DE2557424A1

DE2557424A1 - Photometer with diverging test cell - which reduces loss of light refracted by liquid lenses

Info

Publication number: DE2557424A1
Application number: DE19752557424
Authority: DE
Inventors: Kenneth E Nelson
Original assignee: Waters Associates Inc
Current assignee: Waters Associates Inc
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1977-06-30

Abstract

A photometer is provided with a conical or frustro-conical sample cell, the narrower end of which is located closer to the light source. The cell may be a continuous flow cell. Used esp. in liq. chromatography. There is reduced loss of light refracted by liq. lenses which may form on the cell walls. The provision of the conical or frusto conical cell avoids spurious radiation signals normally generated by the liquid lens effect and differences in refractive indices associated with the multi component effluents of liquid chromatography.

Description

Verfahren und Meßeinrichtung zur Messung Method and measuring device for measurement

des Absorptionsvermögens von Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Meßeinrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens von Flüssigkeiten, insbesondere für chromatographische Zwecke.the absorbency of liquids The invention relates to a method and a measuring device for measuring the absorption capacity of liquids, especially for chromatographic purposes.

Bei der Analyse von kleinen Flüssigkeitsmengen ist eine besonders sorgfältige Überwachung der Strömungsverhältnisse und der sonstigen physikalischen Bedingungen erforderlich. Beispielsweise bei der Flüssigkeitschromatographie, bei der sehr kleine kontinuierliche Flüssigkeitsströmungen gemessen werden, müssen die mechanischen und thermischen Turbulenzen der Flüssigkeitsströmung zwischen der chromatographischen Säule und dem Analysegerät möglichst gering gehalten werden. Es kommt vor allem darauf an, der transparenten Durchflußküvette eine genaue Folge von Flüssigkeitsströmen mit sich ändernden Eigenschaften zuzuführen, welche die chromatographische Säule verlassen. When analyzing small amounts of liquid, one thing is special careful monitoring of the flow conditions and other physical Conditions required. For example in liquid chromatography the very small continuous liquid flows must be measured mechanical and thermal turbulence of the liquid flow between the chromatographic Column and the analyzer are kept as small as possible. It comes above all on the transparent flow-through cuvette a precise sequence of liquid flows with changing properties that feed the chromatographic column leaving.

Zu diesem Zwecke sind bereits Refraktometer bekannt (US-PS 3 674 373), in denen ein möglichst geringer Transportweg für die zu analysierende Flüssigkeit vorgesehen ist, und wobei eine möglichst gute thermische Isolation der zu analysierenden Flüssigkeit erfolgt. Refractometers are already known for this purpose (US Pat. No. 3,674 373), in which the shortest possible transport path for the liquid to be analyzed is provided, and where the best possible thermal insulation the liquid to be analyzed takes place.

Es wurde ferner bereits erkannt, daß dem physikalischen Zustand der Flüssigkeit selbst nach dem Eintritt in die Durchflußküvette besondere Beachtung geschenkt werden muß. Deshalb wurden Durchflußküvetten möglichst klein ausgebildet, um eine Vermischung zu vermeiden und die Schärfe der Peaks zu verbessern. It has also already been recognized that the physical state of the Particular attention should be paid to the liquid even after it has entered the flow cell must be given. Therefore, flow cells were made as small as possible, to avoid mixing and to improve the sharpness of the peaks.

In gewissen Fällen wurde ein positives thermisches Gleichgewicht der Küvette mit der Flüssigkeit angestrebt, um Flimmereffekte entlang den Wänden der Küvette zu vermeiden. Ferner wurden die Küvetten normalerweise so angeordnet, daß im Bereich der Auslässe Gasblasen aus der Küvette herausgelangen können.In certain cases the thermal equilibrium was positive Cuvette with the liquid aimed to create flicker effects along the walls of the Avoid cuvette. Furthermore, the cuvettes were usually arranged so that gas bubbles can get out of the cuvette in the area of the outlets.

Es ist ferner eine konische gabelförmige Küvette bekannt (US-PS 3 666 941), deren größere Stirnfläche der Lichtquelle gegenüberliegt, um einen maximalen Betrag von fluoreszenzerregender Strahlung zu sammeln. Demgegenüber soll durch die Erfindung eine Durchflußküvette geschaffen werden, bei der andere nachteilige Effekte vermieden werden und die insbesondere für die Flüssigkeitschromatographie verwendbar ist. Entsprechendes gilt auch für eine andere bekannte konische Küvette (US-PS 3 792 929), die ebenfalls nicht ohne weiteres für eine Flüssigkeitschrömatographie geeignet ist. There is also a conical fork-shaped cuvette known (US-PS 3 666 941), the larger face of which is opposite the light source, by a maximum Collect amount of fluorescent radiation. In contrast, the Invention, a flow cell can be created in which other adverse effects can be avoided and which can be used in particular for liquid chromatography is. The same applies to another known conical cuvette (US-PS 3 792 929), which is also not readily suitable for liquid chromatography suitable is.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Messung der Lichtabsorption in Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Brechungsindex anzugeben, ohne daß dabei Änderungen des optischen Verhaltens des Systems auftreten, durch die die Zuverlässigkeit der Meßergebnisse beeinträchtigt wird. Ferner soll eine Meßeinrichtung zur Messung des Absorptionsvermögens von durch eine Durchflußküvette strömenden Flüssigkeiten angegeben werden, bei der vermieden wird, daß Licht auf die Wände der Küvette auftrifft. It is the object of the invention to provide a method for measuring light absorption Specify in liquids with different refractive indices without doing so Changes in the optical behavior of the system occur, which reduce the reliability the measurement results are impaired. Furthermore, a measuring device for measurement the absorption capacity of liquids flowing through a flow cell be specified in which it is avoided that light hits the walls of the cuvette.

