DE19817738A1

DE19817738A1 - Hohle optische Wellenleiter für die Spurenanalyse in wässrigen Lösungen und Gasen

Info

Publication number: DE19817738A1
Application number: DE19817738A
Authority: DE
Inventors: Karl-Friedrich Klein; Peter Dres; Matthias Belz
Original assignee: KLEIN KARL FRIEDRICH
Current assignee: KLEIN KARL FRIEDRICH
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: US6385380B1; DE19817738C2

Abstract

Als Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nachweis geringer Konzentrationen in Flüssigkeiten gelöster Stoffe vorgestellt, die insbesondere im Bereich der on-line Flüssigkeitsanalyse, von z. B. Wasser, einsetzbar sind. Gleichzeitig können damit Absorptionsmessungen durchgeführt werden. Um die Nachweisgrenze zu detektierender Stoffe zu senken, wird für den Fluoreszenzbetrieb der Vorrichtung vorgeschlagen, mit Hilfe eines kapillarförmigen Flüssigkeitslichtwellenleiters (FLWL) radial von außen eingestrahltes Licht durch eine Innenbeschichtung der Kapillare in den flüssigkeitsführenden Hohlraum zu führen und das in der Flüssigkeit entstandene Fluoreszenzlicht über einen möglichst langen optischen Weg hinweg in der Flüssigkeit zu halten. Dazu werden die optischen Brechungsindices der Flüssigkeit und der Innenbeschichtung so aufeinander abgestimmt, daß die Flüssigkeit den höheren Brechungsindex aufweist. Damit ist gewährleistet, daß ein Teil des Fluoreszenzlichts durch Totalreflexion an das oder die beiden Enden des FLWL geführt wird. DOLLAR A Dieses Nachweislicht als auch das Anregungslicht können über faseroptische Elemente optimal an den FLWL angepaßt werden, damit die Nachweislänge möglichst groß und somit die Grenzkonzentration zu analysierender Stoffe möglichst klein ist. Durch Verwendung verschiedener Lichtquellen und angepaßter Lichtleiter, insbesondere für den UV-Bereich, wird ein großer Wellenlängenbereich abgedeckt. DOLLAR A Anstelle einer mit Teflon beschichteten ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Nachweis in geringer Konzentration in Flüs sigkeiten gelöster Stoffe mittels sogenannten Flüssigkeits lichtwellenleitern. Die Erfindung soll vor allem im Bereich der kontinuierlichen (on-line) Analytik, insbesondere in der Wasseranalytik eingesetzt werden. Durch Vergrößerung der effektiven optischen Weglänge in der Lösung, wird die Nach weisempfindlichkeit stark erhöht.

Flüssigkeiten werden meist in Küvetten oder bevorzugt in Zellen analysiert, die meist aus optisch transparentem, lichtleitendem Material, vorzugsweise Quarzglas, bestehen, welches in gestreckter Form, meist in Form einer zylinderför migen, dünnwandigen Kapillaren gezogen, einen flüssigkeits führenden Innenraum umschließt. In geringer Konzentration in Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, gelöste Stoffe können durch charakteristische Absorptionslinien oder durch charak teristisches Fluoreszenzlicht nachgewiesen werden.

Die Lichtein- und Auskopplung geschieht dabei meist an den Stirnseiten der meist kurzen Kapillare. Die Zu- und Abfuhr des in Flüssigkeit gelösten, nachzuweisenden Stoffes ge schieht über radial angebrachte Strömungskanäle.

Um den radialen Lichtaustritt als großen Verlustfaktor mög lichst gering zu halten, wird an der Innenwandung der flüs sigkeitsführenden Kapillare eine Innenbeschichtung ange bracht, die einen geringeren optischen Brechungsindex im, meist zur Analyse verwendeten, Wellenlängenbereich des UV- und sichtbaren Lichtes aufweist, als die Flüssigkeit. Durch Totalreflexion an der Grenzschicht zwischen Flüssigkeit und Innenbeschichtung wird somit der Lichtaustritt aus dem Flüs sigkeitslichtwellenleiter verringert. Die Innenbeschichtung besteht vorzugsweise aus amorphen, fluorierten Polymeren, wie Teflon AF 1600 oder Teflon AF 2400 mit Brechungsindices von 1.29 bzw. 1.31 im Wellenlängenbereich der Natrium-D-Linie.

Stand der Technik

Seit langer Zeit werden in der Spektroskopie, die sowohl den UV-Bereich als auch den VIS-IR-Bereich des Lichtspektrum benutzen, Flüssigkeiten und Gase analysiert. Die dabei ver wendeten Analysenmethoden sind: Absorption, Transmission oder Fluoreszenz. Die Flüssigkeiten wurden zum Zweck der Messung in Küvetten gefüllt, die in den Strahlengang des Lichtes gestellt werden /1/.

Daneben wurden schon vor ca. 20 Jahren rotationssymmetrische, flüssigkeitsdurchströmte Durchflußzellen mit kleinem Durch messer zur Reduktion des Testvolumens für diese Anwendungen beschrieben /2/.

In den letzten Jahren hat sich die Faseroptik so weiterent wickelt, daß vielfach faseroptische Kopplungen für die Küvet ten oder Durchflußzellen hergestellt werden können. Das Licht einer Lichtquelle wird in einem faseroptischen Element, bestehend entweder aus einer Einzelfaser oder aus einem Faserbündel oder einer Kombination von beiden, eingekoppelt. Die Fasern bestehen dabei vorzugsweise aus Glas oder Quarz glas, je nach dem Wellenlängenbereich des zu leitenden Lich tes.

