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Die Erfindung betrifft Polarimeter-Küvetteneinheit zur Aufnahme einer Fluidprobe für eine Probenanalyse mit einer Polarimetereinheit. Ferner betrifft die Erfindung Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit zum Kalibrieren und Justieren einer Polarimetereinheit für eine Probenanalyse mit der Polarimetereinheit. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Polarimetereinheit.
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Mit Hilfe von Polarimetern, d.h. einer Polarimetereinheit, lassen sich optisch aktive Substanzen basierend auf der Richtung und dem Ausmaß einer Drehung einer Polarisationsebene analysieren. Somit liefert das Polarimeter mit Hilfe des Drehwinkels und der Drehrichtung der Polarisationsebene Informationen über die Molekülstruktur, die Reinheit und Konzentration der optisch aktiven Substanz sowie auch ggf. Informationen über das verwendete Lösungsmittel. Somit lassen sich anhand des Drehwinkels die Identität und Qualität von Stoffen sowie ihre Konzentration in Mischungen feststellen, und ebenso kann er einen Indikator für den Fortschritt von Reaktionen und Stoffumsätzen darstellen. So werden Polarimeter in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt, von der Ermittlung der Reinheit und Konzentration von Medikamenten-Inhaltsstoffen über den Reifetest landwirtschaftlicher Produkte bis zur Messung des Zuckergehalts in Getränken und Süßwaren.
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Optisch aktiv sind chirale Substanzen, deren Moleküle verschiedene räumliche Anordnungen einnehmen, die nicht durch Drehung in Deckung gebracht werden können. Optisch aktive Substanzen, die sich mit dem Polarimeter analysieren lassen, sind beispielsweise Zucker, Milchsäure, Quarz, Kalkspat und Natriumchlorat. Je nach Art der optisch aktiven Substanz bedingt diese eine Links- oder Rechtsdrehung der Polarisationsebene. Beispielsweise bedingt eine wässrige Lösung von Kristallzucker (Saccharose) einen rechtsdrehenden Drehwinkel und eine wässrige Lösung von Fruchtzucker (Fructose) einen linksdrehenden Drehwinkel.
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Für die Probenanalyse wird eine Fluidprobe der optisch aktiven Substanz in die Polarimeter-Küvetteneinheit gegeben. Während der Probenanalyse ist die Polarimeter-Küvetteneinheit mit der Fluidprobe in dem Polarimeter zwischen einem Polarisator und einem Analysator angeordnet. Der Polarisator polarisiert das Licht einer Lichtquelle linear, so dass für die Probenanalyse linear polarisiertes Licht durch die Fluidprobe strahlt. Mit Hilfe des Analysators und einem Detektor wird dann die Richtung und das Ausmaß der Drehung der Polarisationsebene des linear polarisierten Lichts erfasst, wobei die Richtung und das Ausmaß der Drehung von den Eigenschaften der optischen Substanz der Fluidprobe abhängen.
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Ein Polarimeter umfasst somit in aller Regel eine Lichtquelle, einen Polarisator, eine Polarimeter-Küvetteneinheit bzw. Polarimeterröhre, einen Analysator und einen Detektor. Im industriellen Bereich und in Labors mit einer großen Anzahl von Messungen werden häufig digitale Polarimeter verwendet. Analysator und Detektor sind in diesen Geräten automatisch elektronisch gesteuert. Ihre geringe Messzeit von wenigen Sekunden pro Messung und eine Computerschnittstelle erlauben die Durchführung vieler Messreihen.
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Es gilt bei der Probenanalyse von Fluidproben optisch aktiver Substanzen zu beachten, dass das Ausmaß des gemessenen Drehwinkels, um den die Polarisationsrichtung durch die Fluidprobe gedreht wird, als auch die Drehrichtung nicht nur von der Art und der Konzentration der optisch aktiven Substanz, sondern auch von der Länge des Weges des linear polarisierten Lichtes durch die optisch aktive Substanz sowie der Temperatur der Fluidprobe abhängen.
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Voraussetzung für eine hohe Messgenauigkeit ist somit eine exakte Probentemperierung während der Probenanalyse. Zudem müssen Polarimeter insbesondere im industriellen Anwendungsfeldern steigenden Anforderungen an Prozesseffizienz genügen und nicht nur zuverlässig und schnell messen, sondern auch ein automatisches Arbeiten erlauben und leicht zu handhaben sein.
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Für die Aufnahme der Fluidproben ist es bekannt, zylinderförmige Küvettenrohre zu verwenden. Diese zylinderförmigen Küvettenrohre haben jedoch diverse Nachteile. So ist insbesondere eine gleichmäßige und stabile Temperierung einer in das zylinderförmige Küvettenrohr gefüllten Fluidprobe nurschwierig und mit hohem Aufwand möglich. Dies liegt im Wesentlichen an der zylinderförmigen Ausgestaltung des Küvettenrohrs, welches in aller Regel nur partiell im Kontakt mit einer Temperiereinheit, bzw. Aufheizeinheit steht, wenn das Küvettenrohr in die Küvetteneinheit eingesetzt wird. Es sind zwar auch doppelwandige zylinderförmige Küvettenrohre bekannt, welche zur Temperierung der Fluidprobe in der Doppelwand eine Flüssigkeit, in der Regel Wasser führen. Solche doppelwandigen zylinderförmigen Küvettenrohre sind jedoch in der Herstellung vergleichsweise teuer und deren Handhabung aufgrund des zusätzlichen Wasserkreislaufs für das Temperieren der Fluidprobe aufwändig.
