DE2934581A1

DE2934581A1 - Refraktometer

Info

Publication number: DE2934581A1
Application number: DE19792934581
Authority: DE
Inventors: Mikio Ito; Minoru Okuda
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1978-08-29
Filing date: 1979-08-27
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE7924327U1; US4243321A; JPS6150253B2; JPS5531915A

Description

- 4 Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Refraktometer, das bequem zu handhaben ist und insbesondere eine Pumpeinrichtung aufweist.

Es sind handliche oder leicht zu handhabende Refraktometer bekannt, bei denen eine Probe auf die Oberfläche eines Prismas getropft und darüber eine transparente Abdeckung angeordnet wird, um die Probe über die Prismenoberfläche zu verteilen, woraufhin die Probe mit Licht von aussen beleuchtet und der Grenzwinkel der Totalreflexion gemessen wird, der durch den Brechungsindex der Probe und des Prismas bestimmt ist. Bei derartigen Refraktometern muss die Person, die die Messung durchführt, jedoch die schwierigen Vorgänge des Einbringens der Probe unter Verwendung einer Pipette und des Auftropfens der Probe auf das Prisma immer dann ausführen, wenn die Messung erfolgt. Es gibt auch Refraktometer, die mit einer Pumpeinrichtung versehen sind, um diesen Nachteil auszuschalten, der den oben beschriebenen handlichen Refraktometern eigen ist, diese Refraktometer sind jedoch gross und schwer und daher nicht tragbar. Es sind weiterhin tragbare Refraktometer vorgeschlagen worden, die eine Pumpeinrichtung aufweisen,diese Refraktometer sind jedoch pistolenförmig ausgebildet und schlecht tragbar sowie in ihrem Aufbau kompliziert.

Ziel der Erfindung ist ein handliches Refraktometer mit einer Pumpeinrichtung, das kompakt und leicht tragbar ist sowie einen einfachen Aufbau hat.

Ein besonders bevorzugter Gedanke der Erfindung besteht in einem Refraktometer, bei dem eine Probe auf ein Prisma über eine Pumpeinrichtung aufgebracht wird, woraufhin die Probe beleuchtet wird, um den Grenzwinkel der Totalreflexion zu messen, der durch den Brechungsindex der Probe und des Prismas

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bestimmt ist. Das Refraktometer weist ein im wesentlichen rechteckiges parallelepipedförmiges Rahmenelement, einen Zylinder, der im Rahmenelement vorgesehen ist und einen Kolben aufweist, der gleitend verschiebbar am oberen Ende des Kolbens vorgesehen ist, einen Betrachtungsokulartubus, der seitlich im Rahmenelement und neben dem Zylinder angeordnet ist, eine Prismenhalteeinrichtung und eine Reflektoreinrichtung auf, die einen Lichtstrahl, der vom Prisma austritt, zum Betrachtungsokulartubus lenkt.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Querschnittsansicht.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A¹ in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Skalenplatte.

Fig. 4 zeigt die Bedienung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Refraktometers.

Fig. 5 zeigt die Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel einer Pumpeinrichtung und eines Prismas für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Refraktometers.

