DE202009018163U1

DE202009018163U1 - Gerät für Photometrie zur Erhöhung der Empfindlichkeit

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Publication number: DE202009018163U1
Application number: DE202009018163U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: ILYUSCHENKO, VLADIMIR, RU; STERLJAGOV, VLADIMIR IVANOVICH, RU; VLADIMIR ILYUSCHENKO, RU; VLADIMIR IVANOVICH STERLJAGOV, RU
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: DE102009057259A1

Abstract

Gerät für Photometrie zur Erhöhung der Empfindlichkeit, das als Multimeter mit einer Anzeigeskala versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass anstelle eines Verstärkers ein Multimeter mit einer Messgrenze von 200 mV verwendet und direkt an einen LES-Ausgang angeschlossen ist,
dass bei einem Signal von 100 mV die 100% der als Durchlassskala ausgebildeten Anzeigeskala sichergestellt ist, was einer Ablesung von „1000” entspricht,
dass an diesem Stromkreis von einer separaten galvanischen Stromquelle und/oder direkt eine Verschiebespannung von 100 mV angelegt und die „0” einer D-Skala eingestellt ist und
dass die Messwerte an der linearen Skala des Multimeters ablesbar sind, wobei die Empfindlichkeit des Geräts um das 2-fache (Ablesung 11 statt 5) erhöht und der Messfehler ebenfalls um das 2-fache verringert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät für Photometrie zur Erhöhung der Empfindlichkeit, das als Multimeter mit einer Anzeigeskala versehen ist.
Die Erfindung betrifft die Photometrie und die Anwendung des Geräts vom Typ KFK-2 und KFK-3 oder ihrer modernen vergleichbaren Geräte in der Geologie, Chemie, Metallurgie, Medizin, Ökologie usw.
Zurzeit liegt die Welttendenz in der Entwicklung einer Gerätetechnik für eine quantitative Analyse. Dies umfasst eine digitale Signalverarbeitung, Automatisierung von Messverfahren und Steuerungsabläufen sowie eine Erweiterung der Messbereiche nach der Extinktionsskala bis zu 2D und höher.
Die führenden Unternehmen der ganzen Welt arbeiten daran und streben nach einer höchstmöglichen Automatisierung dieser Abläufe. Jedoch führen diese Firmen die Prüfung solcher Geräte anhand von Neutralfilter nach der Durchlassskala, d. h. T-Skala, durch.
Doch die Analytiker arbeiten nach einer Extinktionsskala, d. h. D-Skala, mit gefärbten Lösungen und werden deswegen mit viel „Unglück und Leiden” konfrontiert. Aber sie bekommen keine Hilfe seitens der Entwickler und der Hersteller der Gerätetechnik sowie der Messtechniker.
Einer der grundsätzlichen Mängel der Photometrie ist eine niedrige Empfindlichkeit gegenüber manchen Substanzen, wenn der Scheitelpunkt im Kurvenbild – Kurvenscheitel – dem Wert unter 0,1 D entspricht.
Bei der Analyse von Mineralien kann die Empfindlichkeit durch eine Erhöhung der Abwägung und Extraktion noch etwas gesteigert werden. Jedoch führt das zu einer Vergrößerung des Blindlösung-Wertes und einer Messfehlervermehrung bei Parallelkurven sogar für Blindlösungen.
Bei der Trinkwasseranalyse werden 50 mm-Küvetten verwendet. In diesem Fall kann die Empfindlichkeit nur durch eine Änderung des Verfahrens selbst gesteigert werden. Bei manchen Substanzen gelingt es den Analytikern, die Analyseempfindlichkeit um 20–40% zu steigern. Das kann schon als gutes Ergebnis betrachtet werden. Eine 80%ige Steigerung kann als gutes und eine zweifache Steigerung als ausgezeichnetes Ergebnis gelten. Jedoch ist der Preis dafür viel zu hoch: Es handelt sich um ein viel zu komplizierteres Verfahren, um sehr teure Reaktionsmittel, eine Verlängerung der Probezubereitungszeiten usw.
Bei einer Luftanalyse ist der Probenumfang sehr gering – nur 5 ml. Dieser Umfang ist aber nur für eine 10 mm-Küvette geeignet, deswegen reicht die Empfindlichkeit des Geräts dafür einfach nicht aus.
Zwar gab es Versuche, die Messfehler durch den Anschluss von einem digitalen Voltmeter zu vermindern. Dafür ist an der Rückseite des Geräts KFK-2 z. B. eine Anschlussstelle mit einer Beschriftung DV, d. h. Digitalvoltmeter, vorgesehen. Es kann auch ein beliebiges Haushaltsmultimeter angeschlossen werden, das macht aber den Messfehler nicht kleiner.
Darüber hinaus muss die Ablesung nach einer Tabelle für die Umsetzung T zu D [5] erfolgen. Das ist sehr unbequem und hilft nicht, den Messfehler zu beseitigen.