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Ferner haben diese zylinderförmigen Küvettenrohre den wesentlichen Nachteil, dass diese eine entsprechende Halterung erfordern, wenn diese mit der Fluidprobe befüllt werden, da sie aufgrund der Zylinderform andernfalls wegrollen. Dies steht einem effizienten, insbesondere automatisierten Arbeitsablauf der Analyse von Fluidproben entgegen.
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Insofern liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Polarimeter-Küvetteneinheit, eine Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit und eine Polarimetereinheit bereitzustellen, welche die zuvor genannten Nachteile überwinden. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Polarimeter-Küvetteneinheit, eine Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit und eine Polarimetereinheit bereitzustellen, welche eine schnelle, gleichmäßige und stabile Temperierung des Küvettenrohrs sowie einen effizienten und insbesondere automatisierten Arbeitsablauf bei der Probenanalyse der Fluidprobe ermöglichen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Polarimeter-Küvetteneinheit der eingangs beschrieben Art gelöst, die Polarimeter-Küvetteneinheit aufweisend ein quaderförmig ausgebildetes Küvettenrohr, welches sich zwischen einer ersten und einer zweiten Stirnfläche mit einer Küvettenrohrlänge erstreckt, wobei sich zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche ein Fluidkanal erstreckt, der zur Aufnahme der Fluidprobe ausgebildet ist, und eine Rahmeneinheit mit einer Aufnahme für das Küvettenrohr, in welcher das Küvettenrohr für die Probenanalyse anordenbar ist oder angeordnet ist.
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Das quaderförmig ausgebildetes Küvettenrohr weist eine Haupterstreckungsrichtung zwischen der ersten und zweiten Stirnfläche auf. Die erste und zweite Stirnfläche sind als optische Flächen ausgebildet. Während der Probenanalyse der Fluidprobe wird das durch den Polarisator linear polarisierte Licht über die erste Stirnfläche in das Fluidrohr und damit in die Fluidprobe eingekoppelt. An der zweiten Stirnfläche verlässt das Licht die Fluidprobe und das Fluidrohr, es wird als an der zweiten Stirnfläche ausgekoppelt und gelangt in den Analysator und Detektor. Dort werden die Drehrichtung und das Ausmaß der Drehung der Polarisationsebene erfasst.
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Durch die quaderförmige Ausgestaltung des Küvettenrohrs liegt diese im Wesentlichen an allen Seiten gleichmäßig in der Aufnahme für das Küvettenrohr der Rahmeneinheit an. Dies hat den Vorteil, dass die Fluidprobe schnell und gleichmäßig auf eine für die Probenanalyse gewünschte Temperatur temperieren lässt. Da das Küvettenrohr im Wesentlichen an allen Seiten an dem Rahmen in der Aufnahme anliegt, kann die Fluidprobe für die Probenanalyse für die Probenanalyse äußerst stabil auf die gewünschte Temperatur temperiert werden. Das Design des Küvettenrohrs erlaubt somit eine schnelle Temperierung ohne störende Temperaturgradienten.
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Das Küvettenrohr kann aufgrund seiner Quaderform stehend auf einer Tischplatte oder dergleichen oder direkt in der Polarimetereinheit per Spritze, Fließinjektion oder Autosampler befüllt werden. Insbesondere weist das Küvettenrohr und/oder die Rahmeneinheit einen Standfuß auf oder eine Seitenfläche auf, die als Standfuß ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Küvettenrohr und/oder die Rahmeneinheit ausgebildet, mittels des Standfußes stehend, beispielsweise auf einer Tischplatte oder dergleichen positioniert werden.
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Die Aufnahme der Rahmeneinheit ist vorzugsweise im Wesentlichen als eine Art Negativform des quaderförmigen Küvettenrohrs ausgebildet. Insbesondere ist die Aufnahme für das Küvettenrohr quaderförmig ausgebildet. Die Aufnahme ist derart ausgebildet, dass das Küvettenrohr besonders einfach und schnell in der Aufnahme positioniert und/oder befestigt werden kann. Insbesondere ist die Aufnahme in Bezug zu dem Küvettenrohr derart ausgestaltet, dass das Küvettenrohr kraft- und/oder formschlüssig in der Aufnahme angeordnet werden kann. Beispielsweise kann eine federgelagerte Schnappverbindung oder eine magnetische Verbindung zur Befestigung des Küvettenrohrs in der Aufnahme der Rahmeneinheit vorgesehen sein.
