DE1154651B - Differentialrefraktometer zur Bestimmung der Zusammensetzung von Fluessigkeiten - Google Patents

Differentialrefraktometer zur Bestimmung der Zusammensetzung von Fluessigkeiten

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DE1154651B
DE1154651B DEB57004A DEB0057004A DE1154651B DE 1154651 B DE1154651 B DE 1154651B DE B57004 A DEB57004 A DE B57004A DE B0057004 A DEB0057004 A DE B0057004A DE 1154651 B DE1154651 B DE 1154651B
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DE
Germany
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light
liquid
liquids
composition
housing
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Pending
Application number
DEB57004A
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English (en)
Inventor
Dr Manfred Klier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/4133Refractometers, e.g. differential

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

  • Differentialrefraktometer zur Bestimmung der Zusammensetzung von Flüssigkeiten Bekannt sind Vorrichtungen zur Bestimmung der Zusammensetzung von Flüssigkeiten oder Lösungen fester Stoffe in Flüssigkeiten durch Messung der Dichte bzw. der Brechungszahl für sichtbares Licht.
  • Beide physikalischen Kenngrößen sind temperaturabhängig. Diese Temperaturabhängigkeit muß bei der Messung berücksichtigt werden, um ein genaues Ergebnis zu erhalten. Im allgemeinen wird die Temperatur gemessen und während der Prüfung konstant gehalten. Mit Umrechnungstabellen kann danach die gesuchte Zusammensetzung ermittelt werden. Diese Messungen sind daher sehr umständlich.
  • Bekannt ist weiterhin eine Vorrichtung zur Untersuchung von Flüssigkeiten, die aus zwei nebeneinanderliegenden, von festen Wänden gebildeten Hohlräumen zur Aufnahme der Flüssigkeiten besteht. Die beiden Hohlräume sind durch eine Scheidewand getrennt. Um beide Flüssigkeiten erwärmen zu können, wird die Vorrichtung mit den beiden Hohlräumen in einen Kasten gesetzt, in welchem sich eine erwärmte Flüssigkeit befindet. Einrichtungen, um ohne zusätzliche Erwärmung einen Ausgleich der Temperaturen der beiden Flüssigkeiten zu erreichen, sind hierbei jedoch nicht vorgesehen.
  • Es ist weiterhin ein aus Metall bestehendes Doppelprisma mit zwei Hohlräumen zur Aufnahme der Flüssigkeiten bekannt. Die Hohlräume sind durch eine dünne Wand getrennt. Zum Ausgleich der meist unterschiedlichen Temperaturen der Flüssigkeiten in den beiden Hohlräumen ist der Boden des Gerätes mit Kanälen versehen, in welchen Wasser konstanter Temperatur fließt. Die Temperatur wird durch einen Thermostaten konstant gehalten. Durch diese Maßnahme wird zwar ein guter Temperaturausgleich der beiden Flüssigkeiten erzielt, nachteilig ist aber, daß die Apparatur den sehr aufwendigen Thermostaten benötigt, der sowohl eine bequeme Handhabung wie die schnelle Ortsbeweglichkeit des Gerätes hindert.
  • Nach einem eigenen, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag kann man für die Bestimmung der Zusammensetzung von Flüssigkeitsgemischen und Lösungen ein Gerät verwenden, das aus einem lichtdichten Gehäuse mit Ein- und Austrittsöffnungen für das Licht und die zu untersuchende Flüssigkeit besteht, in dem ein Hohlprisma mit durchsichtigen Seitenwänden, ein Farbfilter und eine schräg zur Achse des Lichtes angeordnete Durchsichtsskala angebracht sind. Bei der Messung wird die Flüssigkeit in das Hohlprisma gefüllt. Dann betrachtet man ein von außen kommendes, in das Gerät fallendes Lichtbündel durch dieses Prisma und eine Durchsichtsskala hindurch zusammen mit einem zweiten Licht- bündel, das als Lichtmarke dient. Je nach der Brechungszahl der Flüssigkeit erscheint die Skala gegenüber der eingespiegelten Lichtmarke mehr oder weniger verschoben. Die scheinbare Verschiebung der Skala infolge der Temperaturabhängigkeit der Brechungszahl wird hierbei durch eine gegenläufige Bewegung der Skala kompensiert, die durch einen Bimetallstreifen bewirkt wird, der in Wärmekontakt mit der Flüssigkeit steht.
  • Bei dieser Anordnung ist es allerdings nicht möglich, an einer drehbaren Skala von außen die Zusammensetzung der Flüssigkeit genau abzulesen.