Durch die Erfindung sollen insbesondere bekannte Systeme für eine Flüssigkeitschromatographie verbessert werden, bei denen eine photometrische Analyse erfolgt. Die Meßeinrichtung für das photometrische Verfahren soll derart verbessert werden, daß ein möglichst geringes Probenvolumen der Durchflußzelle vorgesehen werden kann, ohne daß dadurch die Arbeitsweise der photometrischen Meßeinrichtung beeinträchtigt wird.The invention is intended in particular to provide known systems for a Liquid chromatography can be improved in which a photometric analysis he follows. The measuring device for the photometric method is to be improved in this way be that one the smallest possible sample volume of the flow cell can be provided without thereby affecting the operation of the photometric measuring device is affected.

Der Erfindung liegt die Erkenntis zugrunde, daß eine nicht vernachlässigbare Störstrahlung durch unterschiedliche Brechungsindices verursacht werden kann, insbesondere durch einen Linseneffekt, der durch Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Brechungsindex besonders bei laminaren Strömungen in den Grenzschichten von Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Brechungsindex verursacht wird. Dieser Effekt ist besonders nachteilig in wünschenswert kleinen zylindrischen Durchflußküvetten. Diese laminare Strömungsverteilung kann durch die Bezeichnung "dynamische Flüssigkeitslinsen" gekennzeichnet werden. Die größten Schwierigkeiten treten bei Durchflußküvetten mit einem Volumen von größenordnungsmäßig 1 Microliter auf, welche Durchflußküvetten einen Durchmesser von weniger als etwa 2 mm besitzen. Normalerweise beträgt der Durchflußweg für eine Durchflußküvette bei ultraviolettem Licht etwa 1 cm, so daß eine Durchflußzelle von 2 mm maximalem Durchmesser ein Volumen von weniger als etwa 32 Microliter besitzt. Bei steigendem Durchmesser steigt auch der Linseneffekt bei einer gegebenen Durchflußrate der laminaren Strömung an. The invention is based on the knowledge that a non-negligible Radiation interference can be caused by different refractive indices, in particular through a lens effect created by liquids with different refractive indices especially with laminar flows in the boundary layers of liquids with different Refractive index is caused. This effect is particularly disadvantageous in being desirable small cylindrical flow-through cells. This laminar flow distribution can be identified by the term "dynamic liquid lenses". the The greatest difficulties arise with flow-through cells with a volume of the order of magnitude 1 microliter on which flow cuvettes have a diameter of less than about 2 mm. Typically the flow path for a flow cell is in ultraviolet light about 1 cm, so that a flow cell of 2 mm maximum Diameter has a volume of less than about 32 microliters. With increasing Diameter also increases the lens effect for a given flow rate of the laminar Flow on.

Eine Erhöhung des Durchmessers des zylindrischen Strömungskanals ermöglicht jedoch nicht ohne weiteres die Vermeidung des Linseneffekts, weil der erhöhte Durchmesser einerseits zu einer unerwünschten Vergrößerung des Probevolumens führt, oder andererseits zu einer beträchtlichen Verringerung der Länge des Probevolumens. Eine wesentliche Erhöhung des Volumens ist nicht wünschenswert, weil es dann nicht mehr möglich ist, sehr kleine Probenmengen wegen der auftretenden Ubergangseffekte zu messen. Durch Verringerung der Länge der Küvette wird die Größe der Lichtabsorption bei einer Flüssigkeit mit bestimmten Eigenschaften verringert. Andere bekannte Ausführungsformen des Strömungskanals bedingen ebenfalls Schwierigkeiten hinsichtlich der Strömungsverteilung.An increase in the diameter of the cylindrical flow channel is made possible however, it does not readily avoid the lens flare because of the increased diameter on the one hand leads to an undesirable increase in the sample volume, or on the other hand a significant reduction in the length of the sample volume. An essential one Increasing the volume is not desirable because it is then no longer possible to measure very small sample quantities because of the transition effects that occur. By Reducing the length of the cuvette will decrease the amount of light absorption in one Reduced fluid with certain properties. Other known embodiments of the flow channel also cause difficulties in terms of flow distribution.

Weil durch Flüssigkeitslinsen bedingte Effekte hauptsächlich in den Grenzbereichen zwischen unterschiedlichen Zusammensetzungen der Flüssigkeit auftreten, können durch Vermeidung derartiger Effekte sowohl quantitative als auch qualitative analytische Vorteile bei der Flüssigkeitschromatographie oder dergleichen analytischen Systemen erzielt werden, bei denen Änderungen der Zusammensetzungen auftreten. Eine derartige Einrichtung ist auch vorteilhaft verwendbar in anderen Fällen, bei denen derartige Linseneffekte auftreten können, beispielsweise aufgrund von Tempeaturänderungen oder anderen Phänomenen, zur Ausbildung eines Brechungsindex-Gradienten der Durchflußzelle führen. Because effects caused by liquid lenses are mainly in the Border areas between different compositions the Liquid can occur by avoiding such effects both quantitative as well as qualitative analytical advantages in liquid chromatography or like analytical systems can be achieved in which changes in the compositions appear. Such a device can also advantageously be used in others Cases in which such lens effects can occur, for example due to of temperature changes or other phenomena to form a refractive index gradient the flow cell lead.