Besonderes Interesse im Zusammenhang mit einer Empfindlichkeitserhöhung stellt der Anfangsbereich der Extinktionsskala dar: 0–0,050 D, wo der Messfehler ziemlich groß ist.
Doch ausgerechnet dieser Skalenbereich bleibt im Stand der Technik unbeachtet. Zwar wird in der Fachliteratur [1–4] viel über alle Fehlerarten gesprochen, jedoch wird in keinem der Schriftstücke das Problem einer Fehlerminderung behandelt, oder wenn schon, dann nur rein statistisch [1].
Es ist Aufgabe der Erfindung das Problem einer Messfehlerminderung direkt im Gerät bei kleinen Werten der D-Skala zu lösen.
Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorher sollten jedoch die Messfehlerquellen im Gerät selbst geklärt werden.
Jedes Photometergerät weist nach dem lichtempfindlichen Sensor-LES – einen Verstärker auf. Es kann sich dabei um ein Ausschlagsgerät – z. B. KFK-2, Digitalgerät – z. B. KFK-3 oder um einen Rechner z. B. SF-2000 oder SPEKOL-1300 handeln.
Doch jedes dieser Geräte hat seinen eigenen Verstärker, welcher aus Transistoren, Mikrochips und sonstigen Widerständen und Kondensatoren besteht.
Die Quellen für Geräusche und Schwingungen sind die Transistoren und die Mikrochips. Die Entwickler und Hersteller der Gerätetechnik (die Elektroniker) streben danach, nach Möglichkeit geräuschärmste Transistoren und Mikrochips zu benutzen. Jedoch sind Verstärker sogar in solchen Fällen nicht völlig geräuschlos.
Eines der ersten russischen Photometergeräte stammt aus der UdSSR-Zeit. Das ist eine Photometer FM-56 [Pulfrich-Photometer, S. 189–192] [2]. Dieses Gerät hatte überhaupt keinen Verstärker und keine Photozelle – FZ.
Der Lichtstrahl von der Lichtquelle wurde in zwei Kanäle aufgeteilt. Im Okular dieses Geräts waren zwei Lichthalbkreise wie in einem Mikroskop zu sehen.
Die Messlösung wurde in den einen Kanal und die Vergleichslösung in den anderen Kanal gesetzt. Der Helligkeitsgrad war nach Augenmaß im Okular dieses Geräts gleich. Es wurde die „rote” Skala der Messtrommel – die Extinktionsskala – die D-Skala abgelesen. Die „schwarze” Skala ist die Durchlassskala der gleichen Messtrommel.
Das menschliche Sehvermögen weist jedoch individuelle Besonderheiten auf, dabei spielen auch die Müdigkeit und die Empfindlichkeit gegenüber den Strahlen verschiedener Farben eine wichtige Rolle. Deswegen wurde in jedem Kanal je ein LES und ein Außengalvanometer eingebaut, was bei gleichen Lichtströmen eine Nullanzeige ergibt. Die Ablesung beim Messvorgang erfolgt auf der roten Trommelskala.
Danach wurde anstelle eines Außengalvanometers ein inneres Galvanometer eingebaut.
Danach wurde ein «Katzenauge» eingebaut. Dieses Gerät war allerdings schon mit einem Verstärker ausgerüstet. Das war zuerst ein Röhrenverstärker, dann ein transistorgestützter Verstärker usw. Dies waren unterschiedliche Modifikationen des gleichen Geräts: H-56. Die Ablesung erfolgte nach der gleichen Trommelskala (manche H-56-Geräte bleiben immer noch in Betrieb). Danach wurde anstelle der «Katzenauge»-Anzeige ein Nadel-Nullanzeiger verwendet und die Zeigerablesung eingeführt (KFO, KFK-2, SF-26). Die obere Skala dieses Geräts stellt eine gleichmäßig geteilte Skala – die Durchlassskala – T-Skala dar («0» ist links, max. Wert – 100 Teilungen – ist rechts). Die 100-Teilung-Ablesung (Signal) der oberen Skala entspricht dem «0»-Wert der D-Skala gemäß der unteren Skala.
Beim KA erfolgt die Ablesung an der unteren Skala links von diesem Null-Wert (D = –Lg T). Dies ist an der Skala eines beliebigen Zeigergeräts, z. B., KFK-2 oder Spekol-10 sichtbar.
Jetzt werden digitale Geräte KFK-3, KFK-5, SF-46, Spekol-1300 usw. verwendet. Hier erfolgt die Ablesung der Messergebnisse nach der Zifferanzeige des Mikroprozessors (Mikrorechners) oder des PCs.
Die Genauigkeit der Ablesungswerte (bzw. Messfehler) ist mit der Ablesung nach der Trommelskala des Photometers FM-56 oder anderer Geräte oder Zeigergeräte KFK-2 identisch.
Jedoch ist der Messfehler in allen diesen Fällen ziemlich groß. Dieser Messfehler bekam sogar eine theoretische Begründung von Dörffel [1].
Der Urheber der Erfindung ist jedoch der Meinung, dass zur Herabsetzung des Messfehlers der Verstärker aus der Schaltung des Geräts generell entfernt sein muss.
Dies kann am Beispiel einer Weiterentwicklung des Geräts vom Typ KFK-2 gezeigt werden. Und zwar:

1. Der Multimeter vom Typ MASTECH – MY-68 (oder ein vergleichbares Gerät) wird bei einer Messgrenze 200 mV über einen Umschalter direkt an den LES angeschlossen (Das Multimeter wirkt in diesem Fall als Last, da ihre Ströme zu gleichen Größenordnungen angehören). Wenn der optische Kanal geschlossen ist, wird das Multimeter Null-Wert ±00,0 mV anzeigen. (Die letzte Ziffer kann dabei innerhalb von ±1 variieren).
2. Die Eintrittsöffnung wird aufgemacht. Dann wird das Multimeter einen Signalwert von +1,5–4 V am LES-Ausgang anzeigen.
3. Anhand der Regelwiderstände «grob» und «fein» (die versuchsweise bzw. erfahrungsmäßig gewählt werden) wird das Signal am Multimeter empfangen: +100,0 mV. Dieses Signal entspricht der Ablesung: 1000”. Ein Graufilter mit einem Garantie-Wert von 92,0% wird in den optischen Kanal eingebaut. Dann zeigt das Multimeter den Wert +_”920” an. Das bedeutet, dass das Gerät auch ohne Verstärker erfolgreich betrieben wird.
4. An den gleichen Stromkreis (Multimeter-Stromkreis) wird eine Verschiebespannung von 100,0 mV einer separaten galvanischen Stromquelle vom Typ AAA angelegt. Dabei werden andere Regelwiderstände «grob» und «fein» verwendet, die nicht im Signalstromkreis, sondern im Verschiebestromkreis gesetzt sind. Das Multimeter wird wieder ±00,0 mV anzeigen. Das ist die «0» der Extinktionsskala. Wird ein gleiches Graufilter mit einem Garantie-Wert von 92,0% in den optischen Kanal eingebaut, wird es einen negativen Wert von –„37” anzeigen. Das entspricht einer Ablesung nach der D-Skala.
5. Dabei werden aber die Analytiker mit einer solchen Skala nicht arbeiten können, denn das Multimeter weist keine D-Skala auf. Der Tipp zur Lösung dieser Aufgabe lässt sich mit einer Skala eines beliebigen Zeigergeräts für Photometrie finden. So kann man leicht bemerken, dass die Teilstriche auf der D-Skala innerhalb eines Bereichs 0–0,05 D den Teilstrichen einer T-Skala innerhalb eines Bereichs 100–89 Teilstriche proportional sind. Alle sehen es und keiner merkt sich das! Die 5 Teilungen nach der D-Skala sind den 10 Teilstrichen nach der T-Skala im Verhältnis 1:2 fast völlig gleich. Dann kann anstatt der Messwerte nach der D-Skala die Anzeige nach der T-Skala genommen werden. Doch das ist bei einer Schätzung „nach Augenmaß” sehr kompliziert.

Es sei nun erwähnt, dass die Ablesung zurzeit bereits digital (am Multimeter) erfolgt. Deswegen ist es möglich, die Messdaten nach einer Umrechnungstabelle D zu T rückwärts umzusetzen.
Das kann auch anhand von einem beliebigen PC gemacht werden. In diesem Fall können genauere Werte (fett dargestellt) ermittelt werden.

Um diese Aufgabe zu erleichtern, ist nach der Erfindung eine unten stehende Umrechnungstabelle D zu T eingefügt.