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Ferner ist es bevorzugt, dass die Rahmeneinheit wärmeleitende Eigenschaften aufweist, die ein schnelles und stabiles Temperieren der in das Küvettenrohr gefüllten Fluidprobe auf eine gewünschte Temperatur für die Probenanalyse ermöglicht. Vorzugsweise besteht die Rahmeneinheit aus Stahl oder umfasst Stahl. Insbesondere kann bevorzugt sein, dass die Polarimeter-Küvetteneinheit, insbesondere die Rahmeneinheit, eine Temperiervorrichtung umfasst, um die in das Küvettenrohr gefüllte Fluidprobe für die Probenanalyse auf die gewünschte Temperatur zu temperieren. Ergänzend oder alternativ kann es bevorzugt sein, dass die Polarimetereinheit die Temperiervorrichtung aufweist, um die in das Küvettenrohr gefüllte Fluidprobe für die Probenanalyse auf die gewünschte Temperatur zu temperieren. Die Temperierung der Fluidprobe erfolgt vorzugsweise direkt an der Messkammer im Bereich des Küvettenrohrs und ist durch das rechteckige Design des Küvettenrohrs extrem effizient.
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Die quaderförmige Ausgestaltung des Küvettenrohrs erleichtert auch deren Montage in der Rahmeneinheit. Denn die quaderförmige Ausgestaltung des Küvettenrohrs und entsprechend auch der Aufnahme ermöglicht eine exakte und definierte Positionierung des Küvettenrohrs in der Rahmeneinheit. Insbesondere sind hierzu lediglich ebene Anschlagflächen herzustellen und keine komplexen zylinderförmigen Abschnitte vorzusehen, wie dies für die zylinderförmig ausgebildeten Küvettenrohre erforderlich ist.
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Schließlich erleichtert die quaderförmige Ausgestaltung des Küvettenrohrs auch das Befüllen, insbesondere das automatisierte Befüllen des Küvettenrohrs mit der Fluidprobe. Die Quaderform des Küvettenrohrs erlaubt es, das Küvettenrohr ohne weitere Hilfsmittel zum Befüllen abzustellen. Insbesondere gewährleistet die Quaderform ein besonders einfaches Greifen des Küvettenrohrs durch eine Automatisierungsvorrichtung zum Befüllen und Handhaben. Ein zylinderförmiges Küvettenrohr neigt hingegen zum Wegrollen, wenn dieses auf einer ebenen Fläche zum Befüllen mit der Fluidprobe positioniert wird. Zum Befüllen des zylinderförmigen Küvettenrohrs ist somit stets ein Hilfsmittel erforderlich, welches das zylinderförmige Küvettenrohr beim Befüllen mit der Fluidprobe in der gewünschten Position hält.
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Schließlich hat die erfindungsgemäße Polarimeter-Küvetteneinheit den Vorteil, dass lediglich eine vergleichsweise geringe Menge der Fluidprobe für die Probenanalyse erforderlich ist und sich das Küvettenrohr einfach befüllen lässt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Polarimeter-Küvetteneinheit ist vorgesehen, dass die Rahmeneinheit quaderförmig ausgebildet ist. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass die Rahmeneinheit eine Haupterstreckungsrichtung aufweist, die der Haupterstreckungsrichtung des eingesetzten Küvettenrohrs entspricht. Die quaderförmig ausgebildete Rahmeneinheit ermöglicht ein einfaches und schnelles Einstecken der Polarimeter-Küvetteneinheit in die Polarimetereinheit sowie ein einfaches und schnelles Entnehmen der Polarimeter-Küvetteneinheit aus der Polarimetereinheit. Insbesondere ist dies in besonders vorteilhafter Weise automatisiert möglich.
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Die quaderförmige Ausgestaltung der Rahmeneinheit ermöglicht eine besonders effiziente Wärmeübertragung von der Temperiervorrichtung auf die in das Küvettenrohr gefüllte Fluidprobe. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die Polarimetereinheit die Temperiervorrichtung aufweist, um die in das Küvettenrohr gefüllte Fluidprobe für die Probenanalyse auf die gewünschte Temperatur zu temperieren.
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Diese Ausführungsform hat weiterhin den Vorteil, dass diese ohne Öffnen einer Klappe an der Polarimetereinheit in die Polarimetereinheit eingesetzt werden kann und dieser entnommen werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Fortbildung weist die Polarimeter-Küvetteneinheit eine Küvettenkennzeichnungseinheit auf, welche Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit umfasst und ausgebildet ist, zum Erkennen der Polarimeter-Küvetteneinheit und/oder zum Auslesen der Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit mit einer Küvettenauslesevorrichtung, wobei die Küvettenkennzeichnungseinheit signaltechnisch mit der Küvettenauslesevorrichtung koppelbar ist.
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Die Polarimeter-Küvetteneinheit, insbesondere das Küvettenrohr, trägt somit in bevorzugter Weise ihre Küvettenkenndaten. Dies hat den Effekt, dass die Polarimetereinheit die Daten des Küvettenrohrs zuordnen kann, sobald die Polarimeter-Küvetteneinheit in die Polarimetereinheit eingesetzt wird.