Durch die Erfindung wurde deshalb eine kleine Durchflußküvette geschaffen, mit der Schwierigkeiten der erwähnten Art dadurch vermieden werden können, daß der Linseneffekt schnell beseitigt wird, indem eine fortschreitende Vergrößerung des Querschnitts des Strömungskanals vorgesehen wird. Dabei bildet die Wand des Durchflußkanals in vorteilhafter Weise eine divergierende Rotationsfläche, wobei die Wandung einen Divergenzwinkel von mindestens 1° mit der Achse der Küvette bildet. Bei einem derartigen optischen System kann vermieden werden, daß irgendeine beträchtliche Strahlungsmenge in die Küvette unter einem spitzen Winkel einfällt, die auf die Wandung der Küvette auffällt. Ein Winkel von etwa 1,5° oder etwas mehr ergibt eine ausreichende Verbreiterung zur Vermeidung des nachteiligen Linseneffekts in dem Zwischenbereich zwischen Wasser und den meisten organischen Lösungsmitteln. Die erzielte Verbesserung ist weitgehend auf die Sammlung von gebrochenem Licht zurückzuführen, das sonst in der Wand des Strömungskanals absorbiert würde, andererseits jedoch auch auf die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Strömungskanal, die normalerweise mehr als 50% beträgt, wodurch ebenfalls eine Verringerung des Linseneffekts selbst bewirkt wird, indem die gebrochene Lichtmenge verringert wird, die gegen die Wandung gerichtet ist. Divergenzwinkel zwischen der Achse des Strömungskanals und der Wandung der Küvette zwischen 10 und 30 werden vorgezogen. Größere Divergenzwinkel sind nicht zweckmäßig, weil diese ein größeres Küvettenvolumen zur Folge haben. The invention therefore created a small flow cell, with the difficulties of the type mentioned can be avoided in that the Lens flare is quickly eliminated by a progressive enlargement of the Cross section of the flow channel is provided. This forms the wall of the flow channel advantageously a diverging surface of revolution, the wall having a Forms a divergence angle of at least 1 ° with the axis of the cuvette. With such a optical system can be avoided that any significant amount of radiation falls into the cuvette at an acute angle that hits the wall of the cuvette notices. An angle of about 1.5 ° or a little more gives a sufficient broadening to avoid the disadvantageous lens flare in the intermediate area between water and most organic solvents. The improvement achieved is broad attributed to the collection of refracted light that is otherwise in the wall of the Flow channel would be absorbed, but on the other hand also on the reduction the flow velocity in the flow channel, which is normally more than 50% which also causes a reduction in the lens flare itself, by reducing the amount of refracted light directed against the wall is. Divergence angle between the axis of the flow channel and the wall of the Cuvette between 10 and 30 are preferred. Larger angles of divergence are not expedient because they result in a larger cuvette volume.

Bei der Flüssigkeitschromatographie können die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn die mit der Durchflußküvette zu verwendende Meßeinrichtung so ausgebildet ist, daß sich eine angenähert ideale Strömungsverteilung ergibt. Dies ist der Fall bei allen Strömungen in einem System für die Flüssigkeitschromatographie, insbesondere für die Strömung von der Probeninjektion zu der Kolonne und die Strömung zwischen der Kolonne und der analytischen Komponente des Systems. Vorzugsweise findet ein Injektor Verwendung, der unter der Bezeichnung U6K von der Firma Waters Associates Inc. erhältlich ist. Als Pumpensystem zur FLüssigkeitszufuhr in eine Hochdrucksäule findet vorzugsweise ein ebenfalls von dieser Firma unter der Bezeichnung 6000 erhältliches Pumpensystem Verwendung. Liquid chromatography can give the best results can be achieved if the measuring device to be used with the flow cell is designed so that an approximately ideal flow distribution results. This is the case with all flows in a system for liquid chromatography, especially for the flow from the sample injection to the column and the flow between the column and the analytical component of the system. Preferably finds an injector use that goes under the designation U6K from Waters Associates Inc. is available. As a pump system for supplying liquid to a high pressure column will preferably find one also available from this company under the designation 6000 Pump system use.

Es können jedoch auch andere bekannteGeräte dieser Art Verwendung finden und die Form des Durchflußkanals der Durchflußzelle kann Abwandlungen erfahren. Beispielsweise bewirkt eine weitere Vergrößerung des Durchflußkanals gegenüber der definierten minimalen konischen Form eine Durchflußzelle, die den Linseneffekt vermeidet, aber andererseits größer und deswegen für viele Anwendungszwecke weniger vorteilhaft ist. Außer kegelstumpfförmigen Ausführungsformen können auch solche Ausführungsformen verwandt werden, die trichterförmig sind, hyperbolisch trichterförmig sowie parabolische, hyperbolische oder dergleichen Rotationsoberflächen. Derartige Ausbildungen können in gewissen Fällen Vorteile im Hinblick auf Effekte bringen, die durch spezielle Strömungseigenschaften der Flüssigkeitskomponenten bewirkt werden, die die Flüssigkeitslinse bilden, sowie durch den Temperaturverlauf quer zu der Küvette, Reibungseffekte entlang der Wandoberfläche oder dergleichen. Im allgemeinen konisch bedeutet deshalb irgendeinen Durchflußkanal, dessen Einlaß kleiner als der Auslaß ist, und dessen Querschnitt zu dem Auslaß fortschreitend ansteigt. Das wichtigste Merkmal der Erfindung ist die Beziehung des konischen Durchflußkanals zu der Richtung des Strahlengangs. Der größere Ausgang des Kanals muß gegenüber der Nachweiseinrichtung vorgesehen sein. Es ist jedoch möglich, die Strömungsrichtung der zu analysierenden Flüssigkeiten umzukehren. However, other known devices of this type can also be used and the shape of the flow channel of the flow cell can be modified. For example, causes a further enlargement of the flow channel compared to the defined minimal conical shape a flow cell, which avoids the lens effect, but on the other hand larger and therefore less advantageous for many applications is. In addition to frustoconical embodiments, such embodiments can also be used which are funnel-shaped, hyperbolic funnel-shaped and parabolic, hyperbolic or similar surfaces of revolution. Such training can in certain cases bring advantages in terms of effects caused by special Flow properties of the liquid components are caused by the liquid lens form, as well as through the temperature profile across the cuvette, friction effects along the wall surface or the like. Generally conical therefore means any Flow channel, the inlet of which is smaller than the outlet, and the cross section of which progressively increases towards the outlet. The most important feature of the invention is the relationship of the conical flow channel to the direction of the beam path. Of the larger exit of the channel must be provided opposite the detection device. However, it is possible that the Direction of flow of the to be analyzed Reverse fluids.

