DE3023132C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen des Brechungsindex gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem Gerät dieser Art fällt ein Lichtstrahl von einer Lichtquelle üblicherweise durch eine Probenzelle auf einen Detektor, beispielsweise eine Photo­ zelle. Der Lichtstrahl wird entsprechend dem Brechungsindex der in der Probenzelle enthaltenen Probensubstanz bezüglich des Detektors bewegt oder abgelenkt.

Ein Refraktometer der vorausgesetzten Art ist beispiels­ weise aus der DE-OS 14 72 251 bekannt, wobei es sich dort um ein Differentialrefraktometer handelt, bei dem die Differenz der Brechungsindices von zwei Probensubstanzen gemessen wird.

Aus dem "Handbuch der industriellen Meßtechnik", P. Profos, Vulkan-Verlag, Essen, 1978 ist es bekannt, bei einem eben­ falls nach einem Differenzprinzip arbeitenden Spektrometer mit zwei Stahlengängen, in denen sich eine Probensubstanz bzw. eine Vergleichssubstanz befindet, die Intensitäten der beiden Strahlengänge mittels einer rotierenden Blende so zu modulieren, daß jeweils nur einer der beiden Strahlengänge wirksam ist.

Aus der DE-OS 27 55 849 ist ein Refraktometer bekannt, bei dem die Messung dadurch erfolgt, daß ein monochromatischer Lichtstrahl stetig veränderbarer Wellenlänge auf eine zu messende Probe gelenkt und der Brewster-Winkel bestimmt wird.

Aus der DE-OS 19 24 311 ist ein Refraktometer bekannt, das wiederum nach einem Differenzprinzip arbeitet, wobei mittels einer Doppelblende abwechselnd ein Meßstrahl und ein Vergleichsstrahl durch die zu messende Probe geschickt wird.

Schließlich ist aus der US-PS 39 99 857 ein Refraktometer bekannt, bei dem die Messung dadurch erfolgt, daß der Ein­ trittswinkel eines Lichtstrahls in einen Wellenleiter ver­ ändert wird, an dessen Außenseite sich die messende Sub­ stanz befindet.

Eine Schwierigkeit bei derartigen Refraktometern besteht darin, daß eine Änderung der Position der Lichtquelle (die beispielsweise durch eine Bewegung des Glühfadens einer Glühlampe verursacht wird) nicht von einer Änderung der Lage des Lichtbündels aufgrund der Ablenkung beim Passieren der zu messenden Substanz unterschieden werden kann. Bezo­ gen auf eine Einrichtung zum Messen des Brechungsindex der vorausgesetzten Art, bei dem die Messung des Brechungsindex erfolgt, indem ein Photodetektor die Ablenkung eines Licht­ bündels beim Passieren der die zu messende Substanz enthal­ tenden Durchflußzelle in einer ersten Richtung bezüglich des Photodetektors detektiert, bedeutet dies, daß der Photodetektor auch empfindlich ist gegenüber Veränderungen der Lage des Lichtbündels in einer zweiten Richtung, wodurch die Messung verfälscht wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Einrichtung der vorausgesetzten Art so auszubilden, daß Fehler aufgrund der Empfindlichkeit des Photodetektors gegenüber Verände­ rungen der Lage des Lichtbündels in der zweiten Richtung ausgeschlossen werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 ge­ löst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es wurde festgestellt, daß man die Position der Lichtquelle bezüglich einer vorgegebenen Zone, wie einer Probenzelle, in der die Messung erfolgt, dadurch stabilisieren oder de­ finieren kann, daß man die Position des Lichtbündels mit einer vorgegebenen Amplitude moduliert (z. B. indem man das Lichtbündel zyklisch vorwärts und zurück schwingen läßt oder ablenkt), wobei die vorgegebene Amplitude unabhängig von Bewegungen der Lichtquelle und anderen unkontrollierbaren Bewegungen oder Ablenkungen des Lichtbündels (wie z. B. ther­ mischen Wirbeln oder Schlieren) ist. Die Bewegungen der Lichtquelle beeinflussen lediglich die Phase der Modulation, d. h. die Zeitpunkte, an denen die zyklische Ablenkung beginnt bzw. endet, und die das Ausgangssignal des Lichtaufnehmers verarbeitende elektronische Schaltungsanordnung läßt sich ohne Schwierigkeiten so auslegen, daß solche Phasen­ änderungen ohne Einfluß bleiben, z. B. indem man die mittlere Position bestimmt, mit der das Lichtbündel auf den Lichtaufnehmer oder Detektor trifft. Durch die Erfindung wird die Empfindlichkeit bezüglich Bewegungen der Lichtquelle stark verringert, und bevorzugte Ausführungsformen der Erfin­ dung lassen sich mit geringen Kosten realisieren. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein unfokussier­ ter Lichtweg in einer Richtung vorgesehen, die senkrecht zur Richtung des Lichtbündels verläuft, in der sich dieses bei einer Messung bewegt. Dadurch kann Licht von vielen Punkten der Lichtquelle gleichmäßig über diese unfokussierte Richtung derart verteilt werden, daß die Messung unempfindlich gegen Änderungen der Helligkeit der Lichtquelle in dieser Richtung wird.

Die vorliegende Erfindung läßt sich mit Vorteil bei Einrich­ tungen verwenden, bei denen Änderungen des Brechungsvermögens eines strömenden Fluids genau gemessen werden müssen, wie es z. B. bei der Flüssigkeitschromatographie der Fall ist. Da das Brechungsvermögen temperaturabhängig ist, muß die Temperatur des z. B. flüssigen strömenden Fluids sorgfältig kontrolliert oder geregelt werden. Bei optischen Brechungs- Meßgeräten für die Flüssigkeitschromatographie werden typischer­ weise das Brechungsvermögen eines Probenstroms und eines Referenzstromes in einer Zelle verglichen. Ein Verfahren zum Gleichmachen der Temperaturen im Proben- und Referenzstrom in der Zelle besteht darin, die Fluide vor dem Einführen in die Zelle durch Proben- und Referenz-Einlaßröhren zu leiten, die miteinander und mit einem großen Metallblock im Wärmeaus­ tausch stehen. Im Idealfall sollen beide Ströme gleiche Temperaturen haben, bevor sie in die Zelle eintreten.

