DE19751403A1 - Process and assembly for determining absorption, fluorescence, scatter and refraction of liquids, gases and solids - Google Patents

Process and assembly for determining absorption, fluorescence, scatter and refraction of liquids, gases and solids

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Abstract

In the process, a light beam of defined wavelength is coupled into a multi-reflective assembly. A localized receiver is positioned immediately behind a mirror which passes a limited amount of light, measuring the incident coupled light. The light reflected by the measured volume, and in the opposite direction to the incident light, is measured by a localized receiver on the mirror. The process also measures the reflected light from the measured volume boundary layer. The absorption is derived from the reciprocal value of the transmitted coupled light. The scatter and the fluorescence are derived from a combination of the reflectance spectrometry and transmitted light. The refraction is derived from the combination of reflected and transmitted radiation.

Description

Technisches GebietTechnical field

Analytik, Umwelt-, Qualitäts- und Prozeßüberwachung, Spektroskopie, Absorption, Remission, Streuung, Fluoreszenz, Brechung.Analytics, environmental, quality and process monitoring, spectroscopy, absorption, remission, Scattering, fluorescence, refraction.

Stand der TechnikState of the art AbsorptionsspektroskopieAbsorption spectroscopy

Konventionelle Absorptionsmethoden werden zum Nachweis absorbierender Substanzen in Flüssigkeiten, Gasen und Festkörpern (Meßvolumen) verwendet. Dabei wird Strahlung definierter Wellenlänge in das Meßvolumen eingekoppelt. Auf ihrem Weg durch das Meßvolu­ men wird die eingekoppelte Strahlung durch absorbierende Substanzen geschwächt. Nach einer definierten Wegstrecke wird die Einkoppelstrahlung wieder ausgekoppelt und auf einen optoelektronischen Empfänger gerichtet, der die geschwächte Intensität I registriert. Der Quotient aus geschwächter und ungeschwächter Intensität I0 ist die Transmission T:
Conventional absorption methods are used to detect absorbing substances in liquids, gases and solids (measuring volume). Radiation of a defined wavelength is coupled into the measurement volume. On their way through the Meßvolu men, the coupled radiation is weakened by absorbing substances. After a defined distance, the coupling radiation is coupled out again and directed to an optoelectronic receiver which registers the weakened intensity I. The quotient of the weakened and non-weakened intensity I 0 is the transmission T:

T = I/I0 = exp (-αTx) (1).T = I / I 0 = exp (-α T x) (1).

Dieses Gesetz von Bouguer-Beer-Lambert beschreibt den Zusammenhang zwischen Trans­ mission und dem totalen Absorptionskoeffizienten αT (der Einfachheit halber ist hier die Streuung vernachlässigt worden). Der Term x ist der Weg, den die Einkoppelstrahlung im Meßvolumen zurücklegt. [1], [2].This law by Bouguer-Beer-Lambert describes the relationship between transmission and the total absorption coefficient α T (for the sake of simplicity, the scatter has been neglected here). The term x is the path that the coupling radiation travels in the measurement volume. [1], [2].

Eine spezielle Absorptionsmethode beruht auf dem Prinzip der evaneszenten Wellenfelder bzw. der attenuated total reflection (ATR). Hierbei wird Strahlung in einen lichtleitenden Festkörper, z. B. ATR-Kristall oder Lichtwellenleiter, eingekoppelt und nach Durchlaufen einer definier­ ten Wegstrecke wieder ausgekoppelt. Der Lichtwellenleiter steht mit dem zu untersuchenden Meßvolumen in Kontakt. Im Lichtwellenleiter wird die Einkoppelstrahlung an der Grenzfläche zum Meßvolumen total reflektiert, wobei ein geringer Teil der Strahlung in das Meßvolumen eindringt (evaneszente Welle) und mit diesem wechsel wirkt. Dadurch wird die Einkoppel­ strahlung geschwächt. Diese Abschwächung wird gemessen. Es gilt der klassische Zusammen­ hang in Formel (1). [1]
Bei Meßvolumina mit sehr geringen optischen Dichten (z. B. Gase) wird die Wegstrecke der eingekoppelten Strahlung im Meßvolumen erhöht, um auswertbare Signale zu erhalten. Lange Wege können beispielsweise mit Hilfe von reflektierenden Elementen realisiert werden. [3] In [4] wird eine innen verspiegelte Kugelküvette vorgestellt, in welcher die eingekoppelte Strahlung mehrfach hin und her reflektiert und dann wieder ausgekoppelt und auf einen Empfänger gerichtet wird. In [5] wird eine Gasabsorptionszelle beschrieben.
A special absorption method is based on the principle of evanescent wave fields or attenuated total reflection (ATR). Here radiation is in a light-conducting solid, for. B. ATR crystal or optical waveguide, coupled and decoupled again after passing through a defined distance. The optical fiber is in contact with the measuring volume to be examined. The coupling radiation is totally reflected in the optical fiber at the interface to the measurement volume, with a small part of the radiation penetrating into the measurement volume (evanescent wave) and acting with it. This weakens the coupling radiation. This weakening is measured. The classic relationship in formula (1) applies. [1]
In the case of measuring volumes with very low optical densities (e.g. gases), the distance of the injected radiation in the measuring volume is increased in order to obtain evaluable signals. Long distances can be achieved with the help of reflective elements, for example. [3] In [4] an internally mirrored spherical cell is presented, in which the coupled radiation is reflected back and forth several times and then coupled out again and directed at a receiver. A gas absorption cell is described in [5].

In [6] bis [8] wird eine Methode zur Ermittlung der totalen Absorption vorgeschlagen, bei der nicht die nach Durchlaufen einer definierten Wegstrecke geschwächte Einkoppelstrahlung gemessen wird, sondern die durch die Einkoppelstrahlung erzeugte Wechselwirkungsstrahlung (Fluoreszenz und Streuung). Das besondere Merkmal dabei ist, daß die eingekoppelte Strah­ lung infolge langer Wege vom Meßvolumen nahezu vollständig absorbiert wird.In [6] to [8] a method for determining the total absorption is proposed, in which not the coupling radiation weakened after traveling a defined distance is measured, but rather the interaction radiation generated by the coupling radiation (Fluorescence and scattering). The special feature is that the coupled beam tion is almost completely absorbed by the measuring volume due to long distances.

ReflektanzspektroskopieReflectance spectroscopy

Die Reflektanz setzt sich aus der diffusen Remission und der specularen bzw. gerichteten Reflexion zusammen.The reflectance is made up of diffuse reflectance and specular or directional Reflection together.

(a) Remission(a) Remission

Die Remission R ist die diffuse Reflexion von Strahlung an Materie (Meßvolumen). Sie ist ein Maß für die Intensität der entgegen der Einfallsrichtung reflektierten Photonen. Das sind im klassischen Sinne gestreute Photonen. Die Remission wird durch die Streufähigkeit (Streukoef­ fizient β) und Absorptionsfähigkeit (totaler Absorptionskoeffizient αT,) des Meßvolumens bestimmt. Der Einfachheit halber soll im folgenden die Absorption dominieren. Zur ma­ thematischen Beschreibung der Remission dient die Theorie von Kubelka und Munk. Bei einem unendlich ausgedehnten Meßvolumen (z. B. ein tiefes Gewässer) ist die Remission proportional dem Quotienten aus Streukoeffizient und Absorptionskoeffizient,
The reflectance R is the diffuse reflection of radiation from matter (measuring volume). It is a measure of the intensity of the photons reflected against the direction of incidence. In the classic sense, these are scattered photons. The reflectance is determined by the scattering capacity (scattering coefficient β) and absorption capacity (total absorption coefficient α T ,) of the measuring volume. For the sake of simplicity, the absorption will dominate in the following. The theory of Kubelka and Munk is used to describe the remission mathematically. In the case of an infinitely extended measurement volume (e.g. deep water), the remission is proportional to the quotient of the scattering coefficient and absorption coefficient,

RS ∼ β/αT (2).R S ∼ β / α T (2).

Wird durch die in das Meßvolumen einfallende Strahlung auch Fluoreszenz erzeugt, dann wird die Remission im weiteren Sinne nicht nur durch die Streuung sondern auch durch die Fluoreszenzfähigkeit bestimmt, die durch das Produkt aus Fluoreszenzquantenausbeute QF und Absorptionskoeffizient der Fluorophore αF des Meßvolumens (QFαF) charakterisiert wird. Der Fluoreszenzbeitrag zur Remission ausgedehnter Meßvolumina wird dabei maßgeblich durch den Quotienten
If fluorescence is also generated by the radiation incident in the measurement volume, then the remission is determined in the broader sense not only by the scattering but also by the fluorescence ability, which is determined by the product of the fluorescence quantum yield Q F and the absorption coefficient of the fluorophores α F of the measurement volume (Q F α F ) is characterized. The fluorescence contribution to the remission of large measurement volumes is determined by the quotient

RF ∼ QFαFE)/[αTE)+(αTF)] (3)
R F ∼ Q F α FE ) / [α TE ) + (α TF )] (3)

gesteuert, wobei λE und λF die Wellenlängen der einfallenden Strahlung und der Fluoreszenz sind. In vielen Fällen transmittierender Meßvolumina ist die Absorption bei der Wellenlänge der einfallenden Strahlung größer als die Absorption bei der Fluoreszenzwellenlänge (z. B. bei eutrophierten Oberflächengewässern). Dann geht (3) in (4) über:
controlled, where λ E and λ F are the wavelengths of the incident radiation and fluorescence. In many cases of transmitting measurement volumes, the absorption at the wavelength of the incident radiation is greater than the absorption at the fluorescence wavelength (e.g. in the case of eutrophicated surface waters). Then (3) merges into (4):

RF ∼ QFαFE)/αTE) (4).R F ∼ Q F α FE ) / α TE ) (4).

Die Formeln (2) und (4) sind durch dieselbe mathematische Struktur gekennzeichnet. Die Remission ist in beiden Fällen einmal proportional zur Streu- bzw. Fluoreszenzfähigkeit und zum anderen umgekehrt proportional zur totalen Absorption.The formulas (2) and (4) are characterized by the same mathematical structure. The In both cases, reflectance is proportional to the scattering and fluorescence ability and on the other hand, inversely proportional to the total absorption.

Die Remissionsspektroskopie ist z.B grundlegend für die Fernerkundung und wird sowohl bei optisch sehr dichten als auch bei transmittierenden Meßvolumina angewendet. Beispiele für den ersten Fall sind Remissionsmessungen an Vegetation (Blätter oder Nadeln), um den physiologischen Zustand festzustellen oder Messungen an Böden zur Ermittlung von beispiels­ weise Feuchte und Struktur.For example, remission spectroscopy is fundamental for remote sensing and is used in both optically very dense as well as applied to transmitting measurement volumes. examples for The first case is remission measurements on vegetation (leaves or needles) around which determine physiological condition or measurements on soils to determine example wise moisture and structure.

Zum zweiten Fall der transmittierenden Meßvolumina zählen Atmosphäre, Gewässer und Ozeane. Vergleichsweise einfache Verhältnisse sind dann gegeben, wenn sich die einfallende Strahlung (Globalstrahlung, Lidar) im Meßvolumen totlaufen kann, d. h. daß im Beispiel der Gewässer die einfallende Strahlung nicht den Gewässerboden erreicht. [9], [10].The second case of the transmitting measuring volumes include atmosphere, water and Oceans. Comparatively simple relationships are given when the incident Radiation (global radiation, lidar) can run dead in the measurement volume, d. H. that in the example of Water bodies the incident radiation does not reach the water floor. [9], [10].

(b) Reflexion(b) reflection

Die Reflexionsspektroskopie wird vorzugsweise zur Untersuchung von festen Oberflächen verwendet. Dabei wird die von einer Oberfläche direkt reflektierte bzw. gerichtete Strahlung analysiert (Reflexionsgesetz), die Auskunft über das spektrale Reflexionsvermögen liefert.Reflection spectroscopy is preferably used to examine solid surfaces used. The radiation that is directly reflected or directed by a surface is thereby analyzed (reflection law), which provides information about the spectral reflectivity.

Bei der Analyse der diffusen Remission R von transmittierenden festen, flüssigen und gasför­ migen Meßvolumina (siehe (a)) ist die an der Grenzfläche zum Meßvolumen auftretende speculare Reflexion i.d.R. eine Störgröße, die durch geeignete Meßanordnungen ausgeblendet wird.When analyzing the diffuse reflectance R of transmitting solid, liquid and gas moderate measurement volume (see (a)) is the one occurring at the interface with the measurement volume specular reflection usually a disturbance variable that is masked out by suitable measuring arrangements becomes.