Die umgekehrte Strömungsrichtung wird jedoch nicht vorgezogen, wenn es jedoch aus gewissen Gründen wünschenswert ist, wird die Durchflußküvette derart ausgebildet, daß auch geringfügige Gasbläschen nach obendirch den Auslaß der Küvette austreten können.However, the reverse flow direction is not preferred if however, it is desirable for certain reasons, the flow cell is so formed that even slight gas bubbles upwards the outlet of the cuvette can emerge.

Bei chromatographischen Analysen und anderen derartigen Verfahren, bei denen Proben in der Größenordnung von Microlitern überwacht werden, beträgt das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Strömungskanals vorzugsweise mindestens 5 : 1. Divergenzwinkel von mehr als 30 sind hauptsächlich deshalb in vielen Anwendungszwecken nicht wünschenswert, wenn es sich um die Analyse sehr kleiner Probenmengen handelt. For chromatographic analyzes and other such procedures, where samples on the order of microliters are monitored the ratio of length to diameter of the flow channel is preferably at least 5: 1. Divergence angles greater than 30 are mainly used in many applications not desirable when analyzing very small amounts of samples.

Ein weiterer Vorteil einer derartigen Meßeinrichtung besteht in gewissen Anwendungsfällen darin, daß die Lichtquelle körperlich oder mit optischen Mitteln näher zu der Küvette angeordnet werden kann, ohne daß dabei große Lichtverluste durch Brechung und Streuung auftreten, welche Verluste hauptsächlich an den Grenzschichten zwischen Gas und Linse und Flüssigkeit und Linse auftreten. Another advantage of such a measuring device consists in certain Applications in that the light source physically or by optical means can be arranged closer to the cuvette without great loss of light by refraction and scattering, which losses occur mainly at the boundary layers occur between gas and lens and liquid and lens.

Obwohl die Erfindung in der Hauptsache im Hinblick auf Durchflußzellen beschrieben wurde, ist sie auch in Verbindung mit Fällen anwendbar, durch die kein Durchfluß erfolgt, wobei Flüssigkeiten mit beträchtlichen Unterschieden der Brechungsindices mit demselben optischen System verwandt werden. Although the invention is mainly related to flow cells has been described, it is also applicable in connection with cases where no Flow occurs, with liquids with considerable differences in refractive indices be used with the same optical system.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer analytischen Meßeinrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Durchflußküvette gemäß der Erfindung; Fig. 3 eine graphische Darstellung des Ausgangssignals einer UV-Meßeinrichtung mit einer bekannten zylindrischen Durchflußküvette; Fig. 4 eine graphische Darstellung entsprechend Fig. 3, jedoch bei Verwendung einer Durchflußküvette gemäß der Erfindung; und Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung. The invention is to be explained in more detail, for example, with the aid of the drawing will. 1 shows a schematic diagram of an analytical measuring device according to the invention; Fig. 2 shows a cross section through a flow cell according to the invention; 3 shows a graphic representation of the output signal of a UV measuring device with a known cylindrical flow cell; Fig. 4 a graphic representation corresponding to FIG. 3, but when using a flow cell according to the invention; and FIG. 5 is a schematic diagram of a preferred embodiment according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine analytische Meßeinrichtung 10 mit einem Abgabebehälter 12 für zu analysierende Flüssigkeit, mit einer chromatographischen Säule 14, sowie mit einem UV-Absorptionsmeßgerät 16, das eine Lichtquelle 18, ein Interferenzfilter 20, ein Linsensystem 22, Fenster 23, eine Durchflußküvette 24, ein hinteres Fenster 26 und eine photoelektrische Nachweiseinrichtung 28 enthält. Signale von der Nachweiseinrichtung 28 und einer Bezugs-Nachweiseinrichtung 28a werden in an sich bekannter Weise dazu verwendet, ein elektrisches Signal abzuleiten, das als Steuersignal oder zur Aufzeichnung der Meßergebnisse mit Hilfe eines Registriergeräts 30 dient. 1 shows an analytical measuring device 10 with a dispensing container 12 for the liquid to be analyzed, with a chromatographic column 14, as well as with a UV absorption meter 16, which has a light source 18, an interference filter 20, a lens system 22, window 23, a flow cell 24, a rear window 26 and a photoelectric detection device 28 contains. Signals from the detection device 28 and a reference detection device 28a are used in a manner known per se used to derive an electrical signal, used as a control signal or for recording the measurement results with the aid of a recording device 30 is used.