D	T	gemäß der Umrechnungstabelle
0,005	11	11,45	11,4
10	23	22,79	11,4
15	34	34,02	11,4
20	45	45,12	11,3
25	56	56,08	11,2
30	67	66,63	11,1
35	77	77,38	11,05
40	88	87,89	11,0
45	98	98,34	10,95
50	108	108,75	10,75

Aufgrund dieser Tabelle kann D zu T im Bereich von 0–0,050 D umgerechnet werden, so wie es in der Mathematik anhand von Rechenschieber bzw. von 4-stelligen Bradis-Tabellen gemacht wird, wo die sinus- und tg-Werte von einem Winkel völlig gleiche Größen haben. Dies ist bis 4°30' so dass anstelle sin tq und umgekehrt benutzt werden können.
In diesem spezifischen Fall mit dem Multimeter können ebenfalls die Ablesewerte nach einer linearen Multimeterskala verwendet werden, weil ihre Werte praktisch proportional sind. Es werden nur die an der D-Skala abgelesenen Daten dupliziert.
So wird nach der T-Skala ein Ablesewert von 11 anstelle 5 ermittelt. Das heißt, die Empfindlichkeit des Geräts wird doppelt so hoch, ohne dass ein Verstärker benutzt wird. Und der Messfehler wird um das zweifache kleiner.
Weiter unten sind genauere Werte dieses Koeffizienten angeführt.
Es wird hier ersichtlich, dass der Koeffizient für einen Wert 0,005 D 2,29 (11,45/5) beträgt, und für den Wert 0,050 D geht dieser Koeffizient auf 2,17 (108,75/50) zurück. Die D-Skala scheint sich zusammenzuballen. Die numerischen Werte der Durchlassskala nehmen von 0,005 D bis auf 0,050 D ab. Das ist aber nicht viel.
Im Großen und Ganzen werden die Werte bei einer Konvertierung der D-Skala in die T-Skala dupliziert, und das ohne jegliche Verstärker.
Dabei lässt sich aber noch eine interessante Erscheinung beobachten.
Die Regelungswiderstände „grob” und „fein” werden im Verschiebestromkreis eingesetzt. Mit Hilfe von diesen Widerständen kann eine Verschiebung bis auf 200,0 mV vergrößert werden. Wenn die Regelwiderstände „grob” und „fein” im Signalstromkreis betätigt (gedreht) werden, so kann wiederum die «0» der D-Skala erreicht werden.
In diesem Fall wird aber „22” anstelle von „11” angezeigt. Es handelt sich dabei wiederum um eine lineare Multimeter-Skala. Das heißt, die Gerätsempfindlichkeit nimmt bereits um das 4-fache zu, und der Messfehler wird um das 4-fache kleiner.
Wird die Verschiebung bis auf 400 mV erhöht und werden die Regelwiderstände im Signalstromkreis wieder betätigt, so wird wiederum die „0” der D-Skala erreicht.
Das entspricht einer Anzeige „45” anstelle „5”. Das bedeutet die 9-fache Empfindlichkeitserhöhung, und das wiederum gemäß der linearen Multimeterskala.
Wird die Verschiebung noch ein wenig vergrößert (ca. bis 430 mV), so ergibt das einen Messwert „50” anstelle „5”. Das heißt, die Empfindlichkeit steigt zehnfach an, und der Messfehler wird ebenfalls um das 10-fache herabgesetzt.
Die Empfindlichkeit kann bis auf das 20-fache erhöht und der Messfehler ebenfalls bis um das 20-fache verringert werden.
Wird anstelle des Multimeters mit Messgrenze von 200 mV ein Multimeter mit einer Messgrenze von 20 mV angewendet, so wird anstelle einer 10-fachen Empfindlichkeitserhöhung eine 100-fache Empfindlichkeitserhöhung des Geräts erzielt.
Wird anstelle des Multimeters ein Digitalvoltmeter vom Typ SCH1516 bei einer Messgrenze von 50 mV benutzt, so kann die Empfindlichkeit um das 1000-fache erhöht werden. Somit wird die Ablesung 47456 ± 2 (Statistik – 25 Ablesungen) anstelle einer Ablesung 47 (0,047 D-Wert) bei „Null”-Schwingungen von ±1 erhalten.