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Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,während Fig. 2 eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A¹ in Fig. 1 zeigt. In einem im wesentlichen rechteckigen parallelepipedförmigen Rahmenelement 1 mit einer kurzen Längenabmessung B, einer kurzen Breitenabmessung C und einer kurzen Tiefenabmessung D sind ein Betrachtungsokulartubus 2 und ein Zylinder 4,dessen unteres Ende durch die Oberfläche eines Prismas 3 dicht abgeschlossen ist, derart angeordnet, dass die Längsrichtungen des Okulartubus 2 und des Zylinders 4 mit der Längsrichtung A des Rahmenelementes 1 zusammenfallen. Ein Okularteil 5 ist an einem Ende des Betrachtungsokulartubus 2 angeordnet und steht vom Rahmenelement 1 vor. Ein gleitend verschiebbar im Zylinder 4 angeordneter Kolben 6 weist einen Bedienungsknopf 7 auf, der in einem Stück damit verbunden ist, wobei der Bedienungsknopf 7 vom Rahmenelement 1 derart vorsteht, dass er neben dem Okularteil 5 liegt. Um leichter in den Okularteil 5 sehen zu können, ist der Bedienungsknopf 7 so ausgebildet, dass sein Ende an einer Stelle unter dem Ende des Okularteils 5 liegt. Der Kolben 6 ist durch eine Kompressionsfeder 40 in eine derartige Richtung vorgespannt, dass das Innenvolumen des Zylinders 4 erhöht wird,und die Aufwärtsbewegung des Kolbens ist über einen. Flansch 41 blockiert, der im Zylinder 4 vorgesehen ist. Der Zylinder 4 wird durch einen O-Ring 42 luftdicht gehalten. Der untere Teil 4a des Zylinders 4 besteht aus einem transparenten Kunststoffmaterial und weist eine öffnung 8 auf, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Ein Rohr 9 dient dazu, das Innere des Zylinders 4 mit der Aussenseite zu verbinden, wobei ein Ende des Rohres mit der öffnung 8 verbunden ist, während das andere Ende aus dem Rahmenelement 1 heraus vorsteht. Eine Lichtquelle 10 ist neben dem transparenten Teil 4a des Zylinders 4 vorgesehen und kann über eine nicht darge-

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stellte Zuleitung dadurch an- und abgeschaltet werden, dass von aussen ein Schalter 11 geschlossen und geöffnet wird. Ein Spiegel 12 bildet einen den Lichtweg umschaltenden Spiegel, um das Licht vom Prisma 3 zum Betrachtungsokulartubus

2 zu lenken. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spiegel 12 an einem Halteelement 14 für das Prisma 3 über eine Plattenfeder 13 befestigt und wird der Spiegel 12 durch die Kraft der Feder 13 gegen ein Wärmeausdehnungselement 15 gedrückt. Das Wärmeausdehnungselement 15 ist an einem Element 14' befestigt, dessen Ende mit dem Halteelement 14 verbunden ist. Die Dehnung des Wärmeausdehnungselementes 15 entspricht somit der Temperatur des Halteelementes 14, d.h. der Probe auf dem Prisma. Durch die Expansion und die Kontraktion des Wärmeausdehnungselementes 15 wird der Spiegel 12 gedreht, wodurch der Spiegel 12 den Lichtstrahl vom Prisam 3 verschiebt und eine Temperaturkompensation bewirkt. Einzelheiten dieser Kompensation werden später in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben. Der Betrachtungsokulartubus 2 ist mit einer Skalenplatte 16 versehen. Auf der Skalenplatte 16 ist eine Skala ausgebildet, die in Fig. 3 dargestellt ist und Teilstriche der Brechungsindizes und Dichten aufweist. Der Lichtstrahl vom Prisma