Das wesentliche Merkmal in Fig. 1 ist die Ausbildung der Durchflußküvette 24 mit einem konischen Strömungskanal 32. Durch diese Ausbildung wird die Meßgenauigkeit des gesamten Systems verbessert, weil die von der Säule 14 austretende Flüssigkeit in dem UV-Absorptionsgerät derart gemessen wird, daß das die Nachweiseinrichtung 28 erreichende Licht durch nachteilige Verluste aufgrund des Einflusses von Flüssigkeitslinsen geschwächt wird. The essential feature in Fig. 1 is the design of the flow cell 24 with a conical flow channel 32. This design increases the measurement accuracy of the entire system is improved because the liquid exiting from the column 14 is measured in the UV absorption device in such a way that the detection device 28 by deleterious losses due to the influence of liquid lenses is weakened.

Für die Meßeinrichtung in Fig. 1 kann eine Lichtquelle von 2,4 Watt mit einer Wellenlänge von 253,7 Nanometer Verwendung finden. Das Volumen des in Fig. 2 vergrößert dargestellten Durchflußkanals 32 der Durchflußküvette beträgt etwa 12,5 Microliter. A light source of 2.4 watts can be used for the measuring device in FIG with a wavelength of 253.7 nanometers are used. The volume of the in Fig. 2 is an enlarged illustrated flow channel 32 of the flow cell about 12.5 microliters.

Der Einlaß des Strömungskanals besitzt einen Durchmesser von 1,0 mm (0,04 Zoll), der Auslaß einen Durchmesser von 1,5 mm (0,06 Zoll) und eine Länge von etwa 1 cm (0,394 Zoll). Ein Bezugs-Strömungskanal 34 ist in an sich bekannter Weise neben dem Strömungskanal 32 in der Küvettenanordnung 36 vorgesehen. Dieser Kanal wird durch eine Bezugsflüssigkeit durchströmt, kann jedoch mit einer stehenden Flüssigkeit gefüllt oder auch leer sein.The inlet of the flow channel has a diameter of 1.0 mm (0.04 "), the outlet 1.5 mm (0.06") in diameter and length about 1 cm (0.394 inch). A reference flow channel 34 is known per se Way provided next to the flow channel 32 in the cuvette arrangement 36. This Channel is traversed by a reference liquid, but can be with a standing one Liquid filled or empty.

Fig. 3 dient zur Erläuterung der Nachweisprobleme, die bei Absorptionsanalysen aufgrund von Störungen der UV-Durchlässigkeit durch Flüssigkeitslinsen auftreten können, wenn ein zylindrischer Strömungskanal bekannter Art Verwendung findet. Fig. 3 serves to explain the detection problems that arise in absorption analyzes occur due to interference in UV transmission by liquid lenses can if a cylindrical flow channel of known type is used.

Fig. 4 betrifft dagegen die Verwendung eines konischen Strömungskanals gemäß der Erfindung.4, on the other hand, relates to the use of a conical flow channel according to the invention.

Aus Fig. 3 und 4 ist jeweils ein Anfangs-Peak 60 ersichtlich, der durch eine Eichflüssigkeit (Standard-Dichromatlösung) hervorgerufen wird, welche durch die Strömungskanäle mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 Milliliter pro Minute fließt. Der nächste Anstieg 61 in beiden Kurven beruht lediglich auf einer Einstellung des Nullpunkts in dem Registriergerät. Zu diesem Zeitpunkt weist jede Kurve ein relativ ebenes Bezugsniveau auf, das die geringe UV-Absorption von Wasser anzeigt. From Fig. 3 and 4 each an initial peak 60 can be seen, the caused by a calibration liquid (standard dichromate solution) which through the flow channels with a flow rate of 1 milliliter per Minute flows. The next rise 61 in both curves is based on only one Adjustment of the zero point in the recorder. At this point, everyone points Curve to a relatively flat reference level that shows the low UV absorption of water indicates.

Dieses Bezugsniveau verläuft eben für die kontinuierliche Zufuhr in Fig. 3. Es wird jedoch durch abrupte Abfälle der Lichtdurchlässigkeit unterbrochen, wenn eine wässrige Methanollösung in die Säule injiziert wird. Diese Erhöhungen des Absorptionsvermögens werden durch de Brechung durch die dynamischen Flüssigkeitslinsen bewirkt, die in den Grenzschichten zwischen Methanol und Wasser und den verschiedenen Mischungen davon gebildet werden. Wem eine Brechung erfolgt, wird ein beträchtlicher Teil des Lichts an der zylindrischen Wandung des bekannten Durchflußkanals absorbiert. This reference level runs for the continuous supply in Fig. 3. However, it is interrupted by abrupt drops in light transmission, when an aqueous methanol solution is injected into the column. These increases The absorption capacity is determined by the refraction by the dynamic liquid lenses causes in the boundary layers between methanol and water and the various Mixtures thereof are formed. Whoever gets a break becomes a considerable one Part of the light absorbed on the cylindrical wall of the known flow channel.