Die speculare oder gerichtete Reflexion RG ist u. a. von der Brechzahl n des Meßvolumens abhängig. Da in vielen Fällen das Meßvolumen absorbiert, wird die für die Reflexion maßge­ bliche Brechzahl neben der Brechkraft auch von dem Absorptionsvermögen des Meßvolumens bestimmt. Die Brechzahl setzt sich aus einem Realteil und einem Imaginärteil zusammen (komplexe Zahl):
The specular or directional reflection R G depends, among other things, on the refractive index n of the measurement volume. Since the measurement volume absorbs in many cases, the refractive index that is customary for reflection is determined in addition to the refractive power by the absorption capacity of the measurement volume. The refractive index consists of a real part and an imaginary part (complex number):

RG = ((n-1)/(n+1))2 (5)
R G = ((n-1) / (n + 1)) 2 (5)

mit n = nReal + nImaginär. Die Formel (5) ist eine vereinfachte Darstellung für die Grenzfläche Luft/Meßvolumen bei senkrechter Einstrahlung. Die Brechzahl wird praktisch als Realteil goniometrisch oder interferometrisch ermittelt. [1], [2]with n = n real + n imaginary . Formula (5) is a simplified representation for the air / measurement volume interface with vertical radiation. The refractive index is practically determined goniometrically or interferometrically as a real part. [1], [2]

Problem/AufgabeProblem / task

In der Anmeldung [11] wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die Absorption und Remission auf der Basis der vollständigen Absorption der Einkoppelstrahlung im Meßvolumen kom­ biniert. Dabei wird Strahlung definierter Wellenlänge in das zu untersuchende Meßvolumen, das vorzugsweise transmittierend ist, eingekoppelt. Das Meßvolumen befindet sich dabei zwischen zwei sich gegenüberstehenden Spiegeln. Die Spiegel sind derart ausgelegt, daß durch eine ausreichend hohe Anzahl an Reflexionen der Weg der über den Einkoppelspiegel eingekoppelten Strahlung so lang ist, so daß diese im Meßvolumen vollständig absorbiert werden kann. Die vollständige Absorption ist Voraussetzung für das Entstehen einer Remission gemäß den oben angegebenen Formeln (Bezeichnung hier: gesättigte Langweg-Remission). Die gesättigte Langweg-Remission wird mit einem am Einkoppelspiegel angeordneten und auf das Meßvolumen ausgerichteten photoelektronischen Empfänger in üblicher Remissionsmeßgeome­ trie, also rückwärtig, gemessen. Das Meßsignal wird nach Formel (2) im Falle der Streuung und im Falle der Fluoreszenz nach Formel (4) beschrieben.In the application [11] a method is proposed, the absorption and remission based on the complete absorption of the coupling radiation in the measuring volume trimmed. Radiation of a defined wavelength is injected into the measurement volume to be examined, which is preferably transmissive. The measuring volume is there between two opposing mirrors. The mirrors are designed in such a way that a sufficiently high number of reflections the way of the coupling mirror Coupled radiation is so long that it is completely absorbed in the measuring volume can be. Complete absorption is a prerequisite for the development of remission according to the formulas given above (term here: saturated long-term remission). The  saturated long-term remission is arranged with a on the coupling mirror and on the Measuring volume aligned photoelectronic receiver in conventional reflectance measuring geome trie, i.e. backwards, measured. The measurement signal is according to formula (2) in the case of scatter and described in the case of fluorescence according to formula (4).

Synchron dazu erfolgt ein zweiter wesentlicher Meßvorgang. Der Einkoppelspiegel (oder auch der Gegenspiegel) ist teildurchlässig, z. B. 5% Transmission und 95% Reflektivität. Folglich tritt nach jeder Reflexion bzw. nach jedem Umlauf ein Teil der vom Meßvolumen transmit­ tierten Einkoppelstrahlung durch den Einkoppelspiegel und gelangt auf einen zweiten unmittel­ bar hinter dem Einkoppelspiegel angeordneten Empfänger. Bei Vernachlässigung der durch den teildurchlässigen Spiegel hindurchtretenden Fluoreszenz- und Streuphotonen wird die Intensität ITr der transmittierten Strahlung durch folgende Formel in Näherung beschrieben:
A second essential measuring process takes place synchronously with this. The coupling mirror (or also the counter mirror) is partially transparent, e.g. B. 5% transmission and 95% reflectivity. Consequently, after each reflection or after each revolution, part of the coupling radiation transmitted by the measuring volume passes through the coupling mirror and arrives at a second receiver arranged immediately behind the coupling mirror. If the fluorescence and scattering photons passing through the partially transparent mirror are neglected, the intensity I Tr of the transmitted radiation is approximated by the following formula:

ITr ∼ m/αT (6).I Tr ∼ m / α T (6).

Der Term m ist eine für die Durchlässigkeit des Einkoppelspiegels charakteristische und bekannte Konstante. Der totale Absorptionskoeffizient αT kann somit direkt aus (6) ermittelt werden. Im Vergleich zur klassischen Absorptionsspektrometrie (Lambert-Beer Exponential-Gesetz) ist (6) durch eine höhere Empfindlichkeit charakterisiert, was zu tieferen Nachweis­ grenzen und höheren Genauigkeiten führt. Mit zunehmendem αT sinkt ITr Das leuchtet ein, da mit zunehmendem αT die mittlere Weglänge der eingekoppelten Strahlung bis zu ihrer nahezu vollständigen Absorption im Meßvolumen abnimmt und somit die Anzahl der Reflexionen bzw. Umläufe sinkt. Damit sinkt auch die Intensität ITr der durch den teildurchlässigen Spiegel tretenden Einkoppelstrahlung. Darüberhinaus wird die Intensität ITr auch von der Spiegelkon­ stanten m festgelegt. Je größer m, d. h. je kleiner die Reflektivität bzw. größer die Durch­ lässigkeit des Einkoppelspiegels ist, umso höher ist ITr.The term m is a constant that is characteristic and known for the permeability of the coupling mirror. The total absorption coefficient α T can thus be determined directly from (6). Compared to classic absorption spectrometry (Lambert-Beer Exponential Law) (6) is characterized by a higher sensitivity, which leads to deeper detection limits and higher accuracy. With increasing α T , I Tr decreases. This is evident, since with increasing α T the mean path length of the injected radiation decreases until it is almost completely absorbed in the measuring volume and thus the number of reflections or cycles decreases. This also reduces the intensity I Tr of the coupling radiation passing through the partially transparent mirror. In addition, the intensity I Tr is also determined by the mirror constant m. The larger m, ie the smaller the reflectivity or the greater the permeability of the coupling mirror, the higher I Tr .

Durch Einsetzen von αT in die Formeln (2) bzw. (4) können somit auch die Streu- und Fluo­ reszenzfähigkeit β und QFαF indirekt bestimmt werden. Die Mehrdeutigkeit der klassischen Remissionsspektroskopie wird durch die Kombination mit der oben vorgestellten Absorptions­ spektroskopie eliminiert.By inserting α T in the formulas (2) and (4), the scattering and fluorescence ability β and Q F α F can also be determined indirectly. The ambiguity of classic reflectance spectroscopy is eliminated by the combination with the absorption spectroscopy presented above.

Des weiteren wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Diese Vorrichtung weist grundsätzliche Merkmale auf, die jedoch unter Berücksichtigung industriel­ ler Einsätze bei rauhen vor Ort Bedingungen, eines modularen Aufbaus zur Erreichung einer großen Anwendungsbreite und einer einfachen Herstellungstechnologie konkretisiert und qualitativ erweitert werden müssen. Dazu wird im folgenden eine Vorrichtung vorgestellt. Furthermore, an apparatus for performing the method is described. This Device has basic features, which are considered industriel operations in harsh on-site conditions, a modular structure to achieve a large scope of application and a simple manufacturing technology concretized and must be qualitatively expanded. A device for this is presented below.  

Lösungsolution

Der Anspruch 1 wird erläutert. Auf der Abb. 1 ist der Absorptionsmodul (1) illustriert. Dieser wird durch den Einkoppel-, Meß-, Lichtleit- und Anschlußmodul (5), (2), (3), (4) gebildet. Der Absorptionsmodul ist dabei auch der Träger für die Module zur Messung der Remission (6) und Brechung (7). Der Einkoppelmodul dient zum einen der Einkopplung von Strahlung in das Meßvolumen (Einkoppelstrahlung). Die Einkoppelstrahlung wird dann zwischen spiegelnden Elementen mehrfach reflektiert, wozu dem Absorptionsmodul ein Reflexionsmodul gegenübersteht (die verschiedenen Ausführungen zum Reflexionsmodul siehe unten). Zum anderen dient der Einkoppelmodul der Einkopplung von Strahlung in den Sensor zurück (transmittierte Einkoppelstrahlung durch den teildurchlässigen Spiegel (5a)). Der Ein­ koppelmodul besteht aus dem Einkoppelspiegel (5a) und dem Lichtwellenleiterblock (5b). Der Einkoppelspiegel ist vorzugsweise plan: kann bei bestimmten Anwendungen auch sphärisch ausgebildet sein. Der Einkoppelspiegel bzw. sein Spiegelsubstrat (z. B. Glas) ist mit einer teil­ durchlässigen Schicht (5c) belegt die beispielsweise 10% Strahlung transmittiert und 90% reflektiert (bei Vernachlässigung der Absorption der Schicht). Diese Schicht ist dabei auf der nach innen, in die Richtung des Meßmodules (2) weisenden Seite des Spiegels aufgebracht. Das hat den Vorteil, daß diese spiegelnde Schicht durch das Glassubstrat nach außen hin gegen Umwelteinflüsse geschützt ist, eine zusätzliche Schutzschicht ist somit nicht erforderlich. Der Block (5b) enthält mehrere Lichtwellenleiter (5e), die dicht aneinander eingeklebt sind. Die Durchmesser der Lichtwellenleiter sind im Vergleich zum Durchmesser des Einkoppelspiegels klein. Die Lichtwellenleiter sind parallel zur Normalen des Einkoppelspiegels ausgerichtet. Die Endflächen der Lichtwellenleiter befinden sich auf einer Geraden und bilden eine gemeinsame vertikale Ebene. In dieser Ebene liegt auch die Endfläche des Blockes (5b). Diese Lichtwellen­ leiterebene liegt plan von innen gegen den oberen Bereich (5d) des Einkoppelspiegels. Dieser Bereich ist nicht verspiegelt. Der Einkoppelspiegel ist in diesem Bereich für die in das Meßvo­ lumen einzukoppelnde Strahlung durchlässig. Spiegelschicht und Lichtwellenleiterendflächen bilden eine gemeinsame vertikale Ebene. Unmittelbar hinter dem Einkoppelspiegel befindet sich ein strahlungsführendes Volumen, das z. B. als ein innen verspiegelter konischer Reflektor (8) ausgebildet ist, der die durch den Einkoppelspiegel tretende Einkoppelstrahlung zum Meßmodul (2) mit dem dort befestigten optoelektronischen Empfänger leitet. Der Empfänger registriert (neben Remissionsphotonen) die Intensität der transmittierten Einkoppelstrahlung, deren Kehrwert ein Maß für die Absorption des Meßvolumens ist. Dem Einkoppelmodul ist der Lichtleitmodul (3) nachgeordnet, der die Lichtwellenleiter aus dem Lichtwellenleiterblock (5b) aufnimmt und diese an fest definierte Stellen im Block (3a) weiterleitet. Dort werden die Lichtwellenleiter fixiert, z. B. durch eine Verklebung in dafür vorgesehene Bohrungen. In (3a) liegen die planen Endflächen der Lichtwellenleiter in einer gemeinsamen vertikalen Ebene. In dieser Ebene liegt auch die Endfläche des Anschlußmodules (4). Dieser Anschlußmodul, der dem Lichtleitmodul (3) nachgeordnet ist, hat die Funktion, dem Lichtleitmodul Strahlung für ihre Weiterleitung zur Verfügung zu stellen. Dort befinden sich mehrere Lichtemitterdioden (LED) (4b) und ein Lichtwellenleiter (4a). Der Lichtwellenleiter dient dabei der Leitung von Strahlung einer externen Quelle, die z. B. über einen SMA-Anschluß mit dem Sensor ver­ bunden wird. Zwischen Sensor und externer Strahlungsquelle können auch spektralselektive Elemente angeordnet sein. Die Endflächen der LED und die des Lichtwellenleiters liegen in einer gemeinsamen vertikalen Ebene. In dieser Ebene liegt auch die Endfläche des Anschluß­ modules (4). Anstelle der LED können auch Lichtwellenleiter lokalisiert sein, die nach außen geführt werden. Die beschriebene Anordnung hat wegen ihres modularen Aufbaus den Vorteil, einfach an die Meßbedingungen vor Ort angepaßt werden zu können und eine einfache Fertigung zu ermöglichen.Claim 1 is explained. The absorption module ( 1 ) is illustrated in Fig. 1. This is formed by the coupling, measuring, light guide and connection module ( 5 ), ( 2 ), ( 3 ), ( 4 ). The absorption module is also the carrier for the modules for measuring reflectance ( 6 ) and refraction ( 7 ). The coupling module serves, on the one hand, to couple radiation into the measurement volume (coupling radiation). The coupling radiation is then reflected several times between reflecting elements, for which purpose the absorption module is opposed by a reflection module (for the various versions of the reflection module, see below). On the other hand, the coupling module serves to couple radiation back into the sensor (transmitted coupling radiation through the partially transparent mirror ( 5 a)). The coupling module consists of the coupling mirror ( 5 a) and the fiber optic block ( 5 b). The coupling mirror is preferably flat: it can also be spherical in certain applications. The coupling mirror or its mirror substrate (e.g. glass) is covered with a partially transparent layer ( 5 c) which, for example, transmits 10% radiation and reflects 90% (neglecting the absorption of the layer). This layer is applied on the inward, in the direction of the measuring module ( 2 ) side of the mirror. This has the advantage that this reflective layer is protected from the outside against environmental influences by the glass substrate, an additional protective layer is therefore not necessary. The block ( 5 b) contains several optical fibers ( 5 e), which are glued close together. The diameter of the optical waveguide is small compared to the diameter of the coupling mirror. The optical fibers are aligned parallel to the normal of the coupling mirror. The end faces of the optical fibers are on a straight line and form a common vertical plane. The end face of the block ( 5 b) also lies in this plane. This light wave conductor level lies flat from the inside against the upper area ( 5 d) of the coupling mirror. This area is not mirrored. The coupling mirror is transparent in this area for the radiation to be coupled into the measuring volume. The mirror layer and optical fiber end faces form a common vertical plane. Immediately behind the coupling mirror is a radiation-carrying volume, which, for. B. is formed as an internally mirrored conical reflector ( 8 ) which guides the coupling radiation passing through the coupling mirror to the measuring module ( 2 ) with the optoelectronic receiver attached there. The receiver registers (in addition to remission photons) the intensity of the transmitted coupling radiation, the reciprocal of which is a measure of the absorption of the measurement volume. The coupling module is followed by the fiber optic module ( 3 ), which receives the fiber optics from the fiber optic block ( 5 b) and forwards them to fixed positions in the block ( 3 a). There the optical fibers are fixed, e.g. B. by gluing in the holes provided. In ( 3 a) the flat end faces of the optical fibers lie in a common vertical plane. The end face of the connection module ( 4 ) also lies in this plane. This connection module, which is arranged downstream of the light guide module ( 3 ), has the function of providing the light guide module with radiation for its transmission. There are several light emitting diodes (LED) ( 4 b) and an optical fiber ( 4 a). The optical fiber is used to conduct radiation from an external source, the z. B. is connected via a SMA connection with the sensor ver. Spectrally selective elements can also be arranged between the sensor and the external radiation source. The end faces of the LED and that of the optical waveguide lie in a common vertical plane. The end face of the connection module ( 4 ) is also on this level. Instead of the LED, optical fibers can also be located, which are led to the outside. Because of its modular structure, the arrangement described has the advantage that it can be easily adapted to the measuring conditions on site and that it can be easily manufactured.

