DE2649746B2 - Photometrische Vorrichtung zur Messung des von einem Material durchgelassenen Lichts - Google Patents

Description

33

Die Erfindung betrifft eine photometrische Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Mit photometrischen Vorrichtungen werden zuverlässige Messungen nur dann erzielt, wenn sich nach Ablauf einer Einlaufzeit stabile Verhältnisse der Lichtquelle eingestellt haben. Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (DE-OS 20 03 449) ist Vorsorge für eine stabile Lichtquelle durch Stabilisierung der Lampe getroffen, wobei erst eine bestimmte Zeit nach Einschalten der Lichtquelle die Signalverarbeitungsschaltung aufgetastet wird und das Ausgangssignal vom Lichtdetektor verarbeitet und an die Anzeigeeinrichtung weiterleitet. Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch einen relativ hohen Stromverbrauch, da die Zeit bis zum Beginn der Messung relativ groß bemessen sein muß, um sicherzustellen, daß trotz schwankender Anheizzeit jedenfalls stabile Lichtverhältnisse erreicht sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der der Stromverbrauch auf ein Minimum beschränkt wird und dennoch sichergestellt ist, daß die Lampe immer im gleichen Betriebszustand ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruchs gelöst.

Dadurch, daß die Signalverarbeitungseinrichtung sofort nach Erreichen einer bestimmten Lichtintensität aktiviert wird, tritt keine überflüssige Betriebszeit auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol gend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt μ

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer photometrischen Vorrichtung, mit der ein analoges Signal angezeigt wird; Fig.2 die Arbeitsfolge der Vorrichtung der Fig. 1, wobei die den Zeitablauf anzeigenden Abszissen nicht maßstabgerecht sind;

Fig.3 eine Anordnung einer Lichtquelle, eines Lichtdetektors und einer Probenküvette für Einfachblitzbetrieb der Vorrichtung der F i g. 1;

Fig.4 eine Anordnung einer Lichtquelle, eines Lichtdetektors, einer Probenküvette und einer Bezugsküvette für Doppelblitzbetrieb der Vorrichtung der F i g. 1 und

F i g. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Doppelblitzvorrichtung.

In F i g. 1 ist eine Küvette 10, die eine Flüssigkeitsprobe 12 enthält, zwischen einer Lichtquelle 14 und einem Lichtdetektor 16, ζ. Β. einer Fotodiode, angeordnet. Die Lichtquelle 14 ist über eine Betriebsschaltung 18 und einen Tastschalter 20, der in Ruhestellung offen ist, mit einer Batterie 21 verbunden, wobei wahlweise auch eine Netzstromversorgung verwendet werden kann. Die Fotodiode 16 ist über eine Verarbeitungsschaltung 22 mit einer Halteschaltung 24 verbunden, die ihrerseits über einen Regelwiderstand 26 mit einer Anzeigeeinrichtung 28 verbunden ist. Die Verarbeitungsschaltung 22, die Halteschaltung 24 und die Anzeigeeinrichtung 28 sind gemeinsam mit der Seite des Tastschalters 20 verbunden, mit der auch die Betriebsschaltung 18 verbunden ist

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung anhand der F i g. 1 und 2 beschrieben.

Die Lichtquelle 14, beispielsweise der Glühfaden einer Wolframlampe, wird zwischen den Zeitpunkten Si und S₄ blitzlichtartig betrieben. Durch Schließen des Tastschalters 20 erhält die Lampe über die Betriebsschaltung 18 eine Spannung K, und die Temperatur bzw. die Helligkeit der Lampe steigen mit der Zeit gemäß Kurve L an. Die Ausgangsspannung der Fotodiode 16 steigt auf ähnliche Weise mit einer Verzögerung an, und zwar gemäß Kurve M. Die Intensität des emittierten Lichts kann beispielsweise durch einen (nicht gezeigten) Temperatur- oder Helligkeitsfühler ermittelt und in einem (nicht gezeigten) Vergleicher mit einem Signal N verglichen werden, das der erforderlichen Helligkeit entspricht. Sobald die erforderliche Helligkeit erreicht ist, und zwar typisch nach weniger als 1 see zum Zeitpunkt S₂, erzeugt der Vergleicher ein Steuersignal, das die Verarbeitungsschaltung 22 und die Halteschaltung 24 aktiviert.

Die Verarbeitungsschaltung 22 kann die Ausgangsspannung der Fotodiode 16 beispielsweise in ein Signal umsetzen, welches das Absorptionsvermögen oder die Durchlässigkeit der Flüssigkeitsprobe 12 darstellt. Zum Zeitpunkt S₂ erzeugt die Verarbeitungsschaltung 22 ein der Ausgangsspannung Pauf der Kurve Mentsprechendes Signal, das der Halteschaltung 24 zugeführt wird. Die Halteschaltung 24 liefert ein entsprechendes Konstantsignal über den Regelwiderstand 26 zur Anzeigeeinrichtung 28, von der es angezeigt wird.

Kurz nach dem Zeitpunkt S₂ wird zum Zeitpunkt S₄ durch die Betriebsschaltung 18 die Lampenspannung abgeschaltet. Alternativ ist es möglich, gleichzeitig auch die Verarbeitungsschaltung 22 abzuschalten. Da die Halteschaltung 24 über den Zeitpunkt S₄ hinaus in der Haltestellung bleibt, bleibt die Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung 28 bestehen, solange der Beobachter den Tastschalter 20 geschlossen hält.

Die Verwendung integrierter Schaltungen ermöglicht eine präzise Funktion der Vorrichtung unabhängig von Speisespannungsschwankungen im Bereich von 11 bis 18 Volt.

