DE3430050A1

DE3430050A1 - Photometer zur analyse von waessrigen medien

Info

Publication number: DE3430050A1
Application number: DE19843430050
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. 2300 Kiel Betz; Hans Peter Dr. 2304 Lutterbek Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-08-16
Filing date: 1984-08-16
Publication date: 1986-04-10

Description

Photometer zur Analyse von wässrigen Medien
Die Erfindung betrifft ein Photometer zur Analyse wässriger Medien mit einer Mehrzahl von Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittierenden, eine mit dem zu analysierenden wässrigen Medium gefüllte Probenküvette 10 beaufschlagenden Leuchtdioden 12, einem das die Probenküvette 10 passierende Licht messenden Photosensor 14, einer elektronischen Auswerteeinheit 16 zur Errechnung des Analyseergebnisses aus dem Antwortsignal des Photosensors 14 und einer Anzeigeeinheit.
Derartige Photometer finden beispielsweise Anwendung, wo wässrige Medien nach Anfärbung durch Zugabe bestimmter Reagenzien analysiert werden. Dabei wird das zu analysierende Medium in eine Probenküvette eingebracht, die mittels Leuchtdioden mit Licht einer bestimmten Wellenlänge beaufschlagt wird. Es ist eine Mehrzahl von Leuchtdioden vorgesehen, wobei die Wellenlänge des von jeder der Dioden ausgesandten Lichts von der Wellenlänge des von den anderen Dioden ausgesandten Lichts unterschiedlich ist. Ein Photosensor mißt das durch die Probenküvette hindurchgedrungene Licht, das Antwortsignal des Photosensors ist also von dem Ausmaß der Färbung des zu analysierenden Mediums abhängig. Eine elektronische Auswerteeinheit errechnet aus dem Antwortsignal des Photosensors das Meßergebnis, dieses wird mittels einer Anzeigeeinheit dargestellt.
Das bekannte mit Leuchtdioden arbeitende Photometer ist nicht ausreichend genau, da es einen Vergleich mit einem nicht angefärbten Referenzmedium nicht ermöglicht. Auch ist die Anzeige nicht direkt und nicht digital, was eine Verwendung im Feldeinsatz erschwert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Photometer zur Analyse wässriger Medien zu schaffen, welches bei hoher Genauigkeit den Anforderungen von Felduntersuchungen entspricht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine mit einem Referenzmedium gefüllte Referenzküvette vorgesehen ist, die von Licht beaufschlagt wird, dessen Wellenlänge jeweils mit dem des die Probenküvette beaufschlagenden Lichts übereinstimmt, ein das die Referenzküvette passierende Licht messender weiterer Photosensor vorgesehen ist, eine die Leuchtdioden zur Erzeugung pulsierenden Lichts anregende Kippschaltung vorgesehen ist, die Auswerteschaltung neben den Antwortsignalen des der Probenküvette zugeordneten Photosensors die Antwortsignale des der Referenzküvette zugeordneten weiteren Photosensors berücksichtigt, und die Anzeigeeinheit den Meßwert direkt und digital anzeigt.
Dabei kann vorgesehen sein, daß Lichtleiter von jeder der Leuchtdioden zu jeder der beiden Küvetten führen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel bei Vorhandensein lediglich eines Satzes von Dioden zeichnet sich dadurch aus, daß die Lichtleiter aus von den Leuchtdioden kommenden Diodenlichtleitern, einem die Diodenlichtleiter zusammenfassenden Sammellichtleiter und zwei zu den Küvetten führenden Küvettenlichtleitern bestehen. Dabei kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Lichtleiter aus von den Leuchtdioden kommenden Diodenlichtleitern und zu den Küvetten führenden Küvettenlichtleitern bestehen, wobei die Diodenlichtleiter sich in jeweils zwei Zwischenlichtleiter aufspalten und die einen der zwischenlichtleiter in einen zu der Probenküvette führenden Küvettenlichtleiter und die anderen Zwischenlichtleiter in einen zu der Referenzküvette führenden Küvettenlichtleiter münden.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, daß das die Referenzküvette beaufschlagende Licht von weiteren Leuchtdioden emittiert wird.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die die Probenküvette beaufschlagenden Leuchtdioden auf der einen Hälfte und die die Referenzküvette beaufschlagenden weiteren Leuchtdioden auf der anderen Hälfte einer Scheibe angeordnet sind.
Bei Vorhandensein von zwei Sätzen von Leuchtdioden kann vorgesehen sein, daß die die Referenzdiode beaufschlagenden Leuchtdioden einer Wellenlänge mit der die Probenküvette beaufschlagenden Leuchtdiode derselben Wellenlänge seriell geschaltet sind, was einen jeweils gleichen Stromdurchfluß durch die jeweils aktiven beiden Leuchtdioden und damit gleiche Lichtabgabe sichert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Anzeigeeinheit mit LED's aufgebaut ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Photometers anhand einer Zeichnung erläutert ist. Dabei zeigt: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des Photometers, Fig. 2 eine Schnittansicht des die Leuchtdioden tragenden Drehschalters, und Fig. 3 die die Leuchtdiode tragende Scheibe, Fig. 4 eine erste Anordnung von die Leuchtdioden mit den Küvetten verbindenden Lichtleitern, und Fig. 5 eine zweite Anordnung von die Leuchtdioden mit den Küvetten verbindenden Lichtleitern.