Mit diesem Absorptionsmodul können verschiedene Typen von Reflexionsmodulen kombiniert werden. Die dadurch möglichen Anordnungen haben zur Folge, daß das Meßvolumen einmal in dem Mehrfachreflexionsraum zwischen Einkoppel- und Gegenspiegel und zum anderen davon außerhalb lokalisiert sein kann. Des weiteren kann sich das Meßvolumen dabei in einem strahlungsführenden Volumen befinden. Es kann aber auch von einem solchen Volumen unbeeinflußt sein, d. h. das Meßvolumen befindet sich nicht in einem strahlungsführenden Volumen.Different types of reflection modules can be combined with this absorption module become. The resultant arrangements result in the measurement volume being once in the multiple reflection space between the coupling mirror and the counter mirror and to the other of which can be located outside. Furthermore, the measurement volume can be in one radiation-carrying volume. But it can also be of such a volume be unaffected, d. H. the measuring volume is not in a radiation-carrying range Volume.

Die Endflächen der Lichtwellenleiter sind direkt über der Spiegelschicht (5c) lokalisiert (An­ spruch 2). Das erleichtert die optische Justage wesentlich und erzeugt weniger Verluste an Einkoppelstrahlung während der Mehrfachreflexion für den Fall, daß der Reflexionsmodul mit einem Konkavspiegel ausgerüstet ist (Abb. 4).The end faces of the optical fibers are located directly above the mirror layer ( 5 c) (claim 2). This makes optical adjustment much easier and generates fewer losses of coupling radiation during multiple reflection in the event that the reflection module is equipped with a concave mirror ( Fig. 4).

Der unmittelbar hinter dem Einkoppelspiegel (5a) angeordnete konische Reflektor (8) wirkt als Querschnittswandler für die durch den Einkoppelspiegel tretende Einkoppelstrahlung (An­ spruch 3). Sein spiegelseitiger Durchmesser entspricht dem Durchmesser der verspiegelten Schicht auf dem Einkoppelspiegel und sein empfängerseitiger Durchmesser entspricht der lichtempfindlichen Fläche des Empfängers im Meßmodul (2). Der spiegelseitige Durchmesser des Konus ist größer als sein empfängerseitiger. Somit können Empfänger verwendet werden, deren Abmessungen ausreichend klein sind, um nicht die Positionierung der Lichtwellenleiter im Einkoppel- und Lichtleitmodul (5), (3) zu stören und um dennoch die gesamte transmittierte Einkoppelstrahlung registrieren zu können. Anstelle des Empfängers im Meßmodul kann auch ein Lichtwellenleiter lokalisiert sein, der nach außen geführt wird. Bei Bedarf wird zwischen Einkoppelspiegel und Lichtwellenleiter eine Streu- bzw. Diffuserplatte zur Reduzierung gerichteter Strahlung angeordnet.The immediately behind the coupling mirror ( 5 a) arranged conical reflector ( 8 ) acts as a cross-sectional converter for the coupling radiation passing through the coupling mirror (claim 3). Its mirror-side diameter corresponds to the diameter of the mirrored layer on the coupling mirror and its receiver-side diameter corresponds to the light-sensitive surface of the receiver in the measuring module ( 2 ). The diameter of the cone on the mirror side is larger than its diameter on the receiver side. Thus, receivers can be used whose dimensions are sufficiently small so that they do not interfere with the positioning of the optical waveguides in the coupling-in and light-guiding module ( 5 ), ( 3 ) and in order nevertheless to be able to register the entire transmitted coupling radiation. Instead of the receiver in the measuring module, an optical waveguide can also be located, which is guided to the outside. If necessary, a scattering or diffuser plate can be arranged between the coupling mirror and the optical waveguide to reduce directional radiation.

Gemäß Anspruch 4 sind die im Anschlußmodul (4) lokalisierten LED in der Abstrahlrichtung plan. Der ursprüngliche LED-Dom wird soweit gekürzt, daß der Abstand zwischen Emitter und Abstrahlfläche möglichst klein ist. Die Abstrahlfläche ist zum Zwecke maximaler Strah­ lungsübertragung poliert.According to claim 4, the LEDs located in the connection module ( 4 ) are flat in the direction of radiation. The original LED dome is shortened to such an extent that the distance between the emitter and the radiation surface is as small as possible. The radiation surface is polished for maximum radiation transmission.

Nach Anspruch 5 sind die Endflächen der Anschluß- und Lichtleitmodule (4), (3a) plan aufeinanderliegend verbunden. Dabei sind die Lichtwellenleiter (5e) im Lichtleitmodul und die LED (4b) sowie der eine Lichtwellenleiter (4a) im Anschlußmodul in der Weise positioniert, daß die im Lichtleitmodul befindlichen lichtleitenden Endflächen den im Anschlußmodul befindlichen lichtleitenden Endflächen zentrisch und dicht gegenüberstehen. Damit wird eine maximale Strahlungsübertragung vom Anschluß- zum Lichtleitmodul gewährleistet.According to claim 5, the end faces of the connection and light guide modules ( 4 ), ( 3 a) are connected flat on top of each other. The optical fibers ( 5 e) in the light guide module and the LED ( 4 b) and the one optical fiber ( 4 a) in the connection module are positioned in such a way that the light-guiding end faces in the light guide module are centrally and tightly opposed to the light-guiding end faces in the connection module. This ensures maximum radiation transmission from the connection module to the light guide module.

Gemäß Anspruch 6 werden die transmittierte Einkoppelstrahlung und auch die durch den Ein­ koppelspiegel tretenden Remissionsphotonen mit spektralselektiven Elementen (z. B. Bandpaß­ filter oder Kantenfilter) definiert beeinflußt. Dazu sind zwischen Einkoppelspiegel und Meßmodul spektralselektive Elemente angeordnet. Das ist beispielsweise im Falle der Ein­ kopplung von weißem Licht von Vorteil. Die dann auch weiße transmittierte Einkoppelstrah­ lung kann spektral aufgelöst werden (z. B. mittels Polychromator, der die transmittierte Einkoppelstrahlung über einen Lichtwellenleiter zugeführt bekommt).According to claim 6, the transmitted coupling radiation and also through the one reflectance photons entering the coupling mirror with spectrally selective elements (e.g. bandpass filter or edge filter). There are between the coupling mirror and Measuring module arranged spectrally selective elements. For example, in the case of the On coupling of white light is an advantage. The then also transmitted white coupling beam lung can be resolved spectrally (e.g. by means of a polychromator that transmits the Coupling radiation is supplied via an optical fiber).

Des weiteren können anstelle des Einkoppelspiegels ein Schutzglas und/oder ein Filter lokalisiert sein. Der Sensor arbeitet dann als klassisches Absorptionsspektrometer, wobei der Reflexionsmodul (siehe Ausführungen weiter unten) zur Verlängerung des Weges der Ein­ koppelstrahlung dient. Bei optisch dichteren Meßvolumina wird der Sensor ohne Reflexions­ modul betrieben und ist in diesem Fall ein klassisches Remissionsspektrometer.Furthermore, a protective glass and / or a filter can be used instead of the coupling mirror be localized. The sensor then works as a classic absorption spectrometer, with the  Reflection module (see explanations below) to extend the path of the on coupling radiation is used. With optically denser measuring volumes, the sensor is without reflection module operated and in this case is a classic reflectance spectrometer.

Gemäß Anspruch 7 sind spektralselektive Elemente für die Einkoppel- und Meßstrahlung (LED, Filter, Gitter) an die jeweilige Anwendung angepaßt und in der folgenden Weise ausgebildet. Zum einen befinden sich die Sensorwellenlängen in den Absorptionsbereichen der zu detektierenden Substanzen. Zum anderen sind diese außerhalb dieser Absorptionsbereiche lokalisiert und dabei möglichst an einer charakteristischen Absorptionsstelle des Lösungsmittels angeordnet. Bei dem ersten Modus wird nach der Messung von Absorption und Remission di­ rekt auf die absorbierende Substanz geschlossen. Der zweite Modus nutzt dabei die Tatsache aus, daß die Absorption des Lösungsmittels bei Zunahme der Konzentration der zu detektieren­ den Substanz verringert wird. Das Meßvolumen hellt infolge dieses Verdünnungseffektes an der für das Lösungsmittel charakteristischen Absorptionsstelle auf. Das hat den Vorteil, daß auch Substanzen detektiert werden können, die vollständig absorptionsunfähig sind. Voraus­ setzung ist lediglich das Vorhandensein einer konstanten und gut definierten Absorptionsstelle des Lösungsmittels. Zusätzlich können spektralselektive Elemente angeordnet sein, die weder im Absorptionsgebiet der zu detektierenden Substanz noch im Absorptionsgebiet des Lö­ sungsmittels liegen.According to claim 7 are spectrally selective elements for the coupling and measuring radiation (LED, filter, grid) adapted to the respective application and in the following way educated. On the one hand, the sensor wavelengths are in the absorption areas of the substances to be detected. On the other hand, these are outside of these absorption areas localized and, if possible, at a characteristic absorption point of the solvent arranged. In the first mode, after measuring absorption and remission di closed right on the absorbent substance. The second mode uses the fact from that to detect the absorption of the solvent with increasing the concentration of the substance is reduced. The measuring volume lightens due to this dilution effect the absorption point characteristic of the solvent. This has the advantage that substances that are completely incapable of absorption can also be detected. Advance Settlement is simply the presence of a constant and well-defined absorption site of the solvent. In addition, spectrally selective elements can be arranged that neither in the absorption area of the substance to be detected still in the absorption area of the Lö solvent.

Gemäß Anspruch 8 befindet sich der Remissionsmodul (6) in minimalem Abstand zu den Lichtwellenleitern des Einkoppelmoduls (Abb. 2, Draufsicht). Sein optisches Fenster (10) und der Einkoppelspiegel des Absorptionsmodules liegen in einer gemeinsamen Ebene. Damit wird gewährleistet, daß die remittierte Strahlung nicht oder nur wenig von den Ausdehnungen des Sensors, die in den Strahlengang zwischen Remissionsphotonen und Remissionsempfänger hineinragen, abgeschattet wird. Dabei kann schon das Fenster einer Siliziumdiode als Schutz­ fenster für den Remissionsmodul dienen. Der Remissionsmodul kann auch mit zwei Empfän­ gern (9) ausgestattet werden, wobei der eine die Streuung und der andere die Fluoreszenz (Kantenfilter (11) vor dem Empfänger) registriert. Die beiden Empfänger können auch in der Weise angeordnet sein, daß zwischen beiden ein definierter Abstand besteht. Das ist für den Fall nützlich, wenn infolge der Wirkung eines abbildenden Gegenspiegels die von optischen Grenzflächen specular reflektierte Strahlung vollständig in den Raum zwischen beiden Empfänger fällt. Die Empfänger registrieren ausschließlich die Remission des Meßvolumens. Des weiteren kann dann zwischen den beiden Remissionsempfängern ein weiterer Empfänger lokalisiert sein, der sowohl specular reflektierte Strahlung als auch Remission registriert. Anstelle der Empfänger können auch Lichtwellenleiter angeordnet sein, die nach außen geführt werden.According to claim 8, the remission module ( 6 ) is at a minimal distance from the optical fibers of the coupling module ( Fig. 2, top view). Its optical window ( 10 ) and the coupling mirror of the absorption module lie in a common plane. This ensures that the remitted radiation is not or only slightly shadowed by the dimensions of the sensor that protrude into the beam path between the remission photons and the remission receiver. The window of a silicon diode can serve as a protective window for the reflectance module. The reflectance module can also be equipped with two receivers ( 9 ), one recording the scatter and the other the fluorescence (edge filter ( 11 ) in front of the receiver). The two receivers can also be arranged in such a way that there is a defined distance between the two. This is useful if, due to the effect of an imaging mirror, the radiation specularly reflected by optical interfaces completely falls into the space between the two receivers. The receivers only register the remission of the measurement volume. Furthermore, a further receiver can be located between the two remission receivers, which registers both specularly reflected radiation and remission. Instead of the receiver, optical waveguides can also be arranged, which are guided to the outside.

Andererseits kann mit einem, um eine definierte und der Applikation angepaßten Strecke nach hinten verschobenen Remissionsempfänger der Remissionseffekt insbesondere bei optisch dichteren Meßvolumina durch die o.g. Abschattung verstärkt werden, soweit die Wirkung des Abstandsgesetzes 1/r2 nicht allzu groß ist.On the other hand, with a remission receiver shifted backwards by a defined distance and adapted to the application, the remission effect can be enhanced by the above-mentioned shading, in particular in the case of optically denser measurement volumes, provided the effect of the distance law 1 / r 2 is not too great.

Für die Messung einer linearen Kurzweg-Remission ist der Remissionsmodul mit einer unmittelbar auf den Einkoppelort ausgerichteten Optik ausgerüstet.For the measurement of a linear short-path remission, the remission module is equipped with a Optics geared directly to the coupling location.

