreflektion zu messen,
2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spektrometers, wobei das Spektrometer eingerichtet ist, eine Absorption zu messen und
3 ein Detail einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spektrometers.

In the following the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying schematic drawings. Show it

1 a first embodiment of the spectrometer according to the invention, wherein the spectrometer is adapted to measure a weakened total reflection,
2 a second embodiment of the spectrometer according to the invention, wherein the spectrometer is adapted to measure an absorption and
3 a detail of a third embodiment of the spectrometer according to the invention.

Wie es aus 1 und 2 ersichtlich ist, ist ein Spektrometer 1, 15 zum spektrometrischen Messen einer Probe 19 eingerichtet. Dazu weist das Spektrometer 1, 15 einen Emitter 2 auf, der eingerichtet ist elektromagnetische Strahlung 13 in zwei entgegengesetzte Richtungen zu emittieren. Bei der elektromagnetischen Strahlung 13 kann es sich beispielsweise um Infrarotlicht handeln, wobei jedoch auch andere Wellenlängen wie beispielsweise sichtbares Licht und/oder UV-Licht denkbar sind. Dabei ist nur eine der in die zwei Richtungen emittierten elektromagnetischen Strahlung 13 vorgesehen eine Wechselwirkung mit der Probe 19 einzugehen. Das Spektrometer 1, 15 weist zudem einen Detektor 3 auf, der eingerichtet ist die in die eine der Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung 13 nach der Wechselwirkung mit der Probe 19 zu detektieren. Das Spektrometer 1, 15 weist eine Emitterträgerplatte 8 auf, an der der Emitter 2 angeordnet ist und die ein Durchgangsloch 10 aufweist, das derart angeordnet ist, dass die in die andere der zwei Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung 13 das Durchgangsloch 10 passieren kann. Außerdem weist das Spektrometer 1, 15 einen Referenzdetektor 11 auf, der eingerichtet ist die das Durchgangsloch 10 passierte elektromagnetische Strahlung 13 zu detektieren. Der Detektor 3 und der Referenzdetektor 11 sind eingerichtet eine Intensität der elektromagnetischen Strahlung 13 zu messen. Der Detektor 3 und der Referenzdetektor 11 sind dabei baugleich.Like it out 1 and 2 is apparent, is a spectrometer 1 . 15 for the spectrometric measurement of a sample 19 set up. This is indicated by the spectrometer 1 . 15 an emitter 2 on which is set up electromagnetic radiation 13 emit in two opposite directions. At the electromagnetic radiation 13 it may be, for example, infrared light, but other wavelengths such as visible light and / or UV light are conceivable. It is only one of the emitted electromagnetic radiation in the two directions 13 provided an interaction with the sample 19 enter into. The spectrometer 1 . 15 also has a detector 3 which is set up in the one of the directions emitted electromagnetic radiation 13 after interaction with the sample 19 to detect. The spectrometer 1 . 15 has an emitter plate 8th on, at the emitter 2 is arranged and which is a through hole 10 arranged such that the electromagnetic radiation emitted in the other of the two directions 13 the through hole 10 can happen. In addition, the spectrometer points 1 . 15 a reference detector 11 on which is set the the through hole 10 passed electromagnetic radiation 13 to detect. The detector 3 and the reference detector 11 are set up an intensity of electromagnetic radiation 13 to eat. The detector 3 and the reference detector 11 are identical.

