DE19647632C1 - Infrarot-Gasanalysator - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Infrarot-Gasanalysator mit einem
Infrarot-Strahler zur Erzeugung einer Meßstrahlung, mit einer
mit einem Meßgas füllbaren und von der Meßstrahlung durch
strahlten Meßküvette, mit einer in Strahlungsrichtung hinter
der Meßküvette liegenden Detektoreinrichtung, die ein Disper
sionselement für die Meßstrahlung und zumindest einen nach
geordneten Detektor enthält, und mit einer Einrichtung zur
Fokussierung der in die Detektoreinrichtung eintretenden Meß
strahlung.
Bei einem derartigen, aus "tm - Technisches Messen" 58 (1991)
12, S. 493, Bild 2.72 bekannten Gasanalysator wird die von
einem Strahler ausgehende Meßstrahlung durch eine Meßzelle
geleitet und anschließend mittels einer nicht näher bezeich
neten Einrichtung auf einen Gittermonochromator fokussiert,
in dem die Meßstrahlung dispergiert wird. Das so erhaltene
Spektrum wird wellenlängenabhängig entweder sukzessive für
einzelne Wellenlängenintervalle mit einem einzigen Dioden-
Detektor oder gleichzeitig für alle Wellenlängen mit einer
Zeilenanordnung von Dioden-Detektoren erfaßt.
Ein ähnlicher, aus der DE 44 34 814 A1 bekannter Infrarot-Gas
analysator weist ebenfalls eine Detektoreinrichtung mit einem
darin angeordneten Dispersionselement für eine Meßstrahlung
und zumindest einem nachgeordneten Detektor auf. Die Detek
toreinrichtung selbst ist mit einem Meßgas gefüllt und weist
einen Strahlungseintrittsspalt auf, gegenüber dem ein die
Meßstrahlung erzeugender Infrarotstrahler angeordnet ist.
Aus der JP-A-3-115839 in Patent Abstracts of Japan P-1238,
15. August 1991, Band 15, Nr. 320 ist es bekannt, eine auf
die Innenoberfläche eines Zylinders aufgebrachte Probe mit
tels Infrarot-Strahlung zu untersuchen, wobei letztere an der
Innenoberfläche reflektiert und ohne den Einsatz einer strah
lenbündelnden Vorrichtung auf einen Infrarot-Detektor gelenkt
wird.
Aus der US-A-5 016 265 ist ein Teleskop für Röntgenstrahl
spektroskopie bekannt, bei dem die einfallende Röntgenstrah
lung mittels einer fokussierenden Spiegeloptik mit streifen
der Reflexion, hier Paraboloid- und Hyperboloid-Spiegel nach
Wolter u. a., auf einen Ellipsoid-Spiegel mit Mikrogitter als
Dispersionselement abgebildet wird. Das dabei erzeugte Rönt
genspektrum wird mittels einer Anordnung von Röntgendetekto
ren erfaßt. Die Verwendung einer Spiegeloptik mit streifender
Reflexion ergibt sich daraus, daß der Brechungsindex von Ma
terialien für Röntgenstrahlung nahezu eins ist, so daß in der
Lichtoptik übliche Linsen- und Spiegelsysteme nicht verwendet
werden können; statt dessen wird daher für Röntgenstrahlen
die Totalreflexion an Oberflächen genutzt. Ausführungsbei
spiele für Spiegeloptiken mit streifender Reflexion sind aus
"Applied optics" 8 (1969) 1, S. 95-102, "Applied Optics" 16
(1977) 3, S. 764-773 und "Applied Optics" 16 (1977) 9,
S. 2464-2469 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Infrarot-
Gasanalysator eine Fokussierung der Meßstrahlung auf die De
tektoreinrichtung zu ermöglichen, ohne daß in dem Strahlen
gang selbst die Meßgenauigkeit beeinflussende Bauelemente,
wie z. B. Linsensysteme, vorhanden sind.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei
dem Infrarot-Gasanalysator der eingangs angegebenen Art die
Einrichtung zur Fokussierung der Meßstrahlung aus einer
Spiegeloptik mit streifender Reflexion besteht.