Gemäß Anspruch 9 wird im Brechungsmodul (7), z. B. mit Hilfe einer LED (12), Strahlung erzeugt. Auf der Abb. 3 ist der Brechungsmodul dargestellt. Die LED wird über Sammel­ linsen (13), (14) auf einen Empfänger (18), z. B. im Maßstab 1 : 1, abgebildet. Dabei wird die Strahlung am optischen Fenster (17) reflektiert. Sowohl im Strahlengang des einfallenden Lichtbündels als auch im Strahlengang des reflektierten Bündels befinden sich reflektierende Elemente (15), (16) (z. B. Aluminiumspiegel). Damit werden zum einen ausreichend lange Wege der LED-Strahlung und zum anderen ein schräger Strahlungseinfall auf das optische Fenster erreicht. Ein langer Weg bzw. ein ausreichend großer Abstand des Empfängers vom Meßvolumen ist für die Reduzierung der aus dem Meßvolumen stammenden und auf den Empfänger treffenden Remissionsphotonen erforderlich. Der Empfänger registriert somit hauptsächlich an Grenzflächen specular reflektierte Strahlung. Ein schräger Einfall der LED-Strahlung auf das Fenster erhöht die Trennschärfe zwischen dem interessierenden Reflex an der Grenzfläche Fenster/Meßvolumen und dem unerwünschten Reflex an der Grenzfläche Luft/Fenster. Durch eine kleine Empfängerfläche wird die Anzahl der auf den Empfänger treffenden Remissionsphotonen nochmals kleiner. Dabei ist es für ein hohes Signal/Rausch- Verhältnis von Vorteil, die o.g. 1 : 1-Abbildung einer kleinen strahlenden Fläche, z. B. den Emitter einer LED zu realisieren. Zweckmäßigerweise ist das optische Fenster des Brechungs­ modules mit dem Einkoppelspiegel in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Anstelle der Strahlungsquelle und des Empfängers können auch Lichtwellenleiter lokalisiert sein, die nach außen geführt werden.According to claim 9 in the refraction module ( 7 ), for. B. with the help of an LED ( 12 ), radiation generated. The refraction module is shown in Fig. 3. The LED is on collective lenses ( 13 ), ( 14 ) on a receiver ( 18 ), for. B. on a scale of 1: 1. The radiation is reflected at the optical window ( 17 ). There are reflective elements ( 15 ), ( 16 ) (e.g. aluminum mirror) both in the beam path of the incident light beam and in the beam path of the reflected beam. Sufficiently long paths of LED radiation are achieved on the one hand, and on the other hand an oblique radiation incidence on the optical window. A long path or a sufficiently large distance between the receiver and the measurement volume is required to reduce the remission photons originating from the measurement volume and striking the receiver. The receiver thus registers specularly reflected radiation mainly at interfaces. An oblique incidence of the LED radiation on the window increases the selectivity between the reflex of interest at the window / measurement volume interface and the undesired reflex at the air / window interface. A small receiver area means that the number of remission photons hitting the receiver is even smaller. It is advantageous for a high signal-to-noise ratio that the above-mentioned 1: 1 image of a small radiating area, eg. B. to realize the emitter of an LED. The optical window of the refraction module with the coupling mirror is expediently arranged in a common plane. Instead of the radiation source and the receiver, optical waveguides can also be located, which are routed to the outside.

Auf der Abb. 4 ist ein Fall dargestellt, bei dem das Meßvolumen zwischen dem plan ausgebildeten Einkoppelspiegel und einem konkaven Gegenspiegel (20) lokalisiert ist. Die optische Führung der Einkoppelstrahlung wird durch den abbildenden Konkavspiegel realisiert. Die Mehrfachreflexion findet zwischen Einkoppel- und Konkavspiegel statt. Das Meßvolumen kann dabei verschiedenartig sein: klassische Küvettenfüllung, Durchfluß oder freier Strahl. Gemäß Anspruch 10 ist im Reflexionsmodul (19) ein Konkavspiegel (20) montiert, der einmal bezüglich seines Abstandes zum Einkoppelspiegel und zum anderen bezüglich des Kippwinkels seiner Spiegelebene mit Hilfe von Blattfedern (21), (22) über Stellschrauben variierbar ist. Der Konkavspiegel ist bezüglich seines Abstandes so eingestellt, daß die End­ flächen der Lichtwellenleiter im Einkoppelmodul zwischen einfacher und doppelter Brennweite lokalisiert sind. Bezüglich seines Kippwinkels ist der Konkavspiegel so eingestellt, daß bei einem Spiegelabstand, der der doppelten Brennweite entspricht, die Bilder der Endflächen der Lichtwellenleiter (Abbildungsmaßstab 1 : 1) im unteren Bereich des Einkoppelspiegels lokali­ siert sind. Der untere Bereich ist dabei der den Lichtwellenleitern entgegengesetzte Bereich des Einkoppelspiegels (d. h. die Endflächen der Lichtwellenleiter befinden sich oben - deren Bilder unten, wobei die Bilder auf der Spiegelschicht liegen!). Eine solche Anordnung ermöglicht eine leicht durchführbare Justageprozedur zur Erreichung einer effizienten Mehr­ fachreflexion der Einkoppelstrahlung. Bei besonderen Anwendungen ist der Spiegelabstand gleich der Brennweite des Konkavspiegels. Anwendungen z. B.: Transparente Flüssigkeiten in der Mineralöl-, Textil-, Lebensmittel- und Chemieindustrie. Fig. 4 shows a case in which the measurement volume is located between the planar coupling mirror and a concave counter mirror ( 20 ). The optical coupling of the coupling radiation is realized by the imaging concave mirror. The multiple reflection takes place between the coupling mirror and the concave mirror. The measuring volume can be of various types: classic cuvette filling, flow or free jet. According to claim 10, a concave mirror ( 20 ) is mounted in the reflection module ( 19 ), which is variable with respect to its distance from the coupling mirror and the other with regard to the tilt angle of its mirror plane with the aid of leaf springs ( 21 ), ( 22 ) via adjusting screws. The concave mirror is set with respect to its distance so that the end faces of the optical fibers are localized in the coupling module between single and double focal length. With regard to its tilt angle, the concave mirror is set so that at a mirror distance that corresponds to twice the focal length, the images of the end faces of the optical fibers (magnification 1: 1) are localized in the lower region of the coupling mirror. The lower area is the area of the coupling mirror opposite the optical fibers (ie the end faces of the optical fibers are on the top - their images below, with the images lying on the mirror layer!). Such an arrangement enables an easily performed adjustment procedure to achieve an efficient multiple reflection of the coupling radiation. In special applications, the mirror distance is equal to the focal length of the concave mirror. Applications e.g. E.g .: Transparent liquids in the mineral oil, textile, food and chemical industries.

Anspruch 11 ist eine vorteilhafte Ausbildung des Anspruches 10. beispielsweise für die Fälle, in denen die äußeren Bedingungen der Sensormontage und komplizierte Sensoranforderungen eine Kippung des Konkavspiegels nicht gestatten. Der Spiegel wird dann anstelle einer Kippung über eine vertikale Verschiebung eingestellt.Claim 11 is an advantageous embodiment of claim 10, for example for the cases in which the external conditions of sensor assembly and complicated sensor requirements do not allow the concave mirror to be tilted. The mirror will then replace one Tilt adjusted via a vertical shift.

Der Anspruch 12 beschreibt eine Anwendung, bei der das Meßvolumen (23) zwischen Ein­ koppel- und Gegenspiegel in einem strahlungsführenden Volumen lokalisiert ist (Abb. 5). Remissions- und Brechungsmodul sind dabei in Abhängigkeit von der Anwendung in Betrieb oder nicht. Der Gegenspiegel (26) ist ein Vollspiegel und plan. Das strahlungsführende Volu­ men (24) kann z. B. eine HPLC-Durchflußkapillare sein, die die Einkoppelstrahlung führt. Die Mehrfachreflexion findet zwischen Einkoppel- und Gegenspiegel und Kapillare statt. Zwischen dem Einkoppelmodul und der ihm zugewandten optischen Endfläche der Kapillare ist bei Bedarf ein lichtleitender Konus (25) für die Leitung der Einkoppelstrahlung angeordnet, dessen kapillarseitiger Durchmesser mit dem der Kapillare übereinstimmt. Der Gegenspiegel kann separat angeordnet oder auf der anderen Endfläche der Kapillare aufgedampft sein. Anstelle einer starren Kapillare kann auch ein flexibler, hohler und flüssigkeitsführender Lichtwellenlei­ ter angeordnet sein. Des weiteren kann ein optoelektronischer Empfänger (27) in der Weise montiert sein, daß dieser die unter einem Winkel von 90° zur Einstrahlung erzeugten Wech­ selwirkungsphotonen, wie Fluoreszenz und Streuung, registriert. Anwendungen z. B.: Trans­ parente Flüssigkeiten bei Durchflußmessungen, HPLC-Laboranalytik.Claim 12 describes an application in which the measurement volume ( 23 ) is located between a coupling and counter mirror in a radiation-carrying volume ( Fig. 5). The reflectance and refraction modules are in operation or not, depending on the application. The counter mirror ( 26 ) is a full mirror and flat. The radiation-guiding volume ( 24 ) can, for. B. an HPLC flow capillary, which leads the coupling radiation. The multiple reflection takes place between the coupling mirror and the counter mirror and the capillary. If necessary, a light-conducting cone ( 25 ) for directing the coupling radiation is arranged between the coupling module and the optical end face of the capillary facing it, the capillary-side diameter of which corresponds to that of the capillary. The counter mirror can be arranged separately or vapor-deposited on the other end face of the capillary. Instead of a rigid capillary, a flexible, hollow and liquid-carrying Lichtwellenlei ter can be arranged. Furthermore, an optoelectronic receiver ( 27 ) can be mounted in such a way that it detects the interaction photons generated at an angle of 90 ° to the radiation, such as fluorescence and scattering. Applications e.g. E.g .: transparent liquids for flow measurements, HPLC laboratory analysis.

Der Anspruch 13 behandelt eine spezielle Ausbildung des Anspruches 12. Hierbei ist die Endfläche der Einkopplung (29) unmittelbar vor dem Einkoppelspiegel (31) angeordnet (Abb. 6). Der Meßmodul (32), d. h. der optoelektronische Empfänger ist dem Einkoppel­ spiegel unmittelbar nachgeordnet. Eine solche Vorrichtung kann leicht aus einer handels­ üblichen LED (28) realisiert werden. Dabei werden die elektrischen Anschlüsse der LED seitlich nach außen geführt. Damit steht eine ausreichende Fläche für die Aufdampfung einer teildurchlässigen Spiegelschicht (31) auf den LED-Sockel zur Verfügung. Der Empfänger (32) ist z. B. direkt auf dem LED-Sockel aufgeklebt. Der Einkoppelspiegel kann auch an einer anderen Stelle lokalisiert sein. Dazu wird der LED-Dom unmittelbar vor dem LED-Emitter abgetrennt, die Schicht für den Einkoppelspiegel auf die Innenfläche aufgedampft, und beide Teile wieder zusammengesetzt. Die teildurchlässige Schicht enthält dann eine kleine, optisch durchlässige Öffnung für die Einkopplung der Emitter-Strahlung. Auf der dem teildurch­ lässigen Einkoppelspiegel gegenüberliegenden Fläche ist der Gegenspiegel (30) aufgedampft. Der Gegenspiegel kann konkav oder plan ausgebildet sein. Die Mehrfachreflexion findet über Einkoppel- und Gegenspiegel statt. Der LED-Körper (Dom) kann dabei der Strahlungs­ führung infolge Totalreflexion dienen. Der Dom kann zusätzlich von außen verspiegelt sein. Das Meßvolumen (23) ist in einer Öffnung zwischen Einkoppel- und Gegenspiegel lokalisiert. Die Größe der Öffnung ist den optischen Eigenschaften des zu untersuchenden Meßvolumens angepaßt. Zur Realisierung verschiedener Wellenlängen werden mehrere LED angeordnet.Claim 13 deals with a special embodiment of Claim 12. Here, the end face of the coupling ( 29 ) is arranged directly in front of the coupling mirror ( 31 ) ( Fig. 6). The measuring module ( 32 ), ie the optoelectronic receiver is immediately downstream of the coupling mirror. Such a device can easily be realized from a commercially available LED ( 28 ). The electrical connections of the LED are led out to the side. This provides sufficient space for the vapor deposition of a partially transparent mirror layer ( 31 ) on the LED base. The receiver ( 32 ) is e.g. B. glued directly to the LED base. The coupling mirror can also be located at another location. To do this, the LED dome is cut off immediately in front of the LED emitter, the layer for the coupling mirror is evaporated onto the inner surface, and the two parts are reassembled. The partially transparent layer then contains a small, optically transparent opening for coupling in the emitter radiation. The counter mirror ( 30 ) is evaporated on the surface opposite the partially permeable coupling mirror. The counter mirror can be concave or flat. The multiple reflection takes place via coupling-in and counter mirrors. The LED body (dome) can serve as a radiation guide due to total reflection. The cathedral can also be mirrored from the outside. The measuring volume ( 23 ) is located in an opening between the coupling mirror and the counter mirror. The size of the opening is adapted to the optical properties of the measurement volume to be examined. Several LEDs are arranged to implement different wavelengths.

Eine weitere Modifikation besteht darin, keine Spiegelschichten als Einkoppel- und Gegen­ spiegel aufzubringen. Wird in diesem Fall ein weiterer Empfänger an der dem Emitter gegenüberliegenden Seite angebracht, dann ist die LED ein einfaches Absorptions- und Remis­ sionsspektrometer, wobei zur Realisierung verschiedener Wellenlängen mehrere LED angeord­ net werden.Another modification is that no mirror layers as coupling and counter apply mirror. In this case, another receiver on the emitter attached to the opposite side, then the LED is a simple absorption and draw sion spectrometer, several LEDs arranged to implement different wavelengths be net.

Die Anordnung mehrerer LED kann beispielsweise linear oder als Trommel erfolgen. Hierbei ist es sinnvoll, die Abstrahlung nach vorn (Absorption) und nach hinten (Remission) über eine optische Vorrichtung auf einen Empfänger zu bringen. In diesem Fall werden die LED zu unterschiedlichen Zeiten im Blitzbetrieb gesteuert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die LED gleichzeitig anzusteuern und die Abbildung auf ein Diodenarray oder einer CCD-Kamera zu realisieren.The arrangement of several LEDs can be linear or as a drum, for example. Here it makes sense to emit radiation towards the front (absorption) and backwards (remission) bring optical device to a receiver. In this case, the LEDs are closed controlled different times in flash mode. Another option is to use the Control LED simultaneously and map it to a diode array or one Realize CCD camera.