1 und 2 zeigen, dass das Spektrometer 1, 15 eine Trägerplatte 9 aufweist, an der der Referenzdetektor 11 angeordnet ist, und zwar an der der Emitterträgerplatte 8 zugewandten Oberfläche der Trägerplatte 8. Die Trägerplatte 9 ist parallel zu der Emitterträgerplatte 8 angeordnet. Alternativ ist denkbar, dass der Referenzdetektor 11 an der Emitterträgerplatte 8 angeordnet ist und zwar an der dem Emitter 2 abgewandten Oberfläche der Emitterträgerplatte 8. Dabei ist denkbar, dass der Spalt zwischen dem Referenzdetektor 11 und der Oberfläche derart abgedichtet ist, dass keine Staubpartikel von der Seite des Referenzdetektors 11 in das Durchgangsloch 10 gelangen können. Auch ist es möglich den Spalt zwischen dem Emitter 2 und der dem Emitter 2 zugewandten Oberfläche der Emitterträgerplatte 8 derart abzudichten, dass keine Staubpartikel in das Durchgangsloch 10 gelangen können. Die Staubpartikel können eine Absorption der elektromagnetischen Strahlung bewirken. Indem keine Staubpartikel in den Spalt gelangen können, kann die Intensität mit dem Referenzdetektor 11 mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden. In dem Fall, dass der Referenzdetektor 11 an der Emitterträgerplatte 8 angeordnet ist, braucht die Trägerplatte 9 nicht vorgesehen zu werden. 1 and 2 show that the spectrometer 1 . 15 a carrier plate 9 at which the reference detector 11 is arranged, and that at the emitter carrier plate 8th facing surface of the carrier plate 8th , The carrier plate 9 is parallel to the emitter plate 8th arranged. Alternatively, it is conceivable that the reference detector 11 at the emitter plate 8th is arranged and that at the emitter 2 remote surface of the Emitterträgerplatte 8th , It is conceivable that the gap between the reference detector 11 and the surface is sealed so that no dust particles from the side of the reference detector 11 in the through hole 10 can reach. Also it is possible the gap between the emitter 2 and the emitter 2 facing surface of the emitter plate 8th seal such that no dust particles in the through hole 10 can reach. The dust particles can cause absorption of the electromagnetic radiation. By preventing dust particles from entering the gap, the intensity can be measured with the reference detector 11 be measured with a high accuracy. In the case that the reference detector 11 at the emitter plate 8th is arranged needs the carrier plate 9 not to be provided.

Der Emitter 2 ist eingerichtet, die elektromagnetische Strahlung 13 in die zwei entgegengesetzten Richtungen mit einem zeitlich konstanten wellenlängenabhängigen Intensitätsverhältnis zu emittieren, d.h. I₁(λ)/I₂(λ)=konstant, wobei I₁(λ) die Intensität der in der einen Richtung emittierten elektromagnetischen Strahlung 13 und I₂(λ) die Intensität der in der anderen Richtung emittierten elektromagnetischen Strahlung 13 ist. Dazu weist gemäß 1 und 2 der Emitter 2 eine Dünnschicht auf, die eingerichtet ist die elektromagnetische Strahlung 13 zu emittieren. Die Dünnschicht ist eingerichtet von einem elektrischen Strom durchflossen zu werden und dadurch zum Glühen angeregt werden. Die Dünnschicht kann beispielsweise aus Platin oder aus amorphen Kohlenstoff bestehen. Der amorphe Kohlenstoff kann dabei insbesondere in Form von Nanopartikeln vorliegen. Zudem weist der Emitter 2 eine die elektromagnetische Strahlung 13 durchlässige Membran 7 auf, auf der die Dünnschicht angeordnet ist und die an der Emitterträgerplatte 8 befestigt ist. Die Membran kann beispielsweise aus Siliziumnitrid bestehen oder zwei verschiedene Schichten aufweisen, wobei die erste Schicht aus Siliziumdioxid und die zweite Schicht aus Siliziumnitrid besteht. Bei dem Emitter kann es sich beispielsweise um den JSIR 350-4 oder den JSIR 350-5 der Firma Micro-Hybrid (NOVA IR) handeln.The emitter 2 is set up, the electromagnetic radiation 13 in the two opposite directions with a time-constant wavelength-dependent intensity ratio, ie I ₁ (λ) / I ₂ (λ) = constant, where I ₁ (λ) is the intensity of the electromagnetic radiation emitted in one direction 13 and I ₂ (λ) the intensity of the electromagnetic radiation emitted in the other direction 13 is. For this purpose, according to 1 and 2 the emitter 2 a thin film, which is set up the electromagnetic radiation 13 to emit. The thin film is set to be traversed by an electric current and thereby excited to glow. The thin film can be made of platinum or of amorphous carbon, for example. The amorphous carbon can be present in particular in the form of nanoparticles. In addition, the emitter has 2 one is the electromagnetic radiation 13 permeable membrane 7 on, on which the thin film is arranged and on the Emitterträgerplatte 8th is attached. The membrane may for example consist of silicon nitride or have two different layers, wherein the first layer of silicon dioxide and the second layer consists of silicon nitride. The emitter may, for example, be the JSIR 350-4 or the JSIR 350-5 from Micro-Hybrid (NOVA IR).