Jedoch wird eine solch hohe Empfindlichkeit kaum irgendwann erforderlich sein (wobei die Ablesung 1000 anstelle 1 möglich ist). Heutzutage ist eine optimale Lösung der 10-fache Wandler unter Einsatz von einem konventionellen Multimeter.
Wenn heute eine Wasseranalyse durchgeführt wird, wobei die Vergleichslösung destilliertes Wasser ist, d. h. eine homogene Lösung, darstellt, und wenn irgendwelche Substanz bei der Ablesung nach der Extinktionsskala die Messwerte (0,050 ± 0,001) D (Ablesung: 50 ± 1) ergibt, dann wird dies eine Erfassungsgrenze 0,002 ausmachen (unter Einsatz eine 2σ-Kennzahl) und der Messfehler wird ±5% betragen. [1]
Wird ein 10-fach Logarithmusumsetzer angeschlossen, so ergibt sich eine Ablesung von 500 ± 1. Die Erfassungsgrenze beträgt auch „2”, und der Messfehler ist ±0,5%, d. h. um das 10-fache kleiner. Die Erfassungsgrenze verringert sich auch zehnfach.
Somit ergibt sich für einen 20-fachen Logarithmusumsetzer eine Ablesung: 1000 ± 1. Der Messfehler verringert sich um 20-fache und beträgt dann ±0,25%. Die Erfassungsgrenze wird auch 20-mal so klein.
Die Einrichtung selbst stellt einen einstellbaren Logarithmusumsetzer dar (dieser darf nicht mit einem logarithmischen Wandler verwechselt werden), weil D = –Lg T 2003 wurde in Russland ein spezielles Gerät miniGEM-540 hergestellt, um einen Hämoglobingehalt im Blut zu ermitteln. Dieses Gerät wurde zwar noch 1961 vorgeschlagen [5] und erst 2002 ausgeführt (40-Jahre Verspätung). Der Begriff „Kurvenbild” ist in diesem Verfahren nicht einmal erwähnt.
Auf der Basis dieses Geräts kann nichtsdestotrotz ein tragbares Gerät mit einer erhöhten Empfindlichkeit realisiert werden. Dabei wird ein Millivoltmeter mit einer Messgrenze 20 mV für 2–3 Wellenlängen benutzt. Dieses Gerät ist für eine direkte Wasseranalyse in Quellen, Brunnen, Bohrungen und anderen Wasserbecken vor Ort konzipiert. Die Analyse kann sofort 1 Minute nach der Probenahme erfolgen, und dies auch ohne jegliche Diagramme oder Kurven zu benutzen.
Es wurde nebenbei eine weitere Anwendungsmöglichkeit für das Gerät miniGEM 540 entdeckt.
Das Problem einer möglichst einfachen Ermittlung von Metallkonzentration, z. B. der von Nickel, unter Feldbedingungen ist in Geologie sehr dringlich. Dabei ist eine nickelhaltige Lösung mit einer Nickelkonzentration von 1 g/l völlig transparent. Der Einsatz des bekannten modernen Flammengeräts AA Quant-2A oder PERKIN-ELMER im Feld ist allerdings unzweckmäßig. Diese Geräte sind viel zu sperrig, zu schwer und zu teuer.
Der Urheber der Erfindung hat zusammen mit V. L. Shakhmin (Methodiker und Analytiker der geologischen Produktionsvereins URALGEOLOGIA, Erfinder des Verfahrens zur Ermittlung von 22 chemischen Elementen aus nur einer 1 g schweren Einwaage) einen Versuch im Zusammenhang mit dem Einsatz des Geräts miniGEM-540 im Feld durchgeführt. Der Versuch hat auf dem Nickelvorkommen (Ufaley, Chelyabinsker Gebiet) stattgefunden. Dem Versuch gingen spezielle Vorbereitungsarbeiten voraus (das lag daran, dass das ursprüngliche Gerät höchst fachspezifisch, nämlich nur für die Hämoglobinanalyse, konzipiert war). Die nickelhaltigen Lösungen mit einer Konzentration von –0,333–0,666–0,999 g/l in einer 2 cm großen Küvette von Typ KFK ergaben folgende Messwerte:

FEK-56: –0,262–0,516–0,771 D Probe Nr. 1 Probe Nr. 2

–0,116 –1,026D

miniGEM: 0,107–0,211–0,316 0,047 0,418

in der Küvette l = 10
Daraus ist gut ersichtlich, dass die Kurve am Gerät FEK-56 linear verläuft. Jedoch ist das Gerät viel zu groß. Es besteht aus zwei sperrigen Einheiten und braucht eine Netzspeisung von 220 V.
Der Nickelgehalt in Probe Nr. 2 ist ausreichend: Damit ist dieser Ort in Bezug auf die Nickelgewinnung abbauwürdig. Es muss nur ein Koeffizient eingeführt werden (er kann anhand von einem Rechner oder gar manuell umgerechnet werden), dann werden alle Probewerte sofort in g/l ausgegeben.
Das gleiche gilt für das miniGEM-Gerät. Nur wird der Koeffizient anders sein (soll umgerechnet werden). Dafür ist das Gerät selbst sehr kompakt, tragbar und wird von der eingebauten Stromversorgung betrieben. Es kann im Feld und anderweitig zur Gehaltsermittlung von anderen Metallen und Substanzen angewendet werden.
Ist beim Gerät miniGEM-540 eine Möglichkeit vorgesehen, anstelle der Küvette mit = 10 vom Typ SF eine Küvette mit l = 30 einzusetzen, so können auch Werte mit etwas niedrigerer Konzentration (942 statt 999) erhalten werden. Es ist möglich, einen neuen Koeffizient einzuführen und die Umschaltung der Farbfilter auf eine andere Wellenlänge vorzusehen. Dann wird dieses Gerät so gut wie unschätzbar sein. Unter seinen Vorteilen sind seine Tragbarkeit und die Selbstenergieversorgung, die Betriebstauglichkeit unter Feldbedingungen und seine Verwendbarkeit sowohl für andere Metalle als auch in anderen Wissenschaftsbereichen, z. B. in der Ökologie.

1. Zur Trinkwasseranalyse in Quellen, Brunnen und Bohrungen direkt an der Probenahmestelle (Farbgrad, Trübheit, Phenol, Arsen, PVA usw.)
2. Zur Freiluftanalyse und zur Luftanalyse im Arbeitsbereich: Formaldehyd, Zyanide, Ozon, Phenol, Fluor, Schwefel- und Bleiverbindungen usw., d. h. viele Stoffe, die die Gesundheit der Menschen wesentlich beeinträchtigen.

Zurzeit beträgt der Anteil von gesunden Kindern unter allen Neugeborenen im Uralgebiet nur 4%. Alle übrigen Kinder haben eine oder mehrere Pathologien. Nach ein oder zwei Generationen später kann die Sachlage noch schlimmer sein.
Es gibt sehr viele solche gesundheitlich negativ betroffene Gebiete sowohl in Russland als auch in anderen Ländern. Dabei ist besonders wichtig, dass die gesund heitsschädlichen Stoffe auf die Menschen im Laufe von langer Zeit einwirken. Sogar wenn es sich um niedrigere Mengen handelt als höchstzulässige Grenzwerte, sind diese Stoffe sehr gefährlich. Dabei können sie mit keinen rechnergestützten Geräten erfasst werden (z. B. SF-46 oder Srekol-1300).
Als Beispiel führt der Urheber der Erfindung eine Tabelle zur Bestimmung von Au im Trinkwasser an, um mit Hilfe von Küvetten (CO-200 mg/l) eine Kurve gleichzeitig für drei Geräte zu bekommen.
Diese Lösung weist eine natürliche goldgelbe Farbe auf, kann jahrelang in einem Kolben mit geschliffenem Pfropfen gelagert werden und sowohl für die Photometrie als auch für AA eingesetzt werden.
Alle Messungen werden in derselben Küvette (der Reihe nach l-10-20-30-50) durchgeführt.
Als erstes wird anhand einer Vergleichslösung die «0» für die D-Skala an allen drei Geräten eingestellt. Danach wird die Grundlösung eingefüllt. Die Messwerte werden an der D-Skala auf jedem Gerät abgelesen:
zuerst in der Küvette l-10;
dann in der Küvette l-20, wobei die Lösung dabei im Verhältnis von 1:6 verdünnt ist.

Die Messwerte werden wiederum in der gleichen Reihenfolge abgelesen, wobei jedes Mal die «0»-Stellung der D-Skala geprüft wird. Danach wird die Lösung nochmals auf 1:6 verdünnt (6 × 6 = 36-mal). Erst danach werden die Messwerte am Logarithmusumsetzer abgelesen. TABELLE

λ – 400 nm				6-fache Verdünnung			zweite 6-fache Verdünnung
KFK-3 KFK-2 KFK-3 KFK-2 (aus der Ursprungstabelle unklar, wohin diese gehören)
	1	1	2	1	1	2	1	2	Wandler
Küvette/mm	Optische Dichte D-Skala
10	0,384	0,404	0,415	0,058	0,060	0,065	0,010	0,011	201
20	0,775	0,780	0,790	0,122	0,121	0,129	0,020	0,022	400
30	1,057	1,078	1,060	0,184	0,182	0,190	0,030	0,032	600
50	1,372	1,390	1,300	0,301	0,300	0,315	0,050	0,054	999

