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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Refraktometer, das zur Messung der Zuckerkonzentration oder
der Dichte in einer Lösung
verwendet wird.
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Refraktometer sind bestens bekannt,
die zum Messen der Zuckerkonzentration oder der Zuckerdichte bzw.
Dichte in einer Lösung
verwendet werden, indem Licht auf die Grenzschnittsstellenfläche zwischen
einer Probe und einem Prisma gelenkt wird und dann das Licht unter
Verwendung eines fotoelektrischen Sensors detektiert wird, das von
der Schnittstellenfläche
reflektiert wird, und indem der Brechungsindex (Zuckerkonzentration
oder Dichte) in der Probe aus dem Signal gemessen wird, das von dem
fotoelektrischen Sensor ausgegeben wird. Messungen, die unter Verwendung
eines Refraktometers ausgeführt
werden, arbeiten auf dem Prinzip, dass der kritische Winkel des
Auftreffens, bei dem Totalreflexion an der Schnittstelle eines Prismas
und einer Probe auftritt, abhängig
vom Brechungsindex der Probe ist.
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Ein Refraktometer gemäß dem Stand
der Technik, wie es in der geprüften
Gebrauchsmusteranmeldungsveröffentlichung
Nr. Hei 326443 offenbart ist, umfasst im Allgemeinen ein optisches
System, wie es in 1 gezeigt
ist. In anderen Worten ist zwischen einem Prisma 102 und
einer Lichtquelle 104 eine Kondensorlinse 106 zum
Fokussieren des Lichts von der Lichtquelle 104 eingebaut.
Zudem ist eine Objektivlinse 110, die einen Strahl, der
von dem Prisma 102 ausgegeben wird, auf den fotoelektrischen
Sensor 108 fokussiert, zwischen dem Prisma 102 und
dem fotoelektrischen Sensor 108 eingebaut, um eine Grenzposition
erhalten zu können,
die einen klaren Licht/Schatten-Kontrast
hat.
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Es gibt jedoch das Problem, dass
diese optischen Systeme eine Vielzahl von optischen Elementen benötigen und
dass deshalb hohe Produktionskosten entstehen. Zudem müssen die
Elemente, die für
den Aufbau verwendet werden, der die optischen Elemente enthält, separat
bezüglich
zueinander angeordnet werden und benötigen deshalb eine sehr genaue
Positionierung, was weiter zu den hohen Produktionskosten beiträgt.
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Normalerweise ist ein Refraktometer
mit einer Probenstufe 114 aufgebaut, die die Schnittstellenoberfläche 112 umgibt,
die die Schnittstelle zwischen dem Prisma 102 und einer
Probe S bildet. Die Probenstufe 114 kommt in Kontakt mit
einer Vielzahl von unterschiedlichen Probenmaterialien, die darauf angeordnet
werden können,
zum Beispiel mit Nahrungsmitteln, Chemikalien, Fetten und Ölen, hochmolekularen
Verbindungen und Ähnlichem,
und deshalb besteht sie aus einem Metall, z.B. rostfreiem Stahl,
das hochwiderstandsfähig
gegen Korrosion ist.
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Nachdem eine Messung durchgeführt worden
ist, muss die Schnittstellenoberfläche 112 und die Probenstufe 114,
auf die die Probe S aufgetragen worden ist, vollständig rein
abgewischt bzw. abgerieben werden, um sicherzustellen, dass keines der
Materialien von der vorhergehenden Probe zurückbleibt und die nächste Messung
verunreinigt. Es ist schwierig, das Probenmaterial, das auf die
Probenstufe eines Refraktometers gemäß dem Stand der Technik aufgetragen
worden ist, zu entfernen, wenn die gemessene Probe eine pastenähnliche
bzw. klebstoffähnliche
Substanz ist, z.B. stärkehaltiger
Sirup oder Ähnliches.
Das Wegwischen vorhergehenden Probenmaterials ist zeitaufwendig,
was ein Problem der Reduzierung der Effizienz des Messbetriebs verursacht.
Zudem, wenn das Abwischen zum Entfernen des Probenmaterials mehrmals
wiederholt wird, ist die Probenstufe 114 leicht einer Abnutzung
bzw. einem Abrieb ausgesetzt.
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Ein Problem, das Refraktometer beeinflusst, die
für die
Messung von hochkorrosiven Probensubstanzen, z.B. von Batterieflüssigkeit
oder Ähnlichem, verwendet
werden, besteht darin, dass die Probenstufe 114 eine sehr
kurze nutzbare Lebensdauer hat. Zudem, wenn eine Probe, z.B. ein
Klebstoff oder Ähnliches,
die stark an der Probenstufe 114 anhaftet, verwendet wird,
kann es unmöglich
sein, das Probenmaterial abzustreifen, wodurch weitere Messungen unmöglich werden.
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Ein Refraktometer arbeitet aufgrund
der Voraussetzung, dass nur reflektiertes Licht an der Schnittstellenoberfläche 112 in
den fotoelektrischen Sensor 108 eintritt. Ein Refraktometer
ist jedoch nicht darauf beschränkt,
nur im Inneren bzw. im Haus verwendet zu werden. Wenn Messproben,
z.B. ein Saftauszug von einer Frucht oder einem Gemüse oder
ein Frostschutzmittel, das z.B. im Auto verwendet wird, gemessen
werden, wird das Refraktometer oft im Freien verwendet. In diesen
Situationen gehen äußere Lichtstrahlen,
die in Raum und Zeit veränderlich
sind, durch das Prisma 102 von der Richtung der Probe selbst
und treten in den fotoelektrischen Sensor 108 ein. Ein
weiteres Problem, das Refraktometer beeinträchtigt, ist somit, dass der
Brechungsindex unter den Bedingungen im Freien nicht genau gemessen
werden kann.
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Um zu ermöglichen, dass der Brechungsindex
genau gemessen werden kann, wenn man im Freien ist, kann der Benutzer
seine Hand als eine Abdeckung oberhalb der Probe S verwenden oder
die externen Lichtstrahlen unter Verwendung einer Abdeckung blockieren,
aber eine Messung unter Verwendung einer Hand als Abdeckung oder
eines Öffnens
und Schließens
einer Abdeckung ist mühsam und
verhindert, dass Messungen effizient durchgeführt werden können.
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Um die zuvor erwähnten Probleme lösen zu können, die
herkömmliche
Refraktometer beeinflussen, ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Refraktometer bereitzustellen, das reduzierte Herstellungskosten
hat.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Refraktometer bereitzustellen, das effizienter
messen kann und das zum Messen aller Arten von Probensubstanzen
verwendet werden kann.
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Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Refraktometer bereitzustellen, das genau und effizient
den Brechungsindex auch unter den Verhältnissen im Freien messen kann.
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Um die vorstehenden Aufgaben realisieren zu
können,
wird gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ein Refraktometer zum Messen eines Brechungsindex
einer Probe bereitgestellt, wobei dieses Refraktometer ein Prisma,
das eine Schnittstellenoberfläche
hat, die die Probe berührt,
eine Lichtquelle zum Abstrahlen von Licht derart, dass das Licht
in das Prisma durch eine Ein trittsfläche des Prismas eintritt und
auf die Schnittstellenoberfläche
trifft, und einen fotoelektrischen Sensor zum Empfangen von Licht
aufweist, das an der Schnittstelle reflektiert wird und von dem
Prisma durch eine Austrittsfläche
des Prismas eingetreten ist, worin die Lichtquelle und der fotoelektrische
Sensor an der Eintrittsfläche
bzw. der Austrittsfläche
des Prismas befestigt sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung wird ein Refraktometer bereitgestellt, das ein Prisma,
das eine Schnittstellenoberfläche
hat, die die Schnittstelle zu einer Probe bereitstellt, und eine
Probenstufe aufweist, die derart angeordnet ist, dass sie die Schnittstellenoberfläche umgibt,
worin die Probenstufe bzw. Probenfläche eine nicht-klebende, geformte
Beschichtung enthält.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird ein Refraktometer bereitgestellt,
in dem Licht von einer Lichtquelle auf eine Schnittstellenoberfläche eines
Prismas gestrahlt wird, die die Schnittstelle mit einer Probe bereitstellt, wobei
Licht, das an der Schnittstellenoberfläche reflektiert wird, unter
Verwendung eines fotoelektrischen Sensors detektiert wird, um einen
Brechungsindex der Probe auf der Basis des Signals zu messen, das
von dem fotoelektrischen Sensor ausgegeben wird, und das eine Filtereinrichtung
aufweist, die zwischen der Schnittstellenoberfläche und dem fotoelektrischen
Sensor angeordnet ist, worin die Filtereinrichtung einen Wellenlängenfilter
hat, der selektiv das Durchlassen von Licht mit einer Wellenlänge innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs ermöglicht, der
eine Wellenlänge
des Lichts der Lichtquelle enthält.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird ein Refraktometer bereitgestellt,
das ein Prisma, das eine Schnittstellenoberfläche hat, die die Schnittstelle
mit ei ner Probe bereitstellt, eine Lichtquelle, die Licht in Richtung
der Schnittstellenoberfläche
strahlt, einen fotoelektrischen Sensor, der Licht empfängt, das
an der Schnittstellenoberfläche
reflektiert wird, eine Einrichtung zum Vergleichen der Lichtenergie
(Lichtenergievergleichseinrichtung), die die Lichtenergie, die durch
den fotoelektrischen Sensor gemessen wird, wenn die Lichtquelle
nicht leuchtet, mit einem Toleranzwert vergleicht, der im Voraus
gesetzt worden ist, eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines Fehlers,
wenn der Wert der gemessenen Lichtenergie, wenn die Lichtquelle
nicht leuchtet, größer als
der Toleranzwert ist, eine Einrichtung zum Erregen bzw. Lichteinschalten
der Lichtquelle, wenn der Wert der Lichtenergie, die gemessen wird,
wenn die Lichtquelle nicht leuchtet, kleiner als der Toleranzwert
ist, und eine Einrichtung zum Berechnen des Brechungsindex (Brechungsindexberechnungseinrichtung)
zum Berechnen des Brechungsindex aus der Lichtenergieverteilung
aufweist, wie sie durch den fotoelektrischen Sensor gemessen wird,
wenn die Lichtquelle in einem Leuchtzustand ist.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt
der Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen des Brechungsindex
unter Verwendung eines Refraktometers bereitgestellt, das ein Prisma,
das eine Schnittstellenoberfläche
hat, die die Schnittstelle mit einer Probe bereitstellt, eine Lichtquelle,
die Licht in Richtung der Schnittstellenoberfläche strahlt, und einen fotoelektrischen
Sensor aufweist, der Licht empfängt, das
an der Schnittstellenoberfläche
reflektiert wird, wobei dieses Verfahren die Schritte aufweist:
Messen der Lichtenergieverteilung durch den fotoelektrischen Sensor,
wenn die Lichtquelle nicht leuchtet, Vergleichen der Lichtenergie,
die gemessen wird, wenn die Lichtquelle nicht leuchtet, mit einem
Toleranzwert, der im Voraus gesetzt wird, Anzeigen eines Fehlers,
wenn der Wert für
die Lichtenergie, die gemessen wird, wenn die Lichtquelle nicht
leuchtet, größer als
der Toleranzwert ist, Messen der Lichtenergieverteilung mit dem
fotoelektrischen Sensor, wenn die Lichtquelle leuchtet, wenn die
Lichtenergie, die gemessen wird, wenn die Lichtquelle nicht leuchtet, kleiner
als ein Toleranzwert ist, und Berechnen des Brechungsindex aus der
Lichtenergieverteilung, die gemessen wird, wenn die Lichtquelle
in einem Leuchtzustand ist.
