DE2804972C2

DE2804972C2 - Optisches Analysengerät

Info

Publication number: DE2804972C2
Application number: DE2804972A
Authority: DE
Inventors: Takao Imaki; Kozo Kyoto Ishida; Kennosuke Otu Kojima
Original assignee: Horiba Ltd
Current assignee: Horiba Ltd
Priority date: 1977-02-12
Filing date: 1978-02-06
Publication date: 1982-05-06
Also published as: JPS5399985A; US4193695A; JPS6137574B2; DE2804972A1

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Analysengerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Gerät zur Analyse von Stoff gemisch en, die in eine von einem Meßlichtbündel durchstrahlte Küvette eingebracht sind, durch Messung der unterschiedlichen S'.-ahlenabsorption ist aus der DE-OS 25 24 430 bekannt Die Pnnzipderstellung einer solchen Analysenvorrichtung zeigt die F i g. 1 der beigefügten Zeichnung, wenngleich die in der Zeichnung parallel zur Lichtstrecke verlaufende Antriebswglle 1 eines Chopper- oder Unterbrecherelements 2 auch eine in der Plattenebene, also senkrecht zum Meßlichtbündel, ausgerichtete rotierbare Welle sein kann. Das Chopperelement 2 unterbricht das von der nicht näher bezeichneten Lichtquelle ausgehende Meßiichtbündel innerhalb eines mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehenden Spalts 5, der zwischen einem Fenstc 3 auf der Seite der Lichtquelle und einem Fenster 4 auf der Seite der Meßküvette vorhanden ist. Dieser Spalt 5 zwischen den Fenstern 3 und 4 erfordert nicht nur einen bestimmten Raumbedarf im Gerät, er bringt vor allem den Nachteil, daß ein toter Raum vorhanden ist, der zudem vollständig gegen die Umwelt abgedichtet sein muß, um Einflüsse von Störgasen von außen im Bereich des Chopperelements 2 zu verhindern, die zu fehlerhaften Ergebnissen führen können, insbesondere, wenn sich ein Fremdgas in der atmosphärischen Luft befindet, die leicht in den Spalt 5 eintritt (siehe Pfeil a in F i g. I). Der Versuch, das Eindringen solcher Störfaktoren in den toten Raum bzw. Spalt 5 zu verhindern, führt zu technisch aufwendigen und unbefriedigenden Lösungen, da ein wirklich gasdichter Durchtritt der Antriebswelle 1 bzw. des Chopperelements 2 technisch kaum zu beherrschen ist.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein optisches Analysengerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß unter Vermeidung des toten Raums oder Spalts 5 im Weg des Meßlichtbündels sämtliche durch Fremdgase in der atmosphärischen Luft bedingten Störungen vermieden werden und eine kompakte Bauweise möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der Vorrichtung, der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß das plattenförmige Element innerhalb der Küvette angeordnet ist

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung kann die Welle des plattenförmigen Elements über eine Magnetkupplung angetrieben werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des plattenförmigen Elements innerhalb der Meßküvette wird die gestellte Aufgabe unkompliziert und vollständig gelöst ίο und eine bisher unerreichte Genauigkeit bei optischen Analysen möglich. Die Anordnung des plattenförmigen Elements innerhalb der Meßküvette eignet sich besonders für Infrarot- und Ultraviolettspektrometer.

Mit der Anordnung des plattenförmigen Elements in :5 der Meßküvette werden Fenster und tote Räume vermieden; die gesamte Einrichtung läßt sich kompakt in einer gemeinsamen Kammer unterbringen.

Die erfindungsgemäße Lösung der Anordnung des plattenförmigen Elements in der Meßküvette bietet als zusätzlichen Vorteil die Möglichkeit ohne besonderen Platzbedarf das plattenförmige Element um eine zur Achse der Meßküveiie senkrechte Achse zu drehen, so daß eine annähernd sinusförmige Unterbrechung des Meßlichtbündels erfolgt und die Weiterverarbeitung von Ausgangssignalen eines das unterbrochene Licht empfangenden Detektors erleichtert wird, wobei gleichzeitig eine Verbesserung des Nutz-Störverhältnisses des Detektors e/Teicht wird.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert Es zeig·

F i g. 1 eine bereits erläuterte Prinzipdarstellung eines zum Stand der Technik gehörenden optischen Analysegeräts;

Fig.2 eine der Fig. 1 ähnliche Schnittdarstellung eines nachstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig.3a und 3b Einzelheiten der Ausführungsform von Fig.2;

Fig.4a und 4b ein pl&uenföimiges Element mit gewellter Plattenfläche und

Fig.5 Einzelheiten eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 2 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Infrarotspektrometer 6 zur Gasanalyse vom sogenannten Ein-Zellentyp mit einer Lichtquelle 7, deren Meßlichtbündel eine Meßküvette 8 durchsetzt und auf einen Detektor 9 mit Detektorelement 9' gelangt. Senkrecht zu der zwischen der Lichtquelle 7 und dem Detektor 9 verlaufenden Meßlichtstrecke und in einer Position zwischen den Elementen 7 und 9 ist eine Welle 10 drehbar gelagert, über welche ein plattenförmiges Element 12 durch einen Motor 11 beispielsweise in Pfeilrichtung b antreibbar ist. Bei der in Fig. 2 bzw. Fig.3a dargestellten Augenblicksposition des plattenförmigen Elements 12 gelangt eine maximale Lichtmenge auf das Detektorelement 9'. In der Augenblicksposition gemäß F i g. 3b dagegen ist das Meßlichtbündel ständig unterbrochen.

