DE19920193A1 - Apparatus for determining the absorption, scattering, fluorescence, and refraction of liquids and solids has an optical module, reflection module and right angle modules connected via an assembly block - Google Patents
Apparatus for determining the absorption, scattering, fluorescence, and refraction of liquids and solids has an optical module, reflection module and right angle modules connected via an assembly blockInfo
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Abstract
Description
Analytik, Umwelt-, Qualitäts- und Prozeßüberwachung, Spektroskopie, Absorption, Remission, Streuung, Fluoreszenz, Brechung.Analytics, environmental, quality and process monitoring, spectroscopy, absorption, remission, Scattering, fluorescence, refraction.
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]
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.
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 Streukoeflizient 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 remission 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, 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 the 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 ~ QFαF(λE)/[αT(λE)+(αT(λF)] (3)
R F ~ Q F α F (λ E ) / [α T (λ E ) + (α T (λ F )] (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 ~ QFαF(λE)/αT(λE) (4)R F ~ Q F α F (λ E ) / α T (λ E ) (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 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. 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.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. 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 i. d. R. a disturbance variable, which 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]
In PCT/DE 97/02718 wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die Absorption und Reflektanz 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 PCT / DE 97/02718 a method is proposed that the absorption and reflectance 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 Einkoppelstrahlung 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 coupling 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 accuracies. With increasing α T , I Tr decreases. This makes sense, 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 revolutions 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.
Außerdem wird ein weiterer Meßvorgang durchgeführt. Mit einer separaten und internen Strahlungsquelle wird eine Grenzfläche optisches Fenster/Meßvolumen bestrahlt und die davon specular reflektierte Strahlung mit einem rückwärtig angeordneten optoelektronischen Empfän ger registriert. Daraus wird dann die Brechung des Meßvolumens gemäß Formel (5) ermittelt. In PCT/DE 97/02718 wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. Es werden einzelne Module vorgestellt, die in ihrer definierten Anordnung zueinander verschiede ne Systeme ergeben. Die Module sind im einzelnen Sensorkopfmodul mit Absorptions-, Remissions- und Brechungsmodul, Reflexionsmodul und 90°- Modul. Der Absorptionsmodul enthält einen teildurchlässigen Planspiegel als Einkoppelspiegel. Der Reflexionsmodul enthält einen Hohlspiegel als Gegenspiegel. Beide gegenüber angeordnet bilden eine Mehrfachrefle xionsvorrichtung. Der Absorptionsmodul enthält unmittelbar hinter dem Einkoppelspiegel einen optoelektronischen Empfänger zur Messung der Intensität der transmittierten Einkoppel strahlung (Absorption). Der Remissionsmodul enthält einen optoelektronischen Empfänger zur Messung der Intensität der Remission (Fluoreszenz, Streuung). Der Brechungsmodul enthält eine Strahlungsquelle und einen optoelektronischen Empfänger zur Messung der an der Grenzfläche optisches Fenster/Meßvolumen specular reflektierten Intensität (Brechung).Another measurement process is also carried out. With a separate and internal Radiation source is irradiated and an interface of the optical window / measurement volume specularly reflected radiation with an optoelectronic receiver arranged at the rear ger registered. The refraction of the measuring volume is then determined from this in accordance with formula (5). PCT / DE 97/02718 describes a device for carrying out the method. It individual modules are presented that differ from one another in their defined arrangement ne systems result. The modules are in the individual sensor head module with absorption, Remission and refraction module, reflection module and 90 ° module. The absorption module contains a partially transparent plane mirror as a coupling mirror. The reflection module contains a concave mirror as a mirror. Both of them arranged opposite one another form a multiple reflection xion device. The absorption module contains one immediately behind the coupling mirror optoelectronic receiver for measuring the intensity of the transmitted coupling radiation (absorption). The remission module contains an optoelectronic receiver Measurement of the intensity of the remission (fluorescence, scattering). The refraction module contains a radiation source and an optoelectronic receiver for measuring the at the Interface optical window / measuring volume specularly reflected intensity (refraction).
Die definierte Anordnung der o. g. Module zueinander weist grundsätzliche Merkmale auf. Diese sind für konkrete Einsatzfälle im Labor, in der Industrie und Umwelt nicht ausreichend. Das betrifft im einzelnen den Einsatz als Laborspektrometer, Durchfluß- und Tauchkammer- Meßsonde. Dazu sind Vorrichtungen zu entwickeln.The defined arrangement of the above. Modules with one another have basic features. These are not sufficient for specific applications in the laboratory, in industry and the environment. This applies in particular to use as a laboratory spectrometer, flow and immersion chamber Measuring probe. Devices have to be developed for this.
Der Ansprach 1 wird erläutert. Hierzu wird die Abb. 1 (Draufsicht oben, Seitenansicht unten) betrachtet, die ein Universal-Laborspektrometer mit einer Küvettenaufnahme zeigt. Der Montageblock (1) ist u-förmig ausgebildet, wobei sich jeweils zwei, oben offene, u- förmige Aussparungen gegenüberstehen, die aus den Eckpfosten (1b) gebildet werden. Die Eckpfosten schließen unten mit dem Sockel (1a) ab. Die Eckpfosten sind bündig mit den Sockelseitenwänden. Die u-förmigen Ausparungen nehmen die quaderförmigen optischen Module Sensorkopf (2), Reflexionsmodul (3) und zwei 90°-Module (4a, b) auf, die vorzugs weise mit Schraubverbindungen arretiert werden und als lichtdichte Verbindung ausgebildet sind. Es stehen sich jeweils zwei optische Module auf einer gemeinsamen Linie mit definier tem Abstand gegenüber. Der Sockel weist Gewinde auf, mit denen bei Bedarf eine Befesti gung, z. B. auf Grundplatten möglich ist. Der Raum innerhalb der Eckpfosten bzw. zwischen den sich gegenüberstehenden optischen Modulen ist der Schacht für das Meßvolumen.The speech 1 is explained. For this purpose, Fig. 1 (top view, side view below) is considered, which shows a universal laboratory spectrometer with a cuvette holder. The mounting block ( 1 ) is U-shaped, with two U-shaped recesses open at the top opposite each other, which are formed from the corner posts ( 1 b). The corner posts close below with the base ( 1 a). The corner posts are flush with the plinth side walls. The U-shaped recesses take the cuboid optical modules sensor head ( 2 ), reflection module ( 3 ) and two 90 ° modules ( 4 a, b), which are preferably locked with screw connections and are designed as a light-tight connection. There are two optical modules facing each other on a common line at a defined distance. The base has threads with which a fastening supply, if necessary, for. B. is possible on base plates. The space inside the corner posts or between the opposing optical modules is the shaft for the measuring volume.
Über den Sensorkopf (2) wird die Einkoppelstrahlung in den Raum zwischen Sensorkopf und Reflexionsmodul (3) geleitet und dort zwischen beiden mehrfach reflektiert (siehe PCT/DE 97/02718). Der Sensorkopf besteht gemäß dem Oberbegriff aus dem Brechungsmodul (15), dem Remissionsmodul (17) und dem Absorptionsmodul (18) mit teildurchlässigen Einkoppel spiegel. Der Reflexionsmodul (3) besteht aus dem Gegenspiegel. Der Brechungsmodul (15) wird durch einen Quader ohne Meßfunktion ersetzt, wenn die entsprechende Anwendung nicht die Brechzahlmessung erfordert. Des weiteren werden bei Bedarf die Module (4a) und (4b) zur Messung von seitlicher Streuung und Fluoreszenz (z. B. 90°) in den Montageblock montiert. Diese Module können bei Bedarf mit Strahlungsquerschnittswandlern ausgerüstet sein.The coupling radiation is directed into the space between the sensor head and the reflection module ( 3 ) via the sensor head ( 2 ) and is reflected several times between the two (see PCT / DE 97/02718). According to the preamble, the sensor head consists of the refraction module ( 15 ), the reflectance module ( 17 ) and the absorption module ( 18 ) with a partially permeable coupling mirror. The reflection module ( 3 ) consists of the counter mirror. The refraction module ( 15 ) is replaced by a cuboid without a measuring function if the corresponding application does not require the measurement of the refractive index. If required, modules ( 4 a) and ( 4 b) for measuring lateral scatter and fluorescence (e.g. 90 °) can also be installed in the mounting block. If necessary, these modules can be equipped with radiation cross-section converters.
