DE2323406C3 - Zweistrahlphotometer - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweistrahlphotometer mit einer Strahlungsquelle, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Meßstrahls und eines Vergleichsstrahls, mit einer Modulationseinrichtung zur Erzielung einer Intensitätsmodulation in den beiden Teüstrahlen, mit einem Strahlungsdetektor und mit einer mit dem Vergleichsstrahl rückgekoppeilen, kompensierenden Regelschleife.

Ein Zweistrahlphotometer dieser Art ist in der FR-PS 8 94 581 beschrieben. Bei diesem bekannten Zweistrahlphotometer enthält die Modulationseinrichtung einen mechanischen Modulator in Form einer rotierenden Lochscheibe, deren Löcher abwechselnd den Meßstrahl und den Vergleichsstrahl von der Strahlungsquelle zum Strahlungsdetektor gelangen lassen. Eine solche mechanische Modulation ist jedoch zum einen hinsichtlich der erzielbaren Modulationsfrequenz beschränkt, zum zweiten relativ anfällig gegen Störungen durch Nebenstrahlung und zum dritten mit relativ hohem Platzbedarf verbunden.

Aus der US-PS 36 00 091 und der GB-PS 12 71 170 sind weiter Einstrahlphotometer bekannt, die als Strahlungsquelle eine mit Hochfrequenz gespeiste Entladungsröhre enthalten und bei denen auf magnetischem Wege unter Ausnutzung des Zeeman-Effektes eine zeitliche Änderung der Strahlungsintensität bzw. eine zeitliche Verschiebung der vorherrschenden Wellenlänge in der Strahlung hervorgerufen wird, um eine Strahlungsmodulation zu erhalten. Die Anwendung einer solchen magnetischen Modulation auf zwei räumlich getrennte Strahlen in einem Zweistrahlphotometer scheitert in der Praxis an den hinsichtlich der Synchronisation zu stellenden Anforderungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zweistrahlphotometer der eingangs erwähnten Art in der Weise auszubilden, daß sich die Strahlungsmodulation unter Vermeidung mechanisch bewegter Teile mit nur geringem Platzbedarf vornehmen läßt, so daß Störungsanfälligkeit, baulicher Aufwand und Raumbedarf für den optischen Geräteteil so gering werden, daß der optische Teil des Photometers in unmittelbarer Nähe beispielsweise der Austrittsseite einer chromatographischen Trennkolonne angeordnet werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strahlungsquelle eine gleichspannungsgespeiste Entladungsröhre ist und die Modulationseinrichtung zwei Elektromagnete enthält, die so angeordnet und ausgebildet sind, daß die von ihnen erzeugten magnetischen Wechselfelder jeweils mit gleicher Phasenlage senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladungsträger in der Entladungsröhre gerichtet sind und das eine Feld auf der einen Seite und das andere Feld auf der anderen Seite der Achse der Entladungsröhre verläuft.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Zweistrahlphotometers verringert die Anzahl der erforderlichen Bauelemente und verkleinert damit gleichzeitig die Störungsanfälligkeit und schließt überdies eine Abhängigkeit der Meßergebnisse von einer Alterung der Bauelemente und ein Schwanken der Betriebsspannung unter Temperatur aus. Der Platzbedarf für den optischen Teil des Photometers fällt so gering aus, daß sich dieser Teil unmittelbar an einer chromatographischen Kolonne anordnen läßt.

Das Grundprinzip der Erfindung liegt darin, daß jeder der beiden Magnete in der Modulationseinrichtung ein Magnetfeld erzeugt, das senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladungsträger in der Entladungsröhre gerichtet ist. Diese beiden Magnetfelder verlaufen dabei auf Grund der Anordnung der Magnete auf gegenüberliegenden Seiten der Achse der Entladungsröhre und sind auf Grund einer Gegeneinanderschaltung der Erregerspulen für die sie erzeugenden Elektromagnete bei deren Speisung mit Wechselspannung miteinander in Phase. Auf diese Weise erhält man eine alternierende Verschiebung der Achse des Ladungsträgerstromes in der Entladungsröhre, die ihrerseits zu einer Intensitätsmodulation für den Meßstrahl und den Vergleichsstrahl führt, die durch verschiedene Spalte in nachgeschalteten Blenden austreten.

Eine vorteilhafte Weiterbildung in der Erfindung im Sinne einer noch weitergehenden Verringerung der Störungsanfälligkeit ist in einem Unteranspruch im einzelnen gekennzeichnet.

An Hand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Das dargestellte Zweistrahlphotometer enthält in seinem optischen Teil zwei Elektromagnete 1 und 2 mit offenem Kern, die mit ihren Polschuhen einander zugekehrt und mit Erregerspulen 3 und 4 ausgestattet sind, die elektrisch gegeneinander geschaltet sind.

In dem Raum zwischen den Polschuhen der beiden Elektromagnete 1 und 2 liegen der zylindrische Entladungsteil einer Entladungsröhre 5 und ein diesen umgebender Wärmeschutzschild 6, der eine öffnung enthält, die einen Strahlungsaustritt ermöglicht.