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Diese und weitere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile werden aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
klarer, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen
wird, in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines herkömmlichen
Refraktometers ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Refraktometers
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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3 eine
Querschnittsansicht ist, die die Hauptteile des Refraktometers zeigt,
das in 2 gezeigt ist;
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4 die
Lichtdurchlassraten des Lichts zeigt, dem erlaubt wird, durch eine
Filtereinrichtung des Refraktometers hindurchzugehen, das in 2 gezeigt ist;
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5 ein
Blockdiagramm ist, das schematisch die Hauptteile des Refraktometers
zeigt, das in 2 gezeigt
ist;
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6 ein
Flussdiagramm ist, das das Verfahren zum Messen des Brechungsindex
zeigt, das von dem Refraktometer verwendet wird, das in 2 gezeigt ist;
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7A und 7B Lichtenergieverteilungen zeigt,
die unter Verwendung des Refraktometers von 2 gemessen werden; und
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8 bis 10 weitere Ausführungsformen
eines Refraktometers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Ausführungsformen dieser Erfindung werden
nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen werden in den Zeichnungen verwendet, um gleiche oder ähnliche
Teile wiederzugeben.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
eines Refraktometers gemäß der vorliegenden
Erfindung. In dieser Zeichnung enthält ein Refraktometer 10 einen Rahmen 12,
eine Probenstufe 14, auf der eine Probe angeordnet ist,
einen Anzeigenteil 16 zum Anzeigen der Zuckerkonzentration
oder der Dichte in einer Probe und einen Betriebsteil 18.
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Der Rahmen 12 besteht normalerweise
aus Kunststoffmaterial. Eine runde Öffnung 22 ist in den oberen
Teil des Rahmens 12 eingebaut. Die Probenstufe 14 ist
in dieser Öffnung 22 befestigt
und darin gesichert. Die Probenstufe 14 umfasst eine Probenführungsfläche 24,
die nach außen
frei liegt, und eine rundförmige Öffnung 26,
die ungefähr
in der Mitte beziehungsweise im Zentrum der Probenführungsfläche 24 ausgebildet
ist. Die Probenführungsfläche 24 umfasst
eine flache Fläche 24a,
die an den peripheren Rand der Öffnung 22 anstößt, und
eine konische Fläche 24b,
die sich nach innen diagonal nach unten von der flachen Fläche 24a in
Richtung der Öffnung 26 erstreckt.
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3 ist
eine Querschnittsansicht der Probenstufe 14 des Refraktometers 10,
das in 2 gezeigt ist.
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Die Probenstufe 14 ist im
Allgemeinen kreisscheibenförmig
und umfasst einen dicken Mittenteil 28, der in der Öffnung 22 befestigt
eingebettet ist, und einen dünnen
Randteil 30, der sich von dem Mittenteil 28 radial
zu der Außenseite
der Scheibenform erstreckt. Die Probenstufe 14 ist um die Öffnung 22 durch
eine Befestigungseinrichtung (nicht in der Zeichnung gezeigt), z.B.
durch Schrauben oder Ähnliches,
in dem Randteil 30 gesichert.
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Die Probenstufe 14 enthält eine
nicht-klebende Beschichtung (Plattieren) 34, die auf einer oberen
Fläche 32 ausgebildet
ist, die auch die Probenführungsfläche 24 enthält. Diese
Beschichtung enthält
Metall und feine Teilchen aus Fluorcarbonpolymer, das gleichmäßig in dem
Metall verteilt ist. Genauer ist die Beschichtung 34 eine
zusammengesetzte Beschichtung bzw. Verbundbeschichtung, die als
Eutectoid ausgebildet ist, das Teilchen aus Fluorcarbonpolymer,
die zusammen in Metall angeordnet sind, kombiniert. Es wird bevorzugt,
dass die Dicke der Beschichtung 34 ungefähr 3 bis
5 μm beträgt.
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Das Metall dieser Beschichtung 34 enthält hauptsächlich Nickel
(Ni) und ist bevorzugt eine Nickelphosphorlegierung, die Nickel
und Phosphor enthält.
Das Fluorcarbonpolymer der Beschichtung 34 enthält PTFE
(Polytetrafluorethylen). Es wird bevorzugt, dass die Beschichtung 34 20 – 26 Vol.-%
Fluorcarbonpolymer enthält
und dass die Fluorocarbonpolymerteilchen 0,2 – 0,3 μm im Durchmesser betragen.
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Die Beschichtung 34 sollte
unter Verwendung eines stromlosen Beschichtungsvorgangs ausgebildet
werden, da dies eine Beschichtung von gleichmäßiger Dicke bzw. Stärke ermöglicht,
die geeignet an dem Metallmaterial, z.B. rostfreiem Stahl oder Ähnlichem,
der Probenstufe 14 haftet. Zudem kann eine härtere Beschichtung
erhalten werden, indem Wärmebehandlungsprozesse
nach dem stromlosen Plattiervorgang durchgeführt werden.
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Eine Beschichtung 34, die
so ausgebildet wird, hat die gleichen, nicht-klebenden, wasserabstoßenden, ölabstoßenden Eigenschaften
und Abriebswiderstandsfähigkeitseigenschaft
(einen niedrigen Grad der Reibung) wie das Fluorcarbonpolymer. Zudem
hat diese Beschichtung die gleichen antikorrosiven Eigenschaften
wie eine normale Beschichtung, die durch stromloses Nickelplattieren
ausgebildet wird. Diese Beschichtung 34 bietet überlegene
Eigenschaften im Vergleich zu rostfreiem Stahl oder Ähnlichem,
der als Material für
eine herkömmliche Probenstufe
verwendet wird.
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Ein Prisma 38 haftet an
der unteren Fläche der
Probenstufe 14, die die Öffnung 26 ausfüllt. Wie in 3 gezeigt ist, hat dieses
Prisma 38 eine trapezoide Form, gesehen im Querschnitt,
und umfasst eine Fläche 40 (untere
Fläche),
die zu der Außenseite
der Öffnung 26 freiliegt,
eine Seitenfläche
(Eintrittsfläche) 42,
in die Licht Ri von einer Lichtquelle 46 einstrahlt, und
eine Seitenfläche 44 (Austrittsfläche), die
reflektiertes Licht Rr nach unten lenkt. Die nach außen freiliegende
Fläche
funktioniert als Schnittstellenoberfläche 40, die die Schnittstelle
mit einer Probe S bereitstellt.
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Die Schnittstellenoberfläche 40 umfasst
die Beschichtung 41, die das Fluorcarbonpolymer enthält. Es wird
bevorzugt, dass diese Beschichtung 41 die gleichen nicht-klebenden
und korrosiven Widerstandsfähigkeitseigenschaften
wie die Beschichtung 34 hat. Der Nanoclear Coat, der von
den Nikken Coating Industry Co., Ltd. hergestellt wird, die in 7-18-2 Arakawa,
Arakawa-ku, Tokyo angesiedelt ist, ist zum Beispiel für diese
Beschichtung 41 geeignet.
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Da die nicht-klebende Beschichtung 34 auf der
Probenstufe 14 dieses Refraktometers 10 angeordnet
ist, ist es für
die Probe S schwierig, dass sie an der Probenstufe 14 anhaftet
bzw. anklebt. Ähnlich ist
es auch für
die Probe S schwierig, dass sie an der Schnittstellenoberfläche 40 anhaftet,
da die nichtklebende Beschichtung 41 an der Schnittstellenoberfläche 40 angeordnet
ist. Dementsprechend kann die Probe S leicht von der Probenstufe 14 und
der Schnittstellenoberfläche 40,
nachdem die Messung eines Brechungsindex durchgeführt worden
ist, entfernt werden. Dies reduziert die Zeit, die zum Wegwischen
der Probe S erforderlich ist, wodurch die Effektivität der Brechungsindexmessung
verbessert wird.