Der Sockel des Montageblockes enthält eine durchgehende Öffnung (1c) für die Aufnahme meßvolumenbestimmender Elemente, die insbesondere als Probenträgereinsätze mit Proben trägersockel und Halteelementen ausgebildet sind. Auf der Abb. 1 ist dieses ein Küvet teneinsatz (5). Der Küvetteneinsatz ist auf einem Probenträgersockel (7) mittels einer Befesti gung (11) montiert. Dieser Sockel (7) wird über die beiden Bohrungen (7a) und den dazu ent sprechenden Gewinden (1e) im Sockel (1a) mit dem Montageblock verbunden. Mittels den Bohrungen (7b) im Sockel (7) kann das Spektrometer bei Bedarf beispielsweise auf Grund platten o. ä. montiert werden. Der Sockel kann auch selbst als Standfläche dienen. Dabei können stützende Elemente (7c) zwischen Sockel und Sensorkopf angeordnet sein. Der Küvet teneinsatz enthält zwei Andruckfedern (6a) und (6b) für die Fixierung einer Küvette (8), die gegen den Sensorkopf und die Küvetteneinsatzwand (10) gedrückt wird. Die Wand (10) enthält eine Öffnung für den Durchgang von seitlicher Streuung oder Fluoreszenz. Auf dem Proben trägersockel lassen sich auch der Applikation angepaßte Halterungen befestigen, so daß anstelle einer Flüssigkeits-Küvette auch andere Präparate, wie z. B. Festkörper aufgenommen werden können. Das Laborspektrometer ist mit einem lichtdicht abschließenden Küvettendeckel (12) mit Kugeldruckschrauben (13) ausgerüstet. Der Deckel ist über Verbindungen für die Deckeldrehachse (14) am Montageblock drehbar gelagert. Für den Betrieb mit einer Durch flußküvette ist der Deckel über die Verbindungen (14) starr mit dem Montageblock verbunden, mit Kugeldruckschrauben fixiert und weist eine Öffnung für den Anschluß einer Durchflußkü vette auf. Für diese Anwendung enthalten die Sockel (1a) und (7) Öffnungen (9).The base of the mounting block contains a continuous opening ( 1 c) for receiving measuring volume-determining elements, which are designed in particular as sample holder inserts with sample holder bases and holding elements. In Fig. 1 this is a cuvette insert ( 5 ). The cuvette insert is mounted on a sample holder base ( 7 ) by means of a fastening ( 11 ). This base ( 7 ) is connected to the mounting block via the two bores ( 7 a) and the corresponding threads ( 1 e) in the base ( 1 a). Using the holes ( 7 b) in the base ( 7 ), the spectrometer can be mounted on base plates or the like if necessary. The base can also serve as a stand. Supporting elements ( 7 c) can be arranged between the base and the sensor head. The cuvette insert contains two pressure springs ( 6 a) and ( 6 b) for fixing a cuvette ( 8 ), which is pressed against the sensor head and the cuvette insert wall ( 10 ). The wall ( 10 ) contains an opening for the passage of lateral scatter or fluorescence. On the sample support base can be attached to the application adapted brackets, so that instead of a liquid cuvette other preparations such. B. solids can be included. The laboratory spectrometer is equipped with a light-tight cuvette lid ( 12 ) with ball pressure screws ( 13 ). The cover is rotatably mounted on the mounting block via connections for the cover rotation axis ( 14 ). For operation with a flow cell, the cover is rigidly connected to the mounting block via the connections ( 14 ), fixed with ball pressure screws and has an opening for connecting a flow cell. For this application, the bases ( 1 a) and ( 7 ) contain openings ( 9 ).
Eine weitere günstige Form des Montageblockes besteht darin, daß die Öffnungen für die Auf nahme der optischen Module kreisförmig sind und die Module selbst zylindrisch. Diese werden in die Öffnungen eingeschraubt oder seitlich mit Schrauben fixiert. Auch die Öffnung für die Aufnahme zylindrischer meßvolumenbestimmender Elemente kann kreisförmig ausgebildet sein.Another favorable form of the mounting block is that the openings for the on The optical modules are circular and the modules themselves are cylindrical. These will screwed into the openings or fixed laterally with screws. Also the opening for the Inclusion of cylindrical measuring volume determining elements can be circular his.
Gemäß Anspruch 2 besteht der Montageblock aus dem Sockel sowie anstelle der 4 Eck pfosten aus zwei sich gegenüberstehenden und durchgehenden Aufnahmeblöcken (19a) (Abb. 2). Aufnahmeblöcke und Sockel bilden dabei eine nach oben geöffnete u-Form. Sensorkopf und Reflexionsmodul werden jeweils an den offenen und sich gegenüberliegenden Seiten aufgenommen und befestigt. Zwischen den beiden optischen Modulen ist ein definierter Abstand realisiert. Dieser Raum dient als Schacht für die Positionierung meßvolumenbestim mender Elemente. Die Befestigung der optischen Module erfolgt entweder an den Stirnseiten der Aufnahmeblöcke oder an deren Innenseiten oder die Befestigung wird innen- und stirnsei tig vorgenommen. Abb. 2 (Draufsicht) zeigt den letztgenannten Fall. Die beiden Auf nahmeblöcke (19a) enthalten an ihren Stirnseiten Aussparungen für die Aufnahme von Sensor kopf (2) und Reflexionsmodul (3). Bei Bedarf weisen die Aufnahmeblöcke Öffnungen zur Aufnahme von 90°-Modulen auf.According to claim 2, the assembly block consists of the base and instead of the 4 corner posts of two opposing and continuous receiving blocks ( 19 a) ( Fig. 2). The mounting blocks and base form an upward U-shape. Sensor head and reflection module are picked up and fastened on the open and opposite sides. A defined distance is realized between the two optical modules. This room serves as a shaft for the positioning of measuring volume-determining elements. The optical modules are either attached to the end faces of the mounting blocks or to the inside, or the attachment is carried out on the inside and end face. Fig. 2 (top view) shows the latter case. On the two recording blocks ( 19 a) contain on their end faces recesses for receiving sensor head ( 2 ) and reflection module ( 3 ). If necessary, the mounting blocks have openings for mounting 90 ° modules.
Ausgehend von den Ansprüchen 1 und 2 ist der Montageblock gemäß Anspruch 3 dergestalt, daß die Aufnahmeblöcke (19b) den Sensorkopf und den Reflexionsmodul vollständig seitlich einrahmen (siehe Abb. 3). Das bietet größere Haltestabilität und Schutz bei Einsätzen unter widrigen Meßbedingungen. Bei Bedarf weisen auch diese Aufnahmeblöcke Öffnungen zur Aufnahme von 90°-Modulen auf. Eine weitere günstige Modifikation besteht darin, daß der Montageblock die optischen Module vollständig umschließt. Dieses System kann quader förmig oder zylindrisch.Starting from claims 1 and 2, the mounting block according to claim 3 is such that the mounting blocks ( 19 b) frame the sensor head and the reflection module completely to the side (see Fig. 3). This offers greater stability and protection when used under adverse measuring conditions. If required, these mounting blocks also have openings for receiving 90 ° modules. Another favorable modification is that the mounting block completely encloses the optical modules. This system can be cuboid or cylindrical.
