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Die Erfindung betrifft eine Küvette mit Temperiermantel und insbesondere
eine solche Flüssigkeitsküvette für fotometrische und/oder spektralfotometrische
Messungen, deren Körper einen rechteckigen Querschnitt hat.
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Temperierbare Küvetten der genannten Art dienen dem Zweck, in diesen
Küvetten die Messungen unter Konstanthaltung der Temperatur des Meßmediums oder
auch bei genau einzuhaltenden unterschiedlichen Temperaturen vornehmen zu können.
Die bekannten, einen Temperiermantel aufweisenden Meßküvetten sind zylinderförmige
Küvetten mit rundem Querschnitt, bei denen der entweder durch eine elektrische Heizung
oder eine Temperierflüssigkeit geschaffene Temperiermantel durch eine besondere
Umhüllung des eigentlichen Küvettenkörpers gebildet wird, die ihn mindestens teilweise
als zusätzliche bauliche Maßnahme umschließen muß.
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Diese Temperierküvetten bekannter Art haben, abgesehen von ihrem
erforderlichen, vergleichsweise großen, in vielfacher Hinsicht nachteiligen apparativen
Aufwand, noch den grundsätzlichen Mangel, daß sie sich überhaupt nicht wie die üblichen
Standardküvetten in die gebräuchlichen Haltevorrichtungen der Meßeinrichtung einsetzen
lassen, so daß sie die Durchführung von Messungen in der üblichen Technik und vor
allem von Reihenuntersuchungen nicht möglich machen, wie diese mit Hilfe von schnell
auswechselbaren bzw. in Mehrfachanordnung zu halternden Standardküvetten ausgeführt
werden.
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Die Erfindung bezweckt daher unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile
der bekannten, mit einem Temperiermantel umgebenen Küvetten eine temperierbare Küvette
zu schaffen, die sich gleich einfach wie eine Standardküvetfe handhaben läßt und
die zusammen mit ihrem Temperiermantel eine in sich geschlossene Einheit bildet.
Dies wird bei einer Küvette mit Temperiermantel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Meßkammer der Küvette, die in ihrer Längsrichtung verlaufende,
sich planparallel gegenüberliegende Ein-und Austrittsfenster aufweist, an ihren
nicht vom Meßlicht durchdrungenen anderen, sich ebenfalls parallel gegenüberliegenden
Seitenwänden je von einer Hohlwandung zum Aufnehmen einer in ihr in ihrer Längsrichtung
zirkulierbaren Temperierflüssigkeit umgeben ist und daß diese Hohlwandungen durch
den hohl ausgeführten Boden der Küvette miteinander verbunden sind. Hierdurch ergeben
sich große Vorteile. Der eigentliche Küvettenkörper wird dabei nämlich durch eine
eigene Hohlwandung temperierbar. Es entfällt dabei, daß zusätzlich zum Küvettenkörper
besondere, hohl ausgebildete Halter oder Mantelflächen zum Aufnehmen einer Temperierflüssigkeit
vorhanden sein müssen. Auch ist kein - wie bisher bekannt - aus zwei sich überlappenden
Hälften, zwischen denen sich die Küvette befindet, bestehender Mantel zum Aufnehmen
des Temperiermittels mehr erforderlich. Bei der Küvette gemäß der Erfindung ist
in ihr selbst in besonders vorteilhafter Weise eine Hohlwandungsanordnung gegeben,
in der die Temperierflüssigkeit in Längsrichtung der Küvette zirkulieren kann, was
ihre Meßkammer überall ohne Bildung von Totstellen gleichmäßig umspülbar macht,
wobei sogar der Boden der Meßkammer mittemperierend erfaßt ist. Nicht weniger bedeutungsvoll
ist aber auch, daß die neue Küvette als Temperierküvette in jeden normalen Küvettenhalter
paßt und
keinerlei Änderung der üblichen Meßtechnik bei gleichbleibender Anschlußmöglichkeit
erforderlich macht. Die heute gebräuchlichste Küvette hat eine Schichttiefe von
10 mm und einen quadratischen Querschnitt. Mit Rücksicht auf die allgemein zu erwartende
Normung der Außenmaße einer Standardküvette wird eine Küvette mit quadratischem
Querschnitt allgemein als Rechteck-Küvette angesprochen.
