DE1797547A1

DE1797547A1 - Vorrichtung zur Messung der Lichtabsorption,insbesondere der Extinktion

Info

Publication number: DE1797547A1
Application number: DE19661797547
Authority: DE
Inventors: Allington Robert W
Original assignee: Instrumentation Specialties Co
Current assignee: Instrumentation Specialties Co
Priority date: 1966-08-02
Filing date: 1966-12-14
Publication date: 1971-11-25
Also published as: GB1168815A; US3463927A; DE1547376A1; FR1507566A

Description

Vorrichtung zur Messung der Lichtabsorption, insbesondere der Extinktion Die Erfindung betrifft eine Vorriohtung zur Messung der Lichtabsorption, insbesondere der Extinktion, mit mindestens einer von einer Lichtquelle durohstrahlten Lichtabsorptionszelle und Photozellen zur Erzeugung eines Signals in Abhängigkeit vom Lichtstrom, Es ist sehr häufig erforderlich, die Lichtabsorption bestimmter Stoffe, insbesondere Fltlssigkeiten zu messen, um aus der Lichtabsorption bei bestimmten Wellenlängen auf physikalische Eigenschaften schliessen zu können.
Ferner ist es bei bestimmten chemischen Fraktionierungsverfahren wünschenswert, die Extinktion zu messen, d.h. den Logarlthous des Quotienten aus der Lichtintensität nach dem Durchgang des Strahlenbtlndels durch einen Stoff zu der Lichtintensität vor dem Durchgang. Hierzu werden im allgemeinen zwei Lichtabsorptionszellen banutzt, wobei die eine den zu untersuchenden Stoff enthält, während die andere als Bezugsnormal dient.
Die an den Ausgängen der Lichtabsorptionszellen auftretenden Lichtströme werden in üblicher Weise mittels Photozellen ausgewertet. BUr die Messung der Extinktion ist es vorteil haft, photozellen mit logarithmischer Charakteristilk zu verwenden, die in Reihe geschaltet werden, wie dies in der parallelanmeldung P 15 47 376 beschrieben ist.
Der Grad der Absorption hängt üblicherweise stark von der Wellenlänge des veendeten Lichtes ab. Rs ist daher erforderlich, jeweils Licht entsprechender Wellenlänge auf die Lichtabsorptionszellen fallenzulassen, um Meßergebnisse für verschiedene Wellenlängenbereiche zu erzielen.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine einfache und leicht an die gewünschten Wellenlängenbereiche anzupassende Vorrichtung zur Messung der Lichtabsorption, insbesondere der Extinktion, zu schaffen, die außerdem die Anpassung an unterschiedliche Betribsverhältnisse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Lichtquelle aus einer Niederdruck-Quecksilberdampflampe besteht, in deren Nähe ein Rohrteil angeordnet ist, das bei Bestrahlung mit UV-Licht fluereszierendes Material enthält und dessen Ende nahe der Lichtabsorptionszelle liegt. Bei Verwendung von zwei lichtabsorptionszellen liegen diese Jeweils nahe der beiden Enden des Rohrteils.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also außer dem Licht einer Lichtquelle mittels des fluoreszierendes Material enthaltenden Rohrteils ein Lichtkontinuum gr6ßerer Wellenlänge erzeugt. Aus diesem Licht kann dann durch Zwischenschaltung von Licht bestimmter wellenlänge durchlassenden Lichtfiltern zwischen jeder der Lichtabsorptionszelien und der zugehörigen Photozelle der gewünschte Messbereich innerhalb der erzeugten Bandbreite ausgewertet werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausftlhrungsbeispiele zeigenden Figuren näher erläutert : Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einem Gehäuse mit abge nommenem Deckel.
Fig. 2 zeigt die Seitenansicht der gleichen Vorrichtung mit entfernterSeitenwand.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine mögliche Anordnung der Lampe und es Fluoreszenzrohres.
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Figur 3.
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung ist eine ultraviolettlampe 10, eine Niederdruck-Quecksilbverdampflampe, in einer Fassung 25 an einer Seitenwand des GehKuses relativ zu einem Fluoreszenzmaterial enthaltenden Rohr 11 zentrisch befestigt. Dieses Rohr ist mittels an der Rückwand 27 des Gehäuses befestigten Klammern 26 gehaltert. Zwei Lichtabsorptionszellen 12, und 12', von denen die eine du zu messende Material enthält, Während die andere als Bezugsnormal dient, sind durch die Deckplatte und die Bodenplatte des Gehäuses geführt und mittels geeigneter Vorrichtungen befestigt.