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Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Fortbildung der Polarimeter-Küvetteneinheit vorgesehen, dass die Küvettenkennzeichnungseinheit einen RFID-Sensor umfasst, welcher die Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit enthält und der zum Erkennen der Polarimeter-Küvetteneinheit und/oder zum Auslesen der Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit mit einer Küvettenauslesevorrichtung der Polarimetereinheit signaltechnisch koppelbar ist.
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Gemäß einer ferner bevorzugten Ausführungsform der Polarimeter-Küvetteneinheit umfasst die Küvettenkenndaten eine oder mehrere der folgenden Kenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit:
- - Identifikationsdaten zur Erkennung des Typs der Polarimeter-Küvetteneinheit, wobei der Typ der Polarimeter-Küvetteneinheit durch die Küvettenrohrlänge, das Material der Polarimeter-Küvetteneinheit und/oder Temperierparameter und/oder eine Identifikationsnummer, beispielsweise eine Seriennummer, charakterisiert ist,
- - Daten zur Küvettenrohrlänge,
- - Daten zum Material,
- - Daten zu Temperierparametern.
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Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Polarimeter-Küvetteneinheit vorgesehen, dass das Küvettenrohr lösbar mit der Rahmeneinheit verbindbar ist oder verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass in Abhängigkeit der Fluidprobe das passende Küvettenrohr in die Rahmeneinheit eingewechselt werden kann. Insbesondere hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass nicht für jedes Küvettenrohr eine Rahmeneinheit vorgehalten werden muss.
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Nach einer weiteren bevorzugten Fortbildung der Polarimeter-Küvetteneinheit ist das Küvettenrohr kraft- und/oder formschlüssig mit der Rahmeneinheit verbindbar oder verbunden, wobei das Küvettenrohr und die Rahmeneinheit vorzugsweise mit einer Schnappverbindung miteinander verbindbar sind oder verbunden sind. Dies ermöglicht ein einfaches Einlegen des Küvettenrohrs in die Rahmeneinheit und einfaches Entnehmen des Küvettenrohrs. Insbesondere ist dies in besondere Weise geeignet, wenn das Einlegen und die Entnahme automatisiert erfolgen soll.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Polarimeter-Küvetteneinheit weist das Küvettenrohr einen Befüllungskanal auf, der zum Befüllen des Fluidkanals mit der Fluidprobe strömungstechnisch mit dem Fluidkanal verbunden ist, und einen Entlüftungskanal auf, der zum Entlüften des Fluidkanals strömungstechnisch mit dem Entlüftungskanal verbunden ist.
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Ferner ist nach einer bevorzugten Fortbildung vorgesehen, dass die Polarimeter-Küvetteneinheit eine Handhabungseinheit aufweist, welche zum Einstecken der Polarimeter-Küvetteneinheit in einen offenen Küvettenaufnahmeschlitz der Polarimetereinheit sowie zur Entnahme der Polarimeter-Küvetteneinheit aus dem offenen Küvettenaufnahmeschlitz der Polarimetereinheit ausgebildet ist.
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Gemäß einer ferner bevorzugten Fortbildung der Polarimeter-Küvetteneinheit ist vorgesehen, dass die Handhabungseinheit einen Befüllstutzen aufweist, der zum Befüllen des Fluidkanals mit der Fluidprobe strömungstechnisch mit dem Befüllungskanal verbindbar ist oder verbunden ist, und/oder einen Entlüftungsstutzen aufweist, der zum Entlüften des Fluidkanals strömungstechnisch mit dem Entlüftungskanal verbindbar ist oder verbunden ist. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil, dass diese ohne Öffnen einer Klappe an der Polarimetereinheit in die Polarimetereinheit eingesetzt werden kann und dieser entnommen werden kann.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Polarimeter-Küvetteneinheit ist die Handhabungseinheit lösbar mit der Rahmeneinheit verbindbar oder verbunden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zwischen einem manuellen und einem automatisierten Betrieb der Polarimetereinheit gewechselt wird. Die lösbare Verbindung ermöglicht einen schnellen Wechsel zwischen dem manuellen und automatisierten Betrieb.
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Weiterhin ist in einer bevorzugten Fortbildung der Polarimeter-Küvetteneinheit die Handhabungseinheit kraft- und/oder formschlüssig mit der Rahmeneinheit verbindbar oder verbunden, wobei die Handhabungseinheit und die Rahmeneinheit vorzugsweise mit einer Schnappverbindung miteinander verbindbar sind oder verbunden sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Polarimeter-Küvetteneinheit eine Blasenfangeinheit auf, die ausgebildet ist, Blasenbildung während des Befüllens des Küvettenrohrs zu minimiere oder zu verhindern.
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Ferner ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Polarimeter-Küvetteneinheit vorgesehen, dass das Küvettenrohr aus folgenden Materialien besteht oder diese umfasst: Glas, oder Metall, insbesondere Stahl, und Glas, oder Metall, insbesondere Stahl.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit der eingangs beschrieben Art gelöst, die zum Kalibrieren und Justieren einer Polarimetereinheit für eine Probenanalyse mit der Polarimetereinheit, aufweist: eine Rahmeneinheit mit einer Aufnahme für eine Quarzkontrollplatte, an welcher eine Quarzkontrolleinheit mit einer Quarzkontrollplatte zum Kalibrieren und Justieren der Polarimetereinheit anordenbar ist oder angeordnet ist, und die Quarzkontrolleinheit zum Kalibrieren und Justieren der Polarimetereinheit.