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Die überragenden antikorrosiven
Eigenschaften der Beschichtung 34 auf der Probenstufe 14 verlängert die
nutzbare Lebensdauer der Probenstufe 14, auch wenn sie
dafür verwendet
wird, hochkorrosive Probenmaterialien, z.B. Batterieflüssigkeit oder Ähnliches,
zu messen. Zudem ermöglichen
die nicht-klebenden Eigenschaften der Beschichtung 34 der
Probenstufe 14 und der Beschichtung 41 der Schnittstellenoberfläche 40,
dass die Messungen des Brechungsindex der Proben von stark klebenden Substanzen,
z.B. Klebstoff oder Ähnliches,
durchgeführt
werden können,
die mit herkömmlichen
Refraktometern nicht durchgeführt
werden konnten.
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Zudem stellen die wasserabstoßenden und ölabstoßenden Eigenschaften
der Beschichtung 34 der Probenstufe 14 sicher,
dass eine Probe S, die auf die Probenführungsfläche 24 der Probenstufe 14 tropft,
nach unten auf die Schnittstellenoberfläche 40 abgestoßen wird
und dort leicht gesammelt und darauf festgehalten werden kann. Dementsprechend, wenn
eine Probe S, die gemessen werden soll, abtropft, ist es im Vergleich
zu dem herkömmlichen
Refraktometer nicht so notwendig, die Probe so genau zu positionieren,
wodurch Brechungsindexmessungen leichter durchgeführt werden
können.
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Wiederum verhindern die überragenden
Abriebswiderstandsfähigkeitseigenschaften
der Beschichtung 34 der Probenstufe 14 und der
Beschichtung 41 der Schnittstellenoberfläche 40,
dass die Probenstufe 14 und die Schnittstellenoberfläche 40 Abtragungen
erleidet, wenn Proben S wiederholt weggewischt werden. Die Fluorcarbonpolymerteilchen
sind gleichmäßig innerhalb
der Beschichtung 34 dispergiert, so dass, auch wenn die
Beschichtung 34 einige kleine Abtragungen erfahren sollte,
die vorstehend beschriebenen Eigenschaften beibehalten werden, bis
die Beschichtung vollständig
verbraucht ist.
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Es wird bevorzugt, dass die Lichtquelle 46 eine
LED (lichtemittierende Diode) ist, die Licht mit einer Wellenlänge von
ungefähr
589 nm abstrahlt. Wiederum kann die Lichtquelle 46 eine
LED mit hoher Intensität
sein.
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Nachfolgend wird die Ebene, die durch
das Licht Ri, das von der Lichtquelle 46 in die Schnittstellenoberfläche 40 eintritt,
und die Normallinie N der Schnittstellenoberfläche 40 (die Ebene
parallel zur Seite von 3)
definiert wird, als die Auftreffebene A bezeichnet.
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Die Lichtquelle 46 umfasst
eine lichtemittierende Fläche 46a,
die flach ausgebildet ist, und diese flache, lichtemittierende Fläche 46a haftet
an der Eintrittsfläche 42.
Wenn eine kommerzielle, lichtemittierende Diode für die Lichtquelle 46 verwendet
wird, kann die lichtemittierende Fläche 46a durch Schneiden
durch die Oberseite, die aus einem transparenten Kunststoff hergestellt
ist, und durch Polieren der Schnittfläche davon hergestellt werden.
Die Lichtquelle 46, die direkt an das Prisma 38 anstößt, senkt den
Lichtenergieverlust aufgrund der Reflexion an der Eintrittsfläche 42 des
auftreffenden Lichts Ri ab.
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Auf der Seite des Prismas 38,
die die Eintrittsfläche 44 hat,
sind eine Filtereinrichtung 54 zum Auswählen der Polarisation und der
Wellenlänge zum
Beispiel des auftreffenden Lichts und ein fotoelektrischer Sensor 52 (ein
fotoelektrischer Sensor) angeordnet, der einen Zeilensensor enthält, der
eine Vielzahl von eindimensional angeordneten, lichtempfangenden
Elementen, z.B. Fotodetektoren, hat.
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Die Filtereinrichtung 54 enthält einen
Wellenlängenfilter 56, 58,
der selektiv die Transmission des Lichts mit einer Wellenlänge innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs einschließlich der Wellenlängen des
Lichts der Lichtquelle 46 ermöglicht, einen Polarisierer 60,
der selektiv die Transmission des Lichts einer vorgegebenen Polarisation
ermöglicht,
und einen Licht (Intensität)
reduzierenden Filter 62, der die Lichtintensität reduziert.
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Der Wellenlängenfilter 56, 58 umfasst
weiterhin einen ersten Wellenlängenfilter 56,
der selektiv die Transmission bzw. den Durchgang des Lichts einer
vergleichsweise schmalen Wellenlängenzone
zulässt,
und einen zweiten Wellenlängenfilter 58,
der selektiv die Transmission nur des Lichts einer vergleichsweisen
großen
Wellenlängenzone
zulässt.
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Der erste Wellenlängenfilter 56 blockt
das Licht der Wellenlängen
ab, die innerhalb des Bereichs von einer vordefinierten Wellenlänge länger als
der Wellenlänge
des Lichts von der Lichtquelle 46 bis zu einer maximalen
Wellenlänge
sind, wie sie durch den fotoelektrischen Sensor 52 detektiert
werden. Zum Beispiel, wenn die Lichtquelle 46 eine LED mit
der Mittenwellenlänge
von 589 nm ist, ist der erste Wellenlängenfilter 56 ein
Abschnittsfilter im nahen Infrarot oder ein Wärmestrahlungsabschnittsfilter,
der die Transmission nur von kurzen Wellenlängen zulässt und Licht des nahen Infrarots
von ungefähr
700 nm oder darüber
herausschneidet. Genauer kann z.B. ein BG40-Glasfilter (ein Bandpassfilter),
der von der Schott Corporation hergestellt wird, für diesen Wellenlängenfilter 56 verwendet
werden.
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In 4 zeigt
die gekrümmte
Linie Ta die Rate der Lichttransmission unter Verwendung eines BG40-Filters
mit einer Dicke von 1,0 mm für
einen ersten Wellenlängenfilter 56.
Wie in der Zeichnung gezeigt ist, lässt der erste Wellenlängenfilter 56 eine Transmission
von größer als
70 % des Lichts eines kurzen Wellenlängenbereichs von ungefähr 340 nm bis
600 nm, einschließlich
des Lichts der Mittenwellenlänge
von 589 nm von der Lichtquelle 46 zu. Der Wellenlängenfilter 56 hat
einen halben Maximalwert von ungefähr 640 nm.
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Der zweite Wellenlängenfilter 58 blockt
Licht der Wellenlängen
ab, die innerhalb des Bereichs von einer vorgegebenen Wellenlänge kürzer als
die Wellenlänge
des Lichts von der Lichtquelle 46 bis zu einer minimalen
Wellenlänge
sind, wie durch den fotoelektrischen Sensor 52 detektiert
wird. Zum Beispiel, wenn die Lichtquelle 46 eine LED mit
einer Mittenwellenlänge
von 589 nm ist, ist der zweite Wellenlängenfilter 58 ein
Filter, der eine Transmission bzw. Durchgang nur von längeren Wellenlängen zulässt und
den sichtbaren Wellenlängenbereich
und das ultraviolette Licht von ungefähr 550 nm oder darunter herausschneidet.
Genauer kann ein scharfer Begrenzungsfilter 0-56 (JIS B7113 Bezug
5056) mit einer Transmissionsgrenzwellenlänge von 560 nm (Wellenlänge des
mittleren Punktes der Absorptionsgrenzwellenlänge bei 5% Durchlässigkeit
und einer hohen Transmissionswellenlänge bei 72% Durchlässigkeit)
für diesen
zweiten Wellenlängenfilter 58 verwendet
werden.
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In 4 zeigt
die gekrümmte
Linie Tb die Rate der Lichttransmission unter Verwendung eines 0-56-Filters
mit einer Dicke von 1,0 mm für
einen zweiten Wellenlängenfilter 58.
Wie in der Zeichnung gezeigt ist, lässt der zweite Wellenlängenfilter
58 die Transmission
von größer als
70% des Lichts eines großen
Wellenlängenbereichs
von ungefähr
570 nm oder größer, einschließlich des
Lichts der Mittenwellenlänge
von 589 nm von der Lichtquelle 46 zu. Der Wellenlängenfilter 58 hat
einen halben maximalen Wert von ungefähr 560 nm.
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Die gekrümmte Linie Tc in 4 zeigt die Lichttransmissionsrate
für die
Kombination aus dem ersten Wellenlängenfilter 56 und
dem zweiten Wellenlängenfilter 58.
Wie in 4 gezeigt ist,
ermöglicht
die Kombination aus dem Wellenlängenfilter 56 und
dem Wellenlängenfilter 58 eine
Transmission von größer als
70% des Lichts eines Wellenlängenbereichs
von ungefähr
570 nm bis 600 nm. Die Kombination aus dem Wellenlängenfilter 56 und
dem Wellenlängenfilter 58 hat
halbe Maximalwerte von ungefähr
560 nm und 640 nm.