Alternativ dazu ist denkbar, dass, wie in 3 dargestellt, das Spektrometer 1, 15 ein für die elektromagnetische Strahlung 13 intransparentes Gehäuse 20 aufweist, in dem der Emitter 2 angeordnet ist und das zwei gegenüberliegende Löcher aufweist, so dass die in die zwei entgegengesetzten Richtungen emittierte elektromagnetische Strahlung 13 aus dem Gehäuse 20 austreten kann. Dabei ist das Gehäuse 20 derart ausgestaltet, dass vollumfänglich senkrecht zu den zwei Richtungen keine elektromagnetische Strahlung aus dem Gehäuse 20 austreten kann, wodurch Störlicht in dem Spektrometer 1, 15 verminderbar ist. Auch hier ist denkbar, dass der Emitter 2 die Dünnschicht aufweist. Zudem ist denkbar, dass die Membran vorgesehen ist, wobei die Membran zwischen der Emitterträgerplatte 8 und dem Gehäuse 20 und/oder zwischen dem Gehäuse 20 und der Dünnschicht angeordnet ist.Alternatively, it is conceivable that, as in 3 represented, the spectrometer 1 . 15 an intransparent for the electromagnetic radiation 13 housing 20 in which the emitter 2 and having two opposing holes such that the electromagnetic radiation emitted in the two opposite directions 13 out of the case 20 can escape. Here is the case 20 designed such that completely perpendicular to the two directions no electromagnetic radiation from the housing 20 can leak, causing stray light in the spectrometer 1 . 15 is reducible. Again, it is conceivable that the emitter 2 having the thin film. In addition, it is conceivable that the membrane is provided, wherein the membrane between the Emitterträgerplatte 8th and the housing 20 and / or between the housing 20 and the thin film is disposed.

Zudem zeigen 1 und 2, dass das Spektrometer 1, 15 ein wellenlängenselektives Element 14 aufweist, das in den Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung 13 nach deren Wechselwirkung mit der Probe 19 eingebaut ist, so dass der Detektor 3 eingerichtet ist eine Wellenlängenabhängigkeit der Intensität zu bestimmen. Gemäß 1 und 2 ist kein wellenlängenselektives Element in dem Strahlengang zwischen dem Emitter 2 und dem Referenzdetektor 11 angeordnet, so dass der Referenzdetektor 11 eingerichtet ist die von dem Emitter 2 emittierte Intensität integral zu messen. Denkbar ist jedoch auch, dass in dem Strahlengang zwischen dem Emitter 2 und dem Referenzdetektor 11 ein mit dem wellenselektiven Element 14 baugleiches wellenlängenselektives Element angeordnet ist, so dass der Referenzdetektor 11 eingerichtet ist, eine Wellenlängenabhängigkeit der Intensität zu bestimmen. Bei dem wellenlängenselektiven Element 14 kann es sich beispielsweise um ein Prisma, ein Gitter, einen oder mehrere Bandpassfilter und/oder einen linear variablen Filter handeln.In addition show 1 and 2 that the spectrometer 1 . 15 a wavelength-selective element 14 that is in the beam path of the electromagnetic radiation 13 after their interaction with the sample 19 is built in, so that the detector 3 is set to determine a wavelength dependence of the intensity. According to 1 and 2 is not a wavelength-selective element in the beam path between the emitter 2 and the reference detector 11 arranged so that the reference detector 11 is set up by the emitter 2 to measure emitted intensity integrally. However, it is also conceivable that in the beam path between the emitter 2 and the reference detector 11 one with the wave-selective element 14 identical wavelength-selective element is arranged, so that the reference detector 11 is set up to determine a wavelength dependence of the intensity. In the wavelength-selective element 14 For example, it may be a prism, a grating, one or more bandpass filters, and / or a linearly variable filter.