Es wurde nun gefunden, daß eine bessere Kontrolle oder Regelung der Temperatur durch einen Wärmeaustausch zwischen den in die Zelle eintretenten Probeneinlaßstrom und dem aus der Zelle austretenden Probenauslaßstrom erreicht werden kann. Die erforderlichen Vorrichtungen sind einfacher und billiger. Die Angleichung der Temperaturen des Proben­ und des Referenzfluids aneinander ist ausgezeichnet und man kann sehr kurze Erwärmungs- und Abkühlungszeiten der Vorrichtung erreichen.

Es wurde weiterhin gefunden, daß der Lichtdurchsatz durch eine Probenzelle, wie eine Refraktometerzelle, dadurch erreicht werden kann, daß man eine integrale reflektierende Schicht auf oder in der Zelle anordnet, die das Lichtbündel durch die Zelle zurückwirft. Die Parallaxe zwischen den Strömungszellen­ kammern und der reflektierenden Oberfläche wird herabgesetzt. Es sind weniger Oberflächen vorhanden, die der Umgebung ausge­ setzt sind, so daß Verluste durch abgesetzten Staub und Oberflächenreflexionen verringert werden. Auch die Herstellung ist einfacher, da weniger Teile benötigt werden.

Es wurde ferner gefunden, daß der Lichtdurchsatz durch eine Meßzelle, wie eine Refraktometer-Meßzelle, dadurch erhöht werden kann, daß man in der Zelle eine integrale gekrümmte Fläche vorsieht, die als Linse zum Fokussieren des Lichtbündels wirkt. Die Parallaxe zwischen der Strömungs­ zellenkammer und der Linsenfläche wird hierdurch verringert.

Ferner sind weniger Oberflächen vorhanden, die der Umgebung ausgesetzt sind, so daß Verluste durch abgesetzten Staub und Oberflächenreflexionen vermieden werden.

Die Herstellung wird vereinfacht, da weniger Teile benötigt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird in oder auf der Strömungszelle eine opake Maske vorgesehen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gerätes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht des Gerätes gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt in einer Ebene 3-3 der Fig. 2, der ein photozellenseitiges Ende einer optischen Bank darstellt;

Fig. 4 einen Querschnitt in einer Ebene 4-4 der Fig. 2, der ein strömungszellenseitiges Ende der optischen Bank und äußere Isolierzylinder und Abschirmungen zeigt, während eine innere Wärme- und Lichtabschirmung entfernt ist;

Fig. 5 einen Querschnitt in einer Ebene 5-5 der Fig. 2 mit einer Lichtquelle;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Wärmetauscherin­ stallation;

Fig. 7a und 7b Querschnittsansichten eines Proben- bzw. Referenz-Wärmetauschers;

Fig. 8 einen Querschnitt in einer Ebene 8-8 der Fig. 4, der die Konstruktion einer Strömungszelle zeigt;

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Rückseite der Strömungszelle bei 9-9 der Fig. 8;

Fig. 10a und 10b schematische Darstellungen von optischen Strahlengängen des Gerätes.

In Fig. 1 ist eine optische Bank 10 dargestellt, die in einem Ofen angeordnet ist und auf vier am Boden 14 des Ofens angebrachten isolierenden Stützen oder Füßen 12 ruht. Unterhalb der optischen Bank und außerhalb des Ofens ist eine Lichtquelle 16 für die optische Bank angeordnet. Das Licht von der Lichtquelle 16 wird der optischen Bank über ein Faseroptikkabel 18 zugeführt. Der optischen Bank wird eine Probenflüssigkeit vom Auslaß einer sich im Ofen befindenden, nicht dargestellten chromatographischen Säule über eine Einlaßröhre 20 (die z. B. einen Innendurchmesser von 0,23 mm haben kann) zugeführt und durch eine Auslaßröhre 26 (die einen Innendurchmesser von etwa 1,02 mm haben kann) abgeleitet. Der kleine Durchmesser der Probeneinlaßröhre hat den Zweck, die Verbreiterung der Bänder im Chromatogramm so klein wie möglich zu halten. In entsprechender Weise wird eine Vergleichs- oder Referenzflüssigkeit mittels einer Einlaßröhre 24 (ca. 0,51 mm Innendurchmesser) und einer Auslaß­ röhre 26 (ca. 1,02 mm Innendurchmesser) durch die optische Bank geleitet. Alle vier Röhren bestehen aus Edelstahl und haben einen Außendurchmesser von 1,59 mm. Die Auslaßröhren haben einen größeren Innendurchmesser als die Einlaßröhren, um den Rückdruck sowie dessen Einfluß auf den Brechungs­ index herabzusetzen. Die Auslaßröhren 22 und 26 sind stromab­ wärts von der optischen Bank miteinander verbunden, um mög­ lichst gleiche Drücke in der Proben- und Referenzflüssigkeit in der Strömungszelle zu gewährleisten. Die optische Bank ent­ hält ferner Photozellen 52 (Fig. 2), die durch elektrische Leitungen 28 mit Signalverarbeitungsschaltungen verbunden sind, auf die unter Bezugnahme auf die Fig. 11, 12a und 12b noch näher eingegangen werden wird.

Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist, enthält die optische Bank 10 einen inneren Zylinder 32, durch den ein Lichtbündel B fällt, und einen konzentrischen äußeren Zylinder 34, so daß ein isolierender Luftzwischenraum 36 gebildet wird. Zur Behinderung von Wärmestrahlung zu und von der Bank sind zwei ebene Abschirmungen 38 (Fig. 1) vorgesehen, die außerdem als Halterungsschenkel (Fig. 4) dienen, die über vier Bolzen 40 mit den Zylindern verbunden sind und auf den Füßen 12 sitzen. Die Enden des äußeren Zylinders 34 sind jeweils durch eine Endkappe 42 und 44 geschlossen und die Enden des inneren Zylinders 32 sind durch Endkappen 46 und 48 geschlossen. Die Endkappe 46 trägt einen länglichen Auslaß (1,27 mm breit und 8,9 mm hoch) des Faseroptikkabels 18 und eine Photozelle 52. Die Endkappe 48 trägt eine Durchflußzelle 54 über Brücken 56 und 58, die an der Kappe und aneinander durch Schrauben und einen Epoxyharzkleber verbunden sind. An der Brücke 58 enden die Probeneinlaß- und die Probenauslaßröhre 20 bzw. 22, die Referenzfluidröhren 24 und 26 enden an der Brücke 56. In einer Vertiefung 60 in der Endkappe 48 hinter den Brücken befinden sich etwa vier Windungen der Probeneinlaß­ röhre 20. Der innere Zylinder 34 ist mit Nuten 62 und 63 für den Durchtritt der Röhren versehen. Die Endkappen, Zylinder und Abschirmungen bestehen alle aus Aluminium, um eine schnelle Aufheizung der Bank zu gewährleisten und diese außerdem durch den zwischen den Zylindern befindlichen Luftzwischenraum 36 thermisch zu isolieren.

Die inden Fig. 8 und 9 genauer dargestellte Durchfluß­ zelle 54 weist zwei hohle Kammern 70 und 72 für die Proben­ flüssigkeit bzw. Referenzflüssigkeit auf. Die Kammern haben jeweils einen dreieckigen Querschnitt (Winkel etwa 45°/45°/90°. Länge der kurzen Seiten ca. 1,57 mm), wie aus Fig. 8 er­ sichtlich ist und sind über interne Kanäle 73 mit den zugehö­ rigen Einlaß- und Auslaßröhren verbunden. Die Höhe (oder vertikale Abmessung in Fig. 9) der Kammern beträgt etwa 12,7 mm. Die Durchflußzelle wird durch kleberfreies Verschmelzen von Borosilikatglasteilen hergestellt. Die Abdichtung zwischen den Proben- und Referenzfluidröhren und den Innen­ kanälen 73 der Zelle erfolgt durch Dichtungen 75 aus PTFE oder dergleichen, die durch die Brücken gegen die Zelle gedrückt werden. Die Stirnfläche 74 der Durchflußzelle ist so geschlif­ fen, daß sich eine integrale Linse ergibt, die in der Hori­ zontalrichtung (jedoch nicht in der Vertikalrichtung) gekrümmt ist. Die Rückseite der Zelle ist mit einer reflektierenden Oberflächenschicht 78 aus Gold versehen, die einen Spiegel bildet, der das Licht durch die Kammern 70 und 72 zur Photozelle 52 zurückwirft. Die Brennlinie der Linse befindet sich bei der Photozelle 52 und der Abstand zwischen der spiegelnden Oberflächenschicht 78 und der Photozelle 52 be­ trägt etwa 150 mm (6 Zoll). Wie Fig. 9 zeigt, ist die spiegelnde Oberflächenschicht 78 ungefähr auf die Fläche direkt hinter der Kammer 72 begrenzt, so daß die Reflexion in erster Linie auf das Licht beschränkt wird, das durch die dreieckigen Kammern fällt. Das andere Licht wird durch einen schwarzen Epoxyharzüberzug 76 absorbiert, der auf und um die spiegelnde Oberflächenschicht 78 aufgebracht ist. Die spiegelnde Oberflä­ chenschicht ist etwas größer als die Kammern, um Änderungen der inneren Abmessungen der Kammern 70 und 72 Rechnung zu tragen. Die Oberflächenschicht 78 endet kurz vor dem oberen Ende der Kammern 70 und 72 (Fig. 9), so daß das Licht nicht reflektiert wird, das durch den oberen Teil der Kammern fällt, wo sich gegebenenfalls Blasen bilden können.

Um den Wärmeübergang durch Strahlung und Konvektion vom Inneren der optischen Bank auf die Durchflußzelle zu verringern, ist vor der Strömungszelle eine geschwärzte Scheibe 77 ange­ ordnet, welche eine rechteckige Lichtbündelöffnung 79 aufweist, die gerade so groß ist, daß die Strömungszelle frei liegt. Die Scheibe dient auch als optische Abschirmung oder Blende und ist um 10 Grad nach unten gekippt (Fig. 2).

Die Probenflüssigkeit und die Referenzflüssigkeit werden in die Durchflußzelle durch Proben- und Referenz-Gegenstrom­ wärmetauscher 90 und 91 (Fig. 1, 6 und 7) eingeführt, die je­ weils dadurch gebildet werden, daß man die entsprechenden Einlaß- und Auslaßröhren in einer rohrförmigen Hülse miteinan­ der verbindet. Jedes Paar verbundener Röhren wird dann längs eines mehrzonigen Weges geführt, der außerhalb der Bank beginnt und an der Durchflußzelle endet. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, wird der Probenwärmetauscher 90 da­ durch gebildet, daß die Röhren 20 und 22 in einem Schlauch 80 aus Kupfergeflecht angeordnet sind, auf dessen Außenseite einen Polyethylenschlauch 82 aufschrumpft und die Zwischen­ räume zwischen dem Kupfergeflecht sowie der Einlaß- und Auslaß­ röhre mit einem niederviskosen, mäßig wärmeleitfähigen Epoxy­ harz 84 (z. B. Stycast 3051) ausfüllt. Die Referenzfluidröhren 24 und 26 werden ohne einen Kupfergeflechtschlauch miteinander verbunden, indem sie in einen PTFE-Schlauch eingeführt werden und dieser mit dem gleichen niederviskosen Epoxyharz, wie es auch für die Probenröhren verwendet wurde, gefüllt wird. Der Kupfergeflechtschlauch kann hier entfallen, da für die Referenzflüssigkeit kein so wirksamer Wärmetausch erforderlich ist, weil die Referenzflüssigkeit während der Messung nicht strömt, sondern nur beim Durchspülen zwischen den Messungen.