Die beiden Elektromagnete 1 und 2 erzeugen jeder ein magnetisches Feld, das senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladungsträger in der Entladungsröhre 5 und damit parallel zum Strahlungsfluß in dieser Entladungsröhre 5 gerichtet ist. Diese Magnetfelder bewirken in unten im einzelnen geschilderter Weise eine Modulation des Strahlungsflusses in der Entladungsröhre 5.

Durch Blenden 7, 8 und 9, die Spalte 11 und 12 ent-

halten, werden aus dem Strahlungsfluß in der Entladungsröhre 5 ein Meßstrah! und ein Verjleichsstrahl ausgesondert. Die genaue Form der B'enden 7, 8 und 9 mit ihren parallelen Spalten 11 und 12 ist aus einer im oberen Teil der Zeichnung gezeigten Detaildarstellung 10 ersichtlich, und der axiale Abstand der zueinander parallelen Spalte 11 und 12 wird in Abhängigkeit von der Amplitude des modulierten Strahlungsflusses in der Entladungsröhre 5 gewählt.

Zwischen den Blenden 7 und 8 sind KQvetten 13 und 14 und ein optisches Filter 15 angeordnet, während zwischen den Blenden 8 und 9 eine Kompensationsblende 16 in den Strahlengang eingefügt werden kann.

Auf die Blende 9 folgt im optischen Strahlengang ein Strahlungsdetektor 17, der in der optischen Achse des Photometers angeordnet ist und ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, das einer den elektronischen Teil des dargestellten Zweistrahlphotometers bildenden Baustufe 18 zugeführt wird, wo es eine Verstärkung und Verarbeitung erfährt, im Anschluß an die es in Form eines Kompensationssignals einem elektronischmechanischen Kompensationselement 19 zugeführt wird, das mit der Kompensationsblende 16 mechanisch gekoppelt ist, die in den Weg eines der beiden Teilsirahlen eingeführt werden kann. Von der Größe dieses Kompensationssignals wird eine Spannung abgeleitet, deren zeitliche Änderung in einem Aufzeichnungsgerät 20 festgehalten werden kann.

Das dargestellte Zweistrahlphotometer arbeitet in folgender Weise:

Bei Speisung der Elektromagnete 1 und 2 mit Wechselstrom erzeugen diese magnetische Wechselfelder, die in der gleichspannungsgespeisten Entladungsröhre eine räumliche Verlagerung des Intensitätsschwerpunktes für den Strahlungsfluß bewirken, aus dem dann durch die Spalte 11 und 12 in dsn Blenden 7,8 und 9 der Meßstrahl und der Vergleichsstrahl ausgesondert werden.

Jeder dieser beiden Strahlen läßt am Strahlungsdetektor 17 eine Spannung mit gleicher Frequenz, jedoch entgegengesetzter Phase entstehen, welche Spannungen sich am Eingang der Verstärker in der Baustufe 18 addieren. Soweit diese Spannungen gleiche Amplituden aufweisen, ergibt sich als Ausgangssignal ein elektrisches Signal mit dem Wert Null. Erfährt jedoch eine dieser beiden Spannungen beispielsweise durch eine Absorption der betreffenden Komponente in der Meßküvette eine Änderung, so ergibt sich ein Differenzsigna] von veränderlicher Amplitude und Phase, und am Ausgang der Baustufe 18 entsteht ein Ausgangssignal, dessen zeitlicher Verlauf und dessen Polarität diese Differenzspannung wieder auf ein Minimum zu bringen suchen, wobei diese Kompensation über die Rückkopplungsschleife mit dem Kompensationselement 19 und der Kompensationsblende 16 sichergestellt wird. Dabei bildet das Ausmaß der Verschiebung der Kompensationsblende 16, das dem Kompensationssignal proportional ist, ein Maß für die optische Dichte der betreffenden Komponente in der Küvette 14 im Wege des Meßstrahls.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

«f Patentansprüche:

1. Zweistrahlphotometer mit einer Strahlungsquelle, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Meßstrahls und eines Vergleichsstrahls, mit einer Modulatiohseinrichtung zur Erzielung einer intensitätsmodulation in den beiden Teilstrahlen, mit einem Strahlungsdetektor und mit einer mit dem Vergleichsstrahl rückgekoppelten, kompensierenden Regelschleife, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle eine gleichspannungsgespeiste Entladungsröhre (5) ist und die Modulationseinrichtung zwei Elektromagnete (1 und 2) enthält, ,die so angeordnet und ausgebildet sind, daß die von ihnen erzeugten magnetischen Wechselfelder jeweils mii gleicher Phasenlage senkrecht zur, Bewegungsrichtung der Ladungsträger in der Entladungsröhre (5) gerichtet sind und das eine Feld auf der einen Seite und das andere Feld auf der anderen » Seite der Achse der Entladungsröhre (5) verläuft.

2. Zweistrahlphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Entladungsteil der Entladungsröhre (5) zumindest teilweise mit einem eine Austrittsöffnung für die Strahlen enthaltenden Wärmeschutzschild (6) umgeben ist.