Die Minima 64 in Fig. 3 zeigen den Einfluß beim Übergang einer Wasserströmung mit 0,3 ml/min zu einer Strömung mit einer l0%igen Lösung von Methanol mit 0,3 ml/min. Diese Lösung wird durch eine Probenschleife während einer Zeitspanne von etwa 3,3 min zugesetzt. Wenn die Schleife durch Wasser ausgespült wird, ergibt sich ein Anstieg 65 der Kurve aufgrund der Flüssigkeitslinse, die in der Grenzschicht zwischen der Wasserströmung hinter der Methanollösung gebildet wird. Nach Beendigung der Wasserspülung endet auch die von der Flüssigkeitslinse induzierte Verschiebung, bis eine weitere Injektion einer wässrigen Lösung von Methanol beginnt. The minima 64 in FIG. 3 show the influence in the transition of a water flow at 0.3 ml / min to a flow with a 10% solution of methanol at 0.3 ml / min. This solution is looped through a sample for a period of about 3.3 min added. When the loop is flushed out by water, there is an increase 65 of the curve due to the liquid lens in the interface between the Water flow is formed behind the methanol solution. After the end of the water rinse the displacement induced by the liquid lens also ends, until another Injection of an aqueous solution of methanol begins.

Mit dem gleichen System, bei dem lediglich der in Fig. 2 dargestellte Durchflußkanal gemäß der Erfindung verwandt wurde, wurden entsprechende Injektionen durchgeführt. Bei der Zugabe von Methanol ergab sich jedoch im Gegensatz zu Fig. 9 keine Erhöhung der Lichtabsorption. Ferner ergab sich keine beträchtliche Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit bei der Wasserspülung. Entsprechende Stellen sind in Fig. 4 mit 64a und 65a bezeichnet. With the same system in which only that shown in FIG Flow channel according to the invention was used, corresponding injections were made carried out. When adding methanol, however, in contrast to Fig. 9 no increase in light absorption. Furthermore, there was no significant increase the light transmission when flushing with water. Corresponding points are shown in Fig. 4 denoted by 64a and 65a.

Fig. 5 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Meßeinrichtung gemäß der Erfindung, mit der erreicht werden kann, daß in die Strömungskanäle eintretendes Licht nicht zu deren Wandungen gebrochen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Lichtquelle und der Durchflußküvette eine Blende vorgesehen. Durch diese Blende wird gewährleistet, daß kein in die Strömungskanäle von einer großen Lichtquelle eintretendes Licht unter einem derartigen Winkel gebrochen werden kann, daß Licht auf die divergierenden Wandungen der Durchflußkanäle auffällt. Ein anderer Vorteil dieser Meßeinrichtung in Fig. 5 ist darin zu sehen, daß die Linse als vorderes Fenster für die Strömungskanäle dient. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen der Lichtquelle (Blendenöffnung) und der Durchflußküvette minimal gehalten werden, so daß eine bessere Lichtausnutzung in der Meßeinrichtung möglich ist. Fig. 5 shows a preferred embodiment of a measuring device according to the invention, with which it can be achieved that entering the flow channels Light is not refracted towards the walls. In this embodiment is a diaphragm is provided between the light source and the flow cell. By This diaphragm ensures that none of the large ones get into the flow channels Light entering the light source can be refracted at such an angle, that light falls on the diverging walls of the flow channels. Another The advantage of this measuring device in Fig. 5 is to be seen in the fact that the lens as the front Window for the flow channels is used. This way the distance between the light source (aperture) and the flow cell are kept to a minimum, so that a better utilization of light in the measuring device is possible.

Die in Fig. 5 im Schnitt dargestellte Durchflußküvette enthält einen konischen Strömungskanal 74 und einen konischen Bezugs-Strömungskanal 72. Der Strömungskanal 74 ist mit einer Einlaß-und einerAuslaßöffnung versehen, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde. Die vorderen Fenster der Durchflußküvette werden durch eine Linse 76 gebildet. Das hintere Ende der Küvette ist durch ein Fenster 78 abgeschlossen. Vor einer UV-Lampe 80 ist eine Blende 82 angeordnet, durch welche dasjenige Licht ausgeblendet wird, das zu nachteiligen Verlusten führt, wenn es in die Strömungskanäle 72 und 74 gelangt. Das durch die Blendenöffnung 84 hindurchtretende Licht ist derart begrenzt, daß nur durch die dargestellten Begrenzungslinien des Strahlengangs begrenztes Licht indie Strömungskanäle eintritt, so daß keine Brechung unter einem Winkel erfolgen kann, welche ein Auffallen des Lichts auf die divergierenden Wandungen der Strömungskanäle bei irgendeiner gewöhnlich verwandten Flüssigkeit ermöglichen würde. The flow cell shown in section in Fig. 5 contains a conical flow channel 74 and a conical reference flow channel 72. The flow channel 74 is provided with an inlet and an outlet port, as described in connection with Fig. 1 was described. The front windows of the flow cell are through a Lens 76 is formed. The rear end of the cuvette is closed by a window 78. In front of a UV lamp 80, a diaphragm 82 is arranged through which the light is hidden, which leads to disadvantageous losses when it enters the flow channels 72 and 74 reached. The light passing through the aperture 84 is such limited that only limited by the delimitation lines of the beam path shown Light enters the flow channels so that no refraction occurs one An angle can be made which allows the light to fall on the diverging walls of the flow channels in any commonly used liquid would.