In Fig. 6 ist der mehrzonige Weg, längs dessen die Wärme­ tauscher verlaufen, schematisch dargestellt. Die erste Zone für sowohl den Probenwärmetauscher als auch den Referenzfluidwärmetauscher beginnt außerhalb der optischen Bank und erstreckt sich entlang der Außenseite der Bank zwischen dem äußeren Zylinder 34 und der Abschirmung 38 über eine gesamte Zonenlänge von beispielsweise etwa 200 mm.

Der Probenwärmetauscher 90 ist auf der Seite der Bank ange­ ordnet, die der Mitte des Ofens näher ist, wo die Temperaturen besser geregelt sind. An der Endkappe 42 sind die beiden Wärmetauscher um 180 Grad umgebogen und treten dann durch einen nicht dargestellten Schlitz in der Endkappe in den Zwischenraum 36 zwischen den Zylindern 32 und 34 ein. Die zweite Zone für den Proben- und den Referenzfluidwärme­ tauscher erstreckt sich längs des Luftzwischenraums 36 (Gesamtlänge z. B. etwa 175 mm). Der Referenzfluidwärmetauscher verläuft vom Luftzwischenraum 36 durch eine Nut 32 im Ende des Zylinders 32 unmittelbar in diesen hinein. Innerhalb des Zylinders 32 sind die Referenzfluideinlaß und Auslaßröhre über die Brücke 56 direkt zur Durchflußzelle 54 geführt.

Der Probenwärmetauscher 90 verläuft weiter in eine dritte Zone hinter der Endkappe, wo er zu einer Spule 92 aufgewickelt ist, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier Windungen (gesamte Spulenlänge etwa 600 mm (24 Zoll)) besteht, die sich im Raum hinter der Endkappe 48 angeordnet sind.

Die letzte Windung befindet sich neben der Rückseite der Endkappe. Von der Spule verläuft der Probenwärmetauscher dann durch eine Kerbe oder Nut 63 in den Zylinder 32. Im Zylinder 32 ist die Probenauslaßröhre 22 direkt mit der Durchflußzelle 54 verbunden. Die Probeneinlaßröhre 20 bildet eine weitere Spule 94 (Gesamtlänge etwa 300 mm oder 12 Zoll), bevor sie an die Durchflußzelle angeschlossen ist. Die Spule 94 befindet sich in einer Ausnehmung 90 und ist mit einem gut wärmeleitfähigen Epoxyharz vergossen, so daß eine gute Wärmeleitfähigkeit zur Endkappe und den Brücken 56 gewährleistet ist.

Die in den Fig. 2 und 5 dargestellte Lichtquelle 16 enthält eine Glühlampe 100 (z. B. Phillips 6336, H3-Sockel, 6 V Nennspan­ nung, 55 W Nennleistung, die mit 4,8 V betrieben wird) mit einem senkrecht verlaufenden Glühfaden 101, einen Hohlspiegel 102 aus mit Gold beschichtetem Glas zur Fokussierung des Lichts, und ein rotierendes Prisma 104. Das Prisma 104 wird durch einen Spaltpolmotor 106 mit einer Drehzahl von etwa 50 bis 60 U/Min. um eine Achse gedreht, die parallel zur Achse des Glühfadens 101 verläuft. Der Motor 106 treibt ferner ein Gebläse 108 an, das Kühlluft für die Glühlampe liefert. Das Prisma 104 ist etwa 9,4 mm hoch, besteht aus Glas und hat einen recht­ eckigen Querschnitt. Zwei einander entgegengesetzte Flächen 110 des Prismas sind klar und etwa 7,62 mm breit. Die anderen beiden Oberflächen 112 des Prismas 104 (das auch als plan­ parallele Platte angesehen werden kann) sind etwa 6,35 mm breit und mit einem weißen, lichtundurchlässigen Silicongummi abge­ deckt. Das Faseroptikkabel 18 hat eine runde Lichteintritts­ fläche 114, die einen Durchmesser von beispielsweise 3,8 mm hat und auf der der Glühbirne entgegengesetzten Seite des Prismas angeordnet ist. Der Hohlspiegel 102 ist so angeordnet, daß er den Glühfaden 110 auf die Lichteintrittsfläche 114 ab­ bildet. Die Glühlampe 100 hat ein Emissionsmaximum im nahen Infrarot bei einer Wellenlänge von etwa 1000 Nanometer.

Das Faseroptikkabel 18 ist in Teilbündel unterteilt und die Fasern der Teilbündel sind jeweils am einen Ende bewußt regel­ los angeordnet, um den Lichtweg zwischen der Lichteintritts­ fläche 114 und dem Lichtaustrittsende 50 regellos zu machen.

Die Photozelle 52 ist eine Doppelzelle mit zwei benachbarten dreieckigen Photoelementen 180 und 182 (aus mit Gold verbun­ denem Silicium), die so angeordnet sind, daß ihre lange Abmessung in Horizontalrichtung verläuft, was auch die Bewegungs- oder Ablenkungsrichtung des Lichtbündels ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jedes Dreieck etwa 3,8 mm lang und 1,27 mm hoch. Der Abstand zwischen den Dreiecken beträgt etwa 0,2 bis 0,25 mm. Die Shunt- oder Paral­ lelimpedanz bei der Betriebstemperatur (etwa 150°C) ist maxi­ miert, ebenso die Empfindlichkeit für längere Wellenlängen.

Der Ofen, in dem sich die optische Bank 10 befindet, wird durch proportional geregelte elektrische Widerstandshalselemente geheizt. Die Temperaturen innerhalb des Ofens können sich von Punkt zu Punkt um bis zu 5 bis 7°C unterscheiden, ihre zeitliche Schwankung an einem vorgegebenen Punkt ist jedoch wesentlich kleiner, z. B. 0,3°C. Die Zeitdauer, während derer die Wider­ standsheizelemente eingeschaltet sind, wird proportional zur Differenz zwischen der Ist- und der Soll-Temperatur des Ofens sowie proportional zum Integral dieser Differenz gesteuert. Um die Abhängigkeit der Ofentemperatur von Schwankungen der Netzwechselspannung zu verringern, wird die Einschaltdauer ferner umgekehrt proportional zum Quadrat der Netzspannung gesteuert, da die durch die Heizelemente erzeugte Wärme proportional dem Quadrat der Netzspannung ist. Die Heiz­ elemente werden durch eine Thyristorschaltung gesteuert und nur bei den Nulldurchgängen des Stromes ein- und ausgeschaltet.