Bei der ersten Ausführungsform gemäß 1 ist das Spektrometer eingerichtet eine abgeschwächte Totalreflektion zu messen, so dass das Spektrometer ein ATR-Spektrometer 1 ist. Das ATR-Spektrometer 1 weist einen ATR-Kristall 4 auf. Der ATR-Kristall 4 weist eine Einkoppelfläche 6, via die die von dem Emitter 2 in die eine Richtung emittierte elektromagnetische Strahlung 13 in den ATR-Kristall 4 eintreten kann, eine Reflektionsfläche 12, an der die in den ATR-Kristall 4 eingetretene elektromagnetische Strahlung 13 reflektiert werden kann, und eine Kontaktfläche 5 auf, mit der die Probe 19 zu kontaktieren ist. Durch Mehrfachreflektion an der Kontaktfläche 5 und an der Einkoppelfläche 6 kann sich die elektromagnetische Strahlung 13 unter Totalreflektion in dem ATR-Kristall 4 ausbreiten und kann via die Einkoppelfläche 6 aus dem Kristall austreten. Anschließend ist die elektromagnetische Strahlung 13 von dem Detektor 3 detektierbar. Durch die Totalreflektion können sich in der Probe 19 evaneszente Wellen ausbilden, die die Wechselwirkung mit der Probe 19 eingehen.In the first embodiment according to 1 The spectrometer is set up to measure a weakened total reflection, making the spectrometer an ATR spectrometer 1 is. The ATR spectrometer 1 has an ATR crystal 4 on. The ATR crystal 4 has a coupling surface 6 , via which the emitter 2 in the one direction emitted electromagnetic radiation 13 in the ATR crystal 4 can enter, a reflection surface 12 in which the in the ATR crystal 4 occurred electromagnetic radiation 13 can be reflected, and a contact surface 5 on, with the sample 19 to contact. Due to multiple reflection at the contact surface 5 and at the coupling surface 6 can the electromagnetic radiation 13 under total reflection in the ATR crystal 4 spread and can via the coupling surface 6 emerge from the crystal. Subsequently, the electromagnetic radiation 13 from the detector 3 detectable. Due to the total reflection can be in the sample 19 evanescent waves form the interaction with the sample 19 received.

Bei der zweiten Ausführungsform gemäß 2 ist das Spektrometer eingerichtet eine Absorption zu messen, so dass das Spektrometer ein Absorptionsspektrometer 15 ist. Das Absorptionsspektrometer 15 weist eine Küvette 18 auf, in die die Probe 19 einzufüllen ist. Das Absorptionsspektrometer 15 weist einen ersten Spiegel 16 auf, mittels dem die elektromagnetische Strahlung 13 derart umlenkbar ist, dass die elektromagnetische Strahlung 13 durch die Küvette 18 hindurchgeht. Das Absorptionsspektrometer 15 weist einen zweiten Spiegel 17 auf, mittels dem die aus der Küvette 18 ausgetretene elektromagnetische Strahlung 13 auf den Detektor 3 umlenkbar ist.In the second embodiment according to 2 The spectrometer is set up to measure an absorption, making the spectrometer an absorption spectrometer 15 is. The absorption spectrometer 15 has a cuvette 18 on, in which the sample 19 is to fill. The absorption spectrometer 15 has a first mirror 16 on, by means of which the electromagnetic radiation 13 is deflected so that the electromagnetic radiation 13 through the cuvette 18 passes. The absorption spectrometer 15 has a second mirror 17 on, by means of which the cuvette 18 leaked electromagnetic radiation 13 on the detector 3 is deflectable.