Dabei ist vorzugsweise die Spiegeloptik im Inneren der Meß
küvette angeordnet oder die Spiegeloptik wird von der Wandung
der Meßküvette gebildet, so daß die für die Gasanalyse ohne
hin vorhandene Meßstrecke zur Fokussierung der Meßstrahlung
genutzt wird und so ein kompakter Aufbau des Infrarot-Gas
analysators erreicht wird. Hierdurch wird es auch möglich,
entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des er
findungsgemäßen Infrarot-Gasanalysators die Detektoreinrich
tung unmittelbar an der Meßküvette zu montieren, so daß bei
mechanischen Belastungen oder aufgrund thermischer Einflüsse
Lageänderungen der Meßküvette und der Detektoreinrichtung zu
einander und daraus resultierende Meßungenauigkeiten vermie
den werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf
die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Infrarot-Gasanalysators mit einer Spiegeloptik im
Inneren der Meßküvette und
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä
ßen Infrarot-Gasanalysators, bei dem die Spiegelop
tik von der Wandung der Meßküvette gebildet ist.
Fig. 1 zeigt einen Infrarot-Gasanalysator mit einem Infra
rot-Strahler 1. Die von dem Infrarot-Strahler 1 ausgehende
Meßstrahlung 2 gelangt durch ein Eintrittsfenster 3 in eine
Meßküvette 4, die über Anschlüsse 5 mit einem zu analysieren
den Meßgas bzw. mit einem Kalibrier- oder Eichgas füllbar
ist. In der Meßküvette 4 findet je nach Art und Konzentration
des darin enthaltenen Gases eine wellenlängenspezifische Ab
sorption der Meßstrahlung 2 statt. Im Inneren der Meßküvette
ist eine im wesentlichen parabelförmige Spiegeloptik 6 an
geordnet, die die Meßstrahlung 2 nach Austritt aus der Meßkü
vette 4 durch ein Austrittsfenster 7 in dem Spalt einer
Blende 8 fokussiert, die Bestandteil einer Detektoreinrich
tung 9 ist. Die Detektoreinrichtung 9 enthält auf der anderen
Seite der Blende 8 ein Dispersionselement 10 in Form eines
parabelsegmentförmigen Spiegels mit einem Mikrogitter, der
die Meßstrahlung 2 dispergiert und ihr Spektrum auf einer
zeilenförmigen Anordnung von Detektoren 11, hier einer Foto
diodenzeile, abbildet. Die Detektoreinrichtung 9 ist unmit
telbar, d. h. ohne Zwischenraum, an der Meßküvette 4 mon
tiert. Anstelle der in Fig. 1 gezeigten Detektoreinrichtung
9 können auch die aus der eingangs genannten Literaturstelle
"tm - Technisches Messen" 58 (1991) 12, Seite 493 bekannten
Detektoreinrichtungen oder andere gleichartige Einrichtungen
verwendet werden.
Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungs
gemäßen Infrarot-Gasanalysators unterscheidet sich von dem
Beispiel nach Fig. 1 dadurch, daß die Spiegeloptik 12 von
der Wandung der Meßküvette 13 gebildet ist.
Claims (4)
1. Infrarot-Gasanalysator mit einem Infrarot-Strahler (1) zur
Erzeugung einer Meßstrahlung (2), mit einer mit einem Meßgas
füllbaren und von der Meßstrahlung (2) durchstrahlten Meß
küvette (4, 13), mit einer in Strahlungsrichtung hinter der
Meßküvette (4, 13) liegenden Detektoreinrichtung (9), die ein
Dispersionselement (10) für die Meßstrahlung (2) und zumin
dest einen nachgeordneten Detektor (11) enthält, und mit
einer Einrichtung zur Fokussierung der in die Detektorein
richtung (9) eintretenden Meßstrahlung (2), dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einrichtung zur Fokussierung der
Meßstrahlung (2) aus einer Spiegeloptik (6, 12) mit strei
fender Reflexion besteht.
2. Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Spiegeloptik (6) im Inneren der
Meßküvette (4) angeordnet ist.
3. Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Spiegeloptik (12) von der Wandung
der Meßküvette (13) gebildet ist.
4. Infrarot-Gasanalysator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (9) unmit
telbar an der Meßküvette (4, 13) montiert ist.
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- 1996-11-18 DE DE19647632A patent/DE19647632C1/de not_active Expired - Fee Related
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