Anspruch 4 ist eine günstige Ausbildung für den Fall, wenn das Meßvolumen reflektierend ist. Das können beispielsweise Festkörper mit Glanzeigenschaften sein. Zur Untersuchung solcher Meßvolumina mit Hilfe der über Einkoppel- und Gegenspiegel ablaufenden Mehrfachreflexion wird der Reflexionsmodul oder der Sensorkopf in eine der beiden 90°-Öffnungen des Montageblockes montiert. Sensorkopf und Reflexionsmodul stehen sich somit nicht entlang einer gemeinsamen geraden Linie gegenüber, sondern bilden bezüglich ihrer Normalen einen rechten Winkel. Der zu untersuchende Festkörper wird mittels eines in den Montageblock einsteckbaren Einsatzes in der Weise gehaltert, daß der Festkörper im Strahlengang der Mehrfachreflexion lokalisiert ist und dessen Normale mit den Normalen von Sensorkopf und Reflexionsmodul jeweils einen Winkel von 45° bildet. Der Festkörper nimmt aktiv an der Mehrfachreflexion teil. Die dem Sensorkopf direkt gegenüberstehende Öffnung wird mit einem lichtdichten Verschluß versehen. Ist der Festkörper transmittierend, wird dort ein optoelek tronischer Empfänger zur Messung der durch den Festkörper transmittierenden Strahlung angeordnet. Die für die optischen Module vorgesehenen Öffnungen sind derart ausgebildet, daß jede Öffnung jeden optischen Modul aufnehmen kann.Claim 4 is a favorable training for the case when the measurement volume is reflective. These can be solids with gloss properties, for example. To investigate such Measuring volumes with the help of the multiple reflection running over coupling and counter mirrors is the reflection module or the sensor head in one of the two 90 ° openings of the Mounting blocks assembled. The sensor head and reflection module are therefore not aligned opposite a common straight line, but form one with respect to their normal right angle. The solid to be examined is inserted into the assembly block using a insertable insert in such a way that the solid in the beam path of the Multiple reflection is localized and its normal with the normal of sensor head and Reflection module forms an angle of 45 °. The solid actively takes part in the Multiple reflection part. The opening directly opposite the sensor head is marked with a provided light-tight closure. If the solid is transmissive, an optoelek becomes there tronic receiver for measuring the radiation transmitted through the solid arranged. The openings provided for the optical modules are designed such that every opening can accommodate every optical module.
Anhand der Abb. 4 wird der Anspruch 5 erläutert, der eine Vorrichtung dokumentiert, die insbesondere als Durchflußkammer- und Tauchkammer-Meßsonde geeignet ist. Ein hohler Zylinder (20) weist sechs Öffnungen auf. Dabei befinden sich jeweils eine Öffnung (21), (22) in der Grund- und Deckfläche, die im folgenden als Endflächen des Zylinders bezeichnet werden. Diese beiden Endflächenöffnungen sind gegenüber angeordnet und dienen der Aufnahme des Einsatzes (27) für Sensorkopf (2) und des Reflexionsmodules (3). Der Sensorkopf (2) besteht gemäß dem Oberbegriff aus dem Absorptions-, Remissions- und Bre chungsmodul (18), (17), (15) und enthält den Einkoppelspiegel. Der dem Sensorkopf gegen über angeordnete Reflexionsmodul enthält den Gegenspiegel. Zwischen beiden Spiegeln erfolgt die Mehrfachreflexion der Einkoppelstrahlung. Zwischen Sensorkopf und Reflexionsmodul befindet sich das Meßvolumen in meßvolumenbestimmenden Elementen. Vier Öffnungen (23), (24), (25), (26) sind im Zylindermantel lokalisiert. Jeweils zwei davon stehen sich gegenüber und bilden somit eine durchgehende Öffnung. Die Öffnungen (23), (24) nehmen meßvolu menbestimmende Elemente (28) wie Fenster- und Probenträgereinsätze auf. Die anderen Öffnungen (25), (26) im Zylindermantel sind für Einsätze (29), (30) zur Halterung optischer Filter vorgesehen.Of claim 5 is based on the Fig. 4 illustrates that documents a device which is particularly suitable as Durchflußkammer- immersion chamber and measuring probe. A hollow cylinder ( 20 ) has six openings. There are in each case an opening ( 21 ), ( 22 ) in the base and top surfaces, which are referred to below as end surfaces of the cylinder. These two end face openings are arranged opposite each other and serve to receive the insert ( 27 ) for the sensor head ( 2 ) and the reflection module ( 3 ). According to the preamble, the sensor head ( 2 ) consists of the absorption, reflectance and refraction module ( 18 ), ( 17 ), ( 15 ) and contains the coupling mirror. The reflection module arranged opposite the sensor head contains the counter mirror. The multiple reflection of the coupling radiation occurs between the two mirrors. The measuring volume is located in elements determining the measuring volume between the sensor head and the reflection module. Four openings ( 23 ), ( 24 ), ( 25 ), ( 26 ) are located in the cylinder jacket. Two of them face each other and thus form a continuous opening. The openings ( 23 ), ( 24 ) take measurement-determining elements ( 28 ) such as window and sample holder inserts. The other openings ( 25 ), ( 26 ) in the cylinder jacket are provided for inserts ( 29 ), ( 30 ) for holding optical filters.
Der Sensorkopfeinsatz (27) ist als Träger für den Sensorkopf (2) ausgebildet und an einem zylindrischen Abschlußteil (31) befestigt. Der Reflexionsmodul (3) ist gleich als Einsatz ausgebildet und ebenfalls an einem zylindrischen Abschlußteil (32) befestigt. Mittels dieser Abschlußteile können diese Einsätze über die Öffnung (21), (22) in den beiden Zylinderend flächen in den Zylinder (20) eingesetzt werden. Dabei ist der Sensorkopf (2) einkoppelspiegel seitig in unmittelbarer Nähe vom Meßvolumen lokalisiert. Der Reflexionsmodul (3) (Gegen spiegel) ist mit seiner reflektierenden Seite ebenfalls in unmittelbarer Nähe vom Meßvolumen lokalisiert.The sensor head insert ( 27 ) is designed as a support for the sensor head ( 2 ) and attached to a cylindrical end part ( 31 ). The reflection module ( 3 ) is designed as an insert and is also attached to a cylindrical end part ( 32 ). By means of these end parts, these inserts can be inserted into the cylinder ( 20 ) through the opening ( 21 ), ( 22 ) in the two cylinder end faces. The sensor head ( 2 ) is located on the coupling mirror side in the immediate vicinity of the measuring volume. The reflection module ( 3 ) (counter mirror) is also located in the immediate vicinity of the measuring volume with its reflecting side.
Die Filtereinsätze (29), (30) dienen der Halterung optischer Filter. Diese sind unmittelbar vor zwei optoelektronischen Empfängern (35), (36) angeordnet und dienen beispielsweise bei der Fluoreszenzmessung als Langpassfilter zur Unterdrückung der elastischen Streuung. Die Einsätze sind an manschettenförmige Abschlußteile (33), (34) befestigt. Diese Abschlußteile sind der Form des Zylindermantels angepaßt. Die werden über die Öffnungen (25), (26) im Zylindermantel in den Zylinder eingesteckt.The filter inserts ( 29 ), ( 30 ) serve to hold optical filters. These are arranged directly in front of two optoelectronic receivers ( 35 ), ( 36 ) and are used, for example, in the fluorescence measurement as a long-pass filter to suppress the elastic scatter. The inserts are attached to cuff-shaped end parts ( 33 ), ( 34 ). These end pieces are adapted to the shape of the cylinder jacket. They are inserted into the cylinder through the openings ( 25 ), ( 26 ) in the cylinder jacket.