F i g. 3 zeigt eine Anordnung der Lichtquelle 14, der Küvette 10 und der Fotodiode 16 der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung. Die Lichtquelle 14, beispielsweise eine Wolframlampe, und die Fotodiode 16 sind in einen Epoxydharzblock 30 eingebettet, der eine Ausnehmung 32 aufweist. Die Küvette 10 wird in die Ausnehmung 32 derart eingebracht, daß das von der Lichtquelle 14 emittierte Licht durch die in der Küvette 10 enthaltene Flüssigkeitsprobe 12 hindurchgeht.

Üblicherweise wird zwischen den Messungen die iü Nullstellung der Anzeigeeinrichtung bei Abwesenheit einer Probe überprüft und dabei zweckmäßigerweise eine 0%-Absorption oder eine 100%-DurchIässigkeit durch eine Einrichtung wie z. B. eine variable Irisblende in der optischen Bahn oder durch einen an die π Fotodiode angeschlossenen Verstärker mit veränderlichem Versiärkungsgrad eingestellt. Zur Nullstellung dient der Regelwiderstand 26, der praktisch die Verstärkung oder die Instrumentenempfindlichkeit verändert. Diese Nullstellung kann durrh Halten der Anzeigeeinrichtung mittels geschlossenem Tastschalter 20 nach einem einzigen Blitzlicht vorgenommen werden, so daß sich das bei anderen Vorrichtungen erforderliche Probieren mit wiederholten Blitzlichtern erübrigt. _·-,

Die Vorrichtung kann auch als Doppelblitzvorrichtung ausgeführt sein. F i g. 4 zeigt eine dafür geeignete Anordnung der Lichtquelle 14, der Fotodiode 16, der Probenküvette 10 und einer Bezugsküvette 40. Die Lichtquelle 14 und die Fotodiode 16 sind in einen so Epoxydharzblock 34 eingebettet, der eine Ausnehmung 36 aufweist. Diese ist etwas größer als eine Küvettenhalterung 38, die die Küvette 10 mit der Probeflüssigkeit 12 und die Bezugsküvette 40 mit einer Bezugsflüssigkeit 42 wie z. B. destilliertem Wasser oder einer Reagenzlösung vi trägt. Die Ausnehmung 36 enthält eine Indizierungsvorrichtung 46, die mit der Vorderkante der Küvettenhalterung 38 und einer darin vorgesehenen Aussparung 48 zusammenarbeitet und die beiden Stellungen der Küvettenha'terung ermittelt, in denen sich die Probetiflüssigkeit 12 und die Bezugsfiüssigkeit 42 nacheinander zwischen der Lichtquelle 14 und der Fotodiode 16 befinden. Die Indizierungsvorrichtung 46 verursacht entsprechend den ermittelten Stellungen über die Betriebsschaltung 18 das zweimalige Aufleuchten der Lichtquelle 14. Dementsprechend erhält die Verarbeitungsschaltung 22 nacheinander zwei Signale, nämlich ein der Probeflüssigkeit entsprechendes Signal R und ein der Bezugsflüssigkeit entsprechendes Signal Q, jedes von denen gemäß dem Ablauf in Fig.2 erzeugt wird, und ist in diesem Fall so ausgelegt, daß sie die zum expontiellen Abfall vom Pegel R auf den Pegel Q erforderliche Zeit (h— fi) mißt, wie in Fig. 5 gezeigt. Diese entspricht der Anwendung des Beerschen Gesetzes und gestattet die Anzeige des Absorptionsvermögens, das in logarithmischem Maßstab ist, durch eine Linearvorrichtung.

Insbesondere bei dem letztgenannten Ausführungsbeispiel bietet sich eine Digitalanzeige an, die sinngemäß von der Halteschaltung 24 gesteuert wird.

In bestimmten Fällen, beispielsweise zur Verfolgung chemischer Reaktionsabläufe in der Probe, kann es erwünscht sein, das Blitzlicht in Intervallen zu wiederholen und die vorzugsweise digitale Anzeige bei jedem Blitzlicht auf den neuesten Stand zu bringen. Diese Betriebsweise kann mit Hilfe eines mit der Betriebsschaltung 18 verbundenen Impulsgeber durchgeführt werden. Zur Stromersparnis kann die Anordnung so getroffen sein, daß während der Arbeit der Lichtquelle die Anzeige ausgeblendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Photometrische Vorrichtung zur Messung des von einem Material durchgelassenen Lichts mit einer Lichtquelle zur Beleuchtung des Materials, mit s einem Lichtdetektor zum Empfang des durch das Material gegangenen Lichts, mit einer Betriebsschaltung zum ein- oder mehrmaligen kurzzeitigen Einschalten der Lichtquelle, mit einer Signalverarbeitungs- und einer Anzeigeeinrichtung, und mit einer Spannungsquelle zur Versorgung der Betriebsschaltung, des Lichtdetektors sowie der Signalverarbeitungs- und der Anzeigeeinrichtung, gekennzeichnet durch

   a) einen Fühler zur Erfassung einer die Intensität is des emittierten Lichts der Lichtquelle (14) repräsentierenden Größe,

   b) einen Vergleicher zum Vergleich des Ausgangssignals des Fühlers mit einem Referenzwert und zur Abgabe eines die Signalverarbeitungseinrichtung (22, 24) zur Aufnahme des Ausgangssignals des Lichtdetektors (16) aktivierenden Steuersignals, wenn die Intensität des emittierten Lichts einen bestimmten Wert erreicht hat und

   c) einen die Betriebsschaltung (18), den Lichtdetektor (16), den Fühler, sowie die Signalverarbeitungs- und die Anzeigeeinrichtung (22, 24 bzw. 28) mit der Spannungsquelle (21) nur während seiner Betätigung von Hand verbindenden Tastschalter (20).