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Gemäß einer bevorzugten Fortbildung der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit ist vorgesehen, dass die Quarzkontrolleinheit ein Rohr aufweist, innerhalb der eine Quarzscheibe angeordnet ist.
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Weiter weist eine bevorzugte Ausführungsform der Polarimeter- Küvettenkalibriereinheit eine Küvettenkalibrierkennzeichnungseinheit auf, welche Küvettenkalibrierkenndaten der Polarimeter- Küvettenkalibriereinheit umfasst und ausgebildet ist, zum Erkennen der Polarimeter- Küvettenkalibriereinheit und/oder zum Auslesen der Küvettenkalibrierkenndaten der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit mit einer Küvettenauslesevorrichtung der Polarimetereinheit signaltechnisch koppelbar ist.
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Ferner ist in einer bevorzugten Fortbildung der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit vorgesehen, dass die Küvettenkalibrierkennzeichnungseinheit einen RFID-Sensor umfasst, welcher die Küvettenkalibrierkenndaten der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit enthält und der zum Erkennen der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit und/oder zum Auslesen der Küvettenkalibrierkenndaten der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit mit einer Küvettenauslesevorrichtung der Polarimetereinheit signaltechnisch koppelbar ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Polarimetereinheit der eingangs beschrieben Art gelöst, die einen offenen Küvettenaufnahmeschlitz aufweist, der zur Aufnahme einer Polarimeter-Küvetteneinheit gemäß dem zuvor beschriebenen ersten Aspekt und/oder gemäß möglicher bevorzugter Ausführungsformen als quaderförmige Ausnehmung ausgebildet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Fortbildung weist die Polarimetereinheit eine zuvor beschrieben Polarimeter-Küvetteneinheit gemäß dem ersten Aspekt und/oder gemäß möglicher bevorzugter Ausführungsformen auf, wobei die Polarimeter-Küvetteneinheit in den Küvettenaufnahmeschlitz für die Probenanalyse lösbar einsteckbar ist oder lösbar eingesteckt ist, und/oder eine Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit gemäß dem zweiten Aspekt und/oder gemäß möglicher bevorzugter Ausführungsformen auf, wobei die Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit in den Küvettenaufnahmeschlitz zum Kalibrieren und Justieren der Polarimetereinheit für die Probenanalyse lösbar einsteckbar ist oder lösbar eingesteckt ist.
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Ferner weist die Polarimetereinheit gemäß einer bevorzugten Fortbildung eine Signaleinheit auf, welche ausgebildet ist, einen Betriebszustand der Polarimetereinheit mit einem Betriebszustandssignal zu signalisieren, wobei die Signaleinheit eines oder mehrere der folgenden Betriebszustandssignale zum Signalisieren des Betriebszustandes ausgeben kann:
- - ein Temperierzustandsignal, welches ein Temperieren der Polarimeter-Küvetteneinheit in einem Temperierzustand auf eine Zieltemperatur signalisiert,
- - ein Analysezustandssignal, welches eine Analyse der Fluidprobe in einem Analysezustand signalisiert,
- - ein Analysefreigabesignal, welches die Freigabe der Analyse der Fluidprobe signalisiert,
- - ein Analyseabschlusssignal, welches den Abschluss der Analyse der Fluidprobe signalisiert,
- - ein Fehlersignal, welches einen Betriebsfehler signalisiert, und
- - ein Temperierfreigabesignal, welches signalisiert, dass die Polarimetereinheit auf die Zieltemperatur temperiert ist.
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Weiterhin weist die Polarimetereinheit nach einer bevorzugten Ausführungsform eine Küvettenauslesevorrichtung auf, die ausgebildet ist, Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit auszulesen.
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In einer weiteren bevorzugten Fortbildung weist die Polarimetereinheit einen Autosampler zum automatisierten Befüllen der Polarimeter-Küvetteneinheit mit der Fluidprobe auf.
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Gemäß einer ferner bevorzugten Ausführungsform weist die Polarimetereinheit eine Überwachungseinheit zur Überwachung einer Befüllung der Polarimeter-Küvetteneinheit mit der Fluidprobe auf.
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Ferner weist die Polarimetereinheit gemäß einer bevorzugten Fortbildung eine Aufwärmeinheit zum Aufheizen der Polarimeter-Küvetteneinheit mit der Fluidprobe auf eine bestimmte Analysetemperatur auf. Insbesondere weist die Polarimetereinheit eine Temperiervorrichtung oder Temperiereinheit auf, die zum Temperieren der Polarimeter-Küvetteneinheit mit der Fluidprobe auf eine bestimmte Analysetemperatur ausgebildet ist.