Der Einsatz für meßvolumenbestimmende Elemente (28) ist vorzugsweise als Fenstereinsatz ausgebildet. Der Fenstereinsatz ist an zwei manschettenförmige Abschlußteile (37), (38) mon tierbar, die an die Mantelform des Zylinder angepaßt sind. Der Einsatz wird über die Öff nungen (21), (22) im Zylindermantel in den Zylinder eingesteckt. Der Fenstereinsatz ist ein mit optischen Fenstern (40), (41), (42), (43) bestücktes Gerüst und ist für Flüssigkeiten und Gase geeignet, die diesen Einsatz über eine durchgehende Öffnung durchströmen (39) (Durchfluß- oder Tauchbetrieb). Die Flächennormale der optischen Fenster ist jeweils senkrecht zum durch fließenden Meßvolumen angeordnet. Zwei benachbarte Fenster bilden jeweils einen rechten Winkel. Zwei sich gegenüberstehende Fenster sind parallel. Dabei sind die gegenüberstehenden Fenster (40) und (42) unmittelbar vor der einkoppelspiegelseitigen Fläche des Sensorkopfes (2) bzw. vor der gegenspiegelseitigen Fläche des Reflexionsmodules (3) sowie die gegenüber stehenden Fenster (41) und (43) vor den beiden Umlenkspiegeln (44), (45) (90°-Fluoreszenz/- Streuung) lokalisiert. Der Fenstereinsatz ist hermetisch gegen das Innere des Zylinders bzw. gegen Sensorkopf und Reflexionsmodul abgedichtet. Dazu sind die Fenster dicht in das Gerüst eingesetzt, das an die beiden sich gegenüberliegenden manschettenförmigen Abschlußteilen (37), (38) befestigt ist, die wiederum fest am Zylinder montiert sind. Der Fenstereinsatz kann aus Einzelteilen montierbar oder als monolithische Form ausgebildet sein.The insert for elements ( 28 ) determining the measurement volume is preferably designed as a window insert. The window insert is mon tierbar on two cuff-shaped end parts ( 37 ), ( 38 ) which are adapted to the jacket shape of the cylinder. The insert is inserted into the cylinder via the openings ( 21 ), ( 22 ) in the cylinder jacket. The window insert is a scaffold equipped with optical windows ( 40 ), ( 41 ), ( 42 ), ( 43 ) and is suitable for liquids and gases that flow through this insert through a continuous opening ( 39 ) (flow or immersion operation). The surface normal of the optical window is arranged perpendicular to the measuring volume flowing through. Two neighboring windows each form a right angle. Two windows facing each other are parallel. The opposite windows ( 40 ) and ( 42 ) are directly in front of the coupling-in mirror surface of the sensor head ( 2 ) or in front of the mirror surface of the reflection module ( 3 ) as well as the opposite windows ( 41 ) and ( 43 ) in front of the two deflecting mirrors ( 44 ), ( 45 ) (90 ° fluorescence / scatter) localized. The window insert is hermetically sealed against the inside of the cylinder or against the sensor head and reflection module. For this purpose, the windows are inserted tightly into the frame, which is attached to the two opposing cuff-shaped end parts ( 37 ), ( 38 ), which in turn are firmly mounted on the cylinder. The window insert can be assembled from individual parts or can be designed as a monolithic shape.
Die Abschlußteile (31), (32), (33), (34), (37), (38) sollen einen dichten Abschluß des Inneren des Zylinders realisieren bzw. Sensorkopf und Reflexionsmodul je nach Applikation herme tisch dicht von der Umgebung abschließen. Zwei Abschlußteile (31), (32) sind zylinderförmig, die die Öffnungen in den Zylinderendflächen (21), (22) abschließen. Dazu werden diese über die Zylinderendflächen mit einem Dichtungs-O-Ring (46), (47) in den Zylinder eingesetzt und verschraubt. Vier Abschlußteile (33), (34), (37), (38) sind manschettenförmig an den Zylin dermantel angepaßt und werden mit einer Dichtung an der Außenwand des Zylinders befestigt. Wie oben ausgeführt, dienen die Abschlußteile des weiteren der Befestigung der entsprechen den Einsätze. Das zylindrische Abschlußteil (31) für den Sensorkopfeinsatz (27) weist eine Öffnung auf, durch die elektrische oder/und Lichtwellenleiterkabel dicht nach außen geführt werden. Des weiteren weisen die manschettenförmigen Abschlußteile (37), (38) für den Fenstereinsatz eine Öffnung auf, durch die das Meßvolumen (Flüssigkeit oder Gas) in den Fenstereinsatz gelangen kann.The end parts ( 31 ), ( 32 ), ( 33 ), ( 34 ), ( 37 ), ( 38 ) are intended to provide a tight seal of the interior of the cylinder or, depending on the application, to seal the sensor head and reflection module hermetically from the environment. Two end parts ( 31 ), ( 32 ) are cylindrical, which close the openings in the cylinder end faces ( 21 ), ( 22 ). For this purpose, these are inserted and screwed into the cylinder using a sealing O-ring ( 46 ), ( 47 ). Four end parts ( 33 ), ( 34 ), ( 37 ), ( 38 ) are cuff-shaped to match the Zylin dermantel and are attached with a seal on the outer wall of the cylinder. As stated above, the end parts also serve to fasten the corresponding inserts. The cylindrical end part ( 31 ) for the sensor head insert ( 27 ) has an opening through which electrical and / or optical waveguide cables are guided tightly to the outside. Furthermore, the cuff-shaped end parts ( 37 ), ( 38 ) for the window insert have an opening through which the measuring volume (liquid or gas) can get into the window insert.
Bei der beschriebenen Vorrichtung wird die Einkoppelstrahlung über den Sensorkopf (2) in das Meßvolumen eingekoppelt, wobei diese die Fenster (40) und (42) infolge der Mehrfachrefle xion zwischen Einkoppel- und Gegenspiegel mehrfach passiert. Die Intensität der transmit tierten Einkoppelstrahlung und der Remission werden rückwärtig zur Einkoppelstrahlung, mit im Sensorkopf und hinter dem Fenster (40) befindlichen optoelektronischen Empfängern im Absorptionsmodul (18) und Remissionsmodul (17) gemessen. Das Fenster (40) wird des weiteren mit Strahlung aus dem Brechungsmodul (15) beaufschlagt. Ein Empfänger im Brechungsmodul registriert die von der Grenzfläche Fenster (40)/Meßvolumen reflektierte Strahlung, womit die Brechzahl des Meßvolumens ermittelt wird. Über die Fenster (41) und (43) gelangt die von einem Winkelbereich um 90° (als Mittenwinkel) ausgehende Strahlung wie Fluoreszenz und/oder Streuung. Dabei passiert diese Strahlung unmittelbar an den Fenstern (41) und (43) angeordnete Umlenkspiegel (44), (45). Diese Spiegel beaufschlagen jeweils einen Lichtwellenleiter (48), (49) (z. B. Glasstab mit einem Durchmesser von 5 mm), der die Strahlung am Sensorkopf (2) vorbei, auf hinter dem Sensorkopf lokalisierte optoelektronische Empfänger (35), (36) leitet. Vor diesen Empfängern sind Umlenkspiegel (50), (51) und - geeignete optische Filter in den Einsätzen (29), (30) angeordnet.In the described device, the coupling radiation is coupled in via the sensor head ( 2 ) into the measurement volume, which passes through the windows ( 40 ) and ( 42 ) several times as a result of the multiple reflection between the coupling mirror and the counter mirror. The intensity of the transmitted coupling radiation and the reflectance are measured backwards to the coupling radiation, with optoelectronic receivers in the absorption module ( 18 ) and reflectance module ( 17 ) located in the sensor head and behind the window ( 40 ). The window ( 40 ) is further exposed to radiation from the refraction module ( 15 ). A receiver in the refraction module registers the radiation reflected by the interface window ( 40 ) / measurement volume, with which the refractive index of the measurement volume is determined. The radiation, such as fluorescence and / or scattering, coming from an angular range of 90 ° (as a central angle) passes through the windows ( 41 ) and ( 43 ). This radiation passes deflection mirrors ( 44 ), ( 45 ) arranged directly on the windows ( 41 ) and ( 43 ). These mirrors each apply an optical waveguide ( 48 ), ( 49 ) (e.g. a glass rod with a diameter of 5 mm), which passes the radiation past the sensor head ( 2 ) to optoelectronic receivers ( 35 ), ( 36 ) located behind the sensor head ) leads. Deflecting mirrors ( 50 ), ( 51 ) and - suitable optical filters are arranged in front of these receivers ( 29 ), ( 30 ).
Der Sensorkopfeinsatz (27) kann weiterhin als Träger für weitere Elemente, wie Elektronik, Stromversorgung etc. dienen.The sensor head insert ( 27 ) can also serve as a carrier for further elements such as electronics, power supply, etc.
Gemäß Anspruch 6 werden z. B. im Fall der Tauchkammer - Meßsonde die beiden Öffnungen (39) im Fenstereinsatz für das Hindurchströmen des Meßvolumens mit speziellen Blenden ver sehen. Diese werden eingeschraubt und dienen der Abschattung von störendem Umgebungs licht. According to claim 6 z. B. in the case of the immersion chamber measuring probe, see the two openings ( 39 ) in the window insert for the flow through the measuring volume with special orifices. These are screwed in and are used to shade disruptive ambient light.
Anspruch 7 beschreibt die Möglichkeit im Fall der Durchflußkammer - Meßsonde die beiden Öffnungen (39) im Fenstereinsatz für das Hindurchströmen des Meßvolumens mit Rohradap tern zu versehen. Diese werden eingeschraubt und dienen zum Anschluß der Meßsonde an Rohrung oder Schlauch.Claim 7 describes the possibility in the case of the flow chamber measuring probe to provide the two openings ( 39 ) in the window insert for flowing through the measuring volume with pipe adapters. These are screwed in and are used to connect the measuring probe to the pipe or hose.
