DE2114107A1

DE2114107A1 - Photometer

Info

Publication number: DE2114107A1
Application number: DE19712114107
Authority: DE
Inventors: K Kalliomeki; P-L Kalliomeki; E Karjalainen; U Karjalainen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-05-15
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1971-11-25
Also published as: SE375379B; GB1316914A; DE2114107B2; FI44171B

Description

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Anmelder; .

Ollituote Oy
Helsinki 82/Finnland
Sahaajankatu 9

21U1

Ludwigshafen/Rh., 22.3.197] P 4827

Vertreter;

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer
Dipl.-Ing. Wolf-Dieter Fischer
67 Ludwigshafen am Rhein
Richard-Wagner-Straße 22

Photometer

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mehrkanalphotometer und ganz besonders auf ein solches Mehrkanalphotometer, das sich für umfangreiche Meßreihen eignet, welches eine Lichtquelle, Filter zur Wahl der Lichtfarbe, Elemente zum Leiten dieses Lichts längs einer Mehrzahl getrennter Lichtpfade, von denen ein jeder angeordnet ist, Licht durch eine getrennte lichtdurchlässige Probe hindurch zwecks Erhalts eines Meßergebnisses für jede Probe in Lichtdetektoren hinein zu schicken, sowie einen Wählschalter zum automatischen Leiten der von den verschiedenen Lichtdetektoren erhaltenen Ergebnisse der Reihe nach in die Verbindung einer Apparatur zur Weiterbearbeitung des Ergebnisses umfaßt,

In bekannten Photometern wird in der Regel jeweils nur eine Probe analysiert, oder bei Anwendung zweier Proben

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stellt eine derselben lediglich eine Bezugsprobe dar, außer in einigen größeren Laborvörriehtungen, in denen aus ein und demselben Probegemisch mehrere verschiedene chemische Komponenten bestimmt werden, wobei die von diesen herbeigeführten Farben zumeist bei verschiedenen Wellenlängen gleichzeitig In Durchflüßküvetten gemessenwerden.

Mit einem Photometer untersucht man im allgemeinen das Lichtabsorptionsvermögen oaer die optische Dichte einer Lösung, indem man den Betrag des durch eine ^lüssigkeitsschicht gegebener Stärke hindurchgegangener: Lj ohts mißt. Das von einer Lichtquelle kommende Licht wird mittels Spiegeln und Linsen paralle-. gemacht sowie einem Monochromator zugeleitet, der nur Licht einer bestimmten Wellenlänge durchläßt. Dieser Monochromator wird stets dem Bedarf entsprechend gewählt, und zwar besteht er entweder aus einem PiIter, Gitter, Prisma oder dergleichen. Das erzielte monochromatische Licht wird zu einem schmalen Strahl abgegrenzt, der dann durch die Probelösung hindurchgeführt wird. Diese Probelösung befindet sich üblicherweise in einem Behälter, den man als Küvette bezeichnet und dessen Seiten gleichmäßige Stärke haben und vorzugsweise zur Lichtrichtung senkrecht stehen. Das durch dieses Gefäß oder diese· Küvette hindurchgegangene Licht wird mit Hilfe eines geeigneten Detektors, wie z. B. eines Pho~_uowiderstands oder einer Photozelle, gemessen. Eine Vorrichtung mit einem Kanal hat nur einen Lichtpfad, in den die Probenküvetten jeweils einzeln eingesetzt werden. Bei Vorrichtungen mit mehreren Kanälen wiederum kann man in der Regel die verschiedenen Lichtpfade zu verschiedenen photometrischen Aufgaben in bezug auf verschiedene Proben benutzen, wie z. B. zur Messung der Fluoreszenz, der Absorption sowie des Reflexionsvermögens flüssiger und fester

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Stoffe und außerdem zur Analyse von Papierelektrophoresestreifen, von Elektrophoresen auf Zelluloseacetatfolie, zu chromatographischen Analysen usw.