Das am Faserende unter dem Winkel der numerischen Apertur abgestrahlte Licht, wird durch eine Mikrolinse zu parallelem Licht umgewandelt, das z. B. durch eine Küvette geleitet wird. Nach dem Durchgang des Lichtes durch die relativ geringe Länge von Standard-Küvetten von nur ca. 10 mm wird das Licht durch eine Fokussierungslinse wieder in ein faseroptisches Element eingekoppelt, das mit einem Detektorsystem verbunden ist. Dabei kann es sich um ein wellenlängenselektives System handeln, z. B. ein Polychromator; oder um einen Detektor, z. B. eine Silizium-Diode oder ein Photomultiplier, der entweder ohne Filter oder mit einem an die Nachweisstoffe angepassten schmal- oder breitbandigen Filter versehen ist.

Zur Signalverbesserung wurden auch Glas- oder Quarzglasrohre mit kleinem Außendurchmesser und geringer Wanddicke, sog. Kapillaren, als Spezialdurchflußzellen eingesetzt, die gegen über vielen Flüssigkeiten inert waren. Bei bestimmten Nach weisstoffen konnten diese sowohl innen als auch außen mit Metall beschichtet werden, sofern keine oder nur vernachläs sigbare Korrosion der Metallschicht auftrat. Jedoch haben diese metallbeschichteten Kapillaren den Nachteil, daß sie eine hohe Dämpfung haben und damit die Meßlänge bei vorgege benem Signal-Rausch-Abstand relativ gering ist. Weiterhin sind diese Systeme für Fluoreszenz-Analysen nicht geeignet, da die Metalle lichtundurchlässig im gesamten UV-VIS-IR-Be reich sind.

Durch die Verwendung von Teflon /3/ als Innenbeschichtung /4,5,6/ oder Außenbeschichtung /7/ wurde erstmals ein soge nannter Flüssigkeitswellenleiter erzeugt. Durch die höhere Brechzahl der Flüssigkeit im Vergleich zu der z. B. auf der Innenoberfläche befindlichen Teflon-AF-Schicht wird unter Ausnutzung der Totalreflexion erreicht, daß eingestrahltes Licht im wesentlichen durch den Flüssigkeitskern im Inneren der Kapillare geleitet wird. Durch Anwendung der Totalrefle xion konnten, im Vergleich zu den bislang üblichen Küvetten oder Kapillaren, optische Verluste am Flüssigkeits/Glas übergang, durch radiale Abstrahlung, reduziert werden. Die so geschaffenen Flüssigkeitslichtwellenleiter konnten als Ab sorptionssensoren mit hoher Auflösung genutzt werden.

Bei dieser Art der Nutzung als Absorptionssensoren wurde das Licht über die Stirnflächen der Kapillaren ein- bzw. ausge koppelt. Die Ein- und Auskopplung geschieht bei diesen Flüs sigkeitswellenleitern direkt über eine zwischen Lichtquelle und Kapillare befindliche Fokussierungseinheit.

Durch die Verwendung von Spezialfasern, die auch im Wellen längenbereich unterhalb von 250 nm eine stabile Transmission zeigten /8/, konnten die faseroptischen Anwendungsbereiche wesentlich erweitert werden, so daß ein feldtauglicher Sensor für Wasserverunreinigungen durch Nitrat, Nitrit oder Chlor, die im Wellenlängenbereich unterhalb von 250 nm starke Ab sorptionsbanden haben, mit seinen prinzipiellen Komponenten vorgestellt wurde /9/. Als problematisch hat sich jedoch bei diesen Sensoren die Länge und die damit verbundene minimale Nachweisgrenze, vor allem beim Einsatz im tiefen UV-Bereich, herausgestellt, da die Eigenabsorption von Flüssigkeiten in diesem Bereich stark ansteigt, wie für Wasser in /9/ gezeigt wird.

In einer Publikation /10/ wurde ein aktueller Überblick über weitere Prinzipien für kapillarförmige, beschichtete Flüssig keitslichtwellenleiter gegeben. Dabei wurde auch die seitli che Einstrahlung von Licht im VIS-Bereich in eine innenbe schichtete Kapillare vorgestellt. Die sensorischen Eigen schäften des dort vorgestellten Lichtwellenleiters basieren auf chemischen oder physikalischen Änderungen der für jeden Anwendungszweck speziellen Innenbeschichtung durch Einwirkung der nachzuweisenden Stoffe. Dazu gehört auch die Anregung zur Fluoreszenz der Innenbeschichtung durch gewisse nachzuweisen de Stoffe. Dabei wird ausgenutzt, daß sich das Fluoreszenzsi gnal bezüglich Intensität und spektraler Zusammensetzung ändert, wenn die Nachweisstoffe in die Innenbeschichtung hinein- bzw. wieder herausdiffundieren. Das so erzeugte Fluoreszenzlicht wird am Ende einer kurzen Kapillare detek tiert.

Ein Nachteil der axialen Lichtein- und Auskopplung besteht darin, daß die minimal nachzuweisende Konzentration eines in der Flüssigkeit gelösten Stoffes mit der effektiven optischen Weglänge innerhalb der Flüssigkeit skaliert. Beide werden, bei der bislang üblichen axialen Ein- und Auskopplung des Lichtes, durch den axialen Abstand der im Zentrum der Stirn flächen angebrachten, entsprechenden faseroptischen Elemente und damit durch die Länge des Flüssigkeitslichtwellenleiters bestimmt.

Ein weiterer Nachteil der axialen Lichteinkopplung besteht darin, daß, im Falle der Ausnutzung von Fluoreszenz, eine räumliche Trennung zwischen nachzuweisendem Fluoreszenzlicht und zugeführtem Anregungslicht bei der Lichtauskopplung erschwert wird.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung vorzusehen, die die Nachweisempfindlichkeit in Flüssig keiten gelöster Stoffe, bei vertretbaren Apparateabmessungen und Kosten, weiter erhöht. Diese Aufgabe ist sowohl im Ab sorptions- als auch im Fluoreszenzbetrieb des Flüssigkeits lichtwellenleiters zu lösen.

Die Möglichkeit zur on-line Analytik, also des kontinuierli chen Nachweises eines Stoffes in einer Strömung sollte dabei erhalten werden.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah ren zur Durchführung derartiger Nachweise vorzusehen.