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Die Erfindung kommt mit all ihren Vorteilen aber auch für Küvetten
über 10 mm oder unter 10 mm Schichttiefe in Betracht.
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Zu bevorzugen ist eine Ausführung einer Meßküvette nach der Erfindung,
bei der ihre Meßkammer von einer in Längsrichtung U-förmigen Querschnitt aufweisenden
und außenseitig mit parallelen Flächen versehenen Hohlwandung umgeben ist und bei
der am oberen Ende der U-förmigen Hohlwandungsschenkel Zu und Ableitungsanschlüsse
für die Temperierflüssigkeit vorgesehen sind. Hierbei können die Anschlüsse für
die Temperierflüssigkeit am Kopf der Küvette entweder parallel zur Längsachse der
Küvette oder auch senkrecht dazu, dabei entweder parallel zum Lichtstrahl bzw. senkrecht
zu ihm verlaufend gewählt sein, je nachdem, wie sich die örtlichen Verhältnisse
am günstigsten ergeben.
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Eine Verbilligung bei der Herstellung der erfindungsgemäß ausgebildeten
Meßküvette ergibt sich dadurch, daß die beiden parallelen Seitenwände der Meßkammer,
die senkrecht zum Ein- und Austrittsfenster der Küvette angeordnet sind, aus einem
einzigen, unten U-förmig gebogenen Stück bestehend ausgeführt sind. Es ist aber
auch möglich, die parallelen Seitenwände der Meßkammer durch in optischer Hinsicht
geeignet bearbeitete Fenster, die senkrecht zu den anderen Ein- und Austrittsfenstern
stehen und sich planparallel gegenüberliegen, zu ersetzen und die Meßkammer am Boden
durch Anbringen eines planen Plättchens oder Fensters zu bilden. Die die Ein- und
Austrittsfenster enthaltenden Seiten der Küvette sind dabei so breit und so hoch
gewählt, daß sie auch noch den seitwärtigen Abschluß für die die Temperierflüssigkeit
aufnehmende Hohlwandung bilden.
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Um die Temperierverhältnisse der neuen Meßküvette so gut als möglich
zu begünstigen, ohne die Meßmöglichkeit zu beeinträchtigen, erhalten die die Temperierflüssigkeit
aufnehmenden Hohlwandungen zweckmäßigerweise von dieser Flüssigkeit freigehaltene
Lichtdurchlaßfenster zur Meßkammer hin, welche die Zirkulation der Temperierflüssigkeit
nicht behindern. Diese Durchsichtsfenster liegen sich dabei in den Breitflächen
der Hohlwandungen planparallel gegenüber. Dabei sind die genannten Fenster in den
Breitflächen der Hohlwandung bevorzugt rechteckförmig ausgeführt und weisen mit
ihrer Längsrichtung in Längsrichtung der Küvette.
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Damit die Verwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäß ausgebildeten
Meßküvette durch ihren Temperiermantel gegenüber einer Küvette ohne einen solchen
Mantel nicht beeinträchtigt wird, kommt es in Betracht, auch im Hohlboden der Küvette
ein von Temperierflüssigkeit freigehaltenes, bevorzugt rundes Lichtdurchlaßfenster
vorzusehen. Die genannten Lichtdurchlaßfenster können dabei zweckmäßig durch kurze
Röhrchen gebildet sein, die quer in der betreffenden Hohlwandung der Küvette eingesetzt
sind.
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Eine weitere, besonders zweckdienliche Verwendungsmöglichkeit ergibt
sich, wenn die neue Meßküvette als thermostatisierbare Durchfluß- und/oder
Auslaufküvette
ausgebildet ist mit am Boden der Küvette nach außen führendem Stutzen, welcher eine
Verbindung zur Meßkammer der Küvette bildet.
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Nachstehend ist die Erfindung mit ihren verschiedenen Einzelheiten
an Hand von Zeichnungen in Ausführungsbeispielen noch näher erläutert und beschrieben.