Eine Vergleichsphotzelle 13 und eine Mussphotozulle 13, sowie die zugehörigen Lichtfilter 14 und 14', sind gegenüber dem Rohr 11 axial ausgerichtet befestigt. Zwischen dem einen Ende des Rohres 11 und der Liohtbsorptionszelle 12 ist ein Schieber 28 angeordnet, der über eine Zahnstange mit einem Antriebszahnrad 29 in Eingriff steht. Dieses Zahnrad ist auf einer durch eine Öffnung in der Deckplatte 30 geführten Welle befestigt. Durch Drehung des Knopfes 31 im Uhrzeigersinn wird der Schieber 28 in Richtung auf die Seitenwand des Gehäuses verschoben.
Der Schieber besitzt eine Öffnung 32, die in der dargestellten Stellung den Lichtdurchfall aus dem Ende des Rohres ii zur Lichtabsorptionszelle 12 zuläßt.
Wird als fluoreszierendes Material in dem Rohr 11 ein mit Cer aktivierter Lanthanfluoridphosphor veruendet, wie er beispielsweise in der US Patentschrift s 450 548 beschrieben ist, so erhält man bei Erregung mit Quecksilberdempflicht einer Wellenlänge von 254 m u Licht mit einer Wellenlänge von 270 bis 330 m u# Ein erheblicher Prozentsatz dieses Fluoreszenzlichtes tritt aus den Enden des Rohres 11 aus und gelangt auf der einen Setite durch die Öffnung 32 des Schiebers 28 auf die Lichtabsorptionszelle.
Der Schie ber 28 hat ferner zwei Spiegel 33 und 34, die ii Abstand voneinander diagonal so angeordnet sind, daß das Licht der Lampe 10 bei der dargestellten Stellung des Sohiebers 28 nicht direkt aur die Lichtabsorptionsfelle fällt. Durch Verschiebung des Schiebers 28 kann jedoch der Spiegel 33 in eine Stellung direkt hinter der Lampe und gleichzeitig der Spiegel 34 ein eine Stellung längs der Achse des Rohres gebraucht werden, so daß die auf den Spiegel 33 auftreffenden horizontalen Lichtstrahlen der Lampe aur den Spiegel 34 und von diesem durch die Lichtabsorptionszelle reflektiert werden.
Auf diese Weise kann durch die Lichtabsorptionszelle Licht mit einer Wellenlänge von entweder 254 m /u oder Fluoreszenzlicht aus dem Rohr 11 gerührt werden.
Zwischen dem anderen Ende des Rohres 11 und der Lichtabsorptionszelle 12' ist ein entsprechender Schieber 28' bewegbar angeordnet, der eine Öffnung 32' und diagonal stehende Spiegel 33' und 34' aufteist. Auf diese Weise kann durch die Lichtabsorptionszelle 12' durch entsprechende Drehung des Knopfes 35 ebenfalls Licht mit einer Wellenlänge von 254 m u oder Fluoreszenzlicht aus dem Rohr 11 geführt werden.
Zur Eichung und Nullpunktseinstellung der Vorrichtung ist ein weiteres Schieberteil 36 vorgesehen, das zwischen der Lichtabsorptionszelle 12 und einem Filter 14 angeordnet ist; Das Schieberteil 36 besitzt eine keilförmige Öffnung 37 und kann mittels einer Zahnstange und eines mit dieser zusammenwirkenden Antriebszahnrades 38 durch Drehung des Knopfes 39 hin und her bewegt werden. In der dargestellten Stellung gestattet die wirksame Blendenöffnung nur einen mintinalen Lichtdurchtritt von der Lichtabsorptionszelle zur Photzelle. Durch Verschiebung des Schiebers 36 zur Seitenwand des Gehäuses hin wird die wirksame Blendenöffnung vergrößert, so daß ein größerer Teil des Lichtes auf die Photozelle trifft. Durch Drehung des Knopfes 39 kann daher die Nullinie der Ausgangsspannung eingestellt werden.
Zwischen den Lichtabsorptionszellen 12 und 12' und den zugehörigen Photozellen 13 und 13' sind Liehtfiiter 14 und 14' angeordnet. Diese können von der Art sein, wie in der UM-Patentschrift 3 243 595 beschrieben0 Diese Filter haben einen Arbeitsbereinch von 245 bis 290 m Die Grenze bei 290 m u ergibt photometrische Messungen bei einer nittleren Wellenlänge von im wesentlichen 280 m u und einer Bandbreite von 20 m u zwischen 270 und 290 m u.
Ein weiteres Schieberteil 40 ist zwischen der Lichtabsorptionszelle 12' und der Photozelle 13'angeordnet und durch Drehung des Knopfes 41 verschiebbar. Dieses Schieberteil weist zur Weichung des Gerätes mehrere Lichtabsorptions-Standards 42, 43 und 44 auf, die beispielsweise aus Metallsieben oder halb durchlässigem Glas bestehen können und einen bekannten Prozentsatz des auf sie auffallenden Lichtes durchlassen.