Lösung der Aufgabe

Der erstgenannte Aspekt der Aufgabe wird im Fluoreszenzbe trieb durch radiale Lichteinkopplung in den innenbeschichte ten Flüssigkeitslichtwellenleiter gelöst.

Insbesondere im Fluoreszenzbetrieb des Flüssigkeitslichtwel lenleiters, besonders im, für die Wasseranalytik besonders wichtigen, Wellenlängenbereich unterhalb von 250 nm, hat sich gezeigt, daß eine Innenbeschichtung aus Teflon AF eine hohe Transmission besitzt bei gleichzeitiger Gewährleistung der Totalreflexion eines Teils des angeregten Fluoreszenzlichts. Die Probleme der Absorption in den zur Lichtzufuhr und - ab fuhr verwendeten faseroptischen Elementen konnte neuerdings durch Einsatz von UV-stabilisierten Quarzglasfasern, insbe sondere wasserstoffdotierter Quarzglasfasern gelöst werden.

Es hat sich auch gezeigt, daß die im on-line Betrieb vorlie gende Durchströmung, durch geschickte Strömungsführung im Einkoppelbereich des Lichtes möglichst laminar gehalten werden sollte, um die Totalreflexion an der Grenzfläche Flüssigkeit/Innenbeschichtung nicht zu stören. Dies kann durch ausreichende Beabstandung des Einkoppelbereiches von den flüssigkeits zu- und abführenden Kanälen und von dem zur Lichtauskopplung benötigten Faserelement erreicht werden.

Ebenfalls hat sich gezeigt, daß bei radialer Lichteinkopp lung, durch die lichtleitende Eigenschaft der Kombination aus Flüssigkeit mit höherem optischen Brechungsindex und Innenbe schichtung mit niedrigerem Brechungsindex, eine räumliche Trennung zwischen eingekoppeltem Licht und dem daraus erzeug ten Fluoreszenzlicht gewonnen werden kann. Bei z. B. Vorliegen einer gestreckten, insbesondere zylindrischen Form des Licht wellenleiters ergibt sich so, gegenüber der bisherigen Praxis der axialen Lichtein- und Auskopplung, der Vorteil, daß an beiden Stirnflächen austretendes Fluoreszenzlicht detektiert werden kann.

Der erstgenannte Aspekt der Aufgabe wird auch im Absorptions betrieb gelöst dadurch, daß neben dem radialen auch ein axialer Lichteinkopplungsbereich vorgesehen wird. Bei axialer Lichteinstrahlung durch faseroptische Elemente, hat sich gezeigt, daß die Einstrahlungswinkel in Kombination mit geeigneten Innenbeschichtungen, insbesondere Teflon-AF-Schich ten, zu einer sehr starken Führung des Lichts führt. Dadurch werden Lichtverluste durch radiale Auskopplung des Lichts verkleinert und die Nachweisempfindlichkeit, durch die verlängerte effektive optische Weglänge, erhöht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zur Steigerung der Nachweisempfindlichkeit im Fluoreszenzbetrieb ergeben sich durch Erhöhung der eingekoppelten Lichtintensität und damit durch Erhöhung der Intensität des erzeugten Fluoreszenz lichts, aber auch durch Vermeidung der Lichtverluste durch Einsatz geeigneter Innenbeschichtungen. So sieht die erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, ein ganzes linienförmiges Array von faseroptischen Elementen radial am Flüssigkeitslichtwellenleiter anzubringen.

Um die Einkopplungsverluste an den Kontaktstellen zwischen faseroptischen Elementen und Flüssigkeitslichtwellenleiter zu verringern, wird vorgeschlagen, zylindrische Lichtwellenlei ter geeignet anzuschleifen oder auf rechteckige/quadratische Flüssigkeitslichtwellenleiter überzugehen.

Durch nicht tangentiales Anschleifen eines zylindrischen Flüssigkeitslichtwellenleiters kann die Absorptionslänge zur Erzeugung von Fluoreszenzlicht, durch Erzeugung von Mehrfach reflexionen, verlängert werden. Zur weiteren Vermeidung von Streulicht kann die der Flüssigkeitslichtwellenleiter durch eine spiegelnde Metallschicht umgeben werden, welche die Einkoppelbereich ausspart.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor eine gestreckte, insbesondere zylindrische Lichtquelle parallel zum Flüssigkeitslichtwellenleiter anzubringen und das Licht durch insbesondere Zylinderlinsen in den Kernbe reich des Flüssigkeitslichtwellenleiters zu fokussieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zur weiteren Steigerung der Nachweisempfindlichkeit sieht bei Einsatz einer dünnen, und dadurch flexiblen, Innenbeschich tung mit kleinerem Brechungsindex als der der Flüssigkeit vor, einen flexiblen Flüssigkeitslichtwellenleiter, insbeson dere ganz aus Teflon AF um eine stabförmige Lichtquelle für den UV-Bereich schraubenförmig herumzuwickeln.

Die Aufgabe auch on-line Nachweise zu ermöglichen, die insbe sondere im Fluoreszenzbetrieb durch die Signalreduktion langlebiger, angeregter Zustände, aber auch bei mehrstufiger Absorption erschwert wird, wird dadurch gelöst, daß Pumpen, Ventile und gegebenenfalls Vorratsbehälter vorgesehen sind.