3 wird durch den Spiegel 12 reflektiert, woraufhin er auf der Skalenplatte 16 über ein passendes Objektiv 17 scharf abgebildet wird. Die Skala auf der Skaleaplatte 16 kann über ein Okular 18 betrachtet werden. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist eine Energieversorgungsbatterie 19 in den Zwischenraum zwischen dem Betrachtungsokulartubus 2 und dem Zylinder 4 eingesetzt. Das Rahmenelement 1 hat die Form eines abgerundeten rechteckigen Parallelepipeds, so dass es leicht von einer Hand getragen werden kann und weist einen Fingergriffvorsprung 20 auf, um zu verhindern, dass das Rahmenelement 1 aus der Hand herausrutscht, wenn es in der Hand gehalten wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Das Rahinenelernent 1 mit diesem Aufbau wird in der in Fig. 4 dargestellten Weise in der linken Hand gehalten, wobei der Zeigefinger 21 den Vorsprung 20 erfasst, woraufhin der Bedienungsknopf 7 durch den Daumen 22 gedrückt wird. Daraufhin wird das Volumen im Zylinder minimal. Anschliessend wird das Ende des Rohres 9 in die Probe getaucht, woraufhin der Daumen vom Bedienungsknopf 7 gelöst.-wird und der Kolben durch die Kraft der Feder nach oben bewegt wird, so dass die Probe in den Zylinder 4 eingezogen wird. Ein Schalter 11 liegt unter dem Zeigefinger 21 oder dem Mittelfinger 23, wobei dann, wenn der Schalter 11 durch einen dieser Finger gedrückt wird, die Lichtquelle angeschaltet wird, so dass die Schwarz-Weiss-Grenzlinie 24, die auf der Skalenplatte 16 in der in Fig. 3 dargestellten Weise abgebildet wird, durch den Okularteil 5 betrachtet werden kann. Durch ein Ablesen der Teilung, durch die die Grenzlinie geht,ist es möglich, den Brechungsindex der Probe abzulesen. Wenn anschliessend der Bedienungsknopf 7 herabgedrückt wird, wird die gemessene Probe ausgegeben. Da die Prismenoberfläche zur öffnung hin schräg verläuft, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, kann die Probe schnell ausgegeben werden.

Im folgenden wird anhand von Fig. 5 die Arbeitsweise des Spiegels 12, der Feder 13 und des Wärmeausdehnungseleraentes 15 beschrieben. Die tatsächliche Bewegung 1st beträchtlich kleiner als sie in Fig. 5 dargestellt ist. Da sich die Umgebungstemperatur ändert, ändert sich . der Brechnungsindex der Probe 50 auf dem Prisma 3, so dass die Richtung dies Lichtstrahles vom Prisma 3 entsprechend dem einfallenden Lichtstrahl I 'um ΔΘ geneigt wird. Das Wärmeausdehnungselement 15 dehnt sich andererseits um Al mit einer Änderung der Umgebungstemperatur, so dass das Wärmeausdehnungselement 15 den Spiegelhalter 51 um A θ um den Drehpunkt P dreht.

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Der vom Spiegel 12 reflektierte Lichtstrahl wird daher zu einem Lichtstrahl 53,der parallel zum Lichtstrahl 52 bei Normaltemperatur verläuft, so dass die Hell-Dunkel-Grenze auf der Skala (Fig. 3) immer den Brechungsindex bei Normaltemperatur unabhängig von einer Änderung der Umgebungstemperatur wiedergibt.

Anhand von Fig. 6 wird im folgenden ein weiteres Beispiel der Verbindung zwischen der Pumpeinrichtung und dem Prisma beschrieben. In Fig. 6 haben die den in Fig. 1 dargestellten Elementen funktionell ähnlichen Elemente dieselben Bezugszeichen, so dass sie nicht erneut beschrieben werden.

Ein Zwischenraum 60 zur Aufnahme der Probe wird durch die Oberfläche des Prismas 3 und den transparenten Teil 4a begrenzt und steht mit dem Inneren des Zylinders 4 über einen engen Durchlass in Verbindung. Das Einführen und Ausgeben der Probe in den Zwischenraum 60 und vom Zwischenraum 60 erfolgt über eine Expansion und Kontraktion eines Faltenbalges 61. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zwischenraum 60 zur Aufnahme der Probe so begrenzt, dass die Nichtgleichförmigkeit der Probe unmittelbar nach dem Einführen der Probe vermindert wird. Die Verwendung eines Faltenbalges 61 macht gleichfalls die Bedienung des Bedienungsknopfes 7 leichter als beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, da die während des Herabdrückens des Bedienungsknopfes 7 ausgeübte Kraft nur die Rückstellkraft der Feder 40 ist.

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Claims

A. GRUNECKER

DtPL-tNG.

H. KlNKELDEY

OR-ING

W. STOCKMAlR

OR-ING -AeE(CALTCOI

K. SCHUMANN

DRRERiW OtPL-PHYS

P. H. JAKOB

OlPL-lNG

G. BEZOLD

DR PER ΛΛΤ DPL CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE -43

27- Aug. 1979 PH 14 176

NIPPON KOGAEU K.K.