Das beschriebene Gerät arbeitet folgendermaßen: Der die optische Bank und die chromatographische Säule enthaltende Ofen wird angestellt und man läßt dann etwa 1,5 Stunden für die Aufwärmung verstreichen, damit sich in der optischen Bank ein Temperaturgleichgewicht einstellen kann. Nach der Aufwärmperiode wird Lösungsmittel durch die Proben- und Referenzfluidkreise in die optische Bank gepumpt. Beim Wechseln des Lösungsmittels läßt man genügend Zeit für das Durchspülen beider Kreise verstreichen. Die Strömung im Referenzfluidkreis wird dann abgestellt, die Referenzflüssig­ keitskammer 72 bleibt jedoch mit der Referenzflüssigkeit ge­ füllt. In die Probensäule wird dann eine Probe injiziert. Das elektrische Ausgangssignal des Refraktometers wird durch Einleiten der oben beschriebenen automatischen Nullungspro­ zeßfolge genullt. Die Probe strömt nun durch die chromato­ graphische Säule und in die optische Bank. Allgemein ge­ sprochen verursachen dabei Änderungen des Brechungsindex der Probe Bewegungen oder Ablenkungen des Lichtbündels bezüg­ lich der Photozelle 52 und damit Änderungen des elektrischen Ausgangssignals, das in Abhängigkeit der Zeit auf einem Streifenschreiber aufgezeichnet wird, wobei man ein Chromato­ gramm erhält.

Die Temperaturen in den Kammern 70 und 72 der Durchflußzelle werden während des Betriebs innerhalb von etwa 0,0001°C gleich gehalten, um Fehler möglichst klein zu halten. Eine Temperatur­ differenz zwischen den beiden Kammern der Durchflußzelle resultiert in einem Brechungsindexunterschied. Die Temperatur­ gleichheit wird durch die gute thermische Isolation um die Durchflußzelle gewährleistet, die durch den Luftzwischenraum 36 zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder 32 bzw. 34, die Abschirmung 38, die geschwärzte Scheibe 77, die die Durchflußzelle umgebende thermische Masse in Form der Brücken 56 und 58 sowie der Endkappe 48 dadurch gewährleistet, daß der ankommende Probenstrom durch einen sehr wirksamen Gegenstrom-Wärmetauscher strömt, der die Temperatur der Probe auf die Temperatur der Durchflußzelle bringt. Die Temperatur der ankommenden Probe ist stromaufwärts vom Wärmetauscher typischerweise um bis zu 1°C (und möglicherweise bis zu 2 oder 3°C ) von der Temperatur der Durchflußzelle verschieden, was auf die nicht gleichmäßige Temperaturverteilung im Ofen und durch die Erwärmung infolge der Viskosität der Flüssig­ keit im Inneren der Einlaßröhre zurückzuführen ist. Diese Temperaturdifferenz wird längs des Wärmetauschers durch Wärmeleitung zwischen der Einlaß- und der Auslaßröhre allmäh­ lich abgebaut. Am Ende des Wärmetauschers wird eine etwa noch verbliebene kleine Temperaturdifferenz durch den Wärmeübergang zwischen der Endkappe und der Spule 94 kurz vor dem Eintritt in die Durchflußzelle weitestgehend beseitigt.

Der Probenwärmetauscher ist zur Erhöhung seines Wirkungs­ grades in die erwähnten drei Zonen unterteilt, die fortlaufend thermisch stabiler sind und Temperaturen haben, die immer näher an der Temperatur der Durchflußzelle liegen. Die Kon­ struktion des Wärmetauschers gewährleistet eine gute Wärme­ leitung zwischen den Röhren, jedoch eine sehr schlechte Wärmeleitung in Strömungsrichtung längs der Röhren. Es fin­ det ein nennenswerter Wärmeaustausch zwischen den Röhren und der umgebenden Luft statt, man muß daher die thermische Wechsel­ wirkung zwischen dem Wärmetauscher und dem ihn umgebenden Bereich in Betracht ziehen. Die erste Zone zwischen dem Zylinder 34 und der Abschirmung 38 bewirkt eine allmähliche Annäherung an die gewünschte Temperatur bevor der Wärmetauscher in die optische Bank eintritt. Die Länge dieser Zone ist vor­ teilhafterweise größer als 10% der Länge der Probeneinlaßröhre innerhalb der optischen Bank. Ohne die erste Zone, d. h. wenn die Einlaß- und die Auslaßröhre erst kurz außerhalb der Eintrittsstelle an der Endkappe 42 verbunden wäre, würde der Temperaturgradient längs des Wärmetauschers steiler sein und ein größerer Teil der Temperaturänderung würde längs Teilen des Wärmetauschers stattfinden, die sich innerhalb des Luftzwischenraumes 36 befinden, wodurch in unerwünschter Weise Wärme auf die Bank oder von der Bank übertragen würde. Bei der bevorzugten Anordnung der ersten Zone außerhalb der optischen Bank liegt die Temperatur des Wärmetauschers beim Eintreten in den Luftzwischenraum mehr bei der Temperatur der Bank.

Der Wärmetauscher tritt am photozellenseitigen Ende der Bank in den Luftzwischenraum ein, wodurch gewährleistet wird, daß jeder etwaige Wärmeübergang auf oder von der Bank an einem Ort stattfindet, der einen beträchtlichen Abstand von der Durchflußzelle hat.