Der zweite Aspekt der Aufgabe ein Verfahren zur Durchführung derartiger Nachweise, insbesondere on-line Nachweise vorzuse hen wird dadurch gelöst, daß der Flüssigkeitslichtwellenlei ter hydraulisch vom Restkreislauf abgetrennt wird, um nach der Fluoreszenzanregung die Emission von Fluoreszenzlicht abzuwarten, oder um die zeitlich versetzte Absorption ver schiedener Zustände des nachzuweisenden Stoffes abzuwarten. Das in der Zwischenzeit z. B. in einer Wasserströmung auflau fende Wasservolumen ist in einem Vorratsbecken auf den Zu strom abgestimmten Volumens aufzufangen. Dieses Wasservolumen kann anschließend ganz, oder nach Mischung, in den Flüssig keitslichtwellenleiter gepumpt werden.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung besitzt folgende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik:

1) Die Nachweisempfindlichkeit ist durch Verlängerung der effektiven optischen Weglänge von Absorptions- oder Fluo reszenzlicht deutlich erhöht.
2) Die Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen die on-line Analyse von Flüssigkeiten durch den Einsatz von Mikropumpen und Vorratsbehältern im Fluoreszenzbetrieb des Flüssig keitslichtwellenleiters. Parallel ist eine on-line Analyse im Absorptionsbetrieb möglich.
3) Im Fluoreszenzbetrieb ermöglicht die räumliche Trennung des radial eingekoppelten Licht vom angeregten Fluoreszenz licht, durch die lichtleitende Eigenschaft des innenbe schichteten Flüssigkeitslichtwellenleiters die Analyse des Fluoreszenzlichtes an beiden Stirnflächen des Flüssigkeits lichtwellenleiters.
4) Durch Verwendung von Fluoreszenzlicht zur Analyse nach UV-Anregung können mit dem Flüssigkeitslichtwellenleiter Meß längen von mehr als 20 m realisiert werden, da die Eigenab sorption des Fluoreszenzlicht durch die Verschiebung zu größerer Wellenlänge zu vernachlässigen ist.
5) Durch die vorgeschlagene Verwendung speziell dotierter, UV-stabiler, faseroptischer Elemente, insbesondere wasser stoffdotierter Elemente, ist in Kombination mit der vorge schlagenen Teflon-AF Innenbeschichtung eine Fluoreszenzan regung unterhalb von 250 nm, insbesondere bis 180 nm möglich.
6) Durch den erfindungsgemäßen Einsatz flexibler Flüssig keitslichtwellenleiter, insbesondere vollständig aus Teflon AF gefertigt, kann die Einrichtung sehr flexibel an Licht quellen verschiedener Bauformen, insbesondere lang ge streckter stabförmiger Lampen angepaßt werden.
7) Durch die Einsatzmöglichkeit verschiedener Lichtquellen in der oft vorzufindenen stabförmigen Form, kann durch die erfindungsgemäße radiale Lichteinstrahlung, vorzugsweise über ein entlang der Längsachse des Flüssigkeitslichtwel lenleiters angebrachtes lineares Array faseroptischer Ele mente, Licht eingangsseitig wellenlängenselektiv einge strahlt werden und gleichzeitig das Fluoreszenzlicht aus gangsseitig z. B. durch einen Polychromator in seine spek tralen Anteile zerlegt werden.
8) Durch kontrollierte Ausblendung einzelner optischer Fasern des linearen faseroptischen Arrays ist eine Konzentrations messung über einen weiteren Bereich als bislang möglich, da dadurch die Signalübersteuerung vermieden wird, ohne Ein stellparameter der angeschlossenen Auswerteelektronik ver stellen zu müssen.
9) Der Absorptions- und Fluoreszenzbetrieb kann durch den Einsatz wasserarmer, faseroptischer Elemente aus Quarzglas fasern mit wasserarmem Kernmaterial, technisch einfach, auch auf den Lichtwellenlängenbereich des VIS bis hin zu 2.3 um im NIR ausgedehnt werden. Weiterhin können weitere flexible optische Fasern für die faseroptischen Elemente eingesetzt werden, die aus folgenden Materialien bestehen können: Fasern aus Silikatgläsern von 380 bis 1100 nm, aus PMMA (Plexiglas) von 350 bis W50 nm, sowie aus fluorierten Polymeren /11/ von 400 bis 1600 nm.

Beispiele

Die Erfindung und deren vorteilhafte Ausgestaltungen werden detaillierter durch die folgenden Figuren und Beispiele beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a den prinzipiellen Aufbau zur Verwendung des Flüs sigkeitslichtwellenleiters im Absorptionsbetrieb nach dem Stand der Technik.

Fig. 1b den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 einen Flüssigkeitslichtwellenleiter in schemati scher, aufgebrochener Darstellung mit den wichtig sten Komponenten.

Fig. 3 Querschnitte durch einen Flüssigkeitslichtwellen leiter entlang der Linie II-II in Fig. 2.

Fig. 4 eine vorteilhafte Anordnung der faseroptischen Elemente in einem Lichtleiterbündel zur radialen Lichteinkopplung.

Fig. 5 eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1a beschreibt den Einsatz eines Flüssigkeitslichtwellen leiters 1 im Absorptionsbetrieb nach dem Stand der Technik. Der Flüssigkeitslichtwellenleiter 1 setzt sich aus einer meist zylinderförmigen, hohlen Kapillare 2, bestehend aus Glas oder Quarzglas, und einer Innenbeschichtung 3 zusammen, die bei Verwendung von wässrigen Lösungen, vorzugsweise aus einer Teflon AF Schicht besteht.

Im Absorptionsbetrieb wird das Licht einer Lichtquelle 5, vorzugsweise einer UV-Licht emittierenden Deuteriumlampe, über ein faseroptisches Element 4a, vorzugsweise bestehend aus einzelnen oder Bündeln von UV-stabilen Quarzglasfasern des Typs UVI, axial über eine Stirnfläche in den kapillaren Flüssigkeitslichtwellenleiter 1 eingekoppelt.

Auf der gegenüberliegenden Stirnfläche des Flüssigkeitslicht wellenleiters wird das durch Absorption gedämpfte Licht durch ein faseroptisches Element 4b zu einem Detektorsystem 6 geführt, dessen Hauptkomponente ein Polychromator mit Nach weiszelle ist. Mit dieser Anordnung können Nitrat-, Nitrit- und Chlorverunreinigungen im Wasser nachgewiesen werden.

