DE2842343A1

DE2842343A1 - Fluoreszenz-messanordnung

Info

Publication number: DE2842343A1
Application number: DE19782842343
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Phys Oster
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1980-04-10
Also published as: JPS5548642A

Description

Fluoreszenz-Meßanordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fluoreszenz-Meßanordnung mit einer mit einem Meßmedium beschickten Meßküvette, in welche ein Lichtleiterbündel führt, dessen Stirnfläche senkrecht zur Küvetten-Längsachse angeordnet ist und das außerhalb der Küvette in zwei Stränge aufgeteilt ist, wovon der erste Strang mit einem für die Fluoreszenzstrahlung empfindlichen Empfänger und der zweite Strang mit einer W-Strahlungsquelle verbunden ist.
Eine derartige Meßanordnung ist aus der Zeitschrift "Analytical Chemistry" Vol. 48, Nr. 14, Dec. 1976, Seite 2275 bis 2277 bekannt. Die Verteilung der strahlenden und empfangenden Lichtleiter im Lichtleiterbündel ist dort ungeordnet. Einstrahlungs- und Empfangswinkel, von der Stirnfläche des Lichtleiterbündels aus gesehen, sind etwa gleich.
Es besteht die Aufgabe, die Empfindlichkeit der bekannten Anordnung zu verbessern und eine weitgehend lineare Abhängigkeit des empfangenden Lichtstroms von der Konzentration der gesuchten Komponente im Meßmedium zu erhalten.
Eine Lösung der Aufgabe wird darin gesehen, daß bei einer Fluoreszenz-Meßanordnung der eingangs genannten Art sich die Anzahl der empfangenden Lichtleiter zu der Anzahl der strahlenden Lichtleiter in der Stirnfläche des Lichtleiterbündels wie 2 : 1 bis 3 : 1 verhält und daß die Stirnflächen der Lichtleiter so ausgebildet sind, daß die empfangenden Licht leiter einen gegen den halben Raumwinkel gehenden Akzeptanzwinkel aufweisen und die Strahlung aus den strahlenden Licht leitern in einen möglichst kleinen Raumwinkel austritt.
Dabei ist eine möglichst gleichmäßige Verteilung der empfangenden und strahlenden Licht leiter über die Stirnfläche des Lichtleiterbündels anzustreben.
Es ist vorteilhaft, wenn Jeder strahlende Lichtleiter in der Stirnfläche des Lichtleiterbündels von empfangenden Lichtleitern umgeben ist.
Die Küvette ist so zu bemessen, daß an ihren Wänden keine Absorption der aus der Stirnfläche des Lichtleiterbündels austretenden Strahlung auftritt.
Da durch die Eigenabsorption des Fluoreszenzlichts die Meßlinearität beeinträchtigt werden kann, wenn die Eigenabsorption in einem nicht mit anregendem Licht erfüllten Raum auftritt, ist dafür zu sorgen, daß die Durchmesser d der strahlenden Lichtleitfasern folgender Beziehung genügen: da0?%5 a c wobei a die Extinktion bei der Fluoreszenz-Wellenlänge der reinen Gaskomponente und c die Konzentration der fluoreszierenden Gaskomponente (1 für 100 96) ist.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 im folgenden erläutert.
Figur 1 zeigt stark schematisiert eine Fluoreszenz-Meßanordnung mit einer Meßküvette 1, die über einen Anschluß 2 mit dem Meßgas beströmt wird, dessen Anteil an z. B. Schwefeldioxyd durch Messung der Intensität der durch W-Licht angeregten Fluoreszenz bestimmt werden soll. Das Meßgas verläßt die Küvette 1 über den Auslaß 3. Einlaß und Auslaß sind so angeordnet, daß durch tangentiale Einströmung eine Zyklonwirkung erreicht wird, um einer Verschmutzung der senkrecht zur Küvettenachse angeordneten Stirnfläche 6 eines Lichtleiterbündels 5 zu begegnen.
Außerhalb der Küvette 1 teilt sich das Lichtleiterbündel 5 in zwei Stränge auf, wovon der erste Strang 7 mit einem für Fluoreszenzlicht empfindlichen Empfänger 9 und der zweite Strang 8 mit einer Uv-Strahlungsquelle 10 verbunden ist.
Wie die in Figur 2 dargestellte Ansicht auf die Stirnfläche 6 eines Ausführungsbeispiels des Lichtleiterbündels 5 erkennen läßt, sind die vorzugsweise aus Quarz hergestellten und deshalb auch bei hohen Temperaturen des Meßmediums einsetzbaren einzelnen Lichtleiter so angeordnet, daß die empfangenden Lichtleiter 17 des Strangs 7 und die strahlenden Lichtleiter 18 des Strangs 8 des Lichtleiterbündels 5 gleichmäßig über die Stirnfläche verteilt sind, und zwar so, daß strahlende Lichtleiter -18 Jeweils von empfangenden Lichtleitern 17 umgeben sind.
Die Stirnflächen der empfangenden Lichtleiter 17 sind beispielsweise durch Atzen mattiert, so daß ihr Akzeptanzwinkel gegen den halben Raumwinkel geht und ein möglichst großer Anteil der von der W-Strahlung angeregten Fluoreszenzstrahlung empfangen werden kann.
Die strahlenden Licht leiter 18 bzw. deren Stirnflächen sind so ausgebildet, daß die von der W-Strahlungsquelle 10 kommende Strahlung wenigstens annähernd achsparallel abgestrahlt wird. Tritt eine in der Praxis unvermeidliche Divergenz des abgestrahlten W-Lichtes auf, so ist die Küvette 1 in ihren geometrischen Abmessungen so auszulegen, daß keine Wandabsorption auftritt.