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Wiederum unter Bezugnahme auf 3 ist der Polarisierer 60 derart
angeordnet, dass es eine Achse der Transmission in der Auftreffebene
A derart gibt, dass S-polarisiertes Licht abgeblockt wird, das in
einer Richtung rechtwinklig zu der Ruftreffebene A oszilliert, und
dass selektiv nur P-polarisiertes Licht hindurchgehen kann. Die
Transmission von nur P-polarisiertem
Licht ermöglicht,
dass ein größerer Teil des
ankommenden Lichts von externen Quellen abgeblockt wird.
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Der Lichtreduzierfilter (ND) 62 reduziert
das Verhältnis
des Lichts in Antwort auf die Helligkeit des Lichts von der Lichtquelle 46.
Da der Lichtreduktionsfilter 62 den Wert der Lichtintensität des Lichts,
das von der Lichtquelle 46 abgestrahlt wird, auf einen Wert
reduziert, der für
die Lichtintensität,
die von dem fotoelektrischen Sensor 52 empfangen wird,
geeignet ist, reduziert der Filter 62 somit gleichzeitig
die Lichtintensität
der externen Lichtstrahlen. Dementsprechend ist die Rate der Lichtabnahme
aufgrund des Betriebs des Lichtreduktionsfilters 62 in
dem Maße
hoch, in dem der Grad der Helligkeit des Lichts von der Lichtquelle 46 hoch
ist (die Durchlässigkeitsrate
ist niedrig), wodurch der Anteil der externen Lichtstrahlen in dem
Licht, das durch den Lichtreduktionsfilter 62 hindurchgeht
und in den fotoelektrischen Sensor 52 eintritt, reduziert
wird.
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Wie in 3 gezeigt
ist, wird es bevorzugt, dass die Filtereinrichtung 54 einen
einstückigen
Körper
bildet, in dem die Wellenlängenfilter 56 und 58, der
Polarisierer 60 und der Lichtreduktionsfilter 62 miteinander
laminiert sind. Zudem wird es bevorzugt, dass die erste Fläche 54a der
Filtereinrichtung 54 an der Austrittsfläche 44 des Prismas 38 haftet
bzw. angebracht ist und dass eine Lichtempfangsfläche 52a des
fotoelektrischen Sensors 52 an der zweiten Fläche 54b der
Filtereinrichtung 54 angeklebt ist. Dies ermöglicht,
dass die Filtereinrichtung 54 und der fotoelektrische Sensor 52 leicht
in Beziehung zu dem Prisma positioniert werden können, die daran gesichert sind.
Da der fotoelektrische Sensor 52 an dem Prisma 38 über die
Filtereinrichtung 54 haftet, wird der Verlust der Lichtenergie
durch die Reflexion des reflektierten Lichts Rr an der Austrittsfläche 44 und der
Lichtempfangsfläche 52a des
fotoelektrischen Sensors 52 reduziert.
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In diesem Beispiel ist jeder der
Filter 56, 58, 60 und 62 der
Filtereinrichtung 54 derart angeordnet, dass reflektiertes
Licht von der Schnittstellenoberfläche 40 in Abfolge
durch den ersten Wellenlängenfilter 56,
den Polarisierer 60, den zweiten Wellenlängenfilter 58 und
den Lichtreduktionsfilter 62 hindurchgeht, wobei jedoch
selbstverständlich
die Reihenfolge, in der diese Filter 56, 58, 60 und 62 angeordnet
sind, ohne Folgen ist.
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Das Weglassen einer Kondensorlinse
zwischen der Lichtquelle 46 und dem Prisma 38 und
das Weglassen einer Objektivlinse zwischen dem Prisma 38 und
dem fotoelektrischen Sensor 52 in der vorstehenden Beschreibung
ermöglicht
eine Reduktion der Größe des Aufbaus
des Refraktometers und eine Reduktion der Herstellungskosten.
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Das Refraktometer 10 kann
einfach aufgebaut werden, indem zuerst eine optische Systemeinheit
hergestellt wird, die die Lichtquelle 46, das Prisma 38 und
den fotoelektrischen Sensor 52 enthält, und dann die Einheit in
dem Rahmen 12 installiert wird. Zudem, da die Positionierung
der Lichtquelle 46, des fotoelektrischen Sensors 52 und
des Prismas 38 vor dem Sichern des Prismas 38 in
dem Rahmen 12 durchgeführt
wird, kann das Refraktometer einfacher hergestellt werden als herkömmliche
Refraktometer. Dies ist ein weiterer Faktor, der reduzierte Herstellungskosten
ermöglicht.
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Der Betrieb in dem Bereich des Prismas 38 des
Refraktometers 10 wird nachfolgend mit Bezug auf 3 beschrieben.
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Wenn eine Probe S auf die Schnittstellenoberfläche 40 tropft,
leuchtet die Lichtquelle 46 auf und Licht Ri von der Lichtquelle 46 strahlt
auf die Schnittstellenoberfläche 40.
Bei einem Auftreffwinkel Φ kleiner
als ein kritischer Auftreffwinkel Φ c(n), der in Antwort auf den
Brechungsindex n der Probe S bestimmt ist, geht ein größerer Teil
der abgestrahlten Lichtstrahlen Ri auf der Seite, die die Probe
S hat durch, während
bei einem Auftreffwinkel Φ größer als
dem kritischen Winkel Φ c(n)
die Lichtstrahlen Ri zu der Seite reflektiert werden, die den fotoelektrischen Sensor 52 hat.
-
Die Lichtstrahlen Rr, die an der
Schnittstellenoberfläche 40 reflektiert
werden, treten in die Filtereinrichtung 54 ein. Die Filtereinrichtung 54 arbeitet derart,
dass nur P-polarisiertes
Licht, das parallel zu der Auftreffebene A oszilliert und das zudem
in einem vorgeschriebenen Wellenlängen bereich (zum Beispiel 550
nm – 600
nm) einschließlich
einer Wellenlänge
der Lichtquelle 46 ist, zu der Seite durchgelassen wird,
die den fotoelektrischen Sensor 52 hat. Zudem wird die
Lichtintensität
des Lichts, das durch die Filtereinrichtung 54 hindurchgeht,
in einem Umfang reduziert, der für
die Lichtintensität
geeignet wird, die durch den fotoelektrischen Sensor 52 empfangen wird.
-
Reflektiertes Licht von der Lichtquelle 46 weist
primär
eine Wellenlänge
von ungefähr
589 nm auf, während
ankommendes Licht von äußeren Quellen
Wellenlängen
des gesamten Spektrums von Infrarot bis Ultraviolett enthält. Dementsprechend
wird, da aufgrund des Betriebs der Filtereinrichtung 54 nur Licht
mit einer Wellenlänge
von ungefähr
589 nm hindurchgehen kann, der größere Teil des ankommenden Lichts
von externen Quellen abgeblockt und zudem kann der größere Teil
des reflektierten Lichts von der Lichtquelle 46 zu dem
fotoelektrischen Sensor 52 hindurchgehen. Der Filter 54 arbeitet
wiederum derart, dass nur P-polarisiertes Licht hindurchgehen kann
und, da die Lichtenergie des hindurchgehenden Lichts reduziert wird,
kann das Verhältnis
des externen Lichts zum Licht, das in den fotoelektrischen Sensor 52 eintritt,
weiter reduziert werden. Dementsprechend können, auch wenn das externe Licht
extrem stark ist, Messungen durchgeführt werden, ohne dass der dynamische
Bereich des fotoelektrischen Sensors 52 überschritten
wird.
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Unter Verwendung des Refraktometers 10 des
zuvor beschriebenen Aufbaus kann auf der Basis der Lichtenergieverteilungskurve,
die durch den fotoelektrischen Sensor 52 gemessen wird,
der kritische Winkelpunkt Pc (eine Position über dem fotoelektrischen Sensor
entsprechend dem kritischen Winkel) entsprechend dem Brechungsindex
(Zuckerkonzentration, Dichte) der Probe S gemäß dem nachfolgenden Verfahren
berechnet werden.
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Zuerst wird der Bereich der Lichtenergieverteilungskurve,
die zum Berechnen des kritischen Winkelpunkts Pc verwendet wird,
bestimmt. Dies ist der Bereich der Adressen von einer vorgegebenen Anzahl
(zum Beispiel von 30 Punkten) von Daten, die die Orte (Adressen)
annähern,
die die maximalen Differenzwerte für die Lichtenergieverteilungskurve
wiedergeben. In Alternative, wenn es einen sehr begrenzten Bereich
der Messungen des Brechungsindex durch das Refraktometer 10 gibt,
kann ein Bereich von Adressen, die im Voraus bestimmt werden, mit
Bezug auf den Bereich des Brechungsindex verwendet werden.
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Als nächstes werden Daten von m Punkten des
Bereichs verwendet und die baryzentrische Position bzw. Schwerpunktsposition
Pc' wird durch den Ausdruck
berechnet
-
In dem Ausdruck (1) zeigt
Xi die Position (Adressen) jedes lichtempfangenden Elements und
Ii zeigt die empfangene Lichtenergie (V) bei Xi an. Es ist verständlich aus
der Anwendung des Ausdrucks (1), dass die baryzentrische
Position Pc' die
baryzentrische Position der ersten Differentialkurve (oder der Kurve
der ersten Ableitung) der Lichtenergieverteilungskurve ist.
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Schließlich wird eine Konstante C
der baryzentrischen Position Pc' hinzugefügt und der
kritische Winkelpunkt Pc (= Pc' +
C) wird berechnet. Die Konstante C ist ein Wert, der im Vorhinein
durch Experimente unter Verwendung eines Probenbrechungsindex bestimmt
wird, der bereits bekannt ist.