Fig. 1b beschreibt den erfindungsgemäßen Einsatz des Flüssig keitslichtwellenleiters 1 im Fluoreszenzbetrieb. Der wesent liche Unterschied zu Fig. 1a besteht darin, daß das Licht der Lichtquelle 5, vorzugsweise einer Deuteriumlampe über das faseroptische Element 4a radial in den Flüssigkeitslichtwel lenleiter 1 eingekoppelt wird. Der Einkoppelbereich 11 ist dabei axial so von den flüssigkeitsführenden Leitungen 14 und 15 zu beabstanden, daß bei Durchströmung des Flüssigkeits lichtwellenleiters 1 eine Verwirbelung im Einkoppelbereich 11 als auch im Auskoppelbereich (20) um die Endfläche des faser optischen Elements 4b vermieden wird. Zur Auswertung des axial über das faseroptische Element 4b, aufgenommenen Fluoreszenzsignals werden Daten über elektri sche Leitungen 18 vom Detektorsystem 6 an einen AD-DA Wandler 7 und dann weiter an einen PC 8 gegeben. Um Fluoreszenzmessungen auch im on-line Betrieb durchzufüh ren, wurden in dem an den Flüssigkeitslichtwellenleiter angeschlossenen hydraulischen Kreislauf verschiedene Behälter 16 a und b vorgesehen. Zur Analyse langlebiger fluoreszenz lichtemittierender Zustände kann der Zustrom der zu analysie renden Flüssigkeit aus dem Behälter 16a in den Flüssigkeits lichtwellenleiter 1 durch das Dreiwege-Mikroventil 10a unter brochen werden. Die weiter zuströmende Flüssigkeit wird im Behälter 16a zwischengespeichert und nach Abschluß der Analy se mit Hilfe der Mikropumpe 9 und dem Ventil 10b in den Flüssigkeitslichtwellenleiter 1 gezogen. Die zuvor analysier te Flüssigkeit wird dabei über das Ventil 10b in den Behäl ter 16b gepumpt. Zur Verdünnung der Flüssigkeit oder zur Reinigung der Flüs sigkeitslichtwellenleiters 1 kann destilliertes Wasser über die Leitung 15, das Ventil 10b, mittels der Pumpe 9 zugeführt werden. Es ist vorgesehen alle Abläufe auch über einen PC automatisch zu steuern.

Fig. 2 zeigt einen Flüssigkeitslichtwellenleiter 1 in schema tischer, aufgebrochener Darstellung mit den wichtigsten Komponenten Kapillare 2 und Innenbeschichtung 3. Im hier dargestellten Fluoreszenzbetrieb wird das Licht der Licht quelle 5, vorzugsweise einer UV-Lichtquelle radial über das faseroptische Element 4a in den Flüssigkeitslichtwellenleiter 1 eingekoppelt. Bei dieser Art der Einkopplung ist das Mate rial der Kapillaren 2 und das der Innenbeschichtung 3 so zu wählen, daß eine hohe Transmission gewährleistet ist. Bei Verwendung einzelner, UV-stabilisierter Glas- oder Quarz glasfasern vom Typ UVI als ein- und auskoppelnde faseropti sche Elemente 4a und 4b ist im Betrieb der axiale Abstand zwischen dem Einkoppelbereich 11 und der Spitze des faserop tischen Elements 4b, und damit das Anregungsvolumen je nach Wellenlänge des anregenden Lichtes zu variieren. Um eine Unabhängigkeit des Anregungsvolumens von der Wellenlänge zu erreichen, wird der Einsatz eines Modenmischers vorgeschla gen.

Fig. 3 zeigt Querschnitte durch einen Flüssigkeitslichtwel lenleiter 1 entlang der Linie II-II in Fig. 2. In den Teilfi guren 3a, b und c sind verschiedene Möglichkeiten der radia len Lichteinkopplung dargestellt, die durch Anschleifen und Polieren der Kapillare verbessert werden kann. Durch Anpres sen faseroptischer Elemente 4, an die polierte Grenzfläche 17, kann ein guter physikalischer Kontakt, ohne Luftspalt hergestellt werden, wie er aus den Steckerprinzipien für Quarzglas-Singlemodefasern /12/ bekannt ist. Während in Fig. 3a und b die Kapillare 2 des Flüssigkeitslichtwellenleiters 1 tangential angeschliffen wurde, zeigt Fig. 3c einen Anschliff in einer gegen die Tangentiale verkippten Ebene. Das einge strahlte Licht wird dadurch in der Kapillare 2 an der Be schichtung 3 öfter reflektiert als in den Fig. 3a und 3b. Der längere Absorptionsweg sorgt wiederum für eine höhere Nach weisempfindlichkeit. Dieser Effekt kann auch durch Aufbrin gung einer zusätzlichen, reflektierenden Aussenbeschichtung 12, wie in Fig. 3b dargestellt, erreicht werden.

Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte Anordnung faseroptischer Elemente in einem Lichtleiterbündel zur radialen Lichtein kopplung in einen Flüssigkeitslichtwellenleiter 1. Zur Ver längerung der optischen Nachweislänge wird vorgeschlagen, die einzelnen faseroptischen Elemente 4, bei der radialen Ein kopplung in einen gestreckt geformten Flüssikgeitslichtwel lenleiter 1, linear nebeneinander entlang der gesamten Länge des Flüssigkeitslichtwellenleiters anzuordnen.

Auf der anderen Seite des Faserbündels, bei der Einkopplung des Lichtes, z. B. von einer Deuteriumlampe herrührend, wird vorgeschlagen, die einzelnen faseroptischen Elemente 4 so zu fassen, daß eine runde, der üblichen Form des strahlenden Leuchtvolumens von Deuteriumlampen angepasste, Einkoppelflä che entsteht. Durch verschiedenartige Fassung einzelner faseroptischer Elemente 4 in einem Bündel können auch für andere Lichtquellen 5, z. B. für Excimer-Laser, angepasste Einkoppelflächen, z. B. rechteckige Flächen, erzeugt werden.