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Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Polarimetereinheit vorgesehen, dass diese eine Steuerungseinheit aufweist, die mit der der Signaleinheit, und/oder der Küvettenauslesevorrichtung, und/oder dem Autosampler, und/oder der Überwachungseinheit, und/oder der Aufwärmeinheit, und/oder der Polarimeter-Küvetteneinheit, insbesondere der Küvettenkennzeichnungseinheit der Polarimeter-Küvetteneinheit, signaltechnisch koppelbar ist oder gekoppelt ist, wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, die Signaleinheit und/oder den Autosampler und/oder die Aufwärmeeinheit in Abhängigkeit eines Signals der Küvettenauslesevorrichtung und/oder der Überwachungseinheit und/oder Aufwärmeeinheit und/oder der Polarimeter-Küvetteneinheit, insbesondere der Küvettenkennzeichnungseinheit der Polarimeter-Küvetteneinheit, anzusteuern.
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Zu den Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails dieser weiteren Aspekte der Erfindung und ihrer Fortbildungen wird auch auf die vorangegangene Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen der Polarimeter-Küvetteneinheit bzw. der jeweiligen anderen Aspekte verwiesen.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wenn dies zur Erläuterung dienlich ist, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
- 1 eine schematische isometrische Darstellung der Polarimeter-Küvetteneinheit in einer bevorzugten Ausführungsform;
- 2 eine schematische Seitenansicht der in 1 dargestellten Polarimeter-Küvetteneinheit;
- 3 eine schematische Draufsicht der in 1 dargestellten Polarimeter-Küvetteneinheit;
- 4 eine schematische Vorderansicht der in 1 dargestellten Polarimeter-Küvetteneinheit;
- 5 eine schematische Explosionsdarstellung der in 1 dargestellten Polarimeter-Küvetteneinheit;
- 6 eine schematische Ansicht der in 5 dargestellten Polarimeter-Küvetteneinheit beim Befüllen der Polarimeter-Küvetteneinheit mit einer Fluidprobe;
- 7 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer Polarimetereinheit in einer bevorzugten Ausführungsform;
- 8 eine schematische Ansicht der in 7 dargestellten Polarimetereinheit mit eingesetzter Polarimeter-Küvetteneinheit; und
- 9 eine schematische Ansicht einer Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit in einer bevorzugten Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische isometrische Darstellung der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 in einer bevorzugten Ausführungsform. 2 bis 4 zeigen (in dieser Reihenfolge) eine schematische Seitenansicht, Draufsicht und Vorderansicht der in 1 dargestellten Polarimeter-Küvetteneinheit 1. Die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 umfasst im Wesentlichen ein Küvettenrohr 10, eine Rahmeneinheit 20 und eine Handhabungseinheit 30.
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Die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 ist zur Aufnahme einer Fluidprobe 2 für eine Probenanalyse mit einer Polarimetereinheit 3 ausgebildet. Hierzu weist die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 ein quaderförmig ausgebildetes Küvettenrohr 10 aus Glas auf. Das Küvettenrohr 10 erstreckt sich zwischen einer ersten und einer zweiten Stirnfläche 10a, 10b mit einer Küvettenrohrlänge L. Hierbei ist vorgesehen, dass sich zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche 10a, 10b ein Fluidkanal 11 erstreckt, der zur Aufnahme der Fluidprobe 2 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Fluidkanal zylinderförmig ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass der Fluidkanal einen davon abweichenden Querschnitt, beispielsweise einen polygonalen, insbesondere einen quadratischen Querschnitt aufweist.
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Während der Probenanalyse wird von einem Polarisator polarisiertes Licht an der ersten Stirnfläche 10a des Küvettenrohrs 10 in die Fluidprobe 2, welches sich in dem Fluidkanal 11 befindet, eingekoppelt und an der zweiten Stirnfläche 10b wieder ausgekoppelt. Das dort ausgekoppelte Licht wird dann im Analysator und Detektor erfasst und ausgewertet. In Abhängigkeit der Auswertung, d.h. Drehrichtung der Polarisationsebene und Ausmaß der Drehrichtung können Rückschlüsse auf die untersuchte Fluidprobe gezogen werden.
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Um das Küvettenrohr 10 mit der Fluidprobe zu befüllen, weist das Küvettenrohr 10 einen Befüllungskanal 12 und einen Entlüftungskanal 13 auf. Der Befüllungskanal 12 ist zum Befüllen des Fluidkanals 11 vorgesehen. Hierzu ist der Befüllungskanal 12 mit dem Fluidkanal 11 strömungstechnisch verbunden. Der Entlüftungskanal 13 ist zum Entlüften des Fluidkanals vorgesehen, während der Fluidkanal mit der Fluidprobe befüllt wird. Hierzu ist der Entlüftungskanal 13 mit dem Fluidkanal 11 strömungstechnisch verbunden und verhindert Blasenbildung in dem Fluidkanal, welche die Messergebnisse verfälschen würden.
