DE3217168A1 - Faseroptisches refraktometer - Google Patents

Description

• BESCHREIBUNG
• Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur Bestimmung des Brechungsindexes von Gasen und Flüssigkeiten mittels eines eingetauchten Lichtwellenleiters, der im Meßbereich eine Inhomogenität zur Konversion der optischen Ausbreitungsmoden aufweist.
• Die Messung des Brechungsindex zur Bestimmung von Stoffen oder zur quantitativen Analyse von Stoffgemischen wird üblicherweise mit Prismen durchgeführt. Der Brechungsindex kann dabei durch die Bestimmung des Grenzwinkels der Totalreflektion ermittelt werden. Ublicherweise wird dabei die Lage der Hell-Dunkelzone durch eine optische Einrichtung direkt mit dem Auge abgelesen.
• Dies hat den Nachteil, daß die Bestimmung des Uberganges von der Hell-zur Dunkelzone subjektiv von verschiedenen Beobachtern verschieden erkannt wird. Die Bestimmung des Grenzwinkels durch vollautomatische Systeme hat sich bisher wegen des technischen Aufwandes und der hohen Kosten nicht durchgesetzt.
• Ausgehend von dem bewährten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, die nicht auf der aufwendigen Methode der Grenzwinkelbestimmung beruht, sondern darauf abzielt, aus einer Intensitätsmessung den Brechungsindex abzuleiten. Eine solche Methode läßt sich besonders leicht elektronisch weiterverarbeiten und zur automatischen Erfassung von Brechungsindizes verwenden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein LWL in das zu messende Medium eingetaucht wird. Der LWL muß innerhalb dcs Meßvolumens eine oder mehrere Inhomogenitäten aufweisen, die das in Form von diskreten Moden geleitete Licht in ein breites Modenspektrum umformen. Abhängig von der Differenz des Brechungsindex zwischen LWL und Medium wird ein Teil des Lichtes, die höheren horden bis zu einer unteren Brechungsindex-abhängigen Grenze, aus dcm LWL ausgekoppeQt der andere Teil, die niederen Moden bleiben im LWL weitergeführt. Die Restintensität des Lichtes wird mittels eines Detektors gemessen, verstärkt und dann geeignet angezeigt.
• Ein Spezialfall der erfindungsgemäßen Inhomogenitäten ist die Krümmung eines LWL. Meßanoidnungen mit gekrümmtem LWL sind bereits bekannt (Veröffentlichung 3lAl , Europäisches Patentamt).
• Sie sind daher in den Unterarlsprüchen nicht aufgeführt.
• Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde ein handelsüblicher LWL mit Stufenindexprofil von einigen Metern Länge benutit. Im Meßbereich ist der Mantel und der Uberzug des LWL huber eine Länge von 1 cm entfernt, der Durchmesser des LWL ist vergrößert (Abb. 1). Der so geformte Teil des LWL ist in das zu messende Medium getaucht. Das Licht einer LED wird in das eine Ende der Faser eingekoppelt, während am anderen Ende die übertragene Lichtintensität mittels einer Photodiode und nachgeschaltetem Verstärker gemessen wird (Abb. 2). Die gemessene Lichtintensität hängt vom Brechungsindex der zu untersuchenden Flüssigkeit ab und ergibt in semilogarithmischer Darstellung (s. Abb. 3) eine Gerade. Man kann daher das elektrische Meßsignal logarithmieren und in Einheiten des Brechungsindexes analog oder digital anzeigen.
• L e e r s e i t e

Claims (5)

1. FASEROPT 1 SCHES REFRAKTOMETER PATENTANSPRUCHE Meßvorrichtung zur Bestimmung des Brechungsindex von Flüssigkeiten und Gasen mit Hilfe eines eingetauchten Lichtwellenleiters (LWL), dadurch gekennzeichnet, daß der LWL eine "inhomogenität" als Modenmischer aufweist.
2. 2. Meßvorrichtung nach Anspruch l), dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des LWL im Meßbereich verändert ist.
3. 3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex des LWL im Meßbereich inhomogen ist.
4. 4. Meßvorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des LWL im Meßbereich aufgerauht ist.
5. 5. Meßvorrichtung nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß der LWL im Meßbereich mit einem oder mehreren Uberzügen beschichtet ist, dessen Brechungsindex sich von dem des LWL unterscheidet.