Dasselbe Konzept der Führung des Wärmetauschers durch Zonen mit zunehmend größerer thermischer Stabilität findet auch auf die zweite und die dritte Zone Anwendung. In der zweiten Zone verläuft der Probenwärmetauscher längs des Luftzwischenraumes 36 vom photozellenseitigen Ende zum durchflußzellenseitigen Ende, wo die Temperaturstabilität am größten ist.

In der dritten Zone ist der Probenwärmetauscher hinter der Endkappe der Durchflußzelle so aufgewickelt, daß die aufeinanderfolgenden Windungen immer näher bei der Endkappe und der Durchflußzelle liegen.

Schließlich ist nur noch die Probeneinlaßröhre alleine in der Vertiefung 60 der Endkappe 48 aufgewickelt, um jede noch verbliebene kleine Temperaturdifferenz zwischen der ankommenden Probe und der Durchflußzelle auf einen möglichst geringen Wert noch weiter herabzusetzen.

Da das Referenzlösungsmittel während einer Messung nicht strömt, ist der Referenzwärmetauscher nicht so kompliziert auf­ gebaut. Bei ihm fehlt die dritte Zone, wo der Wärmetauscher aufgewickelt ist und er enthält keinen wärmeleitfähigen Kupfer­ geflechtschlauch, der die Einlaß- und Auslaßröhre umgibt. Auf der Referenzfluidseite findet nur ein begrenzter Wärme­ austausch statt, um die Temperatur während des Durchspülens des Referenzfluidkreises einigermaßen konstant zu halten und dadurch die Zeitspanne bis zum Erreichen eines Temperatur­ gleichgewichtes nach dem Durchspülen zu verkürzen.

Die optischen Elemente des Refraktometers sind in den Fig. 10a und 10b schematisch dargestellt. Der Einfachheit halber ist der optische Strahlengang ungeknickt dargestellt, in dem die spiegelende Schicht 78 als Fenster angesehen wird. Fig. 10a zeigt einen Horizontalschnitt durch den optischen Strahlengang, Fig. 10b einen Vertikalschnitt.

In Fig. 10a ist nur ein einziger Lichtstrahl B dargestellt, um die Strahlbewegungen oder Ablenkungen zu zeigen. Das Licht, das aus dem Lichtaustrittsende 50 des Faseroptikkabels austritt, wird durch die Linsenfläche 74 auf die Durchflußzelle 54 fokussiert. Das fokussierte Bild auf der Photozelle 52 ist auf der linken Seite der Figuren schematisch dargestellt. Um die Wirkung der Drehung des Prismas 104 zu zeigen, sind vier Ansichten A bis D des Prismas in verschiedenen Winkel­ stellungen sowie die entsprechenden Positionen des Lichtbündels auf der Photozelle dargestellt.

Das durch die Kammern 70 und 72 fallende Licht wird pro­ portional zur Differenz der Brechungsindizes der Flüssigkeiten in den beiden Kammern abgelenkt. Die in Fig. 8 dargestellten Kammern sind konventionell so konstruiert, daß die Fläche 190 der Kammer 70 parallel zur Fläche 188 der Kammer 72 verläuft und daß in entsprechender Weise auch die Flächen 184 und 186 parallel sind. An diesen vier Flächen wird das Licht durch Brechung abgelenkt. Wenn beide Kammern Flüssigkeiten mit glei­ chem Brechungsindex enthalten, wird das Licht an den entspre­ chenden parallelen Flächen jeweils um den gleichen Winkel gebrochen und es tritt dann aus der Durchflußzelle längs eines Strahlenganges B aus, der im wesentlichen unabhängig von gleichen Änderungen des Brechungsindex in beiden Kammern ist. Wenn sich jedoch die Flüssigkeiten in den beiden Kammern hinsichtlich des Brechungsindex unterscheiden, wird das Licht an den erwähnten parallelen Flächen um verschiedene Winkel gebrochen und es tritt in einer Richtung aus, die nicht mehr parallel zur Richtung des sich bei übereinstimmenden Brechungs­ indizes ergebenden Strahlenganges ist. Ein solcher Fall ist in Fig. 10a durch den Lichtstrahl B′ dargestellt. Der Betrag oder Winkel, um den das Lichtbündel in der Durchflußzelle 54 abgelenkt oder gebrochen wird, wird aufgrund der Position des Bildes des Lichtbündels auf der Photozelle 52 gemessen. Die Differenz der elektrischen Ausgangssignale der beiden dreieckigen Zellenelemente 180 und 182 ermöglicht eine Be­ stimmung der horizonalen Position des Lichtbündels mit sehr hoher Auflösung. Die elektrischen Ausgangssignale der beiden Zellenelemente sind jedoch im allgemeinen infolge einer nicht ganz exakten Justierung der Photozelle bezüglich der Durchflußzelle und anderen Toleranzen des Systems nicht gleich, auch wenn die Proben- und die Referenzflüssigkeit den gleichen Brechungsindex haben. Diese anfängliche elektrische Differenz wird durch das im folgenden beschriebene automatische Nullungsverfahren zu Null gemacht.