Fig. 1 verdeutlicht schematisch den Aufbau des erfindungsgemäßen Photometers. Das zu analysierende wässrige Medium wird in eine Probenküvette 10 eingebracht während eine Referenzküvette 20 eine Referenzflüssigkeit aufnimmt, bei der es sich um das in der Probenküvette 10 befindliche Medium ohne die eine Färbung bewirkenden Reagenzien handeln kann.
Sowohl die Probenküvette 10 als auch die Referenzküvette 20 werden von Leuchtdioden 12, 34 mit Licht beaufschlagt, wobei jede Leuchtdiode Licht einer bestimmten Wellenlänge emittiert. Eine Kippschaltung 24 betreibt jeweils eine der Dioden 12, 34 derart, daß diese pulsierendes Licht ausstrahlt. Dabei werden jeweils nur die jeweils vor den Küvetten 20, 12 angeordneten Leuchtdioden 10, 34 mit Strom versorgt, Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Satz von Leuchtdioden 12 vorgesehen, die über Lichtleiter die beiden Küvetten 10, 20 beaufschlagen, wie dies in den Fig. 4 und 5 gezeigt wird.
Das von den Leuchtdioden 12, 34 ausgestrahlte Licht passiert die Küvetten 10, 20 und wird teilweise von der Flüssigkeit in den Küvetten 10, 20 absorbiert. Der die Küvetten 10, 20 durchstrahlende Teil des Lichtes fällt auf Photosensoren 14 bzw. 22, bei denen es sich um Photodioden handeln kann. Die Ausgangssignale der Photosensoren werden über Operationsverstärker einer Auswerteschaltung 16 zugeführt. Diese Auswerteschaltung 16 ist mit Mitteln zum Nullabgleich und zum Kalibrieren versehen und ermöglicht so eine Berechnung eines konzentrationsproportionalen Meßwertes. Dieser Meßwert wird auf der Anzeigeeinheit 18 direkt und digital angezeigt.
Die Möglichkeit, eine Referenzküvette 20 mit Licht einer Wellenlänge zu beaufschlagen, die der Wellenlänge des die Probenküvette 10 beaufschlagenden Lichtes entspricht, und deren Messung mittels eines weiteren Photosensors 20 schafft ein besonders genaues Arbeiten des erfindungsgemäßen Photometers. Dabei sichert die pulsförmige Ausgestaltung des die Küvetten 10, 20 beaufschlagenden Lichts ein zuverlässiges Arbeiten auch bei Einfallen von Fremdlicht. Schließlich ermöglicht die Auswerteeinheit, die abgeglichen und kalibriert werden kann, die Errechnung eines direkten Meßwertes, der digital angezeigt und abgelesen werden kann.
Figur 2 verdeutlicht eine Anordnung, bei der zwei Sätze von Leuchtdioden 12, 34 auf der Achse 38 eines elektrischen Drehrasterschalters angeordnet sind. Bei manueller Drehung der Achse 38 werden jeweils eine Leuchtdiode 12 vor der Probenküvette 10 und eine Leuchtdiode 34 vor der Referenzküvette 20 positioniert. Dabei stimmen die Wellenlänge der beiden jeweils vor einer der Küvetten 10, 20 positionierten Leuchtdioden 12, 34 überein.
Fig. 3 zeigt, daß sich Photodioden gleicher Wellenlänge jeweils radial zu der Achse 38 des Drehschalters 40 gegenüberliegen, wobei eine weitere Schaltstellung vorgesehen ist, in der das Gerät ausgeschaltet ist, also keine der Leuchtdioden 12, 34 betrieben wird.
Die Fig. 4 und 5 zeigen schematisch weitere Ausführungsformen, bei denen lediglich ein Satz von Dioden 12 vorgesehen ist, wobei das Licht jeder der fünf dargestellten Leuchtdioden zu jeder der beiden Küvetten 10, 20 geführt wird. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel führen Diodenlichtleiter 26 zu jeder der Leuchtdioden 12. Diese Diodenlichtleiter 26 münden in einen Sammellichtleiter 27, der sich in zwei zu den Küvetten 10, 20 führenden Küvettenlichtleiter 28 aufspaltet. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel dagegen spaltet sich jeder der Diodenlichtleiter 26 in zwei Zwischenlichtleiter 30, 32 auf, wobei die Zwischenlichtleiter 30 in einen der Probenküvette 10 zugeordneten Küvettenlichtleiter 28 und die Lichtleiter 32 in einen der Referenzküvette 20 zugeordneten Küvettenlichtleiter münden.
Die Figuren zeigen nicht, daß bei Vorhandensein von zwei Sätzen von Leuchtdioden 12 bzw. 34 die beiden jeweils vor den küvetten 10, 20 angeordneten Leuchtdioden elektrisch seriell geschaltet sind, wodurch eine übereinstimmende Intensität des ausgestrahlten Lichts gesichert ist. In Fig. 1 ist lediglich angedeutet, daß die Anzeigeneinheit mit LED's bestückt ist, was ein deutliches Ablesen der Digitalziffern der Anzeigeeinheit 18 ermöglicht.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des gattungsgemäßen Photometers ist eine zuverlässige, genaue und störungsfreie Verwendung auch im Feld möglich. Das Gerät ist klein und handlich, es kann Batterien oder einen Akkumulator für den netzunabhängigen Betrieb beinhalten.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
B E Z IJ G S Z E I C H E N L I S T E 10 Probenküvette 10 12 Leuchtdiode 12 14 Photosensor 14 16 Auswerteschaltung 16 18 Anzeigeeinheit 18