DE2823318B1 - Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehalts eines fliessenden Probemediums - Google Patents

Description

• Das elektrische Signal des Photodetektors 11 wird in
• der elektronischen Einheit 13 verarbeitet, wobei auch die Phasenlage des Lichtzerhackers 4 berücksichtigt wird. Das entstandene Signal wird in der Anzeigeeinheit 14 als Sauerstoffpartialdruck angezeigt oder in dem Ausgang 15 zu einer externen Verarbeitung weitergeleitet.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehalts eines fließenden Probemediums, mit einer Meßzelle, die einen fluoreszierenden Stoff enthält, dessen Fluoreszenzeigenschaften sich bei Beaufschlagung mit dem Probemedium in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt ändern, da dur eh g e k e n n -z e i c h n e t, daß der fluoreszierende Stoff ein auf ein Adsorbens adsorbierter heterozyklischer organischer Fluoreszenzfarbstoff ist.
2. 2. Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehalts eines fließenden Probemediums nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fluoreszierende Stoff in Form einer Schicht angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehalts eines fließenden Probemediums nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluoreszenzfarbstoff Trypaflavin ist.
4. 4. Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehalts eines fließenden Probemediums nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorbens Kieselgel mit einer Porengröße von etwa 10 nm ist.

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehalts eines fließenden Probemediums, mit einer Meßzelle, die einen fluoreszierenden Stoff enthält, dessen Fluoreszenzeigenschaften sich bei Beaufschlagung mit dem Probemedium in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt ändern.

   Es ist bekannt, daß veränderliche Sauerstoffkonzentrationen in Gasströmen aufgrund einer Löschung der Fluoreszenz von photolumineszierenden Verbindungen gemessen werden können. Grundlage des verwendeten Meßprinzips ist die Abhängigkeit der Fluoreszenzausbeute bestimmter Moleküle vom Sauerstoffpartialdruck.

   Die Einrichtung zur Ausführung eines bekannten Verfahrens verwendet auf einer Unterlage einen Film, der ein in einem Lösungsmittel gelöstes, fluoreszierendes Material enthält. Der zu untersuchende Gasstrom wird derart über den Film geleitet, daß die Fluoreszenz des fluoreszierenden Materials proportional zu der im Film absorbierten Sauerstoffmenge gelöscht wird. Das fluoreszierende Material besteht aus Pyren, Coronen, p-Terphenyl oder Ovalen. Es ist in Mineralöl, Decadin, Glycerin, Tetrahydrofuran, Benzol oder Hexan gelöst.

   Das fluoreszierende Material kann in einem Lösungsmittel aufgelöst und in ein Gel gegossen sein. Das Gel wird dann auf ein Substrat gegossen und bleibt dort lokalisiert.

   Die Verwendung der obengenannten polyzyklischen Kohlenwasserstoffe ist nachteilig. Sie zeigen in flüssiger Lösung bei Sauerstoffzufuhr Photooxidation und damit eine Abnahme der Fluoreszenzintensität, die durch die chemische Lebensdauer der Moleküle bestimmt ist (CH 531715).

   Es ist eine weitere Einrichtung zum Messen des Sauerstoffpartialdruckes in strömenden Medien bekannt. Sie besitzt eine rohrförmige Meßzelle mit einer im Wirkungsbereich einer Lichtquelle angeordneten und vom Sauerstoff des zu messenden Mediums beaufschlagten Schicht eines Stoffes, der sich zur Erfassung der sauerstoffpartialdruckabhängigen Lumineszenz eignet und sich bis zu einem Detektor erstreckt.

   Der lumineszierende Stoff besteht aus einer Anthracenlösung. Sie ist mit einer Membran gegenüber dem zu messenden strömenden Medium abgedeckt. Der Sauerstoff diffundiert durch die Membran in die Anthracenlösung ein und löscht proportional zu seiner Menge die durch die Lichtquelle erzeugte Lumineszenz.

   Nachteilig ist auch hier die bereits zum obigen CH-Patent 5 31 715 erwähnte geringe Lebensdauer des polyzyklischen Kohlenwasserstoffes Anthracen, sowie darüber hinaus die Abdeckung mittels einer Membran.

   Durch die Diffusionszeit für den Sauerstoff wird die Ansprechdauer sehr träge (DE-AS 23 46 792).

   Alle bisher zur 02-Messung verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe benötigen UV-Licht zur Anregung.

   Damit wird die Verwendung von Gasentladungslampen notwendig.

   Aufgabe der Erfindung ist, für ein Sauerstoffmeßgerät nach dem Prinzip der Fluoreszenzlöschung die Anordnung und Verwendung eines Fluoreszenzfarbstoffes, mit dem kurze Meßzeiten möglich sind und der eine Miniaturisierung des Sensors zuläßt, zu schaffen.

   Die Lösung erfolgt gemäß den Kennzeichen der

   Patentansprüche.

   Von den heterozyklischen Fluoreszenzfarbstoffen ist bekannt, daß sie in Lösung wenig oder keinen Einfluß von 02 auf die Lumineszenz oder die strahlende Lebensdauer erkennen lassen. Ebenso zeigen sie keinen Einfluß von 02, wenn sie in Kunststoff eingebettet sind.

   Lediglich auf Kieselgel und auch auf Aluminiumoxidpulver ergeben sich Beeinflussungen der Lumineszenz durch 02. Diese Beeinflussungen stehen jedoch für die Lösung der Aufgabe außerordentlich vorteilhaft in keinem Zusammenhang mit der chemischen Lebensdauer dieser Stoffe. Die Lebensdauer bleibt durch 02 nahezu unbeeinflußt. Die Verwendung von Kieselgel als Adsorbens gibt eine kurze Ansprechzeit und gibt Sicherheit gegen ein Auslaufen des Adsorbenten.

   Die Handhabung ist einfach. Die heterozyklischen Fluoreszenzfarbstoffe erlauben mit ihrem günstigen Spektralbereich einfache Lichtquellen und Detektoren.

   Damit wird die Verwendung von Lichtleitern möglich, die Miniaturisierung stellt sich einfach.

   Ein Ausführungsbeispiel eines Sauerstoffmeßgerätes unter Verwendung des Fluoreszenzfarbstoffes Trypaflavin ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

   Das Sauerstoffmeßgerät besteht aus den Geräteteilen Sender-Empfänger 1 und der Meßzelle 2. Das Licht der Lichtquelle 3 wird mittels des mechanischen Lichtzerhackers 4 moduliert und gelangt durch das optische Bandfilter 5 und den Lichtleiter 6 in die Meßzelle 2.

   In der Meßzelle 2 regt das Licht den fluoreszierenden Stoff 7, der auf einem Halteelement 8 angeordnet ist, zur Fluoreszenz an. Der fluoreszierende Stoff 7 besteht aus einem Kieselgelpulver, auf dem der Fluoreszenzfarbstoff Trypaflavin adsorbiert ist. Der fluoreszierende Stoff 7 und das Halteelement 8 bilden das austauschbare Sensorelement 9. Der Zwischenraum zwischen den optischen Elementen 6, 10 und 11 und dem Sensorelement 9 bildet den Gaskanal 12.

   Der Sauerstoffanteil der durch den Gaskanal 12 geleiteten Gasprobe beeinflußt durch Löschung die Fluoreszenz.

   Das Fluoreszenzlicht wird in der Meßzelle 2 mittels des optischen Filters 10 vom Anregungslicht aus dem Lichtleiter 6 getrennt und in dem Photodetektor 11 in ein elektrisches Signal umgewandelt.