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Wenn die Lichtenergieverteilungskurve
signifikant externes Licht enthält, ändert sich
die Form der Lichtenergieverteilungskurve und der ersten Differentialkurve
in dem Bereich des Lichtdurchgangs mit den Änderungen in Raum und Zeit
des externen Lichts, was zu wesentlichen Schwankungen jeder Messung
der baryzentrischen Position Pc' in
Beziehung auf den tatsächlichen
kritischen Winkelpunkt führt.
Dementsprechend ist es nicht möglich,
den kritischen Winkelpunkt Pc und den Brechungsindex genau zu erhalten.
-
Unter Verwendung dieser Ausführungsform eines
Refraktometers gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Lichtenergieverteilungskurve erhalten, in der
aufgrund des Betriebs der Filtereinrichtung 54 externes
Licht im großen
Umfang nicht enthalten ist, wodurch ermöglicht wird, dass eine stabile
baryzentrische Position Pc' erhalten
wird. Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann
demzufolge der kritische Winkelpunkt Pc' genau erhalten werden und der Brechungsindex
kann genau gemessen werden.
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Die Berechnung des kritischen Winkelpunkts Pc
kann auch unter Verwendung eines zweiten Differentials der Lichtenergieverteilungskurve
oder unter Verwendung sowohl eines ersten Differentials als auch
eines zweiten Differentials durchgeführt werden.
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5 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch den Brechungsindexdetektionsteil 48 des
Refraktometers 10 zeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt ist,
umfasst der Brechungsindexdetektionsteil 48 einen Steuerabschnitt 64,
der mit der Lichtquelle 46 und dem fotoelektrischen Sensor 52 verbunden
ist, eine Anzeigeeinrichtung 16a, die mit dem Steuerabschnitt 64 verbunden
ist, und auch einen Startschalter 18a und eine Spannungsversorgungsschaltung 66.
Der Steuerabschnitt 64 umfasst einen Speicher 68 für die empfangene
Lichtenergie, einen Toleranzwertspeicher 70, eine Lichtenergievergleichsein wertspeicher 70,
eine Lichtenergievergleichseinrichtung 72, eine Brechungsindexberechnungseinrichtung 74, einen
Vergleichsergebnisspeicher 76, einen Speicher 78 für die berechneten
Ergebnisse, eine Lichtquellensteuereinrichtung 80 und eine
Anzeigebestimmungseinrichtung 82.
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Der Speicher 68 für die empfangene
Lichtenergie speichert Informationen der Lichtenergie, die von jedem
der lichtempfangenden Elemente des fotoelektrischen Sensors 52 empfangen
wird. Genauer wird die Lichtenergie, die als ein elektrisches Stromsignal
von dem fotoelektrischen Sensor 52. ausgegeben wird, in
ein digitales Signal nach der Wandlung in ein Spannungssignal gewandelt,
was durch einen I-V-Wandler (nicht gezeigt in den Zeichnungen) oder Ähnliches
durchgeführt
wird, und dann in dem Speicher 68 für die empfangene Lichtenergie
gespeichert.
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Der Toleranzwertspeicher 70 speichert
den Toleranzwert für
ankommende Lichtenergie von externen Quellen (externes Licht). Dieser
Toleranzwert wird aus Experimenten bestimmt, die sicherstellen, dass
Fehler des Brechungsindex aufgrund der Effekte des externen Lichts
in einem vorgegebenen Bereich sind.
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Der Speicher 76 für Vergleichsergebnisse speichert
einen Wert [N = 0] oder [N = 1], die angeben, ob Lichtenergie, die
von externen Quellen eintritt, kleiner als der Toleranzwert ist
oder nicht. [N = 0] gibt an, dass der Wert für die Lichtenergie, die von externen
Quellen aus eintritt, größer als
der Toleranzwert ist, und [N = 1] gibt an, dass dieser Wert kleiner als
der Toleranzwert ist. Anfänglich
wird der Wert von N gleich 0 gesetzt.
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Wenn [N = 0] vergleicht die Lichtenergievergleichseinrichtung 72 die
Lichtenergie, die in jedes lichtempfangende Element (jede Positionsadresse) des
fotoelektrischen Sensors 52 ein tritt, wie sie in dem Speicher 68 für empfangene
Lichtenergie gespeichert ist, mit dem Toleranzwert, der in dem Toleranzwertspeicher 70 gespeichert
ist. Wenn die Vergleichseinrichtung 72 für Lichtenergie
bestimmt, dass diese Lichtenergie, die von externen Quellen aus
eintritt, größer als
der Toleranzwert ist, hält
die Einrichtung 72 den Anfangswert [N = 0] in dem Speicher 76 für Vergleichsergebnisse
aufrecht. Wenn die Lichtenergie, die von externen Quellen aus eintritt,
kleiner als der Toleranzwert ist, ändert die Vergleichseinrichtung 72 für Lichtenergie
den Wert, der in den Speicher 76 für Vergleichsergebnisse gespeichert
ist, auf [N = 1].
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Die Lichtquellensteuereinrichtung 80 verursacht,
dass die Lichtquelle 46 leuchtet, wenn der Wert, der in
dem Speicher 76 für
Vergleichsergebnisse gespeichert ist, auf [N = 1] geändert wird.
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Wenn [N = 1] ist, verwendet die Brechungsindexberechnungseinrichtung 74 den
Ausdruck (1) des vorstehend beschriebenen Verfahrens, um
den kritischen Winkelpunkt Pc auf der Basis der Verteilung der Lichtenergie
(der Lichtenergieverteilungskurve) zu berechnen, die in jedes der
lichtempfangenden Elemente des fotoelektrischen Sensors 52 eintritt,
wie in dem Speicher 68 für empfangene Lichtenergie gespeichert
ist, und erhält
aus dem kritischen Winkel Pc den Brechungsindex der Probe S und
die Zuckerkonzentration oder Dichte.
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Der Speicher 78 für die berechneten
Ergebnisse speichert den Brechungsindex und die Zuckerkonzentration
oder die Dichte, wie sie durch die Brechungsindexberechnungseinrichtung 74 berechnet
werden.
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Auf der Basis des Wertes N, der in
dem Vergleichsergebnisspeicher 76 gespeichert ist, verursacht
die Anzeigebestimmungseinrichtung 82, das die Anzeigeeinrichtung 16a "Außenlichtfehler" anzeigt, was anzeigt,
dass Lichtenergie, die von externen Quellen (externes Licht) aus
eintritt, zu groß ist, oder
verursacht, dass die Anzeigeeinrichtung 16a die Dichte
oder die Zuckerkonzentration anzeigt, wie sie in dem Speicher 78 für berechnete
Ergebnisse gespeichert sind. Wenn der Wert in dem Vergleichsergebnisspeicher 76 [N
= 0] ist, verursacht die Anzeigebestimmungseinrichtung 82,
dass die Anzeigeeinrichtung 16a "Außenlichtfehler" anzeigt. Wenn der Wert
in dem Vergleichsergebnisspeicher 76 gleich [N = 1] ist,
verursacht die Anzeigebestimmungseinrichtung 82, dass die
Anzeigeeinrichtung 16a die Dichte oder die Zuckerkonzentration
anzeigt, wie sie in dem Speicher 78 für berechnete Ergebnisse gespeichert sind.
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Die Anzeigeeinrichtung 16a ist
zum Beispiel eine LCD (Flüssigkristallanzeige)
vom segmentierten Anzeigetyp, die die Dichte oder den Zuckerinhalt
anzeigt oder "Außenlichtfehler". Zusätzlich zeigt
die Anzeigeeinrichtung 16a Fehler an, die zum Beispiel "Außerhalb
des messbaren Bereiche",
wenn die Dichte oder die Zuckerkonzentration den messbaren Bereich überschreitet, "Fehlermessung nicht
möglich", wenn der kritische
Winkel nicht detektiert werden kann, oder "Temperaturfehler" enthalten, wenn die Temperatur außerhalb
des Bereichs ist, in dem Messungen durchgeführt werden können. Mittel
zum Anzeigen von "Außenlichtfehler" können getrennt von
den Mitteln zum Anzeigen der Zuckerkonzentration oder der Dichte
oder den Mitteln zum Anzeigen der anderen Fehler vorgesehen sein.
-
Der Betrieb des Steuerteils 64 wird
nachfolgend mit Bezug auf 5 und 6 beschrieben.
-
6 ist
ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Messen des Brechungsindex
unter Verwendung des Refraktometers 10 zeigt.
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Beim Schritt S 200 wird der Wert
des Vergleichsergebnisspeichers 76 auf einen Initialwert
[N = 0] gesetzt.
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Beim Schritt S 201 wird eine Probe
S auf die Schnittstellenoberfläche 40 durch
einen Benutzer gesetzt, der dann den Startschalter 18a drückt und
die Spannungsversorgungsschaltung 66 auf EIN schaltet.
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Beim Schritt S 203 misst der fotoelektrische Sensor 52 die
Lichtenergieverteilung und Informationen über die Lichtenergie, die in
jedes der lichtempfangenden Elemente des fotoelektrischen Sensors 52 einfällt, werden
in dem Speicher 68 für
empfangene Lichtenergie gespeichert.
-
Beim Schritt S 205 schreitet der
Betrieb zum Schritt S 207 fort, da der Vergleichsergebnisspeicher 76 [N
= 0] ist.