  • Die Erfindung betrifft ein Differentialrefraktometer zur Bestimmung der Zusammensetzung von Flüssigkeitsgemischen oder Lösungen unter Benutzung der Brechungszahl für sichtbares Licht mit einem lichtdichten Gehäuse mit Ein- und Austrittsöffnung für das Licht und mit Zu- und Ablauföffnung für die zu untersuchende und für eine Vergleichsflüssigkeit, mit zwei im Gehäuse übereinanderliegenden, mit Prüf- bzw. Vergleichsflüssigkeit gefüllten Hohlprismen mit durchsichtigen Seitenwänden und einer metallischen Trennwand, einem Farbfilter und einem von außen zu bedienenden optischen Kompensator. Die Erfindung besteht darin, daß die Trennwand als dünne, die Wärme gut leitende Folie ausgebildet ist. Mit diesem Gerät kann die Zusammensetzung eines Flüssigkeitsgemisches gemessen werden, ohne daß die Temperatur des Gemisches bekannt sein muß. Das Meßergebnis ist in einem weiten Temperaturbereich nahezu temperaturunabhängig. Dies wird erreicht durch Anwendung eines optischen Differenzverfahrens.
  • Zwei parallele monochromatische Lichtstrahlen fallen durch zwei übereinander angeordnete Hohlprismen, die durch eine Metallfolie mit hoherWärmeleitzahl getrennt sind. Unterschiedliche Temperaturen der beiden Flüssigkeiten werden durch die dünne, die Wärme gut leitende Metallfolie zwischen den beiden gefüllten Hohlprismen schnell ausgeglichen.
  • Das eine der beiden Prismen ist mit der zu messenden, das andere mit einer Vergleichsflüssigkeit gefüllt.
  • Haben beide Flüssigkeiten ein unterschiedliches Brechungsvermögen, so verlaufen die beiden Lichtstrahlen nach dem Austritt aus dem Hohlprisma nicht mehr parallel, sondern sie schließen einen Winkel ein.
  • Es zeigt sich nun, daß dieser Winkel fast unabhängig ist von der den beiden Flüssigkeiten gemeinsamen, durch die Metallfolie übertragenen Temperatur. Der Winkel kann als Meßgröße dienen, indem z. B. der Abstand der beiden Strahlen in einer vorgegebenen Entfernung vom Prisma mittels einer von außen verstellbaren, in einem der beiden Strahlengänge oder in beiden angeordneten oder eingespiegelten Skala gemessen wird, welche es gestattet, die Konzentration direkt abzulesen. Noch vorteilhafter ist es, ein - Meßverfahren zu benutzen, bei dem die durch die unterschiedliche Brechung verursachte Strahlenversetzung durch Einschalten eines optischen Kompensators, z. B. einer durchsichtigen, drehbaren planparallelen Platte, in einem der beiden Strahlengänge bei geeigneter Winkellage zum Strahl rückgängig gernacht wird. Eine außen am Drehknopf dieser planparallelen Platte angebrachte kreisringförmige Skala kann direkt in Konzentrationseinheiten für eine bestimmte binäre Mischung geeicht werden.
  • Die Skala ist auswechselbar, um das Gerät für beliebige Stoffe verwenden zu können.
  • In der Praxis werden nicht zwei voneinander getrennte Lichtstrahlen durch die beiden Hohlprismen geschickt. Vielmehr tritt das Licht durch einen gemeinsamen Eintrittsspalt, welcher senkrecht auf der durch die Trennfolie zwischen den beiden Hohlprismen definierten Ebene steht, in das Gehäuse ein.
  • Das Auge betrachtet diesen Spalt, während es durch beide Hohlprismen gleichzeitig blickt. Es sieht ihn als durchlaufende gerade Linie, wenn Meß- und Vergleichsflüssigkeit die gleiche Brechungszahl besitzen. Ist dies nicht der Fall, so erscheint die eine Spalthälfte gegenüber der anderen mehr oder weniger verschoben. Die Kompensationseinrichtung wird nun so lange gedreht, bis Abgleich erfolgt ist, d. h. bis wieder eine durchlaufende gerade Linie erscheint.
  • Wenn im folgenden von »Lic,htstrahlen« die Rede ist, so ist ein zum besseren Verständnis isoliert gedachtes Teilbündel gemeint, das von der Mitte der oberen bzw. unteren Spalthälfte durch die Mittelebene des oberen bzw. unteren Hohlprismas ins Auge des Beschauers fällt.
  • Hinter der Lochblende ist für den Lichtaustritt eine Sammellinse angebracht. Um die Vorrichtung auch bei Dunkelheit benutzen zu können, kann in dem Gehäuse eine Lichtquelle angebracht werden. Zum bequemeren und schnellen Füllen und Entleeren des Hohlprismas wird eine von außen zu bedienende Pumpe mit dem Gehäuse innen oder außen verbunden.
  • Der Aufbau des Gerätes sei an Hand der Abbildungen beschrieben.
