DE2455720B2 - Photometrisches Gerät zur Untersuchung von Substanzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Man verwendet solche Geräte besonders bei kinetischen Messungen von Substanzen an, also z. B. bei Prüfungen, welche das Verhalten einer in der Meßflüssigkeit enthaltenen, zu prüfenden Substanz über einer bestimmten Zeitspanne aufzeigen sollen. Bei derartigen Verfahren ist es aber wichtig, daß alle Messungen in kürzesten Zeitspannen und unter gleichen Bedingungen erfolgen, damit das Meßergebnis bald vorliegt und nicht durch FehleY verfälscht wird. Die häufigsten Meßfehler entstehen im allgemeinen dadurch, daß die Substanzen bzw. Meßflüssigkeiten bei den bekannten Methoden mehrmals während der Meßdauer bewegt werden müssen, um jede der Substanzen nacheinander in den Licht- bzw. Meßstrahlengang einbringen zu können.

Es ist bereits ein Zweistrahl-Photometer bekannt (ATM Archiv für technisches Messen, V723-23, Lieferung 350, 1965, Seiten 59-62), bei dem eine mit

in zwei Durchlaßöffnungen versehene Blende mitteis einer Kurbel hin- und herbewegt wird und dabei den Lichtzutritt abwechselnd zu einer Vergleichskammer oder einer Meßkammer gestattet. Mit diesem Photometer kann jedoch während eines Meßvorgangs nur

ι -< eine einzige, in der Meßkammer befindliche Substanz untersucht werden.

Bei einem anderen Gerät (Journal of Physics E., Bd. 7, Heft 4, 1974, Seiten 241-243) sind die Substanzen in einer Vielzahl von gleichabständig neben-

-'Ii einander angeordneten, während der Messung feststehenden Gefäßen enthalten, die mittels einer Lichtquellenanordnung gleichmäßig und gleichzeitig beleuchtet werden. Jedem Gefäß ist jedoch ein eigener Lichtdetektor zugeordnet, so daß während der

ji Messungdie aus den Lichtdetektoren kommenden Signale nacheinander einer Schaltung zugeleitet und dort ausgewertet werden müssen. Die Vielzahl der Lichtdetektoren und die verwickelte elektronische Auswertschaltung führen jedoch zu einer aufwendi-

)o gen und teueren Gerätebauart.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Gerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Substanzen während der ganzen Meßdauer unbeweglich verbleiben können und die Voraussetzungen für eine

)-, einfache Auswertung der Detektorsignale geschaffen werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand

κι der Unteransprüche.

In der nachstehenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Aus-

Γ) fülirungsbeispiel eines photometrischen Gerätes, und Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls in schematischer Darstellung.

Auf einer in Draufsicht dargestellten Platte 10 eines Photometers in Tischbauart ist gemäß Fig. 1 ein Füllen rungskörper 12 befestigt, der eine Führungsbahn 12« aufweist. In derselben sind mehrere Tragkörper 14 genau geführt, von denen jeweils nur einer mit Hilfe von nicht dargestellten Transportgliedern in Meßstellung hinter einen Durchbruch 12fr gebracht und hier

y, mittels ebenfalls nicht dargestellter Zentrierelemente in einer genau fixierten Basisstellung gehalten wird. Jeder Tragkörper 14 stellt einen gegenüber der Zeichnungsebene hochstehenden, d. h. senkrecht stehenden Körper aus durchsichtigem Material dar, in dem

_h(j sechs senkrechte Sackbohrungen bzw. Küvetten 14« von gleichem Durchmesser eingearbeitet sind. In diese Küvetten werden die zu prüfenden Substanzen eingegeben und durch einen Deckel verschlossen. Es können hier z. B. Meßflüssigkeiten eingegeben sein, die

(,.-, in bekannter Weise aas einem Gemisch von Substanz und Reagenzflüssigkeit bestehen. Dabei können in allen sechs Küvetten 14« gleiche Meßflüssigkeiten enthalten sein (Einstrahl-Photometer), oder aber fünf

nebeneinander liegende Küvetten 14« sind mit glei- :her Meßflüssigkeit gefüllt, während die sechste Küvette eine Vergleichsflüssigkeit enthält (Vergleichsbzw. Zweistrahl-Photometer). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß alle sechs Küvetten 14a mit gleicher Meßflüssigkeit 16 gefüllt sind.

Zur Beleuchtung der Küvetten 14« im Tragkörper 14 ist eine genügend starke Lampe 18 vorgesehen, die sowohl direkt als auch über einen Reflektor 20 die Küvetten anstrahlt. Eine Dispersion- bzw. Filterplatte 22 und ein System von sechs Feldlinsen 24 sind zwischen Lampe 18 und Tragkörper 14 eingeschaltet. Auf der anderen Seite des Tragkörpers 14 ist vor jeder der sechs Küvetten 14« ein genau bemessenes und angeordnetes Durchgangsloch 12g im Gehäuseteil 12 vorgesehen. In jedem Durchgangsloch 12g ist eine Sammellinse 26 angeordnet. Auf diese Weise wird das durch die jeweilige Küvette 14α hindurchgehende Licht vor der Messung genau gebündelt.