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Beim Schritt S 207 vergleicht die
Vergleichseinrichtung 72 für die Lichtenergie die Lichtenergie, die
in jedes der lichtempfangenden Elemente des fotoelektrischen Sensors 52 einstrahlt,
wie in dem Speicher 68 für die empfangene Lichtenergie
gespeichert ist, mit dem Toleranzwert, der in dem Toleranzwertspeicher 70 gespeichert
ist. Hier, da die Lichtquelle 46 nicht leuchtet, ist das
einzige Licht, das auf jedes der lichtempfangenden Elemente fällt, Außenlicht
von äußeren Quellen,
das durch die Schnittstellenoberfläche 40 hindurchgeht.
-
Wenn beim Schritt S 207 Lichtenergie,
die auf jedes der lichtempfangenden Elemente trifft, größer als
der Toleranzwert ist, hält
die Vergleichseinrichtung 72 für Lichtenergie [N = 0] in dem
Vergleichsergebnisspeicher 76 aufrecht und der Betrieb schreitet
zum Schritt S 209 fort.
-
Beim Schritt S 209 verursacht die
Anzeigebestimmungseinrichtung 82, dass die Anzeigeeinrichtung 16a "Außenlichtfehler" auf der Basis des Werts
[N = 0] in dem Vergleichsergebnisspeicher 76 anzeigt und
der Betrieb kehrt zum Schritt S 201 zu rück. Da "Außenlichtfehler" auf der Anzeigeeinrichtung 16a angezeigt
wird, wird dem Nutzer mitgeteilt, dass der Brechungsindex nicht
gemessen werden kann, da das externe Licht bzw. Außenlicht
zu stark ist, und der Nutzer kann dann geeignete Schritte unternehmen,
um das Außenlicht
abzublocken, wie zum Beispiel das Abdecken der Schnittstellenoberfläche 40 per
Hand.
-
Beim Schritt S 201 drückt der
Nutzer wieder den Startschalter 18a und beim Schritt S
203 misst der fotoelektrische Sensor 52 die Lichtenergieverteilung
und die gemessenen Ergebnisse werden in dem Speicher 68 für empfangene
Lichtenergie gespeichert. Beim Schritt S 205 arbeitet die Vergleichseinrichtung 72 für Lichtenergie
auf der Basis des Werts [N = 0] in dem Vergleichsergebnisspeicher 76 und der
Betrieb schreitet zum Schritt S 207 fort.
-
Beim Schritt S 207, wenn zum Beispiel
der Nutzer die Schnittstellenoberfläche 40 per Hand derart
abdeckt, dass die Lichtenergie, die von allen lichtempfangenden
Elementen empfangen wird, kleiner als der Toleranzwert ist, ändert die
Vergleichseinrichtung 72 für Lichtenergie den Wert in
dem Vergleichsergebnisspeicher 76 auf [N = 1] beim Schritt
S 207 und der Betrieb schreitet zum Schritt S 211 fort.
-
Beim Schritt S 211 erregt die Lichtquellensteuereinheit 80 die
Lichtquelle 46 bzw. bringt sie zum Leuchten auf der Basis
des Werts [N = 1] in dem Vergleichsergebnisspeicher 76 und
der Betrieb kehrt zum Schritt S 203 zurück. Beim Schritt S 203 wird
die Lichtenergieverteilung durch den fotoelektrischen Sensor 52 wieder
gemessen und das gemessene Ergebnis wird dann in dem Speicher 68 für gemessene Lichtenergie
gespeichert und der Betrieb schreitet dann zum Schritt S 205 fort.
-
Beim Schritt S 205 arbeitet die Brechungsindexberechnungseinrichtung 74 auf
der Basis von [N = 1] in dem Vergleichsergebnisspeicher 76 und
der Betrieb schreitet zum Schritt S 213 fort.
-
Beim Schritt S 213 berechnet die
Brechungsindexmesseinrichtung 74 den Brechungsindex und die
Dichte oder die Zuckerkonzentration auf der Basis der Verteilung
der Lichtenergie, die auf jedes der lichtempfangenden Elemente des
fotoelektrischen Sensor 52 strahlt, wie in dem Speicher 68 für empfangene
Lichtenergie gespeichert ist. Da beim Schritt S 207 bestätigt worden
ist, dass der Wert für
die ankommende Lichtenergie von äußeren Quellen
(äußeres Licht)
kleiner als der Toleranzwert ist, ist deshalb Licht, das auf die
lichtempfangenden Elemente strahlt, hauptsächlich Licht, das von der Lichtquelle 46 abgestrahlt
wird und an der Schnittstellenoberfläche reflektiert wird. Dementsprechend
kann der kritische Winkelpunkt Pc genau aus dieser Lichtenergieverteilung
detektiert werden und die Dichte oder die Zuckerkonzentration kann
genau berechnet werden. Der Brechungsindex und die Dichte oder Zuckerkonzentration,
die dadurch erhalten werden, werden dann in dem Speicher 78 für berechnete
Ergebnisse gespeichert.
-
Beim Schritt S 215 verursacht die
Anzeigebestimmungseinrichtung 82 auf der Basis des Werts [N
= 1] in dem Vergleichsergebnisspeicher 76, dass die Anzeigeeinrichtung 16a die
Dichte oder die Zuckerkonzentration anzeigt, wie sie in dem Speicher 78 für berechnete
Ergebnisse gespeichert sind.
-
In dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum
Durchführen
der Messungen schreitet der Betrieb, nachdem "Außenlichtfehler" beim Schritt S 209 angezeigt
wird, nicht zum Schritt S 203 fort, bis der Startschalter 18a beim
Schritt S 201 eingeschaltet wird. Das System kann jedoch auch vom
Schritt S 209 direkt zum Schritt S 203 fortschreiten. Bis es eine Bestätigung gibt, dass
die ankommende Lichtenergie von äußeren Quellen
kleiner als der Toleranzwert [N = 1] ist, kann der fotoelektrische
Sensor 52 somit mit dem automatischen Wiederholen der Messungen fortfahren.
-
Als nächstes wird ein tatsächliches
Beispiel der Messungen, die durchgeführt werden, mit Bezug auf 7A und 7B beschrieben.
-
7A und 7B zeigen eine Lichtenergieverteilung,
die unter Verwendung des Refraktometers 10 gemessen wird.
In 7A und 7B zeigt die Horizontalachse
die Positionsadresse jedes lichtempfangenden Elements des fotoelektrischen
Sensors 52 und die vertikale Achse zeigt die empfangene
Lichtenergie (V) jedes lichtempfangenden Elements.
-
Die gepunkteten Linien in 7A und 7B zeigen die Lichtenergieverteilung,
wie sie zuerst beim Schritt S 203, der in 6 gezeigt ist, gemessen wird, wenn die
Lichtquelle 46 nicht leuchtet. Anders ausgedrückt, zeigen
die gepunkteten Linien die Verteilung der ankommenden Lichtenergie
von externen Quellen. Die durchgezogenen Linien in 7A und 7B zeigen
die Lichtenergieverteilung, die beim Schritt S 203 gemessen wird,
wenn die Lichtquelle 46 im Leuchtzustand ist. Der Toleranzwert
für die
ankommende Lichtenergie von äußeren Quellen
ist hier auf 40V gesetzt.
-
In dem Beispiel von 7A, wie durch die gepunktete Linie gezeigt
ist, wurde beim Anfang der Messungen beim Schritt S 207
bestimmt, dass die ankommende Lichtenergie von äußeren Quellen größer als
der Toleranzwert ist, deshalb wird beim Schritt S 209 "Außenlichtfehler" angezeigt.
-
Wie durch die durchgezogene Linie
gezeigt wird, war es möglich,
nachdem der Nutzer Schritte zum Abblocken der ankommen den Lichtstrahlen
unternommen hat, die Messung des kritischen Winkels für die Totalreflexion
aus der Lichtenergieverteilung durchzuführen, wie sie mit der Lichtquelle 46 in
dem Leuchtzustand gemessen wird.
-
In dem Beispiel von 7B, wie durch die gepunktete Linie gezeigt
ist, wurde am Anfang der Messungen beim Schritt S 207 bestimmt,
dass das ankommende Licht von externen Quellen kleiner als der Toleranzwert 40V war.
Dementsprechend wurde "Außenlichtfehler" nicht angezeigt
und es war für
den Nutzer nicht notwendig, irgendwelche Schritte zum Abblocken
des externen Lichts zu unternehmen.
-
Wie durch die durchgezogene Linie
gezeigt wird, enthält
die Lichtenergieverteilung, die unter den Bedingungen gemessen wird,
bei denen die Lichtquelle 46 in dem Leuchtzustand war und
das externe Licht nicht abgeblockt worden ist, ankommendes Licht
von externen Quellen. Da jedoch das ankommende Licht von externen
Quellen kleiner als der Toleranzwert war, konnte der kritische Winkel
der Totalreflexion auch vergleichsweise genau aus dieser Lichtenergieverteilung
gemessen werden.
-
Demzufolge stellt die Ausführungsform
des Refraktometers gemäß der vorliegenden
Erfindung die nachfolgenden Merkmale bereit.
- 1.
Ein Refraktometer 10 zum Messen des Brechungsindex einer Probe S
weist auf:
ein Prisma 38 mit einer Schnittstellenoberfläche 40,
die die Probe S berührt;
eine
Lichtquelle 46 zum Abstrahlen von Licht derart, dass das
Licht in das Prisma durch eine Eintrittsfläche 42 des Prismas 38 eintritt
und auf die Schnittstellenoberfläche 40 trifft;
und
einen
fotoelektrischen Sensor 52 zum Empfangen von Licht, das
an der Schnittstellenoberfläche 40 reflektiert
wird und von dem Prisma 38 durch eine Austrittsfläche 44 des
Prismas 38 eintritt,
worin die Lichtquelle 46 und
der fotoelektrische Sensor 52 an der Eintrittsfläche 42 bzw.
an der Austrittsfläche 44 des
Prismas 38 angebracht sind.