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Um das Befüllen und das Entlüften des Fluidkanals 11 zu vereinfachen und insbesondere auch automatisiert zu ermöglichen, weist die Handhabungseinheit 30 einen Befüllstutzen 31 und einen Entlüftungsstutzen 32 auf. Der Befüllstutzen 31 ist zum Befüllen des Fluidkanals 11 mit der Fluidprobe 2 strömungstechnisch mit dem Befüllungskanal 12 verbunden. Entsprechend ist der Entlüftungsstutzen 32 zum Entlüften des Fluidkanals 11 strömungstechnisch mit dem Entlüftungskanal 13 verbunden. Es ist zu verstehen, dass sich der Befüllstutzen 31 und der Entlüftungsstutzen 32 durch die Rahmeneinheit bis zu dem Befüllungskanal 12 und dem Entlüftungskanal 13 in dem Küvettenrohr 10 erstrecken. 6 zeigt die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 beim Befüllen der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 mit einer Fluidprobe 2 durch den Befüllstutzen 31 und die Entlüftung des Fluidkanals 11 über den Entlüftungsstutzen 32. Hierbei ist auch zu erkennen, wie die quaderförmige Rahmeneinheit 20 einen Standfuß 20a ausbildet, der ein Befüllen der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 auch außerhalb der Polarimetereinheit 3, beispielsweise auf einer Tischplatte ermöglicht, ohne dass hierzu weitere Hilfsmittel erforderlich sind, wie dies bei zylinderförmigen Küvetten der Fall ist.
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Dies ermöglicht ein einfaches Befüllen der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 sowohl außerhalb der Polarimetereinheit 3, wenn die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 nicht in die Polarimetereinheit eingesteckt ist, als auch innerhalb der Polarimetereinheit 3, wenn die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 in die Polarimetereinheit 3 eingesteckt ist. 7 zeigt die Polarimeter -Küvetteneinheit 1, wenn diese nicht in die Polarimetereinheit eingesteckt ist, und 8 zeigt die Polarimeter-Küvetteneinheit 1, wenn diese in die Polarimetereinheit eingesteckt ist.
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Für die Probenanalyse ist das Küvettenrohr 10 in der Rahmeneinheit 20 angeordnet. Hierzu weist die Rahmeneinheit 20 eine Aufnahme für das Küvettenrohr 10 auf, in welcher das Küvettenrohr 10 für die Probenanalyse angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass das Küvettenrohr 10 lösbar mit der Rahmeneinheit 20 verbunden ist bzw. lösbar mit der Rahmeneinheit verbindbar ist. Hierzu ist eine Schnappverbindung S1 vorgesehen, welche eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen der Rahmeneinheit 20 und dem Küvettenrohr 10 ermöglicht.
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Die Rahmeneinheit 20 ist in dieser bevorzugten Ausführungsform ebenfalls quaderförmig ausgebildet. Dies ermöglicht, dass die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 einfach in den offenen Küvettenaufnahmeschlitz 3a (siehe 7) der Polarimetereinheit 3 eingeschoben werden kann und auch ohne Öffnen einer Klappe oder dergleichen der Polarimetereinheit 3 wieder entnommen werden kann. Dies ermöglicht insbesondere auch eine automatisierte Handhabung der Polarimeter-Küvetteneinheit 1, insbesondere ein automatisiertes Einführen und Entnehmen der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 im Vergleich zu bekannten Lösungen, die eine Klappe vorsehen, welche zum Einlegen bzw. zum Entnehmen der Küvetten geöffnet werden muss. Um das einfache und automatisierte Einstecken und Entnehmen zu ermöglichen, bildet der Küvettenaufnahmeschlitz 3a hierzu eine Ausnehmung aus, die ebenfalls quaderförmig ausgebildet ist und ermöglicht, die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 lösbar in den Küvettenaufnahmeschlitz 3a einzustecken.
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Um sicherzustellen, dass die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 in einer definierten Position in den Küvettenaufnahmeschlitz 3a bzw. der Polarimetereinheit 3 eingeschoben wird, weist die Handhabungseinheit 30 eine Abdeckung 33 auf. Die Abdeckung 33 bildet einen Anschlag, welcher die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 definiert in der Polarimetereinheit 3 ausrichtet, so dass der Fluidkanal 11 für die Probenanalyse zu der Lichtquelle bzw. zu dem durch den Polarisator polarisierten Licht der Lichtquelle sowie dem Analysator und Detektor ausgerichtet ist. Ferner führt die Abdeckung dazu, dass der Messraum gegenüber Umgebungslicht abgedunkelt wird, so dass die Probenanalyse unter Ausschluss von Umwelteinflüssen erfolgen kann.