Claims

PatentansPrilche f YÖ. Fluoreszenz-Meßanordnung mit einer mit einem Meßmedium beschickten Meßküvette, in welche ein Lichtleiterbündel führt, dessen Stirnflache senkrecht zur Küvetten-Längsachse angeordnet ist und das außerhalb der Küvette in zwei Stränge aufgeteilt ist, wovon der erste Strang mit einem für die Fluoreszenzstrahlung empfindlichen Empfänger und der zweite Strang mit einer W-Strahlungsquelle verbunden ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß sich die Anzahl der empfangenden Lichtleiter (17) zu der Anzahl der strahlenden Lichtleiter (18) wie 2 : 1 bis 3 : 1 verhält und daß die empfangenden Lichtleiter (17) einen gegen den halben Raumwinkel gehenden Akzeptanzwinkel aufweisen und die Strahlung aus den strahlenden Lichtleitern (18) in einen möglichst kleinen Raumwinkel austritt.
2. Fluoreszenz-Meßanordnung nach Anspruch 1, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h eine gleichmäßige Verteilung der empfangenden und strahlenden Lichtleiter (17, 18) über die Stirnfläche (6) des LichtleiterbUndels (5).
3. Fluoreszenz-Neßanordnung nach Anspruch 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Jeder strahlende Lichtleiter (18) in der Stirnfläche (6) des Lichtleiterbündels (5) von empfangenden Lichtleitern (17) umgeben ist.
4. Fluoreszenz-Meßanordnung nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lichtleiter (17, 18) aus Quarz hergestellt sind.
5. Fluoreszenz-Meßanordnung nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n-e t , daß die Durchmesser (d) der strahlenden Lichtleiter (18) folgender Beziehung genügen: 0,025 a . c wobei a die Extinktion bei der Fluoreszenz-Wellenlänge der reinen Gaskomponente und c die Konzentration der fluoreszierenden Gaskomponente (1 für 100 96) ist.
6. Fluoreszenz-Meßanordnung nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßküvette (1) so bemessen ist, daß an ihren Wänden keine Absorption der aus der Stirnfläche (6) des Lichtleiterbündels (5) austretenden Strahlung auftritt.
7. Fluoreszenz-Meßanordnung nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Meßgas tangential in die Meßküvette (1) einströmt.