Es ist zweckmäßig, die Linse 22 in Fig. 1 als Fenster zu verwenden. Auf diese Weise können die Blendenöffnung 84 und damit die Lampe 80 näher gegenüber der Durchflußküvette angeordnet werden. It is convenient to use the lens 22 in Fig. 1 as a window. In this way, the aperture 84 and thus the lamp 80 can be closer to each other placed in the flow cell.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Achsen der Strömungskanäle einen Abstand von 4,06 mm (0,160 Zoll), und die Linse hat eine Kantendicke von 1,02 mm (0,04 Zoll). Der Krümmungsradius der Linse beträgt 6,60 mm (0,2559 Zoll) . Die Blende ist 14,7 mm (0,58 Zoll) von der Linsenkante entfernt, die am nächsten zu den Eintrittsöffnungen in die Strömungskanäle 72 und 74 liegt. Der Durchmesser der Blendenöffnung beträgt 1,12 mm (0,044 Zoll). Die Länge jedes Strömungskanals beträgt 10,91 mm (0,394 Zoll). Der Durchmesser der Eintrittsöffnung der Strömungskanäle beträgt 1,02 mm (0,040 Zoll) und der Durchmesser der Austrittsöffnungen beträgt 1,52 mm (0,060 Zoll). In the embodiment shown in Fig. 5 have the Axes of the flow channels spaced 4.06 mm (0.160 inches) apart, and the lens has an edge thickness of 1.02 mm (0.04 inch). The radius of curvature of the lens is 6.60 mm (0.2559 inches). The bezel is 14.7 mm (0.58 in) from the edge of the lens, which is closest to the inlet openings in the flow channels 72 and 74. The aperture diameter is 1.12 mm (0.044 inches). The length of each Flow channel is 10.91 mm (0.394 inches). The diameter of the inlet opening the flow channels are 1.02 mm (0.040 inches) and the diameter of the exit openings is 1.52 mm (0.060 inches).

Die Unterkante der Blendenöffnung 84 deckt Licht unterhalb der Begrenzungslinie 90 ab, so daß kein Licht auf die Linse 76 unter einem solchen Winkel auffallen kann, daß es nach Brechung in der Linse 76 auf die obere Wand des Strömungskanals 72 in Fig. 5 auftrifft. In entsprechender Weise deckt dieobere Kante der Blendenöffnung 84 Licht unterhalb der Begrenzungslinie 93 ab, so daß derartiges Licht nicht auf die Linse 76 unter einem solchen Winkel auffallen kann, daß es derart gebrochen wird, daß es auf die untere Wand des Strömungskanals 74 auftrifft. The lower edge of the aperture 84 covers light below the boundary line 90 so that no light can strike lens 76 at such an angle that after refraction in the lens 76 on the upper wall of the flow channel 72 in Fig. 5 applies. Similarly, the upper edge of the aperture covers 84 light below the boundary line 93, so that such light does not the lens 76 may be seen at such an angle that it is so broken becomes that it impinges on the lower wall of the flow channel 74.

Praktisch sämtliches, in die Strömungskanäle eintretendes +rif+ tritt Dient wlra entweaer m aer elusslgKelt adsorbiert oaer aurcn ale Strömungskanäle aus und ist deshalb für die Lichtmessung durch die Nachweiseinrichtung 28 verfügbar. Um Wellenlängen auszufiltern, die nicht gemessen werden sollen, kann ein Lichtfilter 20 Verwendung finden. Dieses Lichtfilter dient jedoch lediglich dazu, daß nur Licht vorherbestimmter Wellenlänge die Nachweiseinrichtung erreicht. Virtually all + rif + entering the flow channels occurs Serves wlra deweaer with the flow of air adsorbs or aurcn all flow channels off and is therefore available for the light measurement by the detection device 28. A light filter can be used to filter out wavelengths that should not be measured 20 find use. However, this light filter only serves to that only light of a predetermined wavelength reaches the detection device.

Deshalb besitzt eine Durchflußzelle gemäß der Erfindung Strömungskanäle, deren Querschnitt sich von dem Lichteintrittsende zu dem Lichtaustrittsende vergrößert. Durch eine derartige konische Ausbildung kann deren Volumen auf das erforderliche minimale Volumen verringert werden, was insbesondere dann besonders vofteilhaft ist, wenn sehr kleine Flüssigkeitsproben analysiert werden sollen, und wenn derartige Zusatzgeräte Verwendung finden, daß eine Verbreiterung der Peaks vermieden wird, bevor die Flüssigkeit in die Megkuvette eintritt. Wenn jedoch die Nachteile einer im Vergleich zu dem notwendigen Volumen etwas größeren Durchflußzelle in Kauf genommen werden können, durch die Verwendung einer derartigen Blende zur Begrenzung des in die Durchflußzelle eintretenden Lichtkegels ein Auffallen von Licht auf irgendeinen Wandungsteil der Durchflußkanäle noch beträchtliche Vorteile erzielt. Therefore, a flow cell according to the invention has flow channels, whose cross section increases from the light entry end to the light exit end. Such a conical design can reduce their volume to the required minimal volume can be reduced, which is particularly advantageous in particular is when very small liquid samples are to be analyzed, and when such Additional equipment is used that avoids broadening of the peaks, before the liquid enters the mega-cuvette. However, if the cons of a Compared to the necessary volume, somewhat larger flow cell accepted by using such a diaphragm to limit the in The cone of light entering the flow cell causes light to fall on any one Wall part of the flow channels still achieved considerable advantages.

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Claims

Claims 1. A method for measuring the absorption capacity of liquid samples that are successively different in a laminar flow Liquids contain, d u r g e n e n n e n n e i n e t that to avoid the effect of dynamic liquid lenses in light measurement the liquid a substantially conical flow channel at the end with the smaller one Cross section is supplied that the liquid from the flow channel into a Area with a larger cross-section is derived, and that the absorption capacity the liquid in the flow channel by detecting the through the end with the larger cross-section of exiting light takes place, so that practically the entire in The amount of light entering the flow channel is measured if it does not come through the liquid is absorbed.