Die Meßküvette 8 weist einen Einlaß 13 und einen Auslaß 14 für ein zu prüfendes Gas, eine durch eine Dichtung 16 verschlossene Montageöffnung 15 zum Einsetzen des plattenförmigen Elements 12 in die Meßküvette 8 und zwei stirnseitige Fenster 17 und 18

6^r> auf, durch welche der Infrarot-Meßlichtstrahl in die Meßküvette 8 ein- bzw. aus dieser austritt.

Wird bei in die Meßküvette 8 eingeleitetem zu prüfendem Gas der Motor 11 eingeschaltet, so

unterbricht das jetzt rotierende plattenförmige Element 12 innerhalb der MeQküvette 8 den Meßlichtstrahl intermittierend entsprechend einer Sinusfunktion, wobei der maximale Lichtdurchlaß bei der in den Fig.2 und 3a dargestellten Unterbrechungspostion erfolgt, während nach einer 90°-Drehung der Welle 10 die Position von F i g. 3b erreicht ist, in der kein oder kaum noch Licht von der Lichtquelle 7 zum Detektorelement 9' gelangt. Bei einem sich über 360° erstreckenden RotationszykJ'js des plattenförmigen Elements 12 erfolgt also ein zweimaliger voller Lichtdurchlaß und eine zweimalige Lichtunterbrechung. Als Detektorelement 9' in Fig.2 ist ein Kondensatormikrofon vorgesehen.

Die Anordnung des plattenförmigen Elements 12 in der Meßküvette 8 läßt sich außer bei den bereits erwähnten Infrarot- und UUraviolettspektrometem auch bei anderen optischen Meßinstrumenten verwenden, bei denen eine Unterbrechung des Meßlichtstrahls vorgesehen ist, beispielsweise bei optischen Meßeinrichtungen, die mit Laserlicht arbeiten. Außerdem ist das opiische Anaiysengerät nicht nur für die Analyse von Gasen sondern auch beispielsweise von flüssigen Proben verwendbar.

Die Anordnung des plattenförmigen Elements 12 in der Meßküvette 8 eignet sich nicht nur für optische Analysengeräte mit einer Zelle bzw. Meßküvette S sondern auch für Doppel-Zellengeräte.

Die Fig.4a und 4b zeigen plattenförmige Elemente 12 mit gekrümmten Teilflächen.

Als Material für das plattenförmige Element 12 kann beispielsweise Aluminium oder ein anderes Metall verwendet werden, welches für das gesamte Lichtquellenspektrum undurchlässig ist. Soll der Meßlichtstrahl dagegen nur selektiv unterbrochen werden, so kommen geeignete Filtermaterialien in Frage.

Bei der Ausführungsform nach Fig.5 ist das plattenförmige Element 12 innerhalb einer stufenförmigen Erweiterung 22 in der Wand der Meßküvette 8 gelagert, um das Durchscheinen von Restlicht bei der Unterbrechung des Meßlichtstrahl zu vermeiden.

Für das plattenförmige Element 12 sind verschiedene Antriebsmechanismen möglich, beispielsweise in Form einer Magnetkupplung, bei welcher der Motor 11 eine entweder als Permantmagnet oder aus Weicheisen gefertigte kotorplatte verdreht, Jurch die eine im Abstand davun befindliche und inn^ri-alb der Meßküvette 8 angeordnete Kupplungsplatte rotierend angetrieben wird, die ebenfalls aus Weicheisen oder Permanentmagnetmaterial bestehen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!.Optisches Analysengerät mit

a) einer Lichtquelle zur Erzeugung eines Meßlichtbündels,

b) einer von dem Meßlichtbündel durchsetzten und ein zu untersuchendes Fluid enthaltenden Küvette,

c) einem Detektor zur Erfassung des durch die Küvette getretenen Lichts,

d) einem Chopper in Form eines plattenförmigen Elements, das an einer in der Plattenebene liegenden und senkrecht zum Meßlichtbündel ausgerichteten rotierbaren Welle befestigt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

e) das plattenförmige Element (12) innerhalb der Küvette (8)

angeordnet ist.
2. Optisches Analysengerät nach Anspruch I₁ dadurch gtdcennzeichnet, daß die Welle (10) des plattenförmigen Elements (12) über eine Magnetkupplung antreibbar ist