Auf der Abb. 7 ist der Anspruch 14 illustriert. Das Meßvolumen befindet sich hier außerhalb des Sensors, d. h. das Meßvolumen ist außerhalb vom Mehrfachreflexionsraum, der von Einkoppel- und Gegenspiegel aufgespannt wird, lokalisiert. Die Mehrfachreflexion erfolgt zwischen dem plan ausgebildeten Einkoppelspiegel (5a) des Einkoppelmoduls, dem Gegen­ spiegel (34) und einem zwischen beiden Spiegeln befindlichen strahlungsführenden Körper (33), der beispielsweise ein ATR-Kristall sein kann. Der Gegenspiegel ist ein Vollspiegel und plan. Die Einkoppelstrahlung wird im ATR-Kristall geführt. Die Wechselwirkung zwischen der Einkoppelstrahlung und dem außen am ATR-Kristall lokalisierten Meßvolumen (23) erfolgt über die in der unmittelbaren Kristallnähe existierenden evaneszenten Wellenfelder. Der ATR-Kristall kann auch mit einer stoffselektiven Schicht belegt sein. Bei Bedarf kann zwischen Einkoppelspiegel und ATR-Kristall ein strahlungsführender Konus zur Anpassung der Durchmesser von Einkoppelspiegel und ATR-Kristall angeordnet sein. Anstelle des ATR-Kristalls kann auch ein flexibler Lichtwellenleiter angeordnet sein. Der Brechungsmodul ist in Betrieb und mit dem Meßvolumen in Kontakt. Der Remissionsmodul ist gewöhnlich nicht in Betrieb. Durch eine spezielle Anflanschung des ATR-Kristalls in der Weise, daß ein Teil der Endflächen der Lichtwellenleiter im Einkoppelmodul Strahlung in das Meßvolumen und ein anderer Teil Strahlung in den ATR-Kristall einkoppeln, kann zusätzlich auch der Remis­ sionsmodul in Betrieb sein. Mit dieser Anordnung können somit beispielsweise in stark getrüb­ ten Meßvolumina Absorption, Remission und Brechung synchron ermittelt werden. Anwen­ dungen z. B.: Industrielle Abwässer. Fig. 7 illustrates claim 14. The measurement volume is located outside the sensor, ie the measurement volume is located outside the multiple reflection space, which is spanned by the coupling and counter mirrors. The multiple reflection takes place between the planar coupling mirror ( 5 a) of the coupling module, the counter mirror ( 34 ) and a radiation-guiding body ( 33 ) located between the two mirrors, which can be, for example, an ATR crystal. The mirror is a full mirror and flat. The coupling radiation is guided in the ATR crystal. The interaction between the coupling radiation and the measurement volume ( 23 ) located on the outside of the ATR crystal takes place via the evanescent wave fields existing in the immediate vicinity of the crystal. The ATR crystal can also be coated with a substance-selective layer. If necessary, a radiation-conducting cone can be arranged between the coupling mirror and the ATR crystal to adjust the diameter of the coupling mirror and the ATR crystal. Instead of the ATR crystal, a flexible optical waveguide can also be arranged. The refraction module is in operation and in contact with the measuring volume. The remission module is usually not in operation. By a special flange of the ATR crystal in such a way that part of the end faces of the optical fibers in the coupling module couple radiation into the measurement volume and another part radiation into the ATR crystal, the remission module can also be in operation. With this arrangement, absorption, remission and refraction can thus be determined synchronously, for example in strongly cloudy measurement volumes. Applications z. For example: industrial waste water.

Gemäß Anspruch 15 befindet sich das Meßvolumen außerhalb des Sensors (Abb. 8). Anstelle eines, wie bis hierher behandelten Gegenspiegels ist in der einen Ausführung ein optisches Fenster (38) oder in der anderen Ausführung ein Gegenspiegel (38) mit transmit­ tierenden Bereichen am Meßvolumen (23) lokalisiert. Es wird zunächst die Fensterausführung erläutert. Zwischen dem Meßvolumen bzw. Fenster und dem Einkoppelspiegel ist ein strah­ lungsführendes Volumen (37) angeordnet. Nach der Einstrahlung über den Lichtwellenleiter­ block (5b) des Einkoppelmoduls findet eine Mehrfachreflexion zwischen Meßvolumen, Ein­ koppelspiegel (5a) und dem strahlungsführenden Volumen (37) statt. Dieses Volumen kann ein innen verspiegelter Hohlkörper oder/und ein durch Totalreflexion strahlungsführender Festkör­ per sein. Die Form des strahlungsführenden Volumens kann unterschiedlich sein, z. B. zylin­ drisch oder konisch. Der Sensor sitzt mittels (35), (36) auf dem Meßvolumen (23) auf. Diese Auflage zur Meßvolumenkontaktierung ist ein fester Körper oder Block. Bei Bedarf können Remissions- und Brechungsmodul in Betrieb sein und dabei auf dem Meßvolumen aufsitzen. In diesem Fall sind Remissions- und Brechungsmodul im Vergleich zur Abb. 1 in Richtung Meßvolumen nach vorn verschoben angeordnet und bilden selbst die Auflage zur Meßvolumenkontaktierung. Das mit dem Meßvolumen in Kontakt stehende Fenster (38) ist optisch durchlässig. Das strahlungsführende Volumen zwischen Einkoppelspiegel und Fenster kann auch ein flexibler Lichtwellenleiter sein. Dieser kann in Abhängigkeit von der Anwen­ dung mit zusätzlichen Lichtwellenleitern des Remissions- und Brechungsmodules zu einem Bündel angeordnet sein. Der Sensor kann auch ohne Fenster ausgebildet sein, beispielsweise bei festen Oberflächen. Ist das strahlungsführende Volumen (37) ein durch Totalreflexion strahlungsführender Festkörper, dann ist dessen meßvolumenseitige Fläche mit dem Fenster identisch. Anwendungen sind u. a. Meßvolumina mit vergleichsweise hohen Remissionsver­ mögen, wie Milch und Papier.According to claim 15, the measurement volume is outside the sensor ( Fig. 8). Instead of a counter mirror, which has been dealt with up to this point, an optical window ( 38 ) is located in one embodiment or a counter mirror ( 38 ) with transmitting areas on the measurement volume ( 23 ) is located in the other embodiment. The window design is first explained. A radiation-carrying volume ( 37 ) is arranged between the measurement volume or window and the coupling mirror. After the irradiation via the optical waveguide block ( 5 b) of the coupling module, there is a multiple reflection between the measurement volume, a coupling mirror ( 5 a) and the radiation-carrying volume ( 37 ). This volume can be an internally mirrored hollow body and / or a solid body guiding radiation through total reflection. The shape of the radiation-carrying volume can be different, e.g. B. cylin drisch or conical. The sensor sits on the measuring volume ( 23 ) by means of ( 35 ), ( 36 ). This contact for measuring volume contact is a solid body or block. If necessary, the reflectance and refraction modules can be in operation while sitting on the measurement volume. In this case, the reflectance and refraction modules are shifted forward in the direction of the measurement volume in comparison to FIG. 1 and even form the support for contacting the measurement volume. The window ( 38 ) in contact with the measuring volume is optically transparent. The radiation-carrying volume between the coupling mirror and the window can also be a flexible optical waveguide. Depending on the application, this can be arranged in a bundle with additional optical waveguides of the reflectance and refraction modules. The sensor can also be designed without a window, for example on solid surfaces. If the radiation-carrying volume ( 37 ) is a solid carrying radiation through total reflection, then its surface on the measurement volume side is identical to the window. Applications include measurement volumes with comparatively high remission capacities, such as milk and paper.

Des weiteren kann anstelle des Fensters ein teildurchlässiger Spiegel (38) angeordnet sein. Die Mehrfachreflexion der Einkoppelstrahlung findet im strahlungsführenden Raum (37) zwischen dem Einkoppelspiegel (5a) und dem Gegenspiegel (38) statt. Die Spiegelschicht des Gegen­ spiegels ist in der Weise teildurchlässig, daß an definierten Orten des Spiegels unverspiegelte Bereiche existieren, die als optische Öffnungen wirken. Diese Bereiche transmittieren einen Teil der Einkoppelstrahlung in das Meßvolumen. Der andere Teil der Einkoppelstrahlung wird wieder in Richtung Einkoppelspiegel reflektiert. Des weiteren gelangen Wechselwirkungs­ photonen aus dem Meßvolumen durch die unverspiegelten Bereiche im Gegenspiegel in den Sensor. Der hinter dem Einkoppelspiegel lokalisierte Empfänger registriert eine Intensität, die von dem Remissionsvermögen des Meßvolumens abhängt. Anwendungen sind z. B. Meßvo­ lumina mit vergleichsweise geringen Remissionsvermögen sein, wie Oberflächenwasser, Ab­ wasser und Deponiesickerwasser.Furthermore, a partially transparent mirror ( 38 ) can be arranged instead of the window. The multiple reflection of the coupling radiation takes place in the radiation-guiding space ( 37 ) between the coupling mirror ( 5 a) and the counter mirror ( 38 ). The mirror layer of the counter mirror is partially transparent in such a way that non-mirrored areas exist at defined locations of the mirror, which act as optical openings. These areas transmit part of the coupling radiation into the measuring volume. The other part of the coupling radiation is reflected again in the direction of the coupling mirror. Furthermore, interaction photons from the measurement volume through the non-mirrored areas in the mirror in the sensor. The receiver located behind the coupling mirror registers an intensity that depends on the reflectivity of the measurement volume. Applications are e.g. B. Meßvo lumina with comparatively low reflectivity, such as surface water, water and landfill leachate.

Gemäß Anspruch 16 kann das im Anspruch 15 erwähnte Fenster (38) mit einer Indikator- oder stoffselektiven Schicht belegt sein, die mit dem Meßvolumen in Kontakt ist. Dieses Fen­ ster kann auch mechanisch aufgerauht sein bzw. mechanische Strukturen mit definierter Poren­ größe aufweisen. Die Poren wirken als stoffselektive Oberfläche, beispielsweise für die Trennung flüssiger Substanzen von festen Partikeln. Analog kann der Gegenspiegel an seinen optischen Öffnungen mit einer Indikator- oder stoffselektiven Schicht oder Oberfläche ausgestattet sein, die mit dem Meßvolumen wechsel wirkt.According to claim 16, the window ( 38 ) mentioned in claim 15 can be covered with an indicator- or substance-selective layer which is in contact with the measurement volume. This window can also be mechanically roughened or have mechanical structures with a defined pore size. The pores act as a material-selective surface, for example for the separation of liquid substances from solid particles. Analogously, the counter mirror can be equipped at its optical openings with an indicator or substance-selective layer or surface, which interacts with the measurement volume.

Ausgehend von der im Anspruch 13 vorgestellten LED-Modifikation behandelt der An­ spruch 17 eine spezielle Ausbildung der Ansprüche 15 und 16 (Abb. 9). Im Vergleich zur Abb. 6 enthält der LED-Dom (28) keine Öffnung für das Meßvolumen. Das Meßvolumen (23) ist außerhalb lokalisiert. Die dem Einkoppelspiegel (31) gegenüberliegende Fläche der LED (39), die entweder plan oder ursprünglich konvex sein kann, hat die Funktion des Fensters oder die des Gegenspiegels mit transmittierenden Bereichen gemäß Anspruch 15. Der Dom dient der Strahlungsführung und kann bei Bedarf verspiegelt sein.Based on the LED modification presented in claim 13, claim 17 deals with a special embodiment of claims 15 and 16 ( Fig. 9). In comparison to Fig. 6, the LED dome ( 28 ) has no opening for the measuring volume. The measuring volume ( 23 ) is located outside. The surface of the LED ( 39 ) opposite the coupling mirror ( 31 ), which can either be flat or originally convex, has the function of the window or that of the counter mirror with transmitting areas. The dome serves to guide the radiation and can be mirrored if necessary .

Anspruch 18 beschreibt eine vorteilhafte Ausbildung des Anspruches 17 Spiegelschichten für Einkoppel- und Gegenspiegel sind nicht aufgebracht. Abb. 10 zeigt die Kopplung zweier LED (28), wobei die eine LED einen normal ausgebildeten (konvex nach außen) oder vorn planen Dom (40) und die andere einen vorn planen und schrägen Abschluß (41) für die Einkopplung der Strahlung in das Meßvolumen (23) aufweist. Die Strahlung wird direkt über den LED-Dom in das Meßvolumen eingekoppelt. Der Meßmodul (32) hinter der LED mit dem planen Fenster (40) empfängt sowohl Photonen aus dem Meßvolumen (Remission) als auch an der Grenzfläche Dorn/Meßvolumen specular reflektierte Photonen (Brechzahl und Ab­ sorption). Der Meßmodul (32) hinter der LED mit schrägem Planfenster (41) empfängt dagegen lediglich Photonen aus dem Meßvolumen, da infolge der schrägen Fläche die specular reflektierten Photonen nicht auf den Empfänger gerichtet sind. Die Kopplung beider Meßsi­ gnale ermöglicht somit die synchrone Ermittlung der Absorptions- und Remissionseigen­ schaften des Meßvolumens. In einer weiteren Ausführung sind die mit dem Meßvolumen kontaktierten Fenster mit Oberflächen analog zu Anspruch 16. versehen. In Abhängigkeit von der Applikation können auch mehrere LED, z. B. linear oder als Trommel, angeordnet werden. Dabei können die unmittelbar am LED-Sockel angebrachten Empfänger durch eine optische Anordnung mit nachfolgender Diodenzeile oder CCD-Kamera ersetzt werden.Claim 18 describes an advantageous embodiment of claim 17 mirror layers for coupling and counter mirrors are not applied. Fig. 10 shows the coupling of two LEDs ( 28 ), one of which has a normally designed (convex to the outside) or front plan dome ( 40 ) and the other a front plan and oblique termination ( 41 ) for coupling the radiation into it Measuring volume ( 23 ). The radiation is coupled directly into the measuring volume via the LED dome. The measuring module ( 32 ) behind the LED with the flat window ( 40 ) receives both photons from the measuring volume (remission) and specularly reflected photons (refractive index and absorption) at the thorn / measuring volume interface. The measuring module ( 32 ) behind the LED with an oblique plan window ( 41 ), on the other hand, only receives photons from the measuring volume, since the specularly reflected photons are not directed towards the receiver due to the oblique surface. The coupling of the two measurement signals thus enables the absorption and remission properties of the measurement volume to be determined synchronously. In a further embodiment, the windows contacted with the measurement volume are provided with surfaces analogous to claim 16. Depending on the application, several LEDs, e.g. B. linear or as a drum. The receivers attached directly to the LED base can be replaced by an optical arrangement with a subsequent diode array or CCD camera.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Anspruches 15 ist Anspruch 19. Dabei ist ein strah­ lungsführenden Tubus direkt an das Fenster bzw. den Gegenspiegel montiert. Der das zu unter­ suchende Meßvolumen enthaltende Tubus kann zylindrisch und ohne Gegenspiegel ausgebildet sein. Sein, dem Sensor zugewandter Innendurchmesser ist mit dem des Fensters bzw. Gegen­ spiegels gleich. Der Tubus weist eine solche Brechzahl auf, die eine Totalreflexion von im Tubus befindlichen Einkoppel- und Remissionsphotonen erlaubt. Anwendungsbeispiele sind: eine Makro-Durchflußzelle oder ein mit einer Flüssigkeit gefüllter Lichtwellenleiter. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß das bei punktförmiger Einkopplung von Strahlung in ein ausgedehntes Meßvolumen störend wirkende Abstandsgesetz 1/r2 nur noch wenig bzw. keinen Einfluß hat. Another advantageous embodiment of claim 15 is claim 19. Here, a radiation-guiding tube is mounted directly on the window or the mirror. The tube containing the measurement volume to be examined can be cylindrical and without a mirror. Its inner diameter facing the sensor is the same as that of the window or counter mirror. The tube has a refractive index that allows total reflection of coupling and remission photons located in the tube. Application examples are: a macro flow cell or an optical fiber filled with a liquid. Such an arrangement has the advantage that the distance law 1 / r 2, which has a disturbing effect when the radiation is coupled into a large measuring volume, has little or no influence.