Es zeigt im einzelnen Fig. 1 in einem Mittellängsschnitt eine Küvette mit Temperiermantel
nach der Erfindung, F i g. 2 einen Längsschnitt durch diese Küvette entsprechend
der Schnittlinie II-II in Fig. 1, Fig. 2 a die gleiche Teilschnittansicht durch
den Kopf der Küvette nur mit dem Unterschied, daß die Zu- bzw. Abführung der Temperierflüssigkeit
oben in Längsrichtung der Küvette stattfindet, Fig. 3 einen horizontalen Querschnitt
nach der Schnittlinie III-III in Fig. 1, F i g. 4 einen horizontalen Querschnitt
nach der Schnittlinie IV-IV in F i g. 1, Fig. 5 einen Mittellängsschnitt durch eine
etwas abgeänderte Ausführungsform der Küvette nach der Erfindung, F i g. 6 einen
Mittellängsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten
temperierbaren Küvette mit zusätzlich vorgesehenen Lichtdurchtrittsfenstern in der
die Temperierflüssigkeit enthaltenden Hohlwandung, wobei diese Fenster von Temperierflüssigkeit
freigehalten sind, Fig. 6 a eine gegenüber Fig. 6 etwas vergrößert dargestellte,
ihr entsprechende Längsschnitt-Teilansicht lediglich durch den Boden der Küvette,
die durch einen nach unten führend angeschlossenen Stutzen zugleich zu einer temperierbaren
Durchfluß-oder Auslaufküvette gemacht ist, Fig. 7 einen Längsschnitt nach der Schnittlinie
VII-VII in F i g. 6, Fig. 8 einen horizontalen Querschnitt nach der Schnittlinie
VIII-VIII in F i g. 6 und F i g. 9 einen horizontalen Querschnitt nach der Schnittlinie
IX-IX in F i g. 7.
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Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Meßküvette hat rein äußerlich
gesehen die gleiche Form und Größe einer normalen sogenannten Viereck-Meßküvette,
gebildet durch die vier äußeren Wandungsplättchen 1, 2, 3 und 4. Von diesen Plättchen
sind die Plättchen 1 und 2 planparallel und glasklar durchsichtig. Diese Plättchen
bilden die Durchlaßfenster für das Meßlicht, das die mit der Meßflüssigkeit gefüllte
Meßkammer 5 zu durchsetzen hat. Diese Meßkammer ist seitlich begrenzt durch zwei
Wandungsplättchen 6 und 7, die zwischen die Fensterplättchen 1 und 2 eingesetzt
sind. Es entstehen so zwischen den genannten Plättchen 6 und 3 sowie 7 und 4 zwei
Hohlwandungen 8 und 9 zur Aufnahme einer Temperierflüssigkeit. Den unteren Abschluß
findet die Meßkammer 5 durch ein Viereckplättchen 10, welches unten an die die Meßkammer
seitlich begrenzenden Plättchen 6 und 7 angesetzt ist und welches auch den Abschluß
der Meßkammer unten an den Fensterplättchen 1 und 2 der Küvette herstellt. Die Anordnung
ist dabei so getroffen, daß zwischen dem unteren Meßkammerplättchen 10 und dem unteren
Küvettenplättchen 11 ein Hohlboden 12 vorhanden ist, welcher die Hohlwandungen 8
und 9 miteinander verbindet.
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Die Hohlwandungen 8 und 9 zusammen mit dem Hohlboden 12 ummanteln
die Meßkammer 5 großflächig auf beiden Seiten und unten und lassen dabei
lediglich
die beiden Fenster für das Meßlicht in den Wandungsplättchen 1 und 2 frei. In diesem
Hohlraum befindet sich eine Temperierflüssigkeit, die dafür sorgt, daß die Meßflüssigkeit
in der Meßkammer 5 während der Messung auf genau gleichbleibender Temperatur gehalten
wird und gehalten werden kann.
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Diese Temperatur kann beliebig auf verschiedene Werte eingestellt
sein. Die Temperierflüssigkeit zirkuliert dabei durch die Hohlwandungsräume 8, 9
und 12. Ihre Zu und Abführung erfolgt am oberen Ende der Hohlwandungen 8 und 9 durch
Anschlußzapfen 13 bzw. 14, die mit ihren Bohrungen 15 und 16 mit dem die Meßkammer
5 U-förmig ummantelnden Hohlraum 8, 9, 12 in Verbindung stehen. Die Zu-und Ableitung
der Temperierflüssigkeit erfolgt zweckmäßig durch zwei Schläuche, die den Zapfen
13 und 14 aufgesteckt werden können und auf diesen Zapfen durch die Oliven 17 und
18 ihren Halt finden. Die Anschlußzapfen 13 und 14 sind nach Fig. 1 bis 3 an der
Vorderseite der Küvette angebracht. und zwar so, daß sie parallel zu den Außenplättchen
3 und 4 verlaufen, diesen gegenüber jedoch in seitlicher Richtung nicht vorstehen.