Das Spektrometer 1, 15 gemäß allen Ausführungsformen kann eingerichtet sein, eine Korrektur der mit dem Detektor gemessenen Intensität mittels der mit dem Referenzdetektor gemessenen Intensität vorzunehmen.The spectrometer 1 . 15 According to all embodiments, it may be arranged to carry out a correction of the intensity measured with the detector by means of the intensity measured with the reference detector.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: ATR-SpektrometerATR spectrometer
22: Emitteremitter
33: Detektordetector
44: ATR-KristallATR crystal
55: Kontaktflächecontact area
66: Einkoppelflächecoupling surface
77: Membranmembrane
88th: EmitterträgerplatteEmitter carrier plate
99: Trägerplattesupport plate
1010: DurchgangslochThrough Hole
1111: Referenzdetektorreference detector
1212: Reflektionsflächereflecting surface
1313: elektromagnetische Strahlungelectromagnetic radiation
1414: wellenlängenselektives Elementwavelength-selective element
1515: Absorptionsspektrometerabsorption spectrometer
1616: erster Spiegelfirst mirror
1717: zweiter Spiegelsecond mirror
1818: Küvettecuvette
1919: Probesample
2020: Gehäusecasing

Claims

A spectrometer for spectroscopically measuring a sample (19) having an emitter (2) arranged to emit electromagnetic radiation (13) in two opposite directions, with only the electromagnetic radiation (13) emitted in one of the directions interacting with of the sample (19), a detector (3) adapted to detect the electromagnetic radiation (13) emitted in the one of the directions after interaction with the sample (19), an emitter support plate (8) to which the emitter (2) and having a through hole (10) arranged so that the electromagnetic radiation (13) emitted in the other of the directions can pass through the through hole (10) and a reference detector (11) arranged the electromagnetic radiation (13) passed through the through hole (10).

Spectrometer according to Claim 1 wherein the emitter (2) is arranged to emit the electromagnetic radiation (13) in the two opposite directions at a time-constant wavelength-dependent intensity ratio.

Spectrometer according to Claim 2 wherein the emitter (2) comprises a thin film adapted to emit the electromagnetic radiation (13).

Spectrometer according to Claim 3 in which the emitter (2) has a membrane (7) permeable to the electromagnetic radiation (13), on which the thin layer is arranged and which is fastened to the emitter support plate (8).

Spectrometer according to one of Claims 1 to 4 , wherein the detector (3) and the reference detector (11) are identical.

Spectrometer according to one of Claims 1 to 5 wherein the electromagnetic radiation is infrared light, visible light and / or UV light.

Spectrometer according to one of Claims 1 to 6 wherein the spectrometer comprises a housing (20) in which the emitter (2) is arranged and which has two opposite holes so that the electromagnetic radiation (13) emitted in the two opposite directions can exit the housing (20).

Spectrometer according to one of Claims 1 to 7 wherein the spectrometer comprises a support plate (9) on which the reference detector (11) is arranged, wherein the support plate (9) is substantially parallel to the emitter support plate (8).

Spectrometer according to one of Claims 1 to 7 in which the reference detector (11) is arranged on the emitter carrier plate (8) on the surface facing away from the emitter (2).

Spectrometer according to one of Claims 1 to 9 , wherein the detector (3) is arranged on the emitter carrier plate (8).

Spectrometer according to one of Claims 1 to 10 wherein the spectrometer is arranged to measure absorption, attenuated total reflection, fluorescence, reflection and / or remission of the sample (19).

Spectrometer according to one of Claims 1 to 11 wherein the detector (3) and / or the reference detector (11) are arranged to measure an intensity of the electromagnetic radiation (13).

Spectrometer according to Claim 12 wherein the detector (3) and the reference detector (11) are arranged to determine a wavelength dependence of the intensity.

Spectrometer according to Claim 12 or 13 wherein the spectrometer is adapted to make a correction of the intensity measured by the detector (3) by means of the intensity measured with the reference detector (11).