Ein Abdeckschieber 28 ist im Gehäuse 12 parallel zur Führungsbahn 12« sowie dicht vor der Reihe der Küvetten 14a geführt und weist ein einziges Durchgangsloch 28« auf. Außerdem ist im Gehäuse 12 ein als Hohlkugel ausgebildeter, reflektierender Körper 30 eingesetzt, der auf diesem Fachgebiet auch unter dem Namen »Photometer-Kugel« bzw. »Ulbricht-Kugel« bekannt ist. Eine Öffnung 12/ermöglicht den Eingang und eine Öffnung 12Λ den Ausgang der Lichtstrahlen. In der Ausgangsöffnung 12/f ist eine Dispersions- bzw. Filterplatte 32 angebracht, hinter der das Meßelement, beispielsweise eine Photozelle 34 sitzt. Die vom Photoelement 34 bei Lichteinfall ausgehe-iden elektrischen Impulse werden in einem nicht dargestellten, elektronisch gesteuerten Registriergerät in bekannter Weise festgehalten.

Mit dem beschriebenen Gerät wird in folgender Weise gearbeitet:

In Fig. 1 befindet sich der Abdeckschieber 28 in seiner Ausgangsstellung, in der sein Durchgangsloch 28« den Lichtdurchgang zum Meßelement 34 nur durch erste Küvette 14« im Tragkörper *4 ermöglicht, während er den Ausgang der Lichtstrahlen aus den anderen fünf Küvetten verhindert. Das Durchgangsloch 28a ist dabei im Durchmesser etwas größer bemessen als das Durchgangsloch 12g, so daß etwaige Lagenabweichungen des Schiebers 28 in seintr Basisstellung und auch in den weiteren Betriebsstellungen die Genauigkeit der Messung nicht beeinflussen können. Beim Einschalten der Lampe 18 geht also der Lichtstrahl nur durch die erste Küvette 14«, wird durch die Kugel 30 umgelenkt und auf das Photoelement 34 gerichtet, das einen ersten Meßimpuis zum Registriergerät abgibt. Nach einer Taktpause wird der Schieber 28 durch nicht dargestellte Transportmechanik um einen Taktbetrag nach links verschoben, so daß nun die zweite Küvette 14« zum Lichklurchgang freigegeben ist. Die zweite Messung erfolgt und das Meßgerät wird wiederum registriert.

In der gleichen Weise werden alle Küvetten 14« nacheinander im gleichen zeitlichen Taktabstand gemessen. Sobald die erste Meßreihe vollendet ist, wird die Lampe 18 abgeschaltet und der Schieber 28 aus seiner linken Entstellung wieder in die rechtsliegende Basisstellung gebracht. (An Stelle der Abschaltung von Lampe 18 könnte auch das Registriergerät während des Rücklaufs vom Schieber 28 abgeschaltet werden.)

Nun kann die zweite Meßreihe in der gleichen Art und Weise wie die erstbeschriebene vorgenommen werden. Insgesamt werden sechs Meßreihen nacheinander durchgemessen, d. h. jede Probe bzw. Küvette wird sechsmal in einem bestimmten Zeitabstand gemessen und das Meßergebnis registriert. Daraufhin wird der Tragkörper 14 mit den bereits gemessenen Proben 16 nach links transportiert und zugleich ein neuer Tragkörper 14 in Meßstellung vor die Öffnung 12/? gebracht. Nun lauft ein neuer Meßvorgang in der bereits geschilderten Weise an.

Wenn man beispielsweise einen Taktabstand von 2,5 Sek. ansetzen und für den Rücklauf des Abdeckschiebers eine Zeitdauer von 2,5 Sek. bemessen wird, so sind für eine Meßreihe 15,0 Sek. bzw. für sechs Meßreihen 90 Sek. erforderlich. Man kann also während einer Stunde etwa 240 Einzelproben bzw. Einzelküvetten sechsmal nacheinander durchmessen, vorausgesetzt, daß der Transport eines Tragkörpers 14 während des Rücklaufs des Abdeckschiebers erfolgt und ebenfalls eine max. Zeitdauer von 2,5 Sek. erfordert. Neben dieser Erhöhung der Anzahl der gemessenen Proben ergibt das Vorgehen noch den wesentlichen Vorteil, daß alle den Meßstrah! bildenden bzw. beeinflussenden Elemente während der Meßvorgänge unbeweglich sind. Es wird während der Messung allein das Abdeckelement 28 bewegt, das jedoch nur eine Abdeckfunktion hat und - wie vorstehend bereits erwähnt — infolge des großen Durchgangsloches 12^ keine strahlenbündelnde Funktion besitzt. Die Genauigkeit der Messungen wird dadurch gesteigert.