Gemäß Anspruch 8 kann der Einsatz für meßvolumenbestimmende Elemente (28) auch ein Probenträgereinsatz sein, der an einem Abschlußteil montiert ist, das als Sockel ausgebildet ist. Der Sockel ist an die Mantelform des Zylinders angepaßt. Der Einsatz wird über die beiden durchgehenden Öffnungen im Zylindermantel in den Zylinder eingesteckt. Das dem Sockel gegenüber lokalisierte Abschlußteil ist ein Deckel, der die Öffnung für die Probenzuführung lichtdicht verschließt. Zum Schutz von Sensorkopf, Reflexionsmodul und 90°-Umlenkspiegel kann der Probenträgereinsatz optische Fenster aufweisen. Diese können bei bestimmten Probenträgern auch entfallen, z. B. im Fall einer mit einer Flüssigkeit gefüllten Küvette, bei der die Küvettenwände selbst als Schutz wirken. Diese Ausführung ist z. B. als Laborspektrometer einsetzbar. Analog zur Abb. 1 ist hierbei der Zylinder sowohl auf dem Sockel als auch auf an die Zylinderform angepaßten Stützelementen befestigt.According to claim 8, the insert for measuring volume-determining elements ( 28 ) can also be a sample holder insert which is mounted on a closing part which is designed as a base. The base is adapted to the jacket shape of the cylinder. The insert is inserted into the cylinder through the two through openings in the cylinder jacket. The end part located opposite the base is a cover which closes the opening for the sample feed in a light-tight manner. The sample holder insert can have optical windows to protect the sensor head, reflection module and 90 ° deflection mirror. These can also be omitted for certain sample carriers, e.g. B. in the case of a cuvette filled with a liquid, in which the cuvette walls themselves act as protection. This version is e.g. B. usable as a laboratory spectrometer. Analogously to Fig. 1, the cylinder is attached to the base as well as to support elements adapted to the cylinder shape.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf beide Vorrichtungen, also auf das Universal- Laborspektrometer (Ansprüche 1-4) sowie auf die Tauch- und Durchflußkammer-Meßsonde (Ansprüche 5-8).The following statements refer to both devices, i.e. to the universal Laboratory spectrometer (claims 1-4) and on the immersion and flow chamber measuring probe (Claims 5-8).
Gemäß Anspruch 9 wird der Gegenspiegel in eine solche Position gebracht, daß die Ein koppelspiegelebene und die Gegenspiegelebene parallel sind, die optischen Achsen von Gegen- und Einkoppelspiegel ausschließlich in Vertikalrichtung einen von Null verschiedenen Abstand aufweisen, und beide Spiegel in einem definierten Abstand voneinander lokalisiert sind. Die Vertikalverschiebung erfolgt in der Weise, daß die Bilder der Lichtwellenleiterendflächen nach der ersten Reflexion der Einkoppelstrahlung am Gegenspiegel bei einem Spiegelabstand von der doppelten Brennweite auf dem unteren, den Lichtwellenleiterendflächen entgegengesetzten Bereich des Einkoppelspiegel lokalisiert sind. Die Endflächen und deren Bilder befinden sich dabei auf einer gemeinsamen Vertikalen. Der Spiegelabstand wird dann so eingestellt, daß die Endflächen der Lichtwellenleiter des Sensorkopfes zwischen einfacher und doppelter Brenn weite des Gegenspiegels lokalisiert sind, wobei keine Überstrahlung der Spiegel auftreten darf. In vielen Fällen ist es ausreichend, einen starren Einbau ohne Justageelemente vornehmen zu können. Bei Bedarf sind einfache Justageelemente (z. B. Langlöcher und Abstandselemente) angeordnet, die eine Vertikaltranslation sowie eine entlang der optischen Achse führende Horizontaltranslation des gesamtem Reflexionsmodules gestatten.According to claim 9, the mirror is placed in such a position that the one coupling mirror plane and the counter mirror plane are parallel, the optical axes of counter and coupling mirror only in the vertical direction a distance other than zero have, and both mirrors are located at a defined distance from each other. The Vertical displacement is done in such a way that the images of the fiber optic end faces follow the first reflection of the coupling radiation at the counter mirror at a mirror distance of twice the focal length on the lower, opposite the fiber optic end faces Area of the coupling mirror are localized. The end faces and their pictures are located doing so on a common vertical. The mirror distance is then set so that the End faces of the optical fibers of the sensor head between single and double burning are localized wide of the counter mirror, whereby no overexposure of the mirror may occur. In many cases it is sufficient to carry out a rigid installation without adjustment elements can. If necessary, simple adjustment elements (e.g. elongated holes and spacer elements) arranged, the one vertical translation and one leading along the optical axis Allow horizontal translation of the entire reflection module.
Nach Anspruch 10 wird der Reflexionsmodul gegen eine Strahlungsfalle ersetzt. Sensorkopf und Strahlungsfalle stehen sich gegenüber. Das ist beispielsweise günstig für Meßvolumina, deren spektrales Absorptionsverhalten durch starke lokale Maxima und Minima charakterisiert ist. Die Einkoppelstrahlung wird im Absorptionsmaximum schon nach kurzer Wegstrecke voll ständig absorbiert. Es entsteht ein Signal, das proportional zu β/αT ist. Im Absorptionsmini mum wird die Strahlung kaum absorbiert. Es entsteht ein Signal, das proportional zu β ist. Die Kombination beider Signale ergibt dann den totalen Absorptions- und Streukoeffizienten des Meßvolumens. Es wird dabei vorausgesetzt, daß entweder der Streukoeffizient ein gleichmäßi ges spektrales Verhalten aufweist oder dieses spektrale Verhalten bekannt ist (z. B. exponentiel ler Verlauf). According to claim 10, the reflection module is replaced by a radiation trap. Sensor head and radiation trap face each other. This is advantageous, for example, for measurement volumes whose spectral absorption behavior is characterized by strong local maxima and minima. The coupling radiation is fully absorbed in the absorption maximum after a short distance. A signal is generated that is proportional to β / α T. The radiation is hardly absorbed in the absorption minimum. A signal is generated that is proportional to β. The combination of both signals then gives the total absorption and scattering coefficients of the measurement volume. It is assumed that either the scattering coefficient exhibits a uniform spectral behavior or that this spectral behavior is known (e.g. exponential curve).
Gemäß Anspruch 11 werden ortsauflösende Empfänger (z. B. CCD-Kamera) eingesetzt. In der 90°-Position ermittelt eine solche Kamera die Größe der ihr zugewandten strahlenden Fläche des Meßvolumens. Die Größe dieser Fläche (z. B. als relative Intensitätsverteilung) ist ein inverses Maß für den totalen Absorptionskoeffizienten αT (ortsaufgelöste Messung). Außerdem mißt die Kamera die Intensität der seitlichen Streuung/Fluoreszenz, was die Ermittlung von β und αFQF gestattet. Anstelle der Kamera kann auch ein optischer Modul angeordnet sein, in dem verschiedene Empfänger (mit oder ohne vorgelagertem Lichtwellenlei ter) an definierten und verschiedenen Positionen in der Empfängerebene lokalisiert sind und jeweils Strahlung verschiedener Flächenelemente der strahlenden Fläche registrieren. Über Blenden werden die Empfänger auf einzelne Flächenelemente des Meßvolumens ausgerichtet.According to claim 11, spatially resolving receivers (eg CCD cameras) are used. In the 90 ° position, such a camera determines the size of the radiating surface of the measurement volume facing it. The size of this area (e.g. as a relative intensity distribution) is an inverse measure of the total absorption coefficient α T (spatially resolved measurement). The camera also measures the intensity of the lateral scatter / fluorescence, which allows the determination of β and α F Q F. Instead of the camera, an optical module can also be arranged in which different receivers (with or without an upstream light waveguide) are located at defined and different positions in the receiver plane and each register radiation from different surface elements of the radiating surface. The receivers are aligned with individual surface elements of the measuring volume via diaphragms.