Die bekannten Photometer haben den Nachteil langsamer Arbeitsweise, d. h. geringer Messungskapazität aufgewiesen. Fernerhin spielt bei im Handel befindlichen, mehrere Komponenten gleichzeitig (bei verschiedenen Wellenlängen) bestimmenden Vorrichtungen als Nachteil die von der Anwendung von Durchflußküvetten bewirkte Kreuzverunreinigung aufeinanderfolgender Proben mit.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beseitigen und ein Photometer zu schaffen, das zur routinemäßigen Messung einer großen Anzahl zu photometrierender Proben unter Anwendung nur einer gegebenen Wellenlänge des Meßlichts angewandt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wurde nun nach dem Vorschlag der Erfindung darin gefunden, daß sich die lichtdurchlässigen Proben in neuen, auswechselbaren Küvetten in einer „olchen Matrize befinden, in der jede in feststehender Reihenfolge, einem festgelegten Programm gemäß, der Messung unterzogen werden kann, welche Messung mit Hilfe von Wechselstromverstärkern und Meßinstrumenten erfolgt, da das Licht der Lichtquelle zu periodischen Abschnitten zerhackt ist, wobei die frequenz dieser Zerhackung größenordnungsmäßig höher als die Wählfrequenz des Wählschalters ist.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag sieht vor, daß in der Vorrichtung ein Bezugslichtdetektor enthalten ie.: in dessen Lichtpfad keine Probe liegt und der zum Stabilisieren der Lichtquelle und der angeschlossenen Kreise durch Vermittlung eines automatischen Regelsystems benutzt wird»

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Die wichtigsten mit der vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile sind eine hohe Meßkapazität, die drei bis zehn Proben je Sekunde beträgt, und die Tatsache, daß infolge der getroffenen Anordnung Verunreinigungen der Proben völlig vermieden werden können. Außerdem ist festzustellen, daß eine fortlaufende Messung für eine große Zahl von Proben leicht möglich ist, welche Zahl durch die Größe der in der Vorrichtung benutzten Meßmatrize bestimmt wird, und daß Identifizierung betreffs der einzelnen Proben leicht .anzuordnen ist, d. h. daß" Verwechslungsgefahr der Proben untereinander fast ausgeschlossen ist. Die Messung erfolgt durch eine in der Matrize sitzende, auswechselbare Röhre hindurch, wobei man bei Verwendung neuer Röhren Verunreinigungen vermeidet. Es ist auch wesentlich bei der Vorrichtung, daß das Licht vo.. der gemeinsamen Lichtquelle mit einer geeigneten . re <enz zerschnitten wird, womit man aus den Meßköpfen e- en mit Leichtigkeit zu verarbeitenden Wechselstrom bezie-.an kann.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen.

In der Zeichnung ist eine Lampe 1 gezeigt, von der man einen Lichtstrahl erhält, der mittels einer von einem Motor 2 angetriebenen Lochscheibe zerschnitten wird. Anschließend durchläuft der Lichtstrahl einen geeigneten Filtereinsatz in der Trommel 3, wonach er den verschiedenen Meßköpfen zugeteilt wird. Dies kann dem Ausführ ,^beispiel gemäß mittels Lichtleitern 4 oder mit Hilfe son. er bekannter Vorrichtungen zum Leiten von Licht zu e: ncra Meßobjekt geschehen, weshalb diese Einzelheit in der Vorrichtung keine größere Beachtung verdient. Die Teile 5 in den Meßköpfen haben den Zweok, einen dünnen, durch die Proberöhren hindurch zu den Lichtdetektoren 7 gehenden Lichtstrahl zu

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erzeugen. Diese Lichtdetektoren erzeugen einen zur eintreffenden Lichtmenge proportionalen Ausgangsstrom, der über einen elektronischen Kommutator 8 auf einen gemeinsamen Verstärker 9 und an ein Anzeigewerk Io gegeben wird. Ferner kann man aus der Zeichnung erkennen, daß eine besondere Stabilisiervorrichtung für den Kreis verwendet · worden ist, die aus einem überzähligen Lichtdetektor 11 besteht, der über einen Servoverstärker 12 die Intensität der Lampe 1 so regelt, daß der Ausgang des Lichtdetektors konstant bleibt.