Gemäß Anspruch 20 sind die zu den Ansprüchen 13, 17 und 18 beschriebenen LED-Modifikationen in einer gemeinsamen Vorrichtung angeordnet.According to claim 20 are those described in claims 13, 17 and 18 LED modifications arranged in a common device.

Im folgenden werden mit den Ansprüchen 21 bis 23 vorteilhafte Ausbildungen des Ein­ koppel- und Meßmodules beschrieben.In the following with the claims 21 to 23 advantageous embodiments of the one coupling and measuring modules described.

Gemäß Anspruch 21 (Abb. 11 und 12) erfolgt die Einkopplung über den teildurch­ lässigen Planspiegel (43) mittels Lichtwellenleiter (42), deren Durchmesser wesentlich kleiner sind als der Durchmesser des Einkoppelspiegels. Nur dann sind die Strahlungsverluste infolge Auskopplung durch den Einkoppellichtwellenleiter gering. Die Erfassung bzw. Auskopplung von transmittierter Einkoppelstrahlung aus dem Mehrfachreflexionsraum wird über einen, unmittelbar dem Einkoppelspiegel nachgeordneten Lichtwellenleiter (44) realisiert, der die Strahlung auf den Empfänger (45) bringt. Der einkoppelspiegelseitige Durchmesser des Licht­ wellenleiters ist dem der Spiegelschicht gleich. Dieser Lichtwellenleiter kann ein Lichtwellen­ leiterbündel sein. Der Lichtwellenleiter hat hier die Funktion des lichtleitenden Konus (8) auf Abb. 1. Der für die Einkopplung vorgesehene Lichtwellenleiter und der für die Erfassung der transmittierten Einkoppelstrahlung vorgesehene Lichtwellenleiter können auch als Bündel (47) angeordnet sein (Abb. 12). Die Einkopplung kann dann an einem beliebigen und nichtverspiegelten Ort des Einkoppelspiegels, z. B. zentral, realisiert werden. Zwischen Strahlungsquelle (46) und Lichtwellenleiter sowie zwischen Lichtwellenleiter und Empfänger können je nach Anwendung spektralselektive Elemente angeordnet sein.According to claim 21 ( Fig. 11 and 12), the coupling takes place via the partially transparent plane mirror ( 43 ) by means of optical fibers ( 42 ), the diameter of which is significantly smaller than the diameter of the coupling mirror. Only then are the radiation losses due to coupling out through the coupling light waveguide low. The detection or decoupling of transmitted coupling radiation from the multiple reflection space is implemented via an optical waveguide ( 44 ) which is arranged directly after the coupling mirror and which brings the radiation onto the receiver ( 45 ). The coupling mirror side diameter of the light waveguide is the same as that of the mirror layer. This optical fiber can be an optical fiber bundle. The optical waveguide has the function of the light-guiding cone ( 8 ) in Fig. 1. The optical waveguide intended for the coupling and the optical waveguide intended for the detection of the transmitted coupling radiation can also be arranged as a bundle ( 47 ) ( Fig. 12). The coupling can then at any and non-mirrored location of the coupling mirror, for. B. be realized centrally. Depending on the application, spectrally selective elements can be arranged between the radiation source ( 46 ) and the optical waveguide and between the optical waveguide and the receiver.

Gemäß Anspruch 22 ist der Einkoppelspiegel (48) ein Vollspiegel (also nicht teildurchlässig) und der Gegenspiegel (49) teildurchlässig (Abb. 13 und 14). Die Strahlung wird durch eine kleine, im Einkoppelspiegel befindliche optische Öffnung eingekoppelt. Das erfolgt entweder direkt über einen Lichtwellenleiter (42) oder ein optisches System (50). Der Empfän­ ger (45) zur Registrierung transmittierter Einkoppelstrahlung ist dem teildurchlässigen Gegen­ spiegel (49) nachgeordnet. In Abhängigkeit von der Anwendung können spektralselektive Elemente zwischen Empfänger und Gegenspiegel sowie zwischen Strahlungsquelle und Lichtwellenleiter/optischem System angeordnet sein.According to claim 22, the coupling mirror ( 48 ) is a full mirror (ie not partially transparent) and the counter mirror ( 49 ) is partially transparent ( Figs. 13 and 14). The radiation is coupled in through a small optical opening in the coupling mirror. This takes place either directly via an optical fiber ( 42 ) or an optical system ( 50 ). The receiver ( 45 ) for registering transmitted coupling radiation is arranged downstream of the partially transparent counter mirror ( 49 ). Depending on the application, spectrally selective elements can be arranged between the receiver and the counter mirror and between the radiation source and the optical waveguide / optical system.

Anspruch 23 dokumentiert vorteilhafte Ausführungen, bei der sowohl der Einkoppel- als auch der Gegenspiegel als Vollspiegel ausgebildet sind (Abb. 15 bis 18). Auf Abb. 15 wird die Strahlung durch eine kleine, im Einkoppelspiegel (48) befindliche optische Öffnung eingekoppelt. Das erfolgt entweder direkt über ein optisches System oder über einen Licht­ wellenleiter (42). Zur Auskopplung von Einkoppelstrahlung ist dem Einkoppelspiegel ein zweiter Lichtwellenleiter (51) nachgeordnet, der an einer optischen Öffnung im Einkoppel­ spiegel lokalisiert ist. Abb. 16 illustriert den Fall, daß Ein- und Auskopplung über einen Lichtwellenleiterverzweiger (52) erfolgen. Auf Abb. 17 ist zur Auskopplung von Ein­ koppelstrahlung dem Einkoppelspiegel ein strahlungsleitendes Volumen (53) vorgelagert, das eine Öffnung in dessen Mantel aufweist. Durch diese Öffnung kann ein Teil der Strahlung nach jedem Umlauf das strahlungsleitende Volumen verlassen. Dieser Öffnung kann ein Licht­ wellenleiter (54) nachgeordnet sein. Dieses System arbeitet analog dem Lichtwellenleiterver­ zweiger. Der einkoppelspiegelseitige Durchmesser des Verzweigers ist dem des Einkoppel­ spiegels gleich. Der Einkoppelspiegel kann auf dem Verzweiger aufgedampft sein. Abb. 18 illustriert eine andere Variante der Auskopplung, die darin besteht, daß dem Einkoppel­ spiegel ein transmittierender Körper (55) (z. B. eine Glasplatte) vorgelagert ist, der einen kleinen, von der Brechzahl abhängigen Teil der Einkoppelstrahlung aus dem Strahlengang auskoppelt, womit der Empfänger (45) beaufschlagt wird. Bei Nutzung einer Glasplatte werden ca. 4.5% der einfallenden Strahlung reflektiert. Der Reflexionsgrad der Platte wird in Ab­ hängigkeit von der Anwendung eingestellt, z. B. über die Wahl des Materials oder durch Gestaltung definierter Grenzflächen zwischen dieser Platte und einem Träger. Anstelle einer Platte kann auch ein strahlungsführendes Volumen mit einer schrägen Grenzfläche angeordnet sein. Außerdem kann dem Einkoppelspiegel ein Indikatorvolumen mit definierten und kon­ stanten optischen Eigenschaften vorgelagert sein. Dieses Volumen wird von der Einkoppel­ strahlung durchdrungen und liefert ein für den Empfänger meßbares optisches Signal, bei­ spielsweise als Fluoreszenz oder Streuung.Claim 23 documents advantageous designs in which both the coupling mirror and the counter mirror are designed as full mirrors ( Figs. 15 to 18). In Fig. 15, the radiation is coupled in through a small optical opening in the coupling mirror ( 48 ). This takes place either directly via an optical system or via an optical waveguide ( 42 ). For coupling out coupling radiation, a second optical waveguide ( 51 ) is arranged downstream of the coupling mirror, which is located at an optical opening in the coupling mirror. Fig. 16 illustrates the case in which coupling and decoupling take place via an optical fiber splitter ( 52 ). In Fig. 17, a radiation-conducting volume ( 53 ), which has an opening in its jacket, is arranged in front of the coupling mirror in order to couple out coupling radiation. Through this opening, part of the radiation can leave the radiation-guiding volume after each revolution. This opening can be followed by a light waveguide ( 54 ). This system works in the same way as the optical fiber splitter. The coupling mirror side diameter of the splitter is the same as the coupling mirror. The coupling mirror can be vapor-deposited on the branch. Fig. 18 illustrates another variant of the coupling, which consists in that the coupling mirror is preceded by a transmitting body ( 55 ) (e.g. a glass plate), which couples a small part of the coupling radiation that is dependent on the refractive index from the beam path , which is applied to the receiver ( 45 ). When using a glass plate, approximately 4.5% of the incident radiation is reflected. The reflectance of the plate is set depending on the application, z. B. on the choice of material or by designing defined interfaces between this plate and a support. Instead of a plate, a radiation-carrying volume with an oblique interface can also be arranged. In addition, the coupling mirror can be preceded by an indicator volume with defined and constant optical properties. This volume is penetrated by the coupling radiation and provides a measurable optical signal for the receiver, for example as fluorescence or scattering.

Gemäß Anspruch 24 sind die wesentlichen Merkmale der beschriebenen Vorrichtung nicht nur für Lichtwellenlängen oder Wellenlängen des optischen Spektralbereiches, sondern auch für davon verschiedene Wellenlängen verwendbar. Beispiele: Ultraschall und Kernstrahlung.According to claim 24, the essential features of the device described are not only for light wavelengths or wavelengths of the optical spectral range, but also can be used for different wavelengths. Examples: ultrasound and nuclear radiation.

Die beschriebene Sensorik kann zum einen in auf dem Markt verfügbare spektroskopische Meßtechnik unter Nutzung der darin enthaltenden Elektronik an- bzw. eingebaut werden. Zum anderen kann die Sensorik mit einer separaten hochintegrierten elektronischen Steuer- und Auswerteeinheit gekoppelt werden. Die Elektronik ermöglicht sowohl den cw-Betrieb als auch den Blitzbetrieb. Im Blitzbetrieb ist die Messung des Dunkelsignals nach jedem Blitz möglich. Besonderes Merkmal ist (Anspruch 25), daß in Abhängigkeit von den optischen Eigenschaften des zu untersuchenden Meßvolumens die Empfindlichkeit der Messung elek­ tronisch eingestellt wird. Dazu ist zum einen der LED-Strom variierbar, was unmittelbare Auswirkung auf die abgestrahlte LED-Intensität hat. Zum anderen ist auch der Abschlußwi­ derstand an den optoelektronischen Empfängern variierbar, was unmittelbare Auswirkungen auf das am Empfänger anliegende elektrische Signal hat. The sensor system described can, on the one hand, be used in spectroscopic spectroscopic sensors Measurement technology using the electronics contained therein can be installed or installed. To the the sensors can be equipped with a separate, highly integrated electronic control and Evaluation unit are coupled. The electronics enable both cw operation and also the flash mode. In the flash mode, the dark signal is measured after each flash possible. A special feature is (claim 25) that depending on the optical Properties of the measurement volume to be examined, the sensitivity of the measurement elec is set tronically. On the one hand, the LED current can be varied, which is immediate Has an effect on the emitted LED intensity. On the other hand is the final wi The state of the optoelectronic receivers can be varied, which has an immediate impact has the electrical signal present at the receiver.  