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, dass die anhand von Küvetten konstruierte Kurve für die Grundlösung ziemlich „schief” für alle 3 Geräte verlaufen wird, sie unterscheiden sich etwas voneinander. Deswegen müssen die Einzelkurven speziell für jedes Gerät konstruiert werden.
Wird die Lösung nochmals 6-fach verdünnt, so wird die küvettengestützte Kurve für alle 3 Geräte „fast” eine gerade Linie sein.
Aus der erneuten 6-fachen Verdünnung resultiert eine Gerade, jedoch der Messfehler ist ziemlich groß. Wenn an das erste Gerät KFK-2 ein 20-facher Wandler angeschlossen ist, entsteht eine ideale Gerade und die Erfassungsgrenze wird 10 μg/l (in der Umrechnung in die geologischen Proben entspricht dieser Wert 0,01 g/t) sein.
Dem Urheber der Erfindung steht kein miniGEM-Gerät zur Verfügung. (Sein Preis beträgt ca. 20000 Rubel.). Deswegen wurden alle Einrichtungsarbeiten und alle Messungen an einem Gerät KFK-2 vorgenommen. Das Multimeter befand sich neben dem KFK-2 im Labor. Die gesamte Schaltung einschließlich der Widerstände und der sonstiger Bauteile wurde an der rechten Seitenabdeckung des Geräts ausgebildet.
Die Funktionsfähigkeit dieses Geräts wurde vorher geprüft und sogar durch ein Eichamt kalibriert. Ansonsten konnte das Gerät gemäß seinem Bestimmungszweck eingesetzt werden.
Um den Elektronikern die Einrichtung der Schaltung im Gerät vom Typ KFK-2 sofort nach dem Anschluss des Multimeters an die Lichtzelle maximal zu erleichtern, wird eine Verschiebung von ca. 400 mV angelegt, und die Messwerte des Multimeters werden mittels einer Signaleinstellung an die «0» der D-Skala angepasst.
Auf diese Weise ist praktisch sofort eine 10-fache Ausführungsform des Logarithmusumsetzers zusammengebaut und es kann an ein beliebiges Gerät für Photometrie angeschlossen werden.
Das gleiche Prinzip der Empfindlichkeitserhöhung hat der Urheber der Erfindung für die AA-Analyse eingesetzt und an den nächsten Geräten geprüft: S-302, S-115, Saturn-3P (Patent RU 2323421 ).
Jedoch ist in diesem Fall das Multimeter DT-830B als das einfachste und kostengünstigste Gerät benutzt. Die Schaltung des Geräts wird sofort nach der Lichtzelle der photoelektrischen Einrichtung und dem lichtelektrischen Verstärker völlig abgeschaltet. Das Multimeter wird an die Lichtzelle, die photoelektrische Einrichtung und den lichtelektrischen Verstärker angeschlossen. Die Verschiebespannung von ca. 150 mV (4-fache Ausführungsform) wird an dieses Multimeter angelegt.
Die Signaleinstellung erfolgt durch einen Spannungsregler mit der Lichtzelle, der photoelektrischen Einrichtung und dem lichtelektrischen Verstärker.
Im Gerät bleiben nur die Stromversorgungseinheit für die Lichtzelle, die photoelektrische Einrichtung, der lichtelektrische Verstärker und die Stromversorgungseinheit für die Spektrallampen erhalten.
Bibliographisches Verzeichnis
[1] K. Dörfell. „Statistik in der analytischen Chemie" MIR-Verlag, 1994, S. 72–73
[2] A. K. BABKO, A. G. PILIPENKO PHOTOMETRIEANALYSE, Verlag CHEMIE, M. 1968.
[3] Föderaler staatlicher Munizipalbetrieb URALSKY WISSENSCHAFTLICHES FORSCHUNGSINSTITUT FÜR METROLOGIE (FGUP UNIIM) VON GOSSTANDARD RUSSLANDS. Empfehlung. Staatliches System für Sicherstellung der Messeinheitlichkeit. Kenndaten für Genauigkeit, Richtigkeit, Präzision, Verfahren der quantitativen chemischen Analyse Auswertungsverfahren MI 2336-2002 Ekaterinburg 2002
[4] GOST R ISO 5725-6-2002 Staatliche Norm der Russischen Föderation Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results. Part 6. Use in practice of accuracy values.
[5] HÄMOGLOBIN Literaturnachweis: Van Kameen E. J., Zijistra W. G. Clin. Chim. /cta 1961, vol. 6, p. 538. Nur für IN-VITRO DIAGNOSE OOO Olvex Diagnostikum, 193029, Russland, St. Petersburg, pr. Obukhovskoy Oborony, d. 70, Tel. (812) 5678302; 5678446, Fax (812) 5678429
[6] Handbuch für Chemie Band IV, Verlag CHEMIE, Leningradsker Abteilung, 1967 Umrechnungstabelle für T und D, S. 736
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