Da die beschriebenen Vorrichtungen für die Aufnahme fließender Meßvolumina geeignet sind, wird mit dem Anspruch 12 eine Ausbildung beschrieben, mit der die Fließgeschwindigkeit gemessen wird. Das System ist beispielsweise mit einer Rohrung verbunden, in der eine Flüssigkeit strömt. Es wird der optoelektronische Empfänger, der die durch den im Sensorkopf lokalisierten teildurchlässigen Einkoppelspiegel transmittierte Strahlung registriert, betrachtet. Der Empfänger ist in einem definierten Abstand d hinter dem Einkoppelspiegel lokalisiert. Dieser Ort ist bezüglich der geometrischen Strahlungsverhältnisse repräsentativ für die Verhältnisse in der dem Einkoppelspiegel um den Abstand d vorgelagerten Ebene. Diese Ebene bzw. der entsprechende ebenennahe Bereich wird von Einkoppelstrahlung in der Weise durchflutet, daß entlang der Fließrichtung des Meßvolumens einige helle Spots der Einkoppel strahlung sichtbar sind, die infolge der abbildenden Wirkung des Konkavspiegels im Refle xionsmodul und der Mehrfachreflexion entstehen. Im fließenden Meßvolumen befindliche Teilchen bzw. Dichteschwankungen, die genau diese Strahlungsspots durchfließen, dunkeln die auf den Empfänger treffende Intensität ab, beim Verlassen des Spots zeigt sich wieder Aufhellung. Hell-Dunkelphasen werden erzeugt. Es entsteht eine Intensitätsfrequenz. Der Empfänger hinter dem teildurchlässigen Spiegel wird als Frequenzmesser betrieben. Die Frequenz ist Ausdruck der Teilchengeschwindigkeit und somit ein Maß für die Fließge schwindigkeit. Analog kann auch der Remissions- oder 90°-Modulempfänger als Frequenz messer betrieben werden. Since the devices described are suitable for recording flowing measuring volumes, is described with claim 12, a training with which the flow rate is measured. For example, the system is connected to a pipe in which one Liquid flows. It becomes the optoelectronic receiver, which is the one in the sensor head localized partially transparent coupling mirror registered transmitted radiation, considered. The receiver is located at a defined distance d behind the coupling mirror. This location is representative of the geometric radiation conditions Conditions in the plane upstream of the coupling mirror by the distance d. This Level or the corresponding area near the level is caused by coupling radiation in this way flooded that along the direction of flow of the measuring volume, some bright spots of the coupling radiation are visible due to the imaging effect of the concave mirror in the reflect xionsmodul and the multiple reflection arise. In the flowing measuring volume Particles or density fluctuations that flow through exactly these radiation spots darken them intensity that hits the receiver, when you leave the spot it shows up again Brightening. Light-dark phases are generated. An intensity frequency arises. The Receiver behind the partially transparent mirror is operated as a frequency meter. The Frequency is an expression of the particle speed and thus a measure of the flow dizziness. Similarly, the remission or 90 ° module receiver can be used as a frequency knives are operated.
11
Montageblock
Assembly block
11
a Sockel
a base
11
b Eckpfosten
b corner post
11
c Öffnung im Sockel
c Opening in the base
11
d Gewinde im Sockel
d Thread in the base
11
e Gewinde im Sockel
e Thread in the base
22nd
Sensorkopfmodul
Sensor head module
22nd
a Befestigung Sensorkopf
a Sensor head attachment
33rd
Reflexionsmodul
Reflection module
33rd
a Befestigung Reflexionsmodul
a Mounting reflection module
44th
a 90°-Modul mit optoelektronischem Empfänger für Streuung/Fluoreszenz
a 90 ° module with optoelectronic receiver for scattering / fluorescence
44th
b 90°-Modul mit optoelektronischem Empfänger für Streuung/Fluoreszenz
b 90 ° module with optoelectronic receiver for scattering / fluorescence
55
Küvetteneinsatz
Cell insert
66
a Andruckfeder im Küvetteneinsatz
a Pressure spring in the cuvette insert
66
b Andruckfeder im Küvetteneinsatz
b Pressure spring in the cuvette insert
77
Probenträgersockel (z. B. Sockel für Küvetteneinsatz)
Sample holder base (e.g. base for cuvette insert)
77
a Bohrung im Küvetteneinsatzsockel
a Bore in the cell insert base
77
b Bohrung im Küvetteneinsatzsockel
b Hole in the cell insert base
77
c U-förmige Stütze für Sensorkopfmodul
c U-shaped support for sensor head module
88th
Küvette
Cuvette
99
Öffnung für Durchflußküvette
Opening for flow cell
1010th
Küvettenhalterwand
Cell holder wall
1111
Befestigung Küvetteneinsatz am Küvetteneinsatzsockel
Fastening the cuvette insert on the cuvette insert base
1212th
Deckel
cover
1313
Deckelverschluß (Kugeldruckschrauben)
Lid lock (ball pressure screws)
1414
Verbindung für Deckeldrehachse
Connection for cover axis of rotation
1515
Brechungsmodul mit Strahlungsquelle und optoelektronischem Empfänger für
Brechung
Refraction module with radiation source and optoelectronic receiver for refraction
1616
Befestigung für Brechungsmodul
Attachment for refraction module
1717th
Remissionsmodul mit optoelektronischem Empfänger für Remission
Remission module with optoelectronic receiver for remission
1818th
Absorptionsmodul mit optoelektronischem Empfänger für Absorption
Absorption module with optoelectronic receiver for absorption
1919th
a Aufnahmeblock
a recording block
1919th
b Aufnahmeblock
b Recording block
22nd
Sensorkopfmodul
Sensor head module
33rd
Reflexionsmodul, als zylindrischer Einsatz ausgebildet
Reflection module, designed as a cylindrical insert
1515
Brechungsmodul mit Strahlungsquelle und optoelektronischem Empfänger für
Brechung
Refraction module with radiation source and optoelectronic receiver for refraction
1717th
Remissionsmodul mit optoelektronischem Empfänger für Remission
Remission module with optoelectronic receiver for remission
1818th
Absorptionsmodul mit optoelektronischem Empfänger für Absorption
Absorption module with optoelectronic receiver for absorption
2020th
hohler Zylinder
hollow cylinder
2121
Öffnung in Zylinderendfläche
Opening in the cylinder end face
2222
Öffnung in Zylinderendfläche
Opening in the cylinder end face
2323
Öffnung im Zylindermantel
Opening in the cylinder jacket
2424th
Öffnung im Zylindermantel
Opening in the cylinder jacket
2525th
Öffnung im Zylindermantel
Opening in the cylinder jacket
2626
Öffnung im Zylindermantel
Opening in the cylinder jacket
2727
Einsatz für Sensorkopf
Insert for sensor head
2828
Einsatz für meßvolumenbestimmende Elemente (z. B. Fenstereinsatz)
Use for elements determining the measuring volume (e.g. window insert)
2929
Filtereinsatz (90°-Modul)
Filter insert (90 ° module)
3030th
Filtereinsatz (90°-Modul)
Filter insert (90 ° module)
3131
zylindrisches Abschlußteil für Sensorkopf
cylindrical end piece for sensor head
3232
zylindrisches Abschlußteil für Reflexionsmodul
cylindrical end part for reflection module
3333
manschettenförmiges Abschlußteil für Filtereinsatz
cuff-shaped end piece for filter insert
3434
manschettenförmiges Abschlußteil für Filtereinsatz
cuff-shaped end piece for filter insert
3535
optoelektronischer Empfänger für 90°-FluoreszenzlStreuung
optoelectronic receiver for 90 ° fluorescence scattering
3636
optoelektronischer Empfänger für 90°-Fluoreszenz/Streuung
optoelectronic receiver for 90 ° fluorescence / scattering
3737
manschettenförmiges Abschlußteil für Fenstereinsatz
cuff-shaped end piece for window use
3838
manschettenförmiges Abschlußteil fur Fenstereinsatz
cuff-shaped end piece for window use
3939
Öffnungen für Meßvolumen im Einsatz für meßvolumenbestimmende Elemente
Openings for measuring volumes in use for elements determining the measuring volume
4040
Optisches Fenster vor Sensorkopf
Optical window in front of the sensor head
4141
Optisches Fenster vor Umlenkspiegel (90°-Modul)
Optical window in front of deflecting mirror (90 ° module)
4242
Optisches Fenster vor Reflexionsmodul
Optical window in front of reflection module
4343
Optisches Fenster vor Umlenkspiegel (90°-Modul)
Optical window in front of deflecting mirror (90 ° module)
4444
Umlenkspiegel (90°-Modul)
Deflecting mirror (90 ° module)
4545
Umlenkspiegel (90°-Modul)
Deflecting mirror (90 ° module)
4646
O-Ring
O-ring
4747
O-Ring
O-ring
4848
Lichtleiter (90°-Modul)
Light guide (90 ° module)
4949
Lichtleiter (90°-Modul)
Light guide (90 ° module)
5050
Umlenkspiegel (90°-Modul)
Deflecting mirror (90 ° module)
5151
Umlenkspiegel (90°-Modul)
Deflecting mirror (90 ° module)
[1] BERGMANN und SCHAEFER: Lehrbuch der Experimentalphysik. Optik. Berlin - New
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[2] SCHMIDT, W.: Optische Spektroskopie. Weinheim-New York-Basel-Cambridge-Tokyo,
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[3] BAUMBACH, G.: Luftreinhaltung. Berlin-Heidelberg-New York, Springer Verlag, 1992.