Bei dem zweiten Ausl'ührungsbeispiel sind sowohl an der Eingangs- als auch der Ausgangsseite des Strahlenganges mehrgliedrige Lichtleitelemente angebracht, deren Gliederzahl der Anzahl der Küvetten 14« im Trafkörper 14 entspricht. Diese Elemente sind als faseroptische Lichtleiter ausgebildet, deren Aufbau an sich bekannt ist und hier daher nicht mehr erwähnt werden soll. Die Lichlleitelemente sind an beiden Seiten der Meßanordnung von gleicher Bauform und gleicher Lichtleitwirkung. Auf einer Einbauplatte 100, die auf der Geräteplatte 10 festgeschraubt wird, ist das Lichtleitelement 102 mit seinen Gliedern 102« ... 102/ angebracht. Der von der Lampe 18 kommende und von einem Spiegel 104 umgelenkte Lichtstrahl wird vom Eingangselement 102 aufgenommen und auf seine sechs Glieder verteilt. Es kann aber nur stets dasjenige Strahlenbündel durch eine Küvette 14« zur Ausgangsseite und zum Meßelement 34 gelangen, dessen Leitglied durch das Durchgangsloch 28« des Abdeckschiebers 28 freigegeben ist. Im Darstellungsfalle ist das Glied 102« an der Eingangsseite und das Glied 102/ an der Ausgangsseite zum Leiten des Lichtbündels frei, so daß die Meßflüssigkeit 16 in der ersten Küvette 14« durchleuchtet und gemessen wird.

Die Bewegungen des Abblendschiebers 28 sowie die Meßvorgänge selbst gehen beim zweiten Ausführungsbeispiel in der gleichen Art und Weise wie bei der ersten Bauart vor sich, so daß sie hier nicht mehr wiederholt werden sollen.

Es sei noch erwähnt, daß das Abdeckglied auch als ein endloses Band mit einem einzigen Durchgangsloch ausgeführt sein könnte, dessen in Taktabständen gestufte Bewegung mit den Meß- und Transportvorgängen der Küvetten 14« in Tragkörper 14 synchronisierbcir ist. Auch eine Ausführunusform des Ahrierkpüe-

des als Trommel ist möglich, die um eine zur Küvettenreihe parallele Achse drehbar ist und eine Reihe von sowohl entlang ihrer Drehachse als auch in Drehrichtung versetzt angeordnete Lichtdurchgangsöffnungen aufweist, die nacheinander den Lichtzugang zu jeweils einer der einzelnen Küvctten ermöglichen. Diese Trommel müßte dann die Elemente 18,104, 100 und 102 an der Eingangsseite umfassen.

Schließlich soll noch bemerkt sein, daß die Aufbauelemente der beiden Auslührungsbeispiele untereinander austauschbar sind. Es könnte beispielsweise die reflektierende Kugel 30 der ersten Bauart (nach Fig. 1) an Stelle des Lichtlcitclementes 102 an der Alisgangsseite der Meßanordnung der zweiten Bauart (nach Fig. 2) benutzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Photometrisches Gerät zur Untersuchung des Lichtdurchlaßvermögens von Substanzen, die in einer Vielzahl von gleichabständig nebeneinander angeordneten, während der Messung feststehenden Gefäßen enthalten sind, mit einer Lichtquellenanordnung zur gleichmäßigen Beleuchtung der Gefäße, und mit einer Photodetektoranordnung hinter den Gefäßen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Detektoranordnung nur aus einem lichtempfindlichen Element (34) besteht,

b) im Strahlengang zwischen der Lichtquellenanordnung (18-24; 18, 22, 102, 104) und dem Element (34) eine mindestens eine Öffnung (28«) aufweisende Blende (28) vorgesehen ist, die derart schrittweise verstellbar ist, daß in den einzelnen Ruhestellungen jeweils nur durch ein Gefäß getretendes Licht zum Element (34) gelangt, und

c) eine Einrichtung (30; 102) zum Leiten des durch ein Gefäß (14«) getretenen Lichts zum Element (34) vorgesehen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Leiten des Lichts aus einer Photometerkugel (30) besteht.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Leiten des Lichts einen mehrarmigen Lichtleiter (102) aufweist, dessen einzelne Arme (102«-/) das jeweils durch eines der Gefäße (14«) getretene Licht aufnehmen und dessen durch die Zusammenfassung der einzelnen Arme gebildetes Ende auf das Element (34) gerichtet ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende aus einem parallel zu den eine geradlinige Reihe bildenden Gefäßen (14«) bewegbaren Schieber (28) besteht, der eine einzige Öffnung (28«) für den Lichtdurchtritt aufweist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende aus einem entlang den Gefäßen (14«) geführten endlosen Band besieht.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende aus einer drehbaren Trommel besteht, die mehrere sowohl entlang der Drehachse als auch in Drehrichtung gegeneinander versetzt angeordnete Öffnungen aufweist.