Bei Betrieb dieser Vorrichtung wird das zu messende Material beispielsweise in oder durch die Lichtabsorptionszelle 12' geleitet, während in oder durch die Lichtabsorptionszeile 12 ein als Bezugsstoff dienendes Material geleitet wird. Das durch die Lichtabsorptionszellen auf die entsprechenden Photozellen 13 und 13' fallende Licht erzeugt Ausgangsspannungen, die in geeigneter Weise, beispielsweise in der in der Paralielanmeldung P 15 47 376 beschriebenen Art ausgewertet werden.
Figuren 3 und 4 zeigen eine Abwandlung der Anordnung der Lampe 10 und des Rohres 11 im Aufriss (Figur 3) und in der Seitenansicht (Figur 4). Bei dieser Anordnung sind die Lampe 10 und das Rohr 11 von einem elliptischzylindrischen Reflektor 45 umgeben, dessen eine Brennachse 46 durch die hellste Stelle der Lampe und dessen andere Brennachse 48 durch die Achse des Rohres 11 geht.
Der Reflektor 45 konzentriert daher das Licht auf das Rohr 11 und verstärkt so das von diesem abgegebene Fluoreszenzlicht. Ferner ist es zweckmäßig, das aus den Enden des Rohres 11 austretende Licht so zu sammeln, daß beim Durchtritt durch die optischen Zellen weniger Licht verloren geht. Dies kann durch Abrunden der Enden des Rohres 11 su einer konvexen Linsenform erreicht werden. Stattdessen können auch auf den flachen Enden des Rohres 11 konvexe Linsenelemente 49 durch Aufkleben, Aufklammern oder auf sonstife Weise befestigt werden.
Durch Verwendung des elliptischen Reflektors 45 und der Kollimatorvorrichtung 49 an den Enden des Rohres 11 kann trotz Verwendung einer kleineren und weniger aurwendigen Lampe eine für eine gute Stabilität hinreichende Belichtung der Photozellen ersielt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Messung der Lichtabsorption, insbesondere der Extinktion, mit mindestens einer von einer Lichtquelle durchstrahlten Lichtabsorptionszelle und mit Photozellen zur Erzeugung eines Signals in Abhängigkeit vom Lichtstrom» dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle(1O)aus einer Niederdruck-Quecksilberdampfampe besteht, in deren Nlihe ein Rohrteil(11)angeordnet ist, das bei Be strahlung mit UV-Licht fluoreszierendes Material enthält und dessen Ende nahe der Lichtabsorptionszeiie(12, 12') liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Lichtabsorptionszellen(12, 12'),die Jeweils nahe der beiden Enden des Rohrteils (11) liegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Licht bestimmter Wellenlänge durchlassende Lichtfilter (14, 14') zwischen jeder der Lichtabsorptionszellen (12; 12') und der zugehörigen Photozelle (13; 13').
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der einen Lichtabsorptionszelle (12) und der zugehdrigen Photozelle (13) ein beweglicher Schieber (36) mit einer ftung (37) mit veränderbarer Öffnungsfläche und zwischen der anderen Lichtabsorptionszelle (12') und der zugehörigen Photozelle (13') ein beweglicher Sohieber (40) mit einer Mehrzahl von Lichtabsorptions-Standards (42, 43, 44) angeordnet ist,
5. Vorrichtung nach einem der Anspruche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Enden des Rohrteils (11) und den lichtabsorptionszellen (12, 122) Jeweils ein bewegliches Schieberteil (28, 28') angeordnet ist, das eine in einer Stellung des Schieberteiis (28) 28') axial mit dem Rohrteil (11) fluchtende Öffnung (32, 32') sowie zwei im Abstand von dieser und voneinander angeordnete, diagonale Spiegel (33, 34, 33', 34') aufweist, die in einer anderen Stellung des Schieberteils (28, 28') Licht von der Lampe (10) auf die Lichtabsorptionszellen (12, 12') lenken.
6. Vorrichtung nach einem der Apsprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen die Lampe (10) und das Rohrteil (11) umgebenden elliptischen Reflektor (45), dessen eine Brennachse (46) im wesentlichen durch den hellsten Bereich (47) der Lampe (10) verläuft und dessen andere Brennschse (48) mit der Achse des Rohrteils (11) zusammenfällt.
7. Vorrichtung nach einem der Asprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Kollimatorvorrichtung (49) zwischen den Enden des Rohrteils (11) und den Lichtabsorptionszellen (12, 12').