Fig. 5 schließlich zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestal tung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Durch eine flexible Ausführung des Flüssigkeitslichtwellenleiters 1, insbesondere durch Fertigung eines Schlauches aus Teflon oder einer flexi blen dünnwandigen Kapillaren mit Innenbeschichtung 3 aus Teflon-AF entsteht eine besondere Ausführung eines gestreckten Flüssigkeitslichtwellenleiters 1, bei dem sowohl das Material der Kapillare 2 als auch der Innenbeschichtung 3 aus UV-trans parentem Material gefertigt ist. Derartige Flüssigkeits lichtwellenleiter können z. B. schraubenförmig um stabförmige Lichtquellen 5 gewunden werden, wodurch optische Nachweislän gen von 20 m und mehr zu realisieren sind.

Weiterhin ist darauf zu achten, daß der Wickelradius bzw. der Krümmungsradius der Fasern nicht zu klein ist, damit die Krümmungsverluste /13/ nicht der längenbestimmende Faktor werden.

Zur Erhöhung der nutzbaren Lichtabsorption durch Mehrfach-Re flexion und mehrfachen Durchgang durch die fluoreszierende Flüssigkeit sowie zur Streulichtunterdrückung wird die An bringung eines Reflektors 13, z. B. aus Metall vorgesehen. Durch Verwendung einer fluoreszierenden Schicht auf dem Lampenkolben kann das Lichtspektrum an das zur Fluoreszenz notwendige Absorptionsspektrum des nachzuweisenden Stoffes angepaßt werden.

Quellennachweis

/1/ Fa. Hellma, Mühlheim: Produktbeschreibungen in Katalog
/2/ W. E. Neeley, H. Y. Yee: "Flow cell". US-Patent 4,260,257 vom 29. Mai 1979
/3/ J. H. Lowry, J. S. Mendlowitz, N. S. Subramaniam: "Optical characteristics of Teflon AF fluoroplastic materials". Optical Enginnering, Vol. 31, S. 1982 (1992)
/4/ A. C. Gilby, W. W. Carson: "A cylindical liquid core wave guide". US Patent 5,184,192 vom 2. Feb. 1993
/5/ P. DeLand: "Raising the sensitivity benchmark in diode array ditection with optical improvements". Internat. La boratory 12C-12H (Juli 1998).
/6/ P. Dress, H. Franke: "A cylindrical liquid core wavegui de". Appl. Phsy. B63, S. 12 (1996)
/7/ S. Y. Liu: "Aqueous Fluid core waveguide". US 5,570,447 vom 29. Okt. 96
/8/ K. F. Klein, P. Schliessmann, E. Smolka, G. Hillrichs, M. Belz, W. J. O. Boyle, K. T. V. Grattan: "UV stabilized sili ca based fiber for applications around 200 nm wave length." Sensors and Actuators B 39, S. 305 (1997).
/9/ K.-F. Klein, H. Rode, M. Belz, W. J. O. Boyle, K. T. V. Grattan:
"Water quality measurement using fiber optics at wave lengths below 230 nm". SPIE-Proc. Vol. 2836, S. 186-194 (Denver Aug. 1996)
/10/ O. S. Wolfbeis: "Capillary Waveguide Sensors". Anal. Chem. Vol. 15, S. 225 (1996)
/11/ Y. Koike: "Status of POF in Japan". Proc. of 5th POF, S. 1 (Paris 1996)
/12/ N. Loch, A. Rose: "Steckerprinzipien". Seminar-Unterlagen der Fa. Euromicron
/13/ G. Müller, H. Kar, K. Dörschel, H, Ringelhaan: "UV-light transportation through silica fibers". Proc. SPIE, Vol. 906, S. 231 (1988).

Bezugszeichenliste

1

Flüssigkeitslichtwellenleiter

2

Kapillare

3

Innenbeschichtung des Flüssigkeitslichtwellenleiters

4

Faseroptisches Element

5

Lichtquelle

6

Detektorsystem

7

AD-DA-Wandler

8

PC

9

Mikropumpe

10

Dreiwege-Mikroventile

11

Einkoppelbereich

12

Aussenbeschichtung

13

Reflektor

14

Leitung für Probenlösung

15

Leitung für destilliertes Wasser

16

a Abwasserbehälter

16

b Probenbehälter

17

Grenzfläche

18

Elektrische Leitungen

19

Fluoreszierende Schicht

20

Auskoppelbereich
d Axialer Abstand

Claims

1. Verfahren zum kontinuierlichen (on-line) Nachweis in ruhenden oder strömenden Flüssigkeiten gelöster Stoffe, insbesondere auch nach chemischer oder physikalischer Bindung an fluoreszierende Zusatzstoffe, insbesondere zum Nachweis in Wasser gelöster Stoffe, durch Durchleuchtung der Flüssigkeit mit mindestens einer Lichtquelle (5), be vorzugt einer im ultravioletten Wellenlängenbereich emit tierenden Lichtquelle, und anschließender wellenlängenab hängiger oder integraler Intensitätsmessung des durch die Flüssigkeit hindurchgetretenen Lichts oder des in der Flüssigkeit erzeugten Fluoreszenzlichts, unter Verwendung eines flüssigkeitsführenden, hohlen Flüssigkeitslichtwel lenleiters (1), vorzugsweise in gestreckter, bevorzugt in Form einer Kapillaren (2) aus lichtdurchlässigem Materi al, bevorzugt Quarzglas, gefertigt, mit einer lichtdurch lässigen Innenbeschichtung (3), deren optischer Bre chungsindex kleiner ist als der, der verwendeten Flüssig keit, bevorzugt bestehend aus amorphen, fluorierten, als Teflon-AF bezeichneten, Polymeren, dadurch gekennzeich net, daß das Licht zur Erzeugung der Fluoreszenz radial bezüglich der Längsachse des Flüssigkeitslichtwellenlei ters (1) eingekoppelt und das erzeugte Fluoreszenzlicht an einer oder beiden Stirnflächen des Flüssigkeitslicht wellenleiters (1) ausgekoppelt durch faseroptische Ele mente (4) wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht zur Untersuchung der Absorption in der Flüssig keit axial über eine der Stirnflächen des gestreckt auf gebauten Flüssigkeitslichtwellenleiters (1) zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zum on-line Nachweis in strömenden Flüssigkeiten gelöster Stoffe, durch Messung von Fluoreszenzlicht aus langlebigen angeregten Zustän den, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschrit te:

a) der Flüssigkeitslichtwellenleiter (1) wird durch schlie ßen der beiden Dreiwege-Mikroventile (10a, b) hydraulisch abgetrennt,
b) die Flüssigkeit wird durch radiale Einkopplung von Licht zur Fluoreszenz angeregt,
c) während dessen wird der weitere Zustrom der Flüssigkeit in dem Abwasserbehälter (16a) zwischengelagert,
d) nach Emission von Fluoreszenzlicht zum Nachweis ausrei chender Intensität werden die Mikroventile (10a, b) bei gleichzeitigem Einschalten der Mikropumpe (9) geöffnet,
e) die untersuchte Probe wird über die Leitung (15) in den Probenbehälter 16b unter gleichzeitigem Ansaugen einer neuen Probe über die Leitung (14) aus dem Abwasserbehäl ter 16a gepumpt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Messung das gesamte Volumen des Flüssigkeitslichtwellenleiters (1) durch Zu führung von destilliertem Wasser aus dem Behälter (16b), über das Ventil (10b) und die Pumpe (9) gereinigt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das zum Flüssigkeits lichtwellenleiter (1) hin als auch an mindestens einer Stirnfläche ausgekoppelte Licht durch faseroptische Ele mente (4), bestehend aus mindestens einer Faser, bevor zugt gefertigt aus Quarzglas, insbesondere eine UV-stabilisierte Quarzglasfaser vom Typ UVI, geführt wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Licht ausgehend von einer ähnlich des Flüssigkeitslichtwellenleiter (1) geformten, bevorzugt stabförmig geformten, Lichtquelle (5) über eine Zylinderlinse konzentriert in den Kernbereich um die Längsachse des Flüssigkeitslichtwellenleiters (1) herum, eingestrahlt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das radial aus dem Flüssig keitslichtwellenleiter (1) heraustretende Licht durch ei ne außen an der Kapillare (2) angebrachte Aussenbeschich tung (12), vorzugsweise aus reflektierendem Metall, in den Flüssigkeitslichtwellenleiter (1) zurückgeworfen wird, wobei die Aussenbeschichtung (12) einen axial ge führten, lichtdurchlässigen Schlitz aufweist, durch wel chen Licht einer stabförmigen Lichtquelle (5), durch eine Zylinderlinse fokussiert, eingekoppelt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Detektionsverfahren in nerhalb des Detektionssystems (6) ein schmalbandiger oder ein breitbandiger Wellenlängenbereich, gesamt oder wel lenlängenselektiv, verwendet wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Licht von einer stabförmigen Lichtquelle (5) radial in einen, um die Lichtquelle (5) schraubenförmig herumgewundenen, Flüssigkeitslichtwellen leiter (1) eingekoppelt wird, wobei das nicht eingekop pelte Licht, durch einen über den schraubenförmig gewun denden Flüssigkeitslichtwellenleiter gestülpten Reflektor (13), bevorzugt aus Metall, in den Flüssigkeitslichtwel lenleiter (1) zurückreflektiert wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Licht im Wellenlängenbereich von 180-1050 nm oder im Bereich von 250-2500 nm einge setzt wird, wobei für den Bereich bis 1050 nm Wasserstoff dortiertes sythetisches Quarzglas als Basismaterial für die faseroptischen Elemente 4 und für den Bereich bis 2500 nm wasserarmes synthetisches Quarzglas eingesetzt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, mit mindestens ei ner Lichtquelle (5), die über mindestens ein Abbildungs system, mit einer Koppeleffizienz größer als 40%, mit lichtleitenden faseroptischen Elementen (4), bestehend aus mindestens einer Quarzglasfaser, vorzugsweise einer UV-stabilisierten Quarzglasfaser vom Typ UVI, mit einem flüssigkeitsführenden, hohlen Flüssigkeitslichtwellenlei ter (1) verbunden ist, der in gestreckter, bevorzugt in Form einer Kapillaren (2), aus lichtdurchlässigem Materi al, bevorzugt aus Quarzglas, gefertigt ist und mit einer lichtdurchlässigen Innenbeschichtung (3) versehen ist, deren optischer Brechungsindex kleiner ist als der Bre chungsindex der verwendeten Flüssigkeit, wobei die Innen beschichtung (3) bevorzugt aus amorphen, fluorierten, als Teflon-AF bezeichneten Polymeren besteht, und das Licht nach Durchlaufen des Flüssigkeitslichtwellenleiter (1), wiederum von einem faseroptischen Element (4) zu einem Detektorsystem (6), hauptsächlich bestehend aus einem Po lychromator mit Nachweiszeile, geführt wird, deren elek trische Ausgangssignale über Leitungen 18, nach Wandlung in einem AD-DA Wandler 7 auf einem PC (8) ausgewertet oder gespeichert werden, wobei der Flüssigkeitlichtwel lenleiter hydraulisch über mindestens zwei Leitungen mit mindestens einer Mikropumpe (9) und mindestens zwei Drei wege-Mikroventilen (10), sowie mit mindestens zwei Behäl tern für Flüssigkeiten, Proben oder destilliertes Wasser verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht zur Erzeugung der Fluoreszenz radial bezüglich der Längsachse des Flüssigkeitslichtwellenleiters (1) eingekoppelt und das erzeugte Fluoreszenzlicht an einer oder beiden Stirn flächen des Flüssigkeitslichtwellenleiters (1) durch fa seroptische Elemente 4 ausgekoppelt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für den Absorptionsbetrieb des Flüssigkeitslichtwellen leiters die Einkopplung des Lichts axial an der freien Stirnfläche erfolgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, daß der Einkoppelbereich (11) am Flüssigkeits lichtwellenleiter (1), zur Verminderung von Streuverlu sten durch turbulente Strömung, axial soweit von den hy draulischen Zu- und Ableitungen beabstandet wird, daß dort laminare Strömung vorliegt.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitslichtwel lenleiter (1) außen im Einkoppelbereich (11) durch Schleifen und Polieren so abgeflacht ist, daß möglichst viel Licht, unter Vermeidung von störendem Streulicht, durch Lufteinschluß an der Grenzfläche (17), radial, un ter mechanischem Andruck des faseroptischen Elements (4a) auf den Flüssigkeitslichtwellenleiter (1), eingekoppelt wird.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitslichtwel lenleiter (1) außen im angeschliffenen Einkoppelbereich (11), insbesondere für einzukoppelndes Licht im wellen längenbereich oberhalb von 300 nm, durch einen lichtdurch lässigen Kleber mit dem lichtzuführenden faseroptischen Element (4a) so verbunden wird, daß die aufgesetzte oder angepreßte Faser dauerhaft fixiert wird, ohne Klebermate rial im lichtführenden Teil.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verwendung min destens eines Modenmischers in den lichtzu- und abführen den faseroptischen Elementen (4) wellenlängenunabhängig die gleichen Nachweisvolumina untersucht werden.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zur Verwendung mit Licht im wellenlängenbereich von 250 bis 2500 nm ein gesetzten faseroptischen Elemente (4) aus Quarzglasfasern mit undotiertem synthetischem Quarzglaskern, im Bereich von 180 bis 1050 nm aus wasserstoff-dotiertem Quarzglas kern, im Bereich von 400 bis 700 nm aus polymer-optischen Fasern auf der Basis von PMMA, im Bereich von 380-1100 nm aus Silikat oder anderen Gläsern sowie im Bereich von 400 bis 1600 nm aus optischen Fasern auf der Basis von flu orierten Polymeren bestehen.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß, nach gegebenenfalls nö tiger Anpassung der faseroptischen Elemente (4) und der Innenbeschichtung (3) als Lichtquellen (5) verwendet wer den können: Lampen der Typen Hohlkathoden-, Glühwendel- oder Gasentladungslampen, Halbleiter-Dioden, Laser vom Typ Excimer-, Gas- und Festkörperlaser, Laserdioden, schwarze Strahler sowie D2-Lampen.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare (2) des Flüssigkeitslichtwellenleiters (1) einen Innendurchmesser von 50 µm bis 5 mm, vorzugsweise 200 bis 1500 µm für ge streckte lineare Anordnungen besitzt.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtzuführende fa seroptische Element (4a) aus mehreren, vorzugsweise UV-stabilisierten Quarzglasfasern vom Typ UVI besteht, wel che an dem zur Lichtquelle gerichteten Ende, z. B. durch einen Rahmen so gebündelt werden, daß sie der beispiels weise runden Lichtaustrittsöffnung einer Lichtquelle (5) angepaßt sind.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtzuführende fa seroptische Element (4a) aus mehreren, vorzugsweise UV-stabilisierten Quarzglasfasern vom Typ UVI besteht, wel che an dem zum Flüssigkeitslichtwellenleiter (1) gerich teten Ende linear, nebeneinander entlang der Längsachse des Lichtwellenleiters (1) radial an diesem angebracht sind.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare (2) und die Innenbeschichtung (3) des Flüssigkeitslichtwellenleiters (1) aus biegsamem, lichtdurchlässigem Material gefertigt sind, wobei das Material der Innenbeschichtung einen ge ringeren optischen Brechungsindex als die verwendete Flüssigkeit aufweist.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare (2) und die Innenbeschichtung (3) aus amorphen, fluorierten Polyme ren, vorzugsweise aus einem Polymer der Reihe Teflon-AF besteht.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitslichtwellenleiter (1) um eine, ebenfalls in gestreckter Form ausgeführte Licht quelle (5), vorzugsweise in Form eines Stabes, gewunden ist.