BezugszeichenlisteReference list Abb. 1 Fig. 1

11

Absorptionsmodul
Absorption module

22nd

Meßmodul
Measuring module

33rd

Lichtleitmodul
Light guide module

33rd

a Block für Lichtwellenleiter
a block for optical fibers

44th

Anschlußmodul
Connection module

44th

a Lichtwellenleiter für externen Anschluß
a Optical fiber for external connection

44th

b LED
b LED

55

Einkoppelmodul
Coupling module

55

a Einkoppelspiegel
a coupling mirror

55

b Block für Lichtwellenleiter
b Block for optical fibers

55

c teildurchlässige Spiegelschicht
c semi-transparent mirror layer

55

d unbeschichteter Bereich
d uncoated area

55

e Lichtwellenleiter
e optical fiber

66

Remissionsmodul
Remission module

77

Brechungsmodul
Refractive index

88th

konischer Reflektor
conical reflector

Abb. 2 Fig. 2

66

Remissionsmodul
Remission module

99

Empfänger
receiver

1010th

Fenster
window

1111

spektralselektives Element
spectrally selective element

Abb. 3 Fig. 3

77

Brechungsmodul
Refractive index

1212th

Strahlungsquelle
Radiation source

1313

abbildende Optik
imaging optics

1414

abbildende Optik
imaging optics

1515

Reflektor
reflector

1616

Reflektor
reflector

1717th

Fenster
window

1818th

Empfänger
receiver

Abb. 4 Fig. 4

11

Absorptionsmodul
Absorption module

1919th

Reflexionsmodul
Reflection module

2020th

Gegenspiegel
Mirror

2121

Blattfeder für Variation des Spiegelabstandes
Leaf spring for variation of the mirror distance

2222

Blattfeder für Variation des Winkels der Spiegelebene
Leaf spring for variation of the angle of the mirror plane

2323

Meßvolumen
Measuring volume

Abb. 5 Fig. 5

11

Absorptionsmodul
Absorption module

2323

Meßvolumen
Measuring volume

2424th

strahlungsführendes Volumen (z. B. Kapillare)
radiation-carrying volume (e.g. capillary)

2525th

strahlungsführender Konus
radiating cone

2626

Gegenspiegel
Mirror

2727

Empfänger (90°)
Receiver (90 °)

Abb. 6 Fig. 6

2323

Meßvolumen
Measuring volume

2828

Leuchtemitterdiode (LED)
Light emitting diode (LED)

2929

Emitter
Emitter

3030th

Spiegelschicht (Gegenspiegel)
Mirror layer (counter mirror)

3131

Spiegelschicht (teildurchlässiger Einkoppelspiegel)
Mirror layer (partially permeable coupling mirror)

3232

Empfänger
receiver

Abb. 7 Fig. 7

11

Absorptionsmodul
Absorption module

2323

Meßvolumen
Measuring volume

3333

strahlungsführendes Volumen (z. B. ATR-Kristall)
radiation-carrying volume (e.g. ATR crystal)

3434

Spiegelschicht (Gegenspiegel)
Mirror layer (counter mirror)

Abb. 8 Fig. 8

11

Absorptionsmodul
Absorption module

2323

Meßvolumen
Measuring volume

3535

Auflage für Meßvolumenkontaktierung
Support for measuring volume contact

3636

Auflage für Meßvolumenkontaktierung
Support for measuring volume contact

3737

strahlungsführendes Volumen
radiation-carrying volume

3838

Fenster oder Gegenspiegel mit transmittierenden Bereichen
Window or mirror with transmitting areas

Abb. 9 Fig. 9

2323

Meßvolumen
Measuring volume

2828

LED
LED

2929

Emitter
Emitter

3131

Spiegelschicht (teildurchlässiger Einkoppelspiegel)
Mirror layer (partially permeable coupling mirror)

3232

Empfänger
receiver

3939

Austrittsfenster oder aufgedampfter Gegenspiegel mit transmittierenden Berei­ chen
Exit window or evaporated counter mirror with transmitting areas

Abb. 10 Fig. 10

2323

Meßvolumen
Measuring volume

2828

LED
LED

2929

Emitter
Emitter

3232

Empfänger
receiver

4040

Fenster (plan)
Window (plan)

4141

Fenster (plan-schräg)
Window (oblique)

Abb. 11 Fig. 11

4242

Lichtwellenleiter für Einkopplung
Optical fiber for coupling

4343

teildurchlässiger Einkoppelspiegel
semipermeable coupling mirror

4444

Lichtwellenleiter/Bündel zur Leitung der transmittierten Einkoppelstrahlung
Optical fiber / bundle for guiding the transmitted coupling radiation

4545

Empfänger
receiver

4646

Strahlungsquelle
Radiation source

Abb. 12 Fig. 12

4242

Lichtwellenleiter für Einkopplung
Optical fiber for coupling

4343

teildurchlässiger Einkoppelspiegel
semipermeable coupling mirror

4545

Empfänger
receiver

4646

Strahlungsquelle
Radiation source

4747

Lichtwellenleiterbündel für Ein- und Auskopplung
Optical fiber bundle for coupling and decoupling

Abb. 13 Fig. 13

4242

Lichtwellenleiter für Einkopplung
Optical fiber for coupling

4545

Empfänger
receiver

4646

Strahlungsquelle
Radiation source

4848

Einkoppelspiegel (Vollspiegel) mit optischer Öffnung
Coupling mirror (full mirror) with optical opening

4949

teildurchlässiger Gegenspiegel
semi-transparent mirror

Abb. 14 Fig. 14

4545

Empfänger
receiver

4646

Strahlungsquelle
Radiation source

4848

Einkoppelspiegel (Vollspiegel) mit optischer Öffnung
Coupling mirror (full mirror) with optical opening

4949

teildurchlässiger Gegenspiegel
semi-transparent mirror

5050

abbildendes optisches System für Einkopplung
imaging optical system for coupling

Abb. 15 Fig. 15

4242

Lichtwellenleiter für Einkopplung
Optical fiber for coupling

4545

Empfänger
receiver

4646

Strahlungsquelle
Radiation source

4848

Einkoppelspiegel (Vollspiegel) mit optischer Öffnung
Coupling mirror (full mirror) with optical opening

5151

Lichtwellenleiter für Auskopplung von Einkoppelstrahlung
Optical fiber for coupling out coupling radiation

Abb. 16 Fig. 16

4545

Empfänger
receiver

4646

Strahlungsquelle
Radiation source

4848

Einkoppelspiegel (Vollspiegel) mit optischer Öffnung
Coupling mirror (full mirror) with optical opening

5252

Lichtwellenleiterverzweiger
Optical fiber splitter

Abb. 17 Fig. 17

4242

Lichtwellenleiter für Einkopplung
Optical fiber for coupling

4545

Empfänger
receiver

4646

Strahlungsquelle
Radiation source

4848

Einkoppelspiegel (Vollspiegel) mit optischer Öffnung
Coupling mirror (full mirror) with optical opening

5353

strahlungsführendes Volumen (z.B Lichtwellenleiter)
radiation-carrying volume (e.g. fiber optic cable)

5454

Lichtwellenleiter für Auskopplung von Einkoppelstrahlung
Optical fiber for coupling out coupling radiation

Abb. 18 Fig. 18

4242

Lichtwellenleiter für Einkopplung
Optical fiber for coupling

4545

Empfänger
receiver

4646

Strahlungsquelle
Radiation source

4848

Einkoppelspiegel (Vollspiegel) mit optischer Öffnung
Coupling mirror (full mirror) with optical opening

5555

transmittierender Körper (z. B. Glasplatte) für Auskopplung von Einkoppelstrah­ lung.
Transmitting body (e.g. glass plate) for coupling out coupling radiation.

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Claims (26)