[4] DE 41 04 316A 1
[5] DE 41 24 545A1
[6] DD 301 863 A7
[7] MITTENZWEY, K.-H., J. RAUCHFUß, G. SINN, H.-D. KRONFELDT: A new fluo
rescence technique to measure the total absorption coefficient in fluids. Fres. J. Anal. Chent,
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[8] DE 43 37 227 A1
[9] KORTÜM, G.: Reflexionsspektroskopie. Berlin-Heidelberg-New York, Springer Verlag,
1969.
[10] COLWELL, R. N.: Manual of remote sensing. Falls Church, The Sheridan Press, 1983.
[11] PCT/DE 97 10 2718.[1] BERGMANN and SCHAEFER: Textbook of experimental physics. Optics. Berlin - New York, Walter de Gruyter, 1993.
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[10] COLWELL, RN: Manual of remote sensing. Falls Church, The Sheridan Press, 1983.
[11] PCT / DE 97 10 2718.
Claims (12)
daß die optischen Module wie ein Sensorkopfmodul (2), ein Reflexionsmodul (3) und zwei 90°-Module (4a), (4b) über einen Montageblock (1) lichtdicht zusammengefügt sind, der aus einem Sockel (1a) mit vier darauf befindlichen Eckpfosten (1b) besteht, die bündig mit den Sockelseitenwänden abschließen und u-förmig nach oben offen ausgebildet sind, wobei sich jeweils zwei von den insgesamt vier u-förmigen Öffnungen entlang einer gemeinsamen Linie gegenüberstehen, die optischen Module (2), (3), (4a), (4b), in diesen Öffnungen starr fixiert und jeweils zwei optische Module in definiertem Abstand gegenüber lokalisiert sind, der zwischen den optischen Modulen sich erstreckende Raum als Schacht für das Meßvolumen dient, dem Montageblocksockel (1a) gegenüber ein für die Meßvolumenzuführung vorgesehe ner lichtdichter Verschluß (12) zum Öffnen und Schließen des Schachtes angeordnet ist, im Sockel (1a) für die Aufnahme von meßvolumenbestimmenden Elementen eine Öffnung (1c) lokalisiert ist, die meßvolumenbestimmenden Elemente als Probenträgereinsätze (5) ausgebildet sind, wobei der Probenträger auf einem Probenträgersockel (7) montiert und in die Öffnung (1c) des Montageblocksockels (1a) lichtdicht einsteckbar ist.1. Device preferably for use in the laboratory for the synchronous determination of the absorption, scattering, fluorescence and refraction of liquids and solids (measuring volume) with a sensor head module ( 2 ) consisting of the absorption, remission and refraction module ( 18 ), ( 17 ), ( 15 ) is composed, and a reflection module ( 3 ), the sensor head equipped with a coupling mirror and the reflection module equipped with a counter mirror forming a multiple reflection device, where radiation of defined wavelengths is coupled in via the coupling mirror, the coupling by means of optical fibers takes place, the end faces are in the coupling mirror plane, this coupling radiation is almost completely absorbed due to long distances in the measuring volume, with a direct bar behind the coupling mirror, which is partially transparent, localized receiver the transmitted coupling radiation and with an aimed at the measuring volume and on the coupling mirror, the receiver locates the remission directed against the direction of incidence (saturated long-path remission), and the radiation specularly reflected at the glass / measurement volume interface as well as optionally the scattering and fluorescence directed at an angle in the range of 90 ° by means of optical 90 ° modules ( 4 a), ( 4 b) are measured, characterized in that
that the optical modules such as a sensor head module ( 2 ), a reflection module ( 3 ) and two 90 ° modules ( 4 a), ( 4 b) are joined together in a light-tight manner via an assembly block ( 1 ) which consists of a base ( 1 a) there are four corner posts ( 1 b), which are flush with the base side walls and are U-shaped open at the top, two of the four U-shaped openings facing each other along a common line, the optical modules ( 2 ) , ( 3 ), ( 4 a), ( 4 b), rigidly fixed in these openings and two optical modules are located opposite each other at a defined distance, the space extending between the optical modules serves as a shaft for the measuring volume, the mounting block base ( 1 a) is arranged opposite a light-tight closure ( 12 ) for opening and closing the shaft provided for the measurement volume supply, in the base ( 1 a) for receiving measurement volume-determining El ementen an opening ( 1 c) is localized, the measuring volume-determining elements are designed as sample holder inserts ( 5 ), the sample holder being mounted on a sample holder base ( 7 ) and being light-tightly insertable into the opening ( 1 c) of the mounting block base ( 1 a).