RU 2323421 [0077]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Pulfrich-Photometer, S. 189–192 [0020]
Dörffel [0029]
K. Dörfell. „Statistik in der analytischen Chemie” MIR-Verlag, 1994, S. 72–73 [0081]
A. K. BABKO, A. G. PILIPENKO PHOTOMETRIEANALYSE, Verlag CHEMIE, M. 1968 [0082]
Föderaler staatlicher Munizipalbetrieb URALSKY WISSENSCHAFTLICHES FORSCHUNGSINSTITUT FÜR METROLOGIE (FGUP UNIIM) VON GOSSTANDARD RUSSLANDS. Empfehlung. Staatliches System für Sicherstellung der Messeinheitlichkeit. Kenndaten für Genauigkeit, Richtigkeit, Präzision, Verfahren der quantitativen chemischen Analyse Auswertungsverfahren MI 2336-2002 Ekaterinburg 2002 [0083]
GOST R ISO 5725-6-2002 Staatliche Norm der Russischen Föderation Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results. Part 6. Use in practice of accuracy values [0084]
HÄMOGLOBIN Literaturnachweis: Van Kameen E. J., Zijistra W. G. Clin. Chim. /cta 1961, vol. 6, p. 538. Nur für IN-VITRO DIAGNOSE OOO Olvex Diagnostikum, 193029, Russland, St. Petersburg, pr. Obukhovskoy Oborony, d. 70, Tel. (812) 5678302; 5678446, Fax (812) 5678429 [0085]
Handbuch für Chemie Band IV, Verlag CHEMIE, Leningradsker Abteilung, 1967 Umrechnungstabelle für T und D, S. 736 [0086]

Claims

Gerät für Photometrie zur Erhöhung der Empfindlichkeit, das als Multimeter mit einer Anzeigeskala versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle eines Verstärkers ein Multimeter mit einer Messgrenze von 200 mV verwendet und direkt an einen LES-Ausgang angeschlossen ist, dass bei einem Signal von 100 mV die 100% der als Durchlassskala ausgebildeten Anzeigeskala sichergestellt ist, was einer Ablesung von „1000” entspricht, dass an diesem Stromkreis von einer separaten galvanischen Stromquelle und/oder direkt eine Verschiebespannung von 100 mV angelegt und die „0” einer D-Skala eingestellt ist und dass die Messwerte an der linearen Skala des Multimeters ablesbar sind, wobei die Empfindlichkeit des Geräts um das 2-fache (Ablesung 11 statt 5) erhöht und der Messfehler ebenfalls um das 2-fache verringert ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebespannung bis zu einem Wert von ca. 400 mV vergrößert ist, der Signalwert erhöht und an die „0” der D-Skala angepasst ist, dass dabei die Empfindlichkeit des Geräts um das 10-fache (Ablesung 50 statt 5) erhöht und der Messfehler ebenfalls um das 10-fache vermindert ist und dass das Gerät einen einstellbaren „Logarithmusumsetzer” mit einer „schwimmenden Skala” darstellt, der im Reagenzienverbrauch um das 100-fache (und mehr) reduziert ist.
Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Multimeters mit einer Messgrenze von 200 mV ein Multimeter oder ein Millivoltmeter mit einer Messgrenze von 20 mV verwendet ist und dass damit eine 100-fache Erhöhung der Empfindlichkeit und eine 100-fache Verminderung des Messfehlers sichergestellt ist.
Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gerät miniGEM-Gerät mit einigen Ergänzungen, wie Lichtfilterwechsel und Einbaumöglichkeit für eine Küvette vom Typ SF für 20 und 30 mm, in der Ökologie als ein tragbares und hochempfindliches Gerät verwendet ist, dass damit eine Probeanalyse im Feld direkt vor Ort durchführbar ist, dass das gleiche Gerät mit austauschbaren Lichtfiltern und mit der Möglichkeit des Einbaus von Küvetten vom Typ SF für 20 und 30 mm in der Geologie einsetzbar ist und dass damit eine Probeanalyse vor Ort direkt an den Probeentnahmestellen durchführbar ist.