- 2. Die Lichtquelle 4b enthält eine flache lichtemittierende
Fläche 46a,
wobei diese flache lichtemittierende Fläche 46a an der Eintrittsfläche 42 des Primas 38 angeklebt
ist, wobei der Schlitz 50 dazwischen liegt.
- 3. Der fotoelektrische Sensor 42 klebt an der Austrittsfläche 44 des
Prismas.
- 4. Das Refraktometer 10 hat einen Schlitz 50,
der sich in der Richtung rechtwinklig zu der Auftreffebene erstreckt
und zwischen der Lichtquelle 46 und der Eintrittsfläche 42 des
Prismas 38 angeordnet ist.
- 5. Ein Refraktometer 10 weist auf:
ein Prisma 38,
das eine Schnittstellenoberfläche 40 hat,
die die Schnittstelle mit einer Probe S bereitstellt; und
eine
Probenstufe 14, die derart angeordnet ist, dass sie die
Schnittstellenoberfläche 40 umgibt, wobei
die Probenstufe 14 eine nicht-klebende Beschichtung 34 enthält.
- 6. Material der Beschichtung 34 enthält Metall
und feine Teilchen aus Fluorcarbonpolymer, die gleichmäßig darin
verteilt sind.
- 7. Das Fluorcarbonpolymer ist Polytetrafluorethylen.
- 8. Das Beschichtungsmaterial enthält 20 – 26 Vol.-% Fluorcarbonpolymer.
- 9. Der Durchmesser der Teilchen des Fluorcarbonpolymers beträgt 0,2 – 0,3 um.
- 10. Die Schnittstellenoberfläche 40 hat
eine Beschichtung 41, die Fluorcarbonpolymer enthält.
- 11. Ein Refraktometer 10 weist auf: einen Rahmen, der
eine Öffnung
darin hat;
ein Prisma 38, das in dieser Öffnung angeordnet ist
und eine Schnittstellenoberfläche
hat, die eine Schnittstelle mit einer Probe S bereitstellt;
eine
Lichtquelle 46, die Licht auf die Schnittstellenoberfläche 40 strahlt;
und
einen Sensor 52 zum Empfangen von Licht von der
Lichtquelle 46, das an der Schnittstellenoberfläche 40 detektiert
wird,
wobei der Rahmen eine Probenführungsfläche 24 enthält, die
an einem Umfang der Öffnung
vorgesehen ist und die Schnittstellenoberfläche 40 umgibt,
worin
die Probenführungsfläche 24 eine
Beschichtung 34 enthält,
die Nickel und Teilchen aus Fluorcarbonpolymer enthält, die
darin gleichmäßig verteilt
sind,
worin der Fluorcarbonpolymer Polytetrafluorethylen ist,
worin
Material der Beschichtung 34 20 – 26 Vol.-% Fluorcarbonpolymer
enthält,
worin der Durchmesser der Teilchen des Fluorcarbonpolymers 0,2 – 0,3 um
beträgt
und worin die Beschichtung 34 unter Verwendung stromloser
Beschichtungsprozesse ausgebildet wird.
- 12. In einem Refraktometer 10 wird Licht von einer
Lichtquelle 46 auf eine Schnittstellenoberfläche 40 eines
Prismas 38 gestrahlt, das die Schnittstelle mit einer Probe
S bereitstellt,
wobei Licht, das an der Schnittstellenoberfläche 40 reflektiert
wird, unter Verwendung eines fotoelektrischen Sensors 52 detektiert
wird, um den Brechungsindex der Probe S auf der Ba sis eines Signals
zu messen, das von dem fotoelektrischen Sensor 52 ausgegeben
wird,
wobei dieses Refraktometer eine Filtereinrichtung 54 aufweist,
die zwischen der Schnittstellenoberfläche 40 und dem fotoelektrischen
Sensor 52 angeordnet ist,
wobei die Filtereinrichtung 54 weiterhin
Wellenlängenfilter 56 und 58 enthält, die
selektiv die Transmission von Licht mit einer Wellenlänge innerhalb
eines vorgegebenen Bereiches einschließlich der Wellenlänge des
Lichts der Lichtquelle 46 zulassen.
- 13. Der Wellenlängenfilter 56 und 58 enthält einen ersten
Wellenlängenfilter 56,
der selektiv Licht der Wellenlängen
abblockt, die innerhalb des Bereichs von einer Wellenlänge 50 nm
länger
als die Wellenlänge
des Lichts von der Lichtquelle 46 bis zu einer maximalen
Wellenlänge
sind, wie durch den fotoelektrischen Sensor 52 detektiert
wird, und
einen zweiten Wellenlängenfilter 58, der
selektiv Licht der Wellenlängen
abblockt, die innerhalb des Bereichs von einer Wellenlänge von
30 nm kleiner als die Wellenlänge
des Lichts von der Lichtquelle 46 bis zu einer minimalen
Wellenlänge sind,
wie durch den fotoelektrischen Sensor 52 detektiert wird.
- 14. Die Filtereinrichtung 54 enthält einen Polarisierer 60,
der selektiv die Transmission bzw. den Durchgang von linear polarisiertem
Licht zulässt.
- 15. Die Filtereinrichtung 54 bildet einen integrierten
bzw. einstückigen
Körper,
der die Wellenlängenfilter 56 und 58 und
den Polarisierer 60, die miteinander laminiert sind, vereint.
- 16. Die Filtereinrichtung 54 klebt an dem Prisma 38 durch
eine erste Fläche 54a und
der fotoelektrische Sensor klebt an der zweiten Fläche 54b der Filtereinrichtung 54.
- 17. Die Filtereinrichtung 54 enthält einen Lichtreduktionsfilter 62.
- 18. Ein Refraktometer 10 umfasst:
ein Prisma 38,
das eine Schnittstellenoberfläche 40 hat,
die eine Schnittstelle mit einer Probe S bereitstellt;
eine
Lichtquelle 46, die Licht auf die Schnittstellenoberfläche 40 strahlt;
einen
fotoelektrischen Sensor 52 zum Empfangen von Licht, das
an der Schnittstellenoberfläche 40 reflektiert
wird;
eine Lichtenergieverteilungseinrichtung 72,
die Lichtenergie, die durch den fotoelektrischen Sensor 52 gemessen
wird, wenn die Lichtquelle 46 nicht leuchtet, mit einem
Toleranzwert, der im Voraus gesetzt wird, vergleicht;
eine
Anzeigeeinrichtung 16a zum Anzeigen eines Fehlers, wenn
der Wert der Lichtenergie, die gemessen wird, wenn die Lichtquelle 46 nicht
leuchtet, größer als
der Toleranzwert ist,
eine Lichtquellensteuereinrichtung 80 zum
Erregen bzw. Lichteinschalten der Lichtquelle 46, wenn
der Wert für
die Lichtenergie, die gemessen wird, wenn die Lichtquelle 46 nicht
leuchtet, kleiner als der Toleranzwert ist, und
eine Brechungsindexberechnungseinrichtung 74 zum
Berechnen des Brechungsindex aus der Lichtenergieverteilung, wie
sie durch den fotoelektrischen Sensor 52 gemessen wird,
wenn die Lichtquelle 46 in einem Leuchtzustand ist.
- 19. Die Anzeigeeinrichtung 16a treibt den Brechungsindex
an, wie er durch die Brechungsindexberechnungseinrichtung 74 detektiert
wird.
- 20. Ein Verfahren zum Berechnen des Brechungsindex unter Verwendung
eines Refraktometers 10, das aufweist ein Prisma 38,
das eine Schnittstellenoberfläche 40 hat,
die eine Schnittstelle mit einer Probe S bereitstellt, eine Lichtquelle 46, die
Licht auf die Schnittstellenoberfläche 40 strahlt, und
einen fotoelektrischen Sensor 52 zum Empfangen von Licht,
das an der Schnittstellenoberfläche 40 reflektiert
wird, wobei das Verfahren aufweist:
einen Schritt 203 zum Messen
der Lichtenergieverteilung unter Verwendung des fotoelektrischen Sensors 52,
wenn die Lichtquelle 46 nicht leuchtet;
einen Schritt
207 zum Vergleichen der Lichtenergie, die gemessen wird, wenn die
Lichtquelle 46 nicht leuchtet, mit einem Toleranzwert,
der im Voraus gesetzt wird;
einen Schritt 209 zum Anzeigen
eines Fehlers, wenn der Wert für
die Lichtenergie, die gemessen wird, wenn die Lichtquelle 46 nicht
leuchtet, größer als
der Toleranzwert ist;
Schritte 211 und 203 zum Erregen bzw.
Leuchtenbringen der Lichtquelle 46 und zum Messen der Lichtenergieverteilung
unter Verwendung des fotoelektrischen Sensors 52, wenn
die Lichtenergie, die gemessen wird, wenn die Lichtquelle 46 nicht leuchtet,
kleiner als der Toleranzwert ist; und
einen Schritt 213 zum
Berechnen des Brechungsindex aus der Lichtenergieverteilung, die
gemessen wird, wenn die Lichtquelle 46 in einem Leuchtzustand
ist.
-
Dieses Refraktometer stellt die nachfolgenden
Wirkungen bereit.