  • In dem lichtdichten Gehäuse 1 sind zwei gleich große, übereinanderliegende Hohlprismen 2 und 3 mit durchsichtigen Stirnwänden angebracht. Ein Teilbündel 4 des in zwei Hälften 4 und 5 entsprechend den beiden Hohlprismen aufgeteilten Lichtstrahles geht durch die eine Hälfte eines Lichteintrittsspaltes 6, durch ein hinter dem Spalt angeordnetes Rotfilter 7, wo es grob monochromatisiert wird, durch das mit Vergleichsflüssigkeit gefüllte Hohlprisma 3 und durch die Okularblende 8 in das mit 9 bezeichnete Auge des Beschauers. Das zweite Teilbündel S des Lichtstrahles geht durch die andere Hälfte des Spaltes 6, das Rotfilter 7, das mit der zu messenden Flüssigkeit gefüllte Hohlprisma 2 und durch eine durchsichtige, planparallele, drehbar gelagerte Glasplatte 10 wie das Teilbündel 4 in das Auge des Beschauers. Durch Drehung der planparallelen Platte von außen mittels des Drehknopfes 11 wird der im Hohlprisma 2 abgelenkte Lichtstrahl in die Bahnrichtung des Lichtbündels 4 zurückgeführt, so daß beide Lichtbündel parallel zueinander in das Auge des Beschauers eintreten. Die auf der Skala des Drehknopfes 11 angezeigte Verdrehung der planparallelen Platte ist ein Maß für die Zusammensetzung des Flüssigkeitsgemisches.
  • Die Vergleichsflüssigkeit wird durch eine mit einer Schraube verschlossene Öffnung 12 in der Gehäusewand in das Hohlprisma 3 eingeführt. Die zu messende Flüssigkeit wird mittels des Gummiballs 13, der im oder am Gehäuse 1 befestigt ist, über den Zulaufstutzen 14 in das Hohlprisma 2 eingesaugt und nach Messung mit dem Gummiball wieder ausgdrückt.
  • Für eine genaue Messung ist es notwendig, daß Vergleichsflüssigkeit und zu messende Flüssigkeit die gleiche Temperatur haben. Um eine rasche Übertragung der Wärme zwischen den beiden Flüssigkeiten zu gewährleisten, ist zwischen den beiden Hohlprismen eine aus einer dünnen, gut wärmeleitenden Metallfolie hergestellte Trennwand 15 angeordnet.
  • Hat die zu messende Flüssigkeit beim Einfüllen eine andere Temperatur als die Vergleichsflüssigkeit, so erfolgt durch Wärmeleitung ein rascher Temperaturausgleich, begünstigt durch die kleinen Volumina der Hohlprismen. Nach dem Ausgleich ist das Meßergebnis nahezu unabhängig von der sich einstellenden Mischungstemperatur, wenn der Temperaturgang der Brechungszahlen beider Flüssigkeiten weitgehend übereinstimmt. Dies ist bei vielen Flüssigkeiten der Fall. Als Vergleichsflüssigkeit wählt man außerdem zweckmäßig eine Mischung, deren Zusammensetzung etwa in der Mitte des in Frage kommenden Mischungsbereiches liegt.
  • Ein Beschlagen der optischen Elemente im Innern des Gerätes vermeidet man durch Einbringen eines die Luftfeuchtigkeit absorbierenden Trockenmittels, welches ersetzt wird, wenn es unbrauchbar ist. Für genauere Messungen wird statt der Lochblende 8 eine Sammellinse angebracht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Differentialrefraktometer zur Bestimmung der Zusammensetzung von Flüssigkeitsgemischen oder Lösungen unter Benutzung der Brechungszahl für sichtbares Licht mit einem lichtdichten Gehäuse mit Ein- und Austrittsöffnung für das Licht und mit Zu- und Ablauföffnung für die zu untersuchende und für die Vergleichsflüssigkeit, mit zwei im Gehäuse übereinanderliegenden, mit Prüf- bzw. Vergleichsflüssigkeit gefüllten Hohlprismen mit durchsichtigen Seitenwänden und einer gemeinsamen metallischen Trennwand, einem Farbfilter und einem von außen zu bedienenden optischen Kompensator, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Trennwand als dünne, die Wärme gut leitende Folie ausgebildet ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 55 773; USA.-Patentschriften Nr. 2 445 044, 2 601 128; Journ. Opt. Soc. Amer., 1958, S. 581.
DEB57004A 1960-03-10 1960-03-10 Differentialrefraktometer zur Bestimmung der Zusammensetzung von Fluessigkeiten Pending DE1154651B (de)

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DEB57004A DE1154651B (de) 1960-03-10 1960-03-10 Differentialrefraktometer zur Bestimmung der Zusammensetzung von Fluessigkeiten
CH239761A CH390573A (de) 1960-03-10 1961-02-28 Differentialrefraktometer zur Bestimmung der Zusammensetzung von Flüssigkeiten

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DE1154651B true DE1154651B (de) 1963-09-19

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ID=6971527

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3024061A1 (de) * 1980-06-26 1982-01-14 Fuchs, Peter, 8050 Freising Refraktometer
US4451147A (en) * 1981-08-31 1984-05-29 Karel Dobes Refractometer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE55773C (de) * J. BERNSTRÖM in Stockholm, Fleminggatan 14 Vorrichtung zur Untersuchung von Flüssigkeiten
US2445044A (en) * 1945-11-09 1948-07-13 American Cyanamid Co Differential refractometer
US2601128A (en) * 1950-01-11 1952-06-17 American Optical Corp Refractometer with temperature compensating means

Patent Citations (3)

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CH390573A (de) 1965-04-15

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