2-3, Marunouchi 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan

Refraktometer

PATENTANSPRÜCHE

Refraktometer, bei dem eine Probe über eine Pumpein-Yichtung auf ein Prisma aufgebracht wird, woraufhin die
Probe beleuchtet wird, so dass der Grenzwinkel der Totalreflexion gemessen werden kann, der durch den Brechungsindex der Probe und des Prismas bestimmt ist, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen rechteckiges parallelepipedförmiges Rahmenelement (1) mit einer kurzen Länge-, Breiten- und Tiefenabmessung, durch einen Zylinder (4), der im Rahmenelement (1) derart vorgesehen ist, dass die Längsrichtung des Zylinders (4) mit der Längsrichtung des Rahmenelementes (1) zusammenfällt, wobei ein Kolben (6)

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TEUEFON (OBS) 22 QS 82 TELEX OS-2O38O TELEGRAMME MONARAT TEUEKOPIERER

gleitend verschiebbar am oberen Ende des Zylinders (4) angeordnet ist und das Ende des Kolbens (6) vom Rahraenelement (1) vorsteht, durch einen Betrachtungsokulartubus (2), der seitlich im Rahmenelement (1) und neben dem Zylinder (4) vorgesehen ist, wobei der Okulartubus (2) einen Okularteil (18) aufweist, der vom Rahmenelement (1) derart vorsteht, dass er neben dem Kolben (6) liegt, durch eine Prismenhalteeinrichtung (14) zum Halten des Prismas (3) neben dem unteren Ende des Zylinders (4) im Rahmenelement (1) und durch eine Reflektoreinrichtung (12, 14', 15), die den vom Prisma (3) austretenden Lichtstrahl zum Betrachtungsokulartubus (2) lenkt.
2. Refraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinrichtung (12, 14',

15) einen Spiegel (12) und eine Korrektureinrichtung (14', 15) aufweist, die die Neigung des Spiegels (12) nach Massgabe der Temperaturänderung verändert.
3. Refraktometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung (14*, 15) eine Halteeinrichtung (51), die den Spiegel (12) um einen Drehpunkt (P) drehbar hält, und ein Wärmeausdehnungselement (15) aufweist, das sich mit einer Temperatürabweichung von einer Normaltemperatur verformt, wobei die Verformung des Wärmeausdehnungselementes (15) bewirkt, dass die Halteeinrichtung (51) den Spiegel (12) um den Drehpunkt (P) dreht.
4. Refraktometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass die Halteeinrichtung (51) eine Feder (13) aufweist, deren eines Ende an einem Ende des Spiegels (12) befestigt ist und deren anderes Ende an einem Teil des Refraktometers befestigt ist, dass das Wärmeausdehnungselement (15) mit einem Ende in Längsrichtung an einem Element (14') befestigt ist, das mit der Prismenhaite-

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einrichtung (14) verbunden ist und mit dem anderen Ende mit dem anderen Ende des Spiegels (12) in Kontakt steht, und dass die Feder (13) den Spiegel (12) gegen das Wärmeausdehnung selement (15) drückt, um der Verformung des Wärmeausdehnungselementes (15) folgend den Spiegel (12) zu drehen.
5. Refraktometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Prismenhalteeinrichtung (14) in einem Stück mit dem Zylinder (4) ausgebildet ist.
6. Refraktometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die Unterfläche des Zylinders

(4) von der Aussenflache des Prismas (3) gebildet wird, dass der Teil des Zylinders (4) neben seinem unteren Ende transparent ist, und dass die Lichtquelle die Probe durch den transparenten Teil (4a) des Zylinders (4) beleuchtet.
7. Refraktometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass der Zylinder (4) und der Betrachtungsokulartubus (2) mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen angeordnet sind, der ausreicht, um eine Batterie für die Lichtquelle einsetzen zu können.

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