- (1) Das Weglassen der Kondensorlinse
und der Objektivlinse ermöglicht,
dass die Herstellungskosten reduziert werden können.
- (2) Das Positionieren der Lichtquelle, des fotoelektrischen
Sensors und des Prismas wird vor dem Installieren des Prismas in
dem Rahmen durchgeführt,
was die Produktion des Refraktometers leicht macht und ermöglicht,
dass die Produktionskosten reduziert werden.
- (3) Der Verlust von Lichtenergie kann reduziert werden.
- (4) Das Refraktometer selbst kann kleiner hergestellt werden.
- (5) Eine Probe kann leicht von der Probenstufe und der Schnittstellenoberfläche entfernt
werden.
- s(6) Die Zeit, die erforderlich ist, um eine Probe wegzuwischen,
wird reduziert, wodurch die Effizienz der Messung des Brechungsindex
verbessert wird.
- (7) Der Brechungsindex kann von einer Probe gemessen werden,
die eine hochkorrosive oder stark haftende Substanz ist.
- (8) Die Probenstufe und die Schnittstellenoberfläche unterfallen
nicht leicht einer Abtragung, wodurch die nutzbare Lebensdauer des
Refraktometers verlängert
wird.
- (9) Eine Probe kann leicht und definiert auf der Schnittstellenoberfläche gehalten
werden.
- (10) Die Effekte des äußeren Lichts,
auch an hellen Plätzen
im Freien werden reduziert, was hochgenaue Brechungsindexmessungen
auch im Freien ermöglicht.
- (11) Die Brechungsindexmessungen können einfach und effizient
durchgeführt
werden.
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Die vorstehende Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in jeder Hinsicht erläuternd
und nicht beschränkend.
Verschiedene andere Modifikationen sind für Fachleute offensichtlich
und können
von diesen leicht ausgeführt
werden, ohne dass vom Bereich der Ansprüche und dem Prinzip der Erfindung abgewichen
wird.
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Zum Beispiel ist eine erste Ausführungsform der
Erfindung hier mit Bezug auf ein Refraktometer vom Desktop-Typ beschrieben
worden, die Erfindung dieser Anmeldung kann jedoch in einer Vielzahl
von unterschiedlichen Refraktometern, zum Beispiel vom tragbaren
Typ oder vom Abbe-Refraktometer oder Ähnlichem, verwendet werden.
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Wie in 8 gezeigt
wird, kann die Lichtquelle 46 an der Eintrittsfläche 42 in
einer Konfiguration angeklebt sein, die einen Schlitz (oder ein
Stiftloch) 50 hat, der oder das dazwischen angeordnet ist. In
Alternative, wie in 9 gezeigt
ist, kann die Lichtquelle 46 und die Eintrittsfläche 42 des Prismas
mit Abstand bzw. entfernt mit einem Schlitz 50 dazwischen
eingebaut angeordnet sein. Die Breite dieses Schlitzes 50 (oder
der Durchmesser des Stiftlochs) kann zum Beispiel 0,3 bis
0,5 mm betragen. Dieser Schlitz 50 arbeitet derart, dass
das Licht Ri von der Lichtquelle 46 auf das Prisma 38 in
einem vergleichsweise kleinen Winkel der Diffusion θ gelenkt
wird. Das Licht mit ausreichender Lichtenergie kann deshalb auf
den gewünschten
Bereich der Schnittstellenoberfläche
gestrahlt werden, ohne dass der Einbau von optischen Elementen,
zum Beispiel einer Kondensorlinse oder Ähnlichem, erforderlich ist,
die in dem optischen Weg zwischen der Lichtquelle 46 und
dem Prisma 38 ansonsten arbeiten. Zudem kann ohne den Einbau
der optischen Elemente, zum Beispiel einer Kondensorlinse oder Ähnlichem,
die in dem optischen Weg zwischen dem Prisma 38 und dem
fotoelektrischen Sensor 52 arbeiten, das reflektierte Licht
Rr mit ausreichender Lichtenergie in dem gewünschten Bereich des fotoelektrischen
Sensors 52 empfangen werden. Dementsprechend können, da
eine Objektivlinse und eine Kondensorlinse in dem Aufbau des Refraktometers
der vorliegenden Erfindung weggelassen werden, die Herstellungskosten
reduziert werden.
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Wie in 10 gezeigt
ist, können
die vorstehend beschriebene Probenstufe 14, die Filtereinrichtung 54 und
die Steuereinrichtung 64 in einem Refraktometer verwendet
werden, das eine Kondensorlinse 49 und eine Objektivlinse 51 hat.
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Anstelle des Verfahrens zum Berechnen
des kritischen Winkelpunkts Pc, das vorstehend beschrieben wurde,
kann auch eine Konfiguration verwendet werden, in der der kritische
Winkelpunkt Pc auf der Basis der Lichtenergieverteilungskurve berechnet
wird, die nach dem Subtrahieren der Lichtenergieverteilungskurve,
die gemessen wird, wenn die Lichtquelle 46 nicht leuchtet,
von der Lichtenergieverteilungskurve, die gemessen wird, wenn die
Lichtquelle 46 leuchtet, erhalten wird.
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Dies entfernt den Einfluss von externem Licht
in großem
Umfang, wodurch vergleichsweise genaue Brechungsindexmessungen durchgeführt werden
können,
auch an einem extrem hellen Ort im Freien.
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Experimentelles
Beispiel
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Um die Effekte der Beschichtung 34 des
Refraktometers 10 gemäß den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zu verifizieren, wurde ein Refraktometer 10 für experimentelle
Zwecke hergestellt und den Experimenten unterzogen, die dafür ausgelegt
wurden, die Leistungsfähigkeit
mit einem herkömmlichen
Refraktometer vergleichen zu können.
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Ein Refraktometer unter Verwendung
einer Probenstufe, die aus SUS316 hergestellt wurde, wurde als ein
Beispiel der Technologie des Standes der Technik verwendet. Für das experimentelle
Beispiel wurde eine zusammengesetzte Beschichtung 34 über der
externen Fläche
der Probenstufe wie in dem herkömmlichen
Refraktometer ausgebildet. Genaue r. wies die Zusammensetzung der
Beschichtung 34 des experimentellen Beispiels Ni: 82 – 84 Gew.-%,
P: 8 – 10
Gew.-%, PTFE: 20 – 26
Vol.-% auf. Der Durchmesser der PTFE-Teilchen, die in dieser Beschichtung 34 enthalten
waren, betrug 0,2 – 0,3 μm.
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Während
des Vergleichsexperiments wurde jeder Typ von Probe auf eine Fläche 24b mit
konischer Form einer Probenführungsfläche 24,
die eine Schnittstellenoberfläche 40 umgab,
getröpfelt
und ein Vergleich wurde gemacht, wie gut jede dieser Proben nach
unten über
die Schnittstellenoberfläche 40 rutschte
und wie leicht diese Proben weggewischt werden konnten. Die Proben,
die verwendet wurden, enthielten Wasser, Zuckerlösung mit einer Konzentration
von 10%, 30% und 50%, Milch, Tomatenketchup, Kondensmilch, Mayonnaise
und schwarzen Honig. Ein Kimwipe-Tuch wurde verwendet, um die Probensubstanzen
wegzuwischen.
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Die Ergebnisse dieser Experimente
sind wie folgt.
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Die Art und Weise, in der die Probe
nach unten rutschte: Wenn Wasser als Probe verwendet wurde, die
unter Verwendung des herkömmlichen
Refraktometers zugeführt
wurde, rutschte die Probe sehr gut nach unten auf die Schnittstellenoberfläche, jedoch,
wenn 10% Zuckerlösung
verwendet wurde, blieben Spritztropfen auf der konischen Fläche hängen. Die
30-%igen und 50-%igen
Zuckerlösungen und
die Milchprobe rutschten nach unten mit einiger Schwierigkeit, während der
Tomatenketchup, die Kondensmilch, die Mayonnaise und die schwarzen Honigproben
große
Schwierigkeit hatten, nach unten auf die Schnittstellenoberfläche zu rutschen.
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Im Unterschied hierzu, wenn das Refraktometer 10,
das für
dieses Experiment hergestellt wurde, verwendet wurde, rutschten
die Wasserprobe und die Zuckerlösungen
mit Dichten von 10%, 30% und 50% alle sehr gut nach unten. Zudem
rutschte die Milchprobe mit einiger Schwierigkeit nach unten, während der
Tomatenketchup, die Kondensmilch, die Mayonnaise und die Schwarzhonigproben
große Schwierigkeit
hatten, nach unten auf die Schnittstellenoberfläche zu rutschen.
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Leichtigkeit, mit der die Proben
weggewischt werden konnten: Unter Verwendung des herkömmlichen
Refraktometers konnten die Wasserprobe und die 10-%ige Zuckerlösungsprobe
leicht mit ein oder zwei Wischern weggewischt werden. Wenn jedoch die
anderen Proben verwendet wurden, war es für Mengen der Probensubstanzen
einfach, dass sie auch dann zurückblieben,
wenn das Wegwischen mit hinzugefügtem
Wasser durchgeführt
wurde.
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Im Unterschied hierzu konnten unter
Verwendung des Refraktometers 10, das für dieses Experiment hergestellt
wurde, das Wasser und die 10-%ige Zuckerlösungsprobe leicht mit ein oder
zwei Wischern weggewischt werden, und wenn alle anderen Proben verwendet
wurden, konnten diese leichter weggewischt werden, wenn Wasser hinzugefügt wurde,
als sie unter Verwendung des herkömmlichen Refraktometers weggewischt
werden konnten.