Im Idealfalle soll die Lage des Lichtbündels auf der Photo­ zelle 52 ausschließlich eine Funktion der Differenz der Brechungsindizes der Probe und des Referenzfluids sein (und nicht z. B. von der Lage des Glühfadens 101 abhängen). Um dies zu erreichen, muß die Lichtintensitätsverteilung über das Lichtaustrittsende 50 während der für das Chromatogramm maßgeblichen Zeitspanne (die eine Sekunde bis mehrere Stunden betragen kann) räumlich stabil sein. Dies hat wiederum zur Bedingung, daß die Intensitätsverteilung des in die Faseroptik eintretenden Lichts stabil ist. Von der Lichteintrittsfläche 114 des Faseroptikbündels 18 aus gesehen kann sich jedoch die scheinbare Lage des Glühfadens 101 durch Verformungen des Glühfadens und durch thermische Wirbel oder Luftschlieren in dem durch Luft verlaufenden Strahlengang zwischen dem Glühfaden und der Lichteintrittsfläche 114 ändern. Bewegungen des Glühfadens in dessen Längsrichtung (senkrecht in Fig. 2) sind verhältnismäßig unkritisch. Auch Schwankungen des Abstandes des Glühfadens von der Lichteintrittsfläche des Faseroptikkabels sind praktisch nicht feststellbar und daher ebenfalls nicht kritisch. Längs der dritten Bewegungs­ richtung (vertikal in Fig. 5) kann die von der Lichteintritts­ fläche der Faseroptik gesehene scheinbare Lage des Glühfadens räumlich so stabilisiert werden, daß die Lage des Licht­ bündels an der Photozelle in den interessierenden Grenzen unabhängig vom Ort des Glühfadens ist. Um diese Stabilisierung zu erreichen, ist im Strahlengang zwischen dem Glühfaden und der Lichteintrittsfläche der Faseroptik ein räumlich homo­ genisierender optischer Modulator vorgesehen, der vorteil­ hafterweise aus einer planparallelen Platte bzw. dem Prisma 104 besteht. Das Prisma erzeugt einen optischen Strahlengang, der in Abhängigkeit von der Winkellage des Prismas versetzt ist. Wenn das Prisma rotiert, streicht der Glühfaden optisch scheinbar über die Lichteintrittsfläche 114 des Faser­ optikkabels 18. In einer Stellung A ist das Prisma so orientiert, daß das Licht vom Glühfaden 101 aus dem Akzeptanz- oder Apertur­ winkelbereich der Fasern im Faseroptikkabel 18 abgelenkt ist, so daß die Intensität des in die optische Bank übgertragenen Lichtes vernachlässigt werden kann. In der Stellung B hat sich das Prisma so weit gedreht, daß zumindest in einige Fasern des Faseroptikkabels Licht eintritt. In der Stellung C hat das vom Prisma abgelenkte Bild des Glühfadens die Lichteintrittsfläche des Faseroptikkabels überstrichen. In der Stellung D wird das Lichtbündel durch das Prisma so weit abge­ lenkt, daß es nicht mehr in den Aperturwinkel der Fasern fällt, und die Intensität des übertragenen Lichtes kann wieder vernachlässigt werden. Beim Weiterdrehen des Prismas erscheint dann das Lichtbündel wieder zuerst außerhalb des Akzeptanz- oder Aperturwinkels der Fasern entsprechend der Position A und ein erneutes Überstreichen der Lichteintrittsfläche beginnt. Während jeder Umdrehung des Prismas wird die Lichteintritts­ fläche zweimal überstrichen und es treten zwei Perioden vernach­ lässigbarer Lichttransmission auf, also bei dem oben genannten Beispiel etwa 100mal pro Sekunde.

Wenn sich der Glühfaden 101 bewegt oder sich zu bewegen scheint, hat dies zur Folge, daß sich der Zeitpunkt ändert, bei dem das Überstreichen der Faseroptik-Lichteintrittsfläche durch das Lichtbündel beginnt und endet. Das heißt, daß durch die tatsächliche und scheinbare Bewegung des Glühfadens nur die Phase der Lichtbündelbewegung geändert wird.

Die scheinbare Position der Lichtquelle wird durch die Ver­ wendung des Faseroptikbündels 18 mit den willkürlich ange­ ordneten Fasern weiter stabilisiert. In einem Faseroptik­ bündel mit völlig ungeordneten Fasern sind Fasern, die am einen Ende benachbart sind bzw. eine bestimmte gegenseitige Lage haben, am anderen Ende willkürlich oder statistisch verteilt. Eine Erhöhung der Lichtintensität an der einen Seite des Ein­ trittsendes des Bündels und ein gleichzeitiges Verringern der Lichtintensität an der anderen Seite hat dann keine Änderung der Lichtverteilung am Ausgangsende des Faseroptikbündels zur Folge. In der Praxis läßt sich der Faserverlauf in einem Bündel nicht völlig statistisch machen und am Ausgangsende tritt da­ her noch eine gewisse Intensitätsänderung auf. Bei Verwendung einer Faseroptik mit regelloser Zuordnung der Faserenden am Eingangs- und Ausgangsende verringert jedoch auf alle Fälle den Einfluß einer Glühfadenbewegung auf die Position des Lichtbündels an der Photozelle 52.