Dieses Photometer wird folgendermaßen verwendet. Die der gewünschten Analyse entsprechende Wellenlänge wird mit Hilfe der Filtereinsätze in der Trommel 3 gewählt, d. h. die Trommel wird in eine vorgeschriebene Lage gedreht. Die zu untersuchenden Proben werden dem Photometer in einer Matrize zugeführt, in der die zuvor erwähnten Proberöhren sitzen. Die Zahl dieser Proberähren ist selbstverständlich von der Kapazität eines jeden Ausführungsbeispiels abhängig. Die Probe in der Röhre absorbiert Licht, was am Herabgang des Ausgangsstroms des Lichtdetektors 7 zu erkennen ist. Diese Ausgangsgröße muß gegebenerweise mit einem solchen, Wert verglichen werden, den man am Lichtdetektor bei Anwendung einer völlig durchsichtigen oder klaren Probe und einer bekannten Probe erhält. Nun kann man aus den zur Absorption der zu messenden, der bekannten bzw. der klaren Probe verhältnisgleichen Ausgangsgrößen den Gehalt der zu messenden Probe errechnen. Dieser Vergleich findet in an sich bekannten Vorrichtungen statt, an welche der elektronische Kommutator automatisch der Reihe nach jeden der Äusgangsdetektoren anschaltet, auf diese Weise alle den Proberöhren entsprechende Lichtdetektoren 7 durchlaufend. Folglich kann das Anzeigewerk Io die von den verschiedenen Proben bewirkten Absorptionen untereinander anschreiben, oder man kann auch eine Berechnung der endgültigen Resultate erzielen, wenn man an die

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Vorrichtung eine Datenverarbeitungsmaschine, z. B. einen kleinen elektronischen Rechner 14 anschaltet, deren Gedächtnisspeicher die einem jeden Kanal entsprechenden
Werte für die von den klaren Proben und von den Proben bekannter Stärke verursachten Ausgangsgrößen der Lichtdetektoren 7 enthält.

.Es ist zu beachten, daß die in der Vorrichtung enthaltene Automatik und sonstigen Sondera^pparatüren als zur Anwendungstechnik seitens eines Fachmanns in der Branche gehörend zu erachten sind, weshalb dieselben nicht zur vorliegenden'Erfindung gehören, d_o i^. -sgenteil innerhalb des Rahmens der Erfindung in gewünschter Weise abgeändert werden kann.

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Claims

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Patentansprüche

Ίί) Mehrkanalphotometer, insbesondere ein Sv. .o:»ec umfangreiche Meßreihen, welches eine Lichtquc Ie, Filter zur Wahl der Idchtfarbe, Elemente zum Leiten dieses Lichts länge einer Mehrzahl get-r. unter Lichtpfade, von denen ein jeder angeordnet ist, Licht durch eine getrennte lichtdurchlässige Probe hindurch zwecks Erhalts eines Meßergebnisses für j fade Probe in Lichtdetektoren hinein zu schicken, sowie einen Wählschalter zum automatischen Leiten der von c verschiedenen Lichtdetektoren erhaltenen Ergebe- .„e der Reihe nach in die Verbindung einer ..pparatu jur Weiterbearbeitung des Ergebnisses umfa*,, a-niurch gekennzeichnet, daß sich die lichtdurchlässigen Pie en in neuen, auswechselbaren Küvetten in einer sole η Matrize befinden, in der eine jede in laststehen^ r Reihenfolge, einem festgelegten Programm gemäß, .. ~r Messung unterzogen werden kann, welche Messung mi_υ Hilfe von Wechselstromverstärkern und Meßinstrumenten erfolgt, da das Licht der Lichtquelle zu periodischen Abschnitten zerhackt ist, wobei die Frequenz dieser Zerhackung größenordnungsmäßig höher als die Wählfrequenz des Wählschalters ist.
2.) Mehrkanalphotometer nach Anspruch 1, άε .see. gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung ein Bezu_öi.:".ichtdetektor (11) enthalten ist, in dessen Lichtpfad keine Probe liegt und der zum Stabilistieren der Lichtquelle und der angeschlossenen Kreise durch Vermittlung eines automatischen Regelsystems benutzt wird.

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