Die Meßkammer 5 ist oben durch einen Konusstopfen 19 zu verschließen.
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Es ist aber auch möglich, die Anschlüsse für die Temperierflüssigkeit
am Küvettenkopf nach oben weisend vorzusehen, wie dies in F i g. 2 a mit 13 a beipsielsweise
veranschaulicht ist. Der Abschlußstopfen ist hierbei ebenfalls mit 19 eingezeichnet.
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Die Ausführungsform der Temperierküvette nach F i g. 5 unterscheidet
sich von der beschriebenen Ausführungsform entsprechend den Fig. 1 bis 4 nur dadurch,
daß die Meßkammer 5 hierbei durch ein gemeinsames U-förmig gebogenes Plättchen 20
gebildet ist, dessen Boden 20' also nicht in Form eines besonderen Plättchens aufgesetzt
werden muß.
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Entsprechend der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 9 sind der Meßkammer
5 zusätzlich zu den Fensterplättchen 1 und 2 noch zwei weitere planparallele Lichtdurchlaßfenster
21 und 22 zugeordnet, die die Hohlwandungen 8 und 9 durchsetzen und die durch die
beiden kurzen rechteckigen zwischengesetzten Rohrstücke 23 und 24 gebildet werden.
Diese Fenstereinsätze sind so bemessen, daß sie ein genügend großes Feld für den
Durchtritt von für bestimmte Untersuchungen notwendigem Erreger Licht schaffen,
welches die in der Meßkammer 5 befindliche Untersuchungsflüssigkeit in Richtung
des Pfeiles E durchsetzt, und zwar im rechten Winkel zum Meßlicht, wie es in F i
g. 7 durch den Pfeil M dargestellt ist. Die Plättchen 6 und 7 der Meßkammer, die
sonst transparent ausgeführt sein können, sind im vorliegenden Falle daher mindestens
im erforderlichen Bereich gleichfalls glasklar durchsichtig vorgesehen.
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Wie aus F i g. 7 hervorgeht, bleibt längs der kurzen Röhrchen 23,
24 noch genügend Platz 26 bzw. 27 zum Zirkulieren der Temperierflüssigkeit (vgl.
Pfeile P).
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Häufig kommt es auch in Betracht, die Meßflüssigkeit in der Kammer
5 vom Boden der Küvette her durch Licht zu erregen. Um die beschriebene Temperierküvette
auch hierfür brauchbar zu machen, kann auch im Boden der Küvette ein Fenster 28
vorgesehen sein, welches durch ein kurzes Rohrstück 29 gebildet ist, welches den
Hohlboden 12 in seinem Bereich von Temperierflüssigkeit freihält. Auch in diesem
Fall ergibt sich außen an diesem Rohrstück 29 noch genügend Platz 30 zum Durchzirkulieren
der Temperierflüssigkeit.
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Entsprechend der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ist damit
eine Fluoreszenz-Küvette geschaffen, die thermostatisierbar ist. Der Erregerstrahl
kann sowohl durch den Boden als auch seitlich im Winkel von 900 zum Meßstrahl auf
die Küvette gegeben werden. Die Ausführungsformen der Küvette nach F i g. 1 und
auch nach F i g. 6 können ferner in einen an sich bekannten Thermohalter gegeben
werden, der zusätzlich noch mit helfen kann, die Küvette auf einer engeren Temperaturkonstanz
zu halten.
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Dies kann geschehen, während die Küvette im Meßeinsatz steht oder
auch zur Vorbereitung der Messung.
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In der Ausführungsform z. B. nach F i g. 6 a kann die beschriebene
Küvette auch als thermostatisierbare Durchfluß- und/oder Auslaufküvette verwendet
werden. Zu diesem Zweck wird der Bodenfläche 10 des Meßraumes 5 der Küvette ein
nach unten führender Stutzen 31 angeschlossen, der z. B. mit einer Olive 32 zum
Halten für einen übersteckbaren Schlauch versehen ist, wobei dieser Schlauch wahlweise
abklemmbar gemacht sein kann. Es kann aber auch jede andere geeignete Anordnung
zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Durchlauf- oder Ablauföffnung vorgesehen
sein.