2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the volume of the liquid sample in the flow channel is less than is about 32 microliters, and that the maximum diameter of the flow channel 2 mm.

3. The method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the measurement is made with the aid of ultraviolet light.

4. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c it is noted that the flow rate of the sample liquid in the flow channel between the inlet and the outlet is reduced by at least 50% will.

5. The method according to any one of the preceding claims, since you r c h It is not noted that in order to avoid light losses by Refraction of light that is absorbed in the walls of the flow cell, a Aperture between the light source and the cuvette is arranged with such a Distance and with such a size is provided that no light under one such an angle enters the cuvette that the refraction of this light by the Liquid cause light to fall on the inner walls of the cuvette could, and that a wavelength of light emerging from the cuvette is selected and is measured.

6. The method according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that also the absorption capacity of a reference liquid after passing through measured by light from the same radiation source in a second flow channel is that the aperture and a lens between the light source and each flow channel be arranged, and that light in the two flow channels under such Angle occurs that refraction of light through the liquid does not cause a conspicuousness of light on the inner walls of the flow channels.

7. The method according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that the flow channel is conical.

8. The method according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t that each flow channel is conical.

9. Measuring device for performing the method according to one of the preceding Claims, with a light source, a flow cell for continuous passage a liquid, as well as with a measuring device for measuring the light absorption into the flow cell, that is to say, on the photometric Detection device practically all that is not absorbed by the sample liquid Light strikes and that means for eliminating it through the liquid lenses conditional Effects is provided by a substantially conical flow channel consists, the entrance end of which is arranged with a small cross-section closer to the light source is that there is practically no loss of light caused by the refraction of light these lenses are conditioned on the inner wall of the flow channel.

10 measuring device according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the light source and the measuring device are selected in such a way that that the photometric detection device is a UV detection device.

11. Measuring device according to claim 9 or 10, d a d u r c h g e -k e It should be noted that the flow channel has a volume of less than 32 microliters and has a maximum diameter of less than 2 mm.

12. Measuring device according to one of claims 9-11, d a d u r c h g It is not noted that the angle of divergence between the axis of the flow channel and its wall is between 10 and 30.

13. Measuring device according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the flow channel is frustoconical, through transparent Window is complete, and that the ratio of length to average Diameter is at least 5: 1.

- - - - - the - - - - - -14. Neßelnrntung according to claim 9, in order to defend with a column for liquid chromatography is provided, d u r c h g It is noted that the detection device is practically all by sample liquid Receives unabsorbed light and contains a device to make the effect more dynamic Avoid liquid lenses that consist of a frustoconical Flow channel exists whose smaller cross-sectional end is arranged closer to the light source.

15. Measuring device according to claim 14, d a d u r c h g e k e nn -z e i c h n e t that the detection device is used to detect UV light.

16. Measuring device according to claim 14 or 15, d a d u r c h g e -k It is noted that the flow channel has a maximum diameter of 2 mm.

17. Detection device according to one of claims 14-16, d a d u r ch g e k e n n n z e i c h n e t that the divergence angle between the conical Wall and the axis of the flow channel is between 10 and 30.

18. Measuring device according to one of claims 4-17, d a d u r c h g It is not noted that the ratio of length to average diameter the flow path is at least 5: 1.

19. Measuring device according to claim 9, g e k e n n z e i c h n e t through a sample cell for the continuous passage of the liquid to be analyzed from an inlet near one end along a flow path to one Outlet near the other end, through a device for measuring light absorption in the sample cell, by a photometric detection device, on the practical all unabsorbed light with a predetermined wavelength is noticed, that has passed through the sample cuvette, with a device for avoiding it of light losses due to refraction on the walls of the cuvette, which device to avoid light loss has a pinhole which is placed between the light source and the cuvette is arranged, and which pinhole prevents that Light enters the cuvette which will be refracted to the inner wall of the cuvette could.

20. Measuring device according to claim 19, g e k e n n n z e i c h n e t through a second flow channel for a reference liquid, the device for Prevention of light loss through refraction to the walls of the cuvette Contains pinhole and a lens, thereby preventing light from passing through is broken to the inner walls of the cuvette or the additional flow channel to become.

21. Measuring device according to claim 19, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the photometric detection device for the measurement of ultraviolet Light that is emitted by the light source is used.

22. Measuring device according to one of claims 19-21, d a d u r c h g It is noted that the flow channel has a volume of less than 32 Microliter and a maximum diameter of less than 2 mm.

23. Measuring device according to claim 22, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the wall of the flow cell is at an angle of at least 10 diverges from its axis in the direction of flow.

24. Measuring device according to claim 9, g e k e n n n z e i c h n e t through a photometric detection device on which practically all light is subject to a predetermined Wavelength that has passed through the cuvette and through a Device to prevent light loss by refraction of light on the Wall of the cuvette, which device contains a perforated diaphragm between the Light source and the cuvette is arranged, and prevents it from being let through light enters the cell on the inside wall of the cuvette can be broken.

25. Measuring device according to claim 9, which in an analysis system for Liquid chromatography is provided, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t that the radiation detection means practically all light of a predetermined Receives wavelength that is transmitted by the sample cuvette, and that a Device to avoid radiation losses due to a refraction on the Wall of the flow cell is provided, which consists of a diaphragm between the radiation source and the cuvette and is arranged and dimensioned such that the radiation cannot enter the cuvette at such an angle that the radiation is broken to the wall of the cuvette.