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Die Handhabungseinheit 30, insbesondere die Abdeckung 33 der Handhabungseinheit 30 ist lösbar mit der Rahmeneinheit 20 verbunden. Hierzu ist ebenfalls eine Schnappverbindung S2 vorgesehen, welche eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen der Handhabungseinheit 30 und der Rahmeneinheit 20 herstellt.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 eine Küvettenkennzeichnungseinheit 21 aufweist, welche Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 umfasst. Die Küvettenkennzeichnungseinheit 21 ist ausgebildet, um die Polarimeter-Küvetteneinheit 1 zu erkennen und um Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 mit einer Küvettenauslesevorrichtung der Polarimetereinheit 3 auszulesen. In der vorliegend dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Küvettenkennzeichnungseinheit 21 einen RFID-Sensor umfasst, welcher die Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 enthält und der zum Erkennen der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 und zum Auslesen der Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 mit der Küvettenauslesevorrichtung der Polarimetereinheit 3 signaltechnisch gekoppelt ist. Die Küvettenkenndaten umfassen hierbei in bevorzugter Weise folgende Daten:
- - Identifikationsdaten zur Erkennung des Typs der Polarimeter-Küvetteneinheit 1, wobei der Typ der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 durch die Küvettenrohrlänge, das Material der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 und/oder Temperierparameter und/oder eine Identifikationsnummer, beispielsweise eine Seriennummer, charakterisiert ist,
- - Daten zur Küvettenrohrlänge,
- - Daten zum Material,
- - Daten zu Temperierparametern
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Den 7 und 8 ist ferner zu entnehmen, dass die Polarimetereinheit 3 eine Signaleinheit 40 aufweist. Die Signaleinheit 40 ist dazu ausgebildet, einen Betriebszustand der Polarimetereinheit 3 mit einem Betriebszustandssignal zu signalisieren. Die Betriebszustandssignale umfassen in dieser bevorzugten Ausführungsform folgende Signale:
- - ein Temperierzustandsignal, welches ein Temperieren der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 in einem Temperierzustand auf eine Zieltemperatur signalisiert,
- - ein Analysezustandssignal, welches eine Analyse der Fluidprobe 2 in einem Analysezustand signalisiert,
- - ein Analysefreigabesignal, welches die Freigabe der Analyse der Fluidprobe 2 signalisiert,
- - ein Analyseabschlusssignal, welches den Abschluss der Analyse der Fluidprobe 2 signalisiert,
- - ein Fehlersignal, welches einen Betriebsfehler signalisiert, und
- - ein Temperierfreigabesignal, welches signalisiert, dass die Polarimetereinheit 3 auf die Zieltemperatur temperiert ist.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Polarimetereinheit 3 eine Küvettenauslesevorrichtung aufweist, die ausgebildet ist, Küvettenkenndaten der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 auszulesen, eine Überwachungseinheit zur Überwachung einer Befüllung der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 mit der Fluidprobe 2 aufweist, eine Aufwärmeinheit als Temperiereinheit aufweist, zum Aufheizen der Polarimeter-Küvetteneinheit 1 mit der Fluidprobe 2 auf eine bestimmte Analysetemperatur, und eine Steuerungseinheit aufweist, die mit der der Signaleinheit, der Küvettenauslesevorrichtung, der Überwachungseinheit, der Aufwärmeinheit, und der Polarimeter-Küvetteneinheit 1, insbesondere der Küvettenkennzeichnungseinheit 21 der Polarimeter-Küvetteneinheit 1, signaltechnisch gekoppelt ist, wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, die Signaleinheit und die Aufwärmeeinheit in Abhängigkeit des Signals der Küvettenauslesevorrichtung und der Überwachungseinheit und der Aufwärmeeinheit und der Polarimeter-Küvetteneinheit 1, insbesondere der Küvettenkennzeichnungseinheit 1 der Polarimeter-Küvetteneinheit 1, anzusteuern.
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9 zeigt eine schematische dreidimensionale Ansicht einer Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit 4 in einer bevorzugten Ausführungsform. Die Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit 4 ist zum Kalibrieren und Justieren einer Polarimetereinheit 3 für eine Probenanalyse mit der Polarimetereinheit ausgebildet. Die Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit 4 weist eine Rahmeneinheit 20 und eine Quarzkontrolleinheit 5 auf. Die Rahmeneinheit umfasst eine Aufnahme für eine Quarzkontrolleinheit, an welcher eine Quarzkontrolleinheit 5 mit einer Quarzkontrollplatte zum Kalibrieren und Justieren der Polarimetereinheit 3 angeordnet ist. Vorliegend weist die Quarzkontrolleinheit 5 ein Rohr auf, innerhalb der eine Quarzscheibe angeordnet ist.
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Ferner ist vorgesehen, dass die Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit 4 eine Küvettenkalibrierkennzeichnungseinheit (nicht dargestellt), welche Küvettenkalibrierkenndaten der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit 4 umfasst und ausgebildet ist, zum Erkennen der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit 4 und zum Auslesen der Küvettenkalibrierkenndaten der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit 4 mit einer Küvettenauslesevorrichtung (nicht dargestellt) der Polarimetereinheit 3 signaltechnisch gekoppelt ist. Vorzugsweise umfasst die Küvettenkalibrierkennzeichnungseinheit hierzu einen RFID-Sensor, welcher die Küvettenkalibrierkenndaten der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit enthält und der zum Erkennen der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit und zum Auslesen der Küvettenkalibrierkenndaten der Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit mit der Küvettenauslesevorrichtung der Polarimetereinheit 3 signaltechnisch gekoppelt ist.
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Es ist zu verstehen, dass die Polarimeter-Küvettenkalibriereinheit 4 zum Kalibrieren und Justieren der Polarimetereinheit 3 in den Küvettenaufnahmeschlitz 3a der Polarimetereinheit 3 eingesteckt wird bzw. ist.