Wie aus Fig. 10b ersichtlich ist, fokussiert die Optik das Bündel in der Vertikalrichtung nicht auf die Photozelle, sondern nur in der Horizontalrichtung. Das vom Lichtaustrittsende 50 des Lichtleiterkabels austretende Licht bleibt stattdessen in vertikalen Ebenen unfokussiert und erzeugt daher für jeden Lichtpunkt am Lichtaustrittsende eine vertikale Lichtlinie an der Photozelle. Die vertikale Höhe dieser Linien ist durch die vertikale Höhe der spiegelnden Oberflächenschicht 78 begrenzt, die als Maske oder Blende wirkt. Die Lichtstrahlen von den verschiedenen Punkten, z. B. X und Y, des Lichtaustrittsendes 50 des Lichtleiterkabels breiten sich büschelartig aus, jedoch nur Strahlen innerhalb von Grenzstrahlen X₁ und X₂ für den Punkt X bzw. Y₁ und Y₂ für den Punkt Y erreichen die Photozelle (die anderen Strahlen werden nicht durch die Durchflußzelle reflektiert). Die vertikalen Höhen der spiegeln­ den Oberflächenschicht 78, der Photozelle 52 und des Licht­ austrittsendes 50 des Faseroptikkabels sowie die Abstände zwi­ schen dem strömungszellenseitigen Ende und dem photozellen­ seitigen Ende der optischen Bank sind so gewählt, daß die Grenzstrahlen für alle Punkte des Lichtaustrittsendes des Kabels voll oberhalb und voll unterhalb der dreieckigen Zellenelemente 180 und 182 der Photozelle auffallen. Die Grenzstrahlen für die Punkte X und Y am oberen bzw. unteren Ende des Lichtaustritts­ endes 50 sind in Fig. 10b dargestellt. Jeder Punkt des Licht­ austrittsendes des Lichtleiterkabels erzeugt also eine Linie gleichförmiger Intensität an der Photozelle. Alle diese Linien überlappen die Photozelle und gewährleisten dadurch eine gleich­ mäßige vertikale Intensität über die Photozelle unabhängig da­ von, ob sich die Intensität am Lichtaustrittsende des Licht­ leiterkabels in vertikaler Richtung ändert, z. B. infolge einer Schwankung der Emissionsintensität des Glühfadens in vertikaler Richtung. Im Endergebnis ergibt sich ein Lichtintensitäts­ profil, wie es links in Fig. 10b dargestellt ist. Über die ver­ tikale Höhe der Photozellenelemente ist die Intensität gleichförmig, außerhalb der Photozellenelemente fällt die Intensität auf Null ab. Die Lichtintensität muß an den Photo­ zellen in vertikaler Richtung gleichförmig sein, damit eine lineare Messung der horizontalen Position des auf die dreiec­ kigen Photozellenelemente 180 und 182 fallenden Lichtbündels gewährleistet ist. Eine Änderung der Lichtintensität in Vertikalrichtung könnte nämlich nicht von einer horizontalen Bewegung des Lichtbündels unterschieden werden.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich in der ver­ schiedensten Weise abwandeln. Zum Beispiel kann man reflek­ tierende Schichten aus anderen Materialien als Gold verwenden, z. B. aus Aluminium, Silber oder einen mehrschichtigen Über­ zug, z. B. entsprechend einem dielektrischen Mehrschichtenfilter. An die Stelle der schwarzen Epoxyharzschicht 76 kann eine reflexionsverhindernde Schicht treten und das durch diese Schicht fallende Licht kann durch einen Absorber (Lichtfalle) absorbiert werden, der sich hinter und außerhalb der Zelle befindet; anstelle von Borosilikatglas können für die Durch­ flußzelle auch andere geeignete Materialien verwendet werden, wie z. B. Quarzglas, und die die Durchflußzelle bildenden Teile können durch ein Diffusionsverbindungsverfahren oder mit einem Kleber verbunden werden.

Claims (20)

1. Einrichtung zum Messen des Brechungsindex mit:
einer Flußzelle, durch die eine Flüssigkeit fließt, deren Brechungsindex zu bestimmen ist,
einer Lichtquelle, von der ein Lichtbündel durch die Flußzelle gerichtet ist,
einem Photodetektor zum Detektieren von Veränderungen des Brechungsindex der Flüssigkeit, die durch eine Ablenkung des Lichtbündels beim Passieren der Fluß­ zelle in einer ersten Richtung bezüglich des Photo­ detektors bewirkt sind, wobei der Photodetektor empfindlich ist gegenüber Veränderungen, der Lage des Lichtbündels in einer zweiten Richtung, durch welche die Messung des Brechungsindex verfälscht wird, gekennzeichnet durch einen zwischen der Lichtquelle (101) und dem Detektor (52) angeordneten optischen Modulator (104) zum Variieren der Lage des Lichtbündels in der zweiten Richtung bezüglich des Photodetektors mit einer vorgegebenen Amplitude, wobei die Amplitude unabhängig ist von Veränderungen der Lage des Lichtbündels.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator das Lichtbündel zyklisch zwischen einer ersten und einer zweiten Position über den Photodetektor schwenkt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator ein rotierendes optisches Element enthält, das den Weg des Bündels durch Brechung ablenkt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende optische Element ein mehrseitiges Prisma enthält, das um eine senkrecht zur Richtung der Modulation stehende Achse rotiert.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma vier ebene Seiten hat.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten gekrümmt sind und dem Prisma integrale Linsen bilden.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch einen Reflektor hinter der Lichtquelle, um das Licht zu dem Photodetektor und dem optischen Modulator zu lenken.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine konkave Spiegelfläche enthält.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Lampe ist und daß die konkave Spiegelfläche in einem Abstand von der Lampe angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Lampe ist und daß die konkave Spiegelfläche durch eine auf die Oberfläche der Lampe aufgebrachte reflektierende Beschichtung gebildet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Seiten des Prismas lichtundurchlässig sind, so daß das Lichtbündel während Teilen einer jeden Periode der Modulation vorübergehend unterbrochen ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekenn­ zeichnet durch ein zwischen dem Modulator und der Lichtquelle angeordnetes faseroptisches Bündel zum Übertragen des Lichtbündels, wobei die Modulation in Bezug auf den Einlaß des faseroptischen Bündels vorgenommen ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das faseroptische Bündel in Unterbündel unterteilt ist, die ungeordnet zufällig zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des faseroptischen Bündels angeordnet sind.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei mit einem Einlaß der Flußzelle (54) eine Einlaßröhre (20), um der Zelle die Flüssigkeit zuzuführen, und mit einem Auslaß der Flußzelle (54) eine Auslaßröhre (22), um die Flüssigkeit von der Zelle abzuführen, verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßröhren (20, 22) bezüglich einander zum Wärmetausch im Gegen­ strom angeordnet sind, so daß zwischen der zugeführten und der abgeführten Flüssigkeit Wärme ausgetauscht wird.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Strömungsweg in einem Gehäuse angeordnet ist, dessen Inneres eine erste Wärmeaustauschzone enthält.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßröhre durch eine zweite Wärmeaustauschzone verlaufen, die sich innerhalb des Gehäuses befindet.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren durch eine dritte Wärmeaustauschzone außerhalb des Gehäuses verlaufen.

18. Einrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Gehäuse ein zweites Gehäuse befindet, in dem die Flußzelle angeordnet ist, und daß die Röhren in der ersten Zone außerhalb des zweiten Gehäuses in Spiralform angeordnet sind.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Gehäuse ein zweites Gehäuse befindet, in dem die Flußzelle angeordnet ist, und daß die Einlaßröhre getrennt von der Auslaßröhre in Spiralform in dem zweiten Gehäuse angeordnet ist.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone mindestens 10% der Gesamtlänge der Einlaßröhre stromabwärts der ersten Zone aufweist.