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß um den Flüssigkeitslicht wellenleiter (1) und die Lichtquelle (5) ganz von einem Reflektor, vorzugsweise bestehend aus mindestens einem Metall, eingehüllt wird.

26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillare (2) des um die stabförmige Lichtquelle (5) gewickelten Flüssigkeits lichtwellenleiters (1) einen Innendurchmesser von 100 bis 600 µm aufweist.

27. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß als stabförmige Licht quelle (5) eine Leuchtstoffröhre ohne oder mit fluores zierender Beschichtung (19) verwendet wird.

28. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Flüs sigkeitslichtwellenleiter (1) eine reflektierende Aussen beschichtung (12) aufweist, die über einen kleinen, um fänglichen Bereich entlang der Längsachse lichtdurchläs sig unterbrochen ist, so daß Licht einer zylindrischen Lichtquelle (5) über Zylinderlinsen direkt in den Kernbe reich um die Längsachse des Flüssigkeitslichtwellenlei ters (1) herum eingestrahlt werden kann.

29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitslichtwel lenleiter (1) in rechteckiger oder quadratischer Form ausgeführt ist, so daß zum Zweck der radialen Lichtein kopplung das Anschleifen der Kapillare (2) vermieden wird.

30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Einkopplung ver wendete faseroptische Element (4b) aus mehreren lichtlei tenden Fasern bestehen, welche am Übergang zur Lichtquel le (5) oder am Übergang in den Einkoppelbereich (11) se lektiv, einzeln abgeschattet werden können.