1. Vorrichtung für die synchrone Ermittlung der Absorption, Streuung, Fluoreszenz und Bre­ chung von Flüssigkeiten, Gasen und Festkörpern (Meßvolumen), indem Strahlung definierter Wellenlänge in eine Mehrfachreflexionsvorrichtung mit Einkoppel- und Gegenspiegel über den Einkoppelspiegel eingekoppelt wird, diese Einkoppelstrahlung infolge langer Wege im Meßvolumen nahezu vollständig absorbiert wird, mit einem unmittelbar hinter einem der beiden Spiegel, der teildurchlässig ist, lokalisierten Empfänger die transmittierte Einkoppel­ strahlung und mit einem auf das Meßvolumen ausgerichteten und am Einkoppelspiegel lokalisierten Empfänger die entgegen der Einfallsrichtung gerichtete Remission (gesättigte Langweg-Remission) gemessen werden, wobei die Absorptionsfähigkeit aus dem Kehrwert der transmittierten Einkoppelstrahlung und die Streu- und Fluoreszenzfähigkeit indirekt aus der Kombination aus gesättigter Langweg-Remission und transmittierter Einkoppelstrahlung ermittelt werden, gekennzeichnet dadurch,
daß ein Absorptionsmodul aus Einkoppel-, Meß-, Lichtleit- und Anschlußmodul aufgebaut und als Träger für den Remissions- und Brechungsmodul ausgebildet ist, wobei
im Einkoppelmodul mehrere Lichtwellenleiter angeordnet und parallel zur Normalen des Einkoppelspiegels ausgerichtet sind, deren Endflächen eine gemeinsame Gerade und eine gemeinsame vertikale Ebene bilden, der Einkoppelspiegel rückwärtig mit einer teildurch­ lässigen Schicht verspiegelt ist und sich zwischen Spiegelrand und Spiegelschicht ein nichtver­ spiegelter Bereich befindet, an dem die Endflächen der Lichtwellenleiter plan anliegen und mit der Spiegelschicht eine gemeinsame vertikale Ebene bilden, sowie
ein konisch ausgebildetes strahlungsführendes Volumen zwischen dem im Meßmodul lokali­ sierten Empfänger und Einkoppelspiegel angeordnet ist, sowie
dem Einkoppelmodul ein Lichtleitmodul nachgeordnet ist, in dem die Lichtwellenleiter entlang einer definierten Strecke geführt und ihre Endflächen in einer gemeinsamen vertikalen Ebene positioniert sind, sowie
ein Anschlußmodul dem Lichtleitmodul nachgeordnet ist, in dem die Endflächen mehrerer Lichtemitterdioden (LED) und eines Lichtwellenleiters in einer gemeinsamen vertikalen Ebene positioniert sind, sowie
mit dem Absorptionsmodul verschiedene Typen von Reflexionsmodulen in der Weise koppel­ bar sind, daß das Meßvolumen zum einen im Mehrfachreflexionsraum zwischen Ein­ koppel- und Gegenspiegel oder zum anderen davon außerhalb lokalisiert ist, wobei sich das Meßvolu­ men in einem strahlungsführenden Volumen befindet oder nicht.
1.Device for the synchronous determination of the absorption, scattering, fluorescence and refraction of liquids, gases and solids (measuring volume) by coupling radiation of a defined wavelength into a multiple reflection device with coupling and counter mirrors via the coupling mirror, this coupling radiation due to long distances in the Measurement volume is almost completely absorbed, with a receiver located directly behind one of the two mirrors, which is partially transparent, the transmitted coupling radiation and with a receiver aligned with the measurement volume and located at the coupling mirror, the remission directed against the direction of incidence (saturated long-term remission) is measured are determined, the absorption capacity from the reciprocal of the transmitted coupling radiation and the scattering and fluorescence capacity indirectly from the combination of saturated long-term remission and transmitted coupling radiation rden, characterized by
that an absorption module made up of coupling, measuring, light guide and connection module and designed as a carrier for the reflectance and refraction module, wherein
Several optical fibers are arranged in the coupling module and are aligned parallel to the normal of the coupling mirror, the end faces of which form a common straight line and a common vertical plane, the coupling mirror is mirrored on the back with a partially transparent layer and there is an area not mirrored between the edge of the mirror and the mirror layer the end faces of the optical fibers lie flat and form a common vertical plane with the mirror layer, and
a conical radiation-guiding volume is arranged between the receiver located in the measuring module and coupling mirror, and
The coupling module is followed by a light guide module in which the optical waveguides are guided along a defined path and their end faces are positioned in a common vertical plane, and
a connection module is arranged downstream of the light guide module, in which the end faces of a plurality of light emitting diodes (LED) and an optical waveguide are positioned in a common vertical plane, and
with the absorption module, different types of reflection modules can be coupled in such a way that the measurement volume is located on the one hand in the multiple reflection space between a coupling and counter mirror or on the other hand thereof, the measurement volume being in a radiation-carrying volume or not.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die im Einkoppelmodul lokalisierten Lichtwellenleiter in unmittelbarer Nähe der Spie­ gelschicht angeordnet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that that the localized optical fiber in the coupling module in the immediate vicinity of the game Gel layer are arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das zwischen dem Meßmodul und Einkoppelspiegel lokalisierte strahlungsführende Volumen als Querschnittswandler wirkt, wobei sein einkoppelspiegelseitiger Durchmesser an die Größe der reflektierenden Schicht des Einkoppelspiegels und sein empfängerseitiger Durch­ messer an die Größe der lichtempfindlichen Fläche des Empfängers angepaßt sind und der einkoppelspiegelseitige Durchmesser größer ist als der empfängerseitige Durchmesser.3. Device according to claim 1, characterized in that that the radiation-guiding localized between the measuring module and coupling mirror Volume acts as a cross-sectional converter, with its coupling mirror-side diameter the size of the reflecting layer of the coupling mirror and its receiver-side passage are adapted to the size of the photosensitive surface of the receiver and the diameter on the coupling mirror side is larger than the diameter on the receiver side. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Endflächen der im Anschlußmodul angeordneten LED plan sind und sich in unmittel­ barer Nähe des LED-Emitters befinden. 4. The device according to claim 1, characterized in that that the end faces of the LED arranged in the connection module are flat and in immediate close to the LED emitter.   5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß Lichtleit- und Anschlußmodul in der Weise verbunden sind, daß die Endflächen der5. Device according to claims 1 and 4, characterized in that that light guide and connection module are connected in such a way that the end faces of the Lichtwellenleiter im Lichtleitmodul und die Endflächen der LED sowie des einen Licht­ wellenleiters im Anschlußmodul plan aneinander liegen und sich zentrisch direkt gegenüber­ stehen.Optical fiber in the light guide module and the end faces of the LED and one light the waveguide in the connection module lie flat against each other and centrally opposite each other stand. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen Einkoppelspiegel und Meßmodul ein spektralselektives Element und/oder anstelle des Einkoppelspiegels ein Schutzglas oder/und ein spektralselektives Element an­ geordnet sind.6. The device according to claim 1, characterized in that that between the coupling mirror and the measuring module is a spectrally selective element and / or instead of the coupling mirror, a protective glass and / or a spectrally selective element are ordered. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß spektralselektive Elemente einmal im Absorptionsgebiet der zu detektierenden Substanzen und zum anderen im Absorptionsgebiet des Lösungsmittels aber außerhalb des Absorptions­ gebietes der zu detektierenden Substanzen angeordnet sind.7. The device according to claim 1, characterized in that that spectrally selective elements once in the absorption area of the substances to be detected and on the other hand in the absorption area of the solvent but outside the absorption area of the substances to be detected are arranged. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Remissionsmodul in unmittelbarer Nähe der Lichtwellenleiter des Einkoppelmoduls angeordnet ist und sein optisches Fenster und der Einkoppelspiegel in einer gemeinsamen Ebene liegen.8. The device according to claim 1, characterized in that that the remission module in the immediate vicinity of the optical fiber of the coupling module is arranged and its optical window and the coupling mirror in a common Level. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das optische Fenster des Brechungsmodules und der Einkoppelspiegel in einer gemein­ samen Ebene liegen und die im Brechungsmodul erzeugte Strahlung schräg auf das optische Fenster trifft und von diesem entlang einer ausreichend langen Wegstrecke auf einen Empfä­ nger reflektiert wird, wobei jeweils ein reflektierendes Element im Strahlengang des einfallen­ den Lichtbündels und des reflektierten Lichtbündels angeordnet sind.9. The device according to claim 1, characterized in that that the optical window of the refraction module and the coupling mirror in one same level and the radiation generated in the refraction module obliquely on the optical Window meets and from this along a sufficiently long path to a recipient is reflected longer, each with a reflecting element in the beam path of the incident the light beam and the reflected light beam are arranged. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßvolumen zwischen Einkoppelspiegel und Reflexionsmodul lokalisiert ist, die Mehrfachreflexion über den im Reflexionsmodul befindlichen Konkavspiegel und den Ein­ koppelspiegel stattfindet, wobei der Konkavspiegel über Justageelemente bezüglich Spiegelab­ stand und Kippung der Konkavspiegelebene in der Weise eingestellt ist, daß die Endflächen der Lichtwellenleiter des Einkoppelmoduls zwischen einfacher und doppelter Brennweite des Konkavspiegels und die Bilder der Endflächen nach der ersten Reflexion der Einkoppel­ strahlung am Konkavspiegel bei einem Spiegelabstand von der doppelten Brennweite auf dem planen Einkoppelspiegel lokalisiert sind.10. The device according to claim 1, characterized in that that the measurement volume is located between the coupling mirror and reflection module, the Multiple reflections via the concave mirror in the reflection module and the on coupling mirror takes place, the concave mirror via adjustment elements with respect to mirrors stood and tilt of the concave mirror plane is set in such a way that the end faces the optical fiber of the coupling module between single and double focal length of the Concave mirror and the images of the end faces after the first reflection of the coupling radiation at the concave mirror at a mirror distance of twice the focal length on the plan coupling mirrors are localized. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, daß im Reflexionsmodul ein Justageelement bezüglich einer vertikalen Verschiebung an­ geordnet ist.11. The device according to claim 10, characterized in that that an adjustment element with respect to a vertical displacement in the reflection module is ordered. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßvolumen zwischen Einkoppelspiegel und Reflexionsmodul in einem strahlungs­ führendem Volumen lokalisiert ist, die Mehrfachreflexion über den im Reflexionsmodul befindlichen Spiegel, das strahlungsführende Volumen und den Einkoppelspiegel stattfindet, wobei zwischen Einkoppelmodul und der dem Einkoppelmodul zugewandten Endfläche des strahlungsführenden Volumens ein strahlungsführender Körper angeordnet ist, dessen ein­ koppelseitiger Durchmesser dem des Einkoppelspiegels und dessen Durchmesser der gegen­ überliegenden Fläche dem der Endfläche des strahlungsführenden Volumens entspricht. 12. The apparatus according to claim 1, characterized in that that the measurement volume between the coupling mirror and reflection module in a radiation leading volume is localized, the multiple reflection over that in the reflection module located mirror, the radiation-carrying volume and the coupling mirror takes place, wherein between the coupling module and the end face of the coupling module facing the radiation-carrying volume a radiation-carrying body is arranged, the one coupling-side diameter that of the coupling mirror and its diameter the opposite overlying area corresponds to that of the end face of the radiation-carrying volume.   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß der strahlungsführende Körper Träger für Einkoppelspiegel, Meßmodul, Gegenspiegel und Meßvolumen ist, die Endfläche der Einkopplung zwischen Einkoppel- und Gegenspiegel, unmittelbar vor dem Einkoppelspiegel, oder unmittelbar hinter dem Einkoppelspiegel angeord­ net ist, wobei im letztgenannten Fall der Einkoppelspiegel eine optische Öffnung für die Ein­ koppelstrahlung aufweist, der strahlungsführende Körper an der dem Einkoppelspiegel gegenüberliegenden Seite zur Realisierung des Gegenspiegels von außen beschichtet ist und mit einer Schutzschicht abschließt sowie das Meßvolumen in einer Öffnung innen zwischen Einkoppel- und Gegenspiegel im strahlungsführenden Körper lokalisiert ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that that the radiation-carrying body supports the coupling mirror, measuring module, mirror and Is the end face of the coupling between the coupling mirror and the counter mirror, immediately in front of the coupling mirror, or immediately behind the coupling mirror net, in which case the coupling mirror is an optical opening for the input has coupling radiation, the radiation-guiding body on the coupling mirror opposite side for realizing the counter mirror is coated from the outside and closes with a protective layer and the measuring volume in an opening inside between Coupling and counter mirror is localized in the radiation-carrying body. 14. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßvolumen außerhalb des Sensors sowohl am optischen Fenster des Brechungs­ modules als auch an einem strahlungsführenden Körper lokalisiert ist, die Mehrfachreflexion über den im Reflexionsmodul befindlichen Spiegel, den Einkoppelspiegel und den dazwischen­ liegenden strahlungsführenden Körper stattfindet, an dem die Wechselwirkung über evaneszen­ te Wellen erfolgt.14. The apparatus according to claim 1, characterized in that that the measuring volume outside the sensor both at the optical window of the refraction modules as well as localized on a radiation-guiding body, the multiple reflection about the mirror in the reflection module, the coupling mirror and the one in between lying radiating body takes place on which the interaction via evaneszen te waves occur. 15. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßvolumen außerhalb des Sensors an einem optisch durchlässigen Fenster oder an einem Gegenspiegel mit optisch durchlässigen Bereichen lokalisiert ist, die Mehrfachreflexion über den Einkoppelspiegel, ein strahlungsführendes Volumen und das Fenster oder den Gegenspiegel mit dem dort lokalisierten Meßvolumen stattfindet, das strahlungsführende Volumen zwischen Einkoppelspiegel und Fenster oder Gegenspiegel angeordnet ist und die optischen Fenster des Remissions- und Brechungsmodules mit dem Meßvolumen in Kontakt oder diese beiden Module durch Auflageblöcke für Meßvolumenkontaktierung ersetzt sind.15. The apparatus according to claim 1, characterized in that that the measuring volume outside the sensor at an optically transparent window or a multiple mirror is localized with optically transparent areas, the multiple reflection via the coupling mirror, a radiation-carrying volume and the window or the Counter mirror with the localized measurement volume takes place there, the radiation leading Volume is arranged between the coupling mirror and window or counter mirror and the optical window of the reflectance and refraction module in contact with the measuring volume or these two modules are replaced by support blocks for measuring volume contacting. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß eine Indikator- oder stoffselektive Schicht oder eine Aufrauhung mit definierter Poren­ größe auf dem Fenster oder auf den durchlässigen Bereichen im Gegenspiegel meßvolumen­ seitig aufgetragen ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that that an indicator- or substance-selective layer or a roughening with defined pores size on the window or on the permeable areas in the counter mirror is applied on both sides. 17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13, 15 und 16, gekennzeichnet dadurch, daß der strahlungsführende Körper Träger für Einkoppelspiegel, Meßmodul, Fenster oder Gegenspiegel ist, sowie die dem Einkoppelspiegel gegenüberliegende Fläche entweder als Fenster oder als Gegenspiegel mit optisch durchlässigen Bereichen ausgebildet ist, wobei das außerhalb des Sensors lokalisierte Meßvolumen mit dieser Fläche in Kontakt ist.17. The device according to claims 13, 15 and 16, characterized in that that the radiation-carrying body carrier for coupling mirror, measuring module, window or Counter mirror is, as well as the surface opposite the coupling mirror either as Window or as a mirror with optically transparent areas is formed, which measurement volume located outside the sensor is in contact with this surface. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet dadurch, daß der strahlungsführende Körper keine zusätzlichen Spiegelschichten aufweist, mindestens zwei strahlungsführende Körper gekoppelt sind, wobei der eine am Ort der Wechselwirkung mit dem Meßvolumen eine konvex oder plan ausgebildete Fläche und der andere dort eine schräge Planfläche aufweist, so daß der optoelektronische Empfänger des einen strahlungs­ führenden Körpers sowohl mit Remissionsphotonen aus dem Meßvolumen als auch mit an der Grenzfläche zum Meßvolumen specular reflektierten Photonen beaufschlagt und der Empfänger des anderen Körpers vorzugsweise mit Remissionsphotonen aus dem Meßvolumen beaufschlagt werden.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that that the radiation-guiding body has no additional mirror layers, at least two radiation-guiding bodies are coupled, one at the site of the interaction with the measuring volume a convex or flat surface and the other one there has inclined plane surface, so that the optoelectronic receiver of a radiation leading body with remission photons from the measuring volume as well as with the Interface to the measuring volume specularly reflected photons and the receiver of the other body preferably with remission photons from the measurement volume become. 19. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß das am Fenster oder am Gegenspiegel befindliche Meßvolumen in einem strahlungsführen­ den Volumen lokalisiert ist.19. The apparatus according to claim 15, characterized in that that the measurement volume on the window or on the counter mirror is in a radiation path  the volume is localized. 20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 13, 17 und 18, gekennzeichnet dadurch, daß der strahlungsführende Körper, bei dem das Meßvolumen in einer Öffnung zwischen Ein­ koppel- und Gegenspiegel lokalisiert ist und die strahlungsführenden Körper, bei denen das Meßvolumen außerhalb lokalisiert ist, als miteinander gekoppelt ausgebildet sind.20. Device according to claims 13, 17 and 18, characterized in that that the radiation-carrying body, in which the measuring volume in an opening between one coupling and counter mirror is localized and the radiation-carrying body, in which the Measurement volume is located outside, are designed as coupled together. 21. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für die Erfassung der durch den teildurchlässigen Einkoppelspiegel transmittierten Strahlung ein Lichtwellenleiter oder Lichtwellenleiterbündel unmittelbar dem Einkoppelspiegel nachgeordnet ist und dessen einkoppelspiegelseitiger Durchmesser mit dem der Spiegelschicht gleich ist, wobei der Lichtwellenleiter oder das Lichtwellenleiterbündel entweder separat oder mit dem für die Einkopplung der Strahlung in das Meßvolumen maßgeblichen Lichtwellenlei­ ter als Bündel angeordnet ist.21. The apparatus according to claim 1, characterized in that that for the detection of those transmitted through the partially transparent coupling mirror Radiation an optical fiber or fiber optic bundle directly the coupling mirror is subordinate and its coupling mirror diameter with that of the mirror layer is the same, the optical waveguide or the optical waveguide bundle either separately or with the light waveguide relevant for the coupling of the radiation into the measuring volume ter is arranged as a bundle. 22. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Einkoppelspiegel als Vollspiegel und der Gegenspiegel als teildurchlässiger Spiegel ausgebildet sind, der Einkoppelspiegel einen nichtverspiegelten Bereich für die Einkopplung der Strahlung enthält, die über einen Lichtwellenleiter oder ein abbildendes optisches System zum Einkoppelspiegel transportiert wird und dem teildurchlässigen Gegenspiegel ein Empfän­ ger zur Registrierung transmittierter Strahlung nachgeordnet ist.22. The apparatus according to claim 1, characterized in that that the coupling mirror as a full mirror and the counter mirror as a partially transparent mirror are formed, the coupling mirror a non-mirrored area for the coupling the radiation contains, via an optical fiber or an imaging optical system is transported to the coupling mirror and the partially transparent mirror is a receiver is subordinate to the registration of transmitted radiation. 23. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Einkoppel- und Gegenspiegel als Vollspiegel ausgebildet sind, und zum einen der Ein­ koppelspiegel zur Strahlungsein- und -auskopplung optisch durchlässige, nichtverspiegelte Bereiche enthält, an denen für Ein- und Auskopplung jeweils separat Lichtwellenleiter oder für Ein- und Auskopplung ein gemeinsamer Lichtwellenleiterverzweiger angeordnet sind, oder zum anderen der Einkoppelspiegel zur Strahlungseinkopplung optisch durchlässige, nichtver­ spiegelte Bereiche enthält und zur Auskopplung von Einkoppelstrahlung dem Einkoppelspiegel ein strahlungsleitendes Volumen vorgelagert ist, das als Lichtwellenverzweiger ausgebildet ist oder dem Einkoppelspiegel ein transmittierendes Element vorgelagert ist, das einen Teil der Einkoppelstrahlung in Empfängerrichtung reflektiert oder das einen Teil der Einkoppelstrah­ lung als Fluoreszenz und Streuung in Empfängerrichtung bringt.23. The device according to claim 1, characterized in that that coupling and counter mirrors are designed as full mirrors, and on the one hand coupling mirror for coupling and decoupling radiation optically transparent, non-mirrored Contains areas in which separate optical fibers or for coupling in and out Coupling and decoupling a common optical fiber branch are arranged, or on the other hand, the coupling mirror for radiation coupling optically transparent, non-ver contains mirrored areas and for coupling out coupling radiation the coupling mirror a radiation-conducting volume is arranged in front, which is designed as a light wave splitter or the coupling mirror is preceded by a transmitting element that is part of the Coupling radiation reflected in the direction of the receiver or that part of the coupling beam brings as fluorescence and scattering in the direction of the receiver. 24. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß im Absorptions-, Remissions-, Brechungs- und Reflexionsmodul der im optischen Spek­ tralbereich geeigneten Elemente adäquate Elemente bezüglich der Erzeugung, Weiterleitung, Einkopplung, Reflexion und Registrierung von Wellen, die außerhalb des optischen Spek­ tralbereiches liegen, angeordnet sind.24. The device according to claim 1, characterized in that that in the absorption, remission, refraction and reflection module that in the optical spec elements suitable for the generation, forwarding, Coupling, reflection and registration of waves outside the optical spec tral range are arranged. 25. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur optimalen Einstellung der Meßempfindlichkeit in Abhängigkeit vom zu untersuchen­ den Meßvolumen zum einen der Strom an den LED und zum anderen der Abschlußwiderstand an den optoelektronischen Empfängern variierbar sind.25. The device according to claim 1, characterized in that to investigate that for the optimal setting of the measuring sensitivity depending on the measuring volume on the one hand the current at the LED and on the other hand the terminating resistor are variable on the optoelectronic receivers.
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