daß ein hohler Zylinder (20) sechs Öffnungen für die Aufnahme von Einsätzen aufweist, indem jeweils eine Öffnung (21), (22) in den beiden Zylinderendflächen und vier Öffnungen (23), (24), (25), (26) im Zylindermantel lokalisiert sind, wobei die sich gegenüberliegenden Endflächenöffnungen (21), (22) jeweils den Einsatz (27) für den Sensorkopf (2) und den als Einsatz ausgebildeten Reflexionsmodul (3), die zwei sich gegenüberliegenden Mantelöffnungen (23), (24) einen Einsatz für meßvolumenbestimmende Elemente (28) und die anderen zwei sich gegenüberliegenden Mantelöffnungen (25), (26) einen Filtereinsatz (29), (30) aufnehmen,
der Sensorkopfeinsatz (27) als Träger für den Sensorkopf (2) ausgebildet und an einem zylin drischen Abschlußteil (31) montierbar ist, der über die Öffnung in der einen Zylinderendfläche (22) in den Zylinder einschiebbar ist, sowie der Sensorkopf (2) einkoppelspiegelseitig in unmittelbarer Nähe vom Einsatz für meßvolumenbestimmende Elemente (28) angeordnet ist,
der Reflexionsmoduleinsatz durch den Reflexionsmodul (3) selbst gebildet wird und an einem weiteren zylindrischen Abschlußteil (32) montierbar ist, der über die Öffnung in der anderen Zylinderendfläche (21) in den Zylinder einschiebar ist, sowie der Reflexionsmodul reflexions seitig in unmittelbarer Nähe vom Einsatz für meßvolumenbestimmende Elemente (28) und dem Sensorkopf (2) in definiertem Abstand gegenüber angeordnet ist,
die Filtereinsätze (29), (30) als Träger optischer Filter ausgebildet und an manschettenförmige, an die Mantelform des Zylinders angepaßte Abschlußteile (33), (34) montierbar sind, die Einsätze über die Öffnungen (25), (26) im Zylindermantel in den Zylinder einsteckbar sind, sowie die Filter in unmittelbarer Nähe optoelektronischer Empfänger (35), (36) angeordnet sind,
der Einsatz für meßvolumenbestimmende Elemente (28) vorzugsweise als Fenstereinsatz ausgebildet ist, der Fenstereinsatz an zwei, sich gegenüberliegende, manschettenförmige und an die Mantelform des Zylinders angepaßte Abschlußteile (37), (38) montierbar ist, der Fenstereinsatz über die beiden Öffnungen (23), (24) im Zylindermantel in den Zylinder einsteckbar ist, der Fenstereinsatz zwei gegenüberliegende Wände mit Öffnungen (39) für das Meßvolumen und dazu senkrecht vier mit optischen Fenstern (40), (41), (42), (43) versehene - Seitenwände aufweist, wobei die zwei sich gegenüberliegenden optischen Fenster (40), (42) jeweils unmittelbar vor Sensorkopf (2) und Reflexionsmodul (3) sowie die zwei dazu senkrecht sich gegenüberliegenden optischen Fenster (41), (43) jeweils unmittelbar vor den Umlenk spiegeln (44), (45) angeordnet sind,
jeweils die zylindrischen Abschlußteile (31), (32) in den beiden Endflächenöffnungen (21), (22) mit einem O-Ring (46), (47) versehen sind, und die manschettenförmigen Abschlußteile (33), (34), (37), (38) in den Öffnungen im Zylindermantel mit einem Dichtungsring gegen den Zylindermantel mittels Schraubung gepreßt sind, so daß Sensorkopf (2) und Reflexionsmodul (3) hermetisch dicht abgeschlossen sind, wobei das zylindrische Abschlußteil (31) für den Sensorkopfeinsatz eine Öffnung zur Durchführung von Kabel und die beiden gegenüber liegenden manschettenförmigen Abschlußteile (37), (38) für den Fenstereinsatz Öffnungen für den Durchgang des Meßvolumens aufweisen,
die Einkoppelstrahlung die Fenster (40), (42) mehrfach passiert, transmittierte Einkoppelstrah lung und Remission von in Absorption- und Remissionsmodul (18), (17) lokalisierten optoelek tronischen Empfängern rückwärtig zur Einkoppelstrahlung gemessen werden, das Fenster (40) zusätzlich mit Strahlung definierter Wellenlänge beaufschlagt und die specular reflektierte Intensität von der Grenzfläche Fenster (40) l Meßvolumen mit einem weiteren im Brechungs modul (15) lokalisierten Empfänger gemessen werden, durch die Fenster (41), (43) die 90°- Fluoreszenz und/oder 90°-Streuung gemessen werden, indem diese Strahlung nach Durchgang durch diese Fenster einen Spiegel (44), (45), Lichtwellenleiter (48), (49), Spiegel (50), (51), Filter in den Einsätzen (29), (30) und optoelektronische Empfänger (35), (36) beaufschlagen.5. Device preferably for use as a flow and immersion chamber measuring probe in the synchronous determination of the absorption, scattering, fluorescence and refraction of liquids and gases (measuring volume) with a sensor head module ( 2 ) consisting of absorption, remission and refraction modules ( 18 ), ( 17 ), ( 15 ), and a reflection module ( 3 ), the sensor head equipped with a coupling mirror and the reflection module equipped with a counter mirror forming a multiple reflection device, where radiation of a defined wavelength is coupled in via the coupling mirror, the coupling tion by means of optical fibers, the end faces of which are in the coupling mirror plane, this coupling radiation is almost completely absorbed due to long distances in the measurement volume, with a receiver located directly behind the coupling mirror, which is partially transparent, the transmitted coupling radiation and with one on the measurement volume-oriented receiver located at the coupling mirror, the remission directed against the direction of incidence (saturated long-term remission), and the radiation specularly reflected at the glass / measurement volume interface, as well as optionally the scattering and fluorescence directed at an angle in the range of 90 ° be measured by means of optical 90 ° modules ( 4 a), ( 4 b), characterized in that
that a hollow cylinder ( 20 ) has six openings for receiving inserts, each by an opening ( 21 ), ( 22 ) in the two cylinder end faces and four openings ( 23 ), ( 24 ), ( 25 ), ( 26 ) in Cylinder jacket are located, the opposite end face openings ( 21 ), ( 22 ) each having the insert ( 27 ) for the sensor head ( 2 ) and the reflection module ( 3 ) designed as an insert, the two opposite jacket openings ( 23 ), ( 24 ) an insert for elements ( 28 ) determining the measuring volume and the other two opposite jacket openings ( 25 ), ( 26 ) receiving a filter insert ( 29 ), ( 30 ),
the sensor head insert ( 27 ) is designed as a support for the sensor head ( 2 ) and can be mounted on a cylindrical end part ( 31 ) which can be inserted into the cylinder via the opening in one cylinder end face ( 22 ), and the sensor head ( 2 ) on the coupling-in mirror side is arranged in the immediate vicinity of the insert for elements ( 28 ) determining the measurement volume,
the reflection module insert is formed by the reflection module ( 3 ) itself and can be mounted on a further cylindrical end part ( 32 ) which can be pushed into the cylinder via the opening in the other cylinder end surface ( 21 ), and the reflection module on the reflection side in the immediate vicinity of the insert for elements ( 28 ) determining the measuring volume and the sensor head ( 2 ) are arranged at a defined distance from one another,
the filter inserts ( 29 ), ( 30 ) are designed as supports for optical filters and can be mounted on sleeve-shaped end parts ( 33 ), ( 34 ) adapted to the jacket shape of the cylinder, the inserts via the openings ( 25 ), ( 26 ) in the cylinder jacket in the cylinders can be inserted and the filters are arranged in the immediate vicinity of optoelectronic receivers ( 35 ), ( 36 ),
the insert for measuring volume-determining elements ( 28 ) is preferably designed as a window insert, the window insert can be mounted on two opposing, cuff-shaped end pieces ( 37 ), ( 38 ) adapted to the jacket shape of the cylinder, the window insert via the two openings ( 23 ) , ( 24 ) in the cylinder jacket can be inserted into the cylinder, the window insert has two opposite walls with openings ( 39 ) for the measuring volume and four vertical walls with optical windows ( 40 ), ( 41 ), ( 42 ), ( 43 ) - side walls The two opposing optical windows ( 40 ), ( 42 ) each reflect directly in front of the sensor head ( 2 ) and reflection module ( 3 ) and the two optical windows ( 41 ), ( 43 ) lying opposite each other perpendicularly in front of the deflection ( 44 ), ( 45 ) are arranged,
the cylindrical end parts ( 31 ), ( 32 ) in the two end face openings ( 21 ), ( 22 ) are each provided with an O-ring ( 46 ), ( 47 ), and the cuff-shaped end parts ( 33 ), ( 34 ), ( 37 ), ( 38 ) are pressed in the openings in the cylinder jacket with a sealing ring against the cylinder jacket by means of screws, so that the sensor head ( 2 ) and reflection module ( 3 ) are hermetically sealed, the cylindrical end part ( 31 ) for the sensor head insert being an opening for the passage of cables and the two opposing cuff-shaped end parts ( 37 ), ( 38 ) for the window insert have openings for the passage of the measuring volume,
the coupling radiation passes through the windows ( 40 ), ( 42 ) several times, transmitted coupling radiation and remission from optoelectronic receivers located in the absorption and reflectance module ( 18 ), ( 17 ) are measured backwards to the coupling radiation, the window ( 40 ) additionally with radiation of a defined wavelength and the specularly reflected intensity from the interface window ( 40 ) l measurement volume can be measured with a further receiver located in the refraction module ( 15 ), through the windows ( 41 ), ( 43 ) the 90 ° fluorescence and / or 90 ° scatter can be measured by this radiation after passing through these windows a mirror ( 44 ), ( 45 ), optical waveguide ( 48 ), ( 49 ), mirror ( 50 ), ( 51 ), filter in the inserts ( 29 ), ( 30 ) and optoelectronic receivers ( 35 ), ( 36 ).
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---|---|---|---|
DE1999120193 DE19920193A1 (en) | 1999-05-03 | 1999-05-03 | Apparatus for determining the absorption, scattering, fluorescence, and refraction of liquids and solids has an optical module, reflection module and right angle modules connected via an assembly block |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999120193 DE19920193A1 (en) | 1999-05-03 | 1999-05-03 | Apparatus for determining the absorption, scattering, fluorescence, and refraction of liquids and solids has an optical module, reflection module and right angle modules connected via an assembly block |
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---|---|
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DE (1) | DE19920193A1 (en) |
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1999
- 1999-05-03 DE DE1999120193 patent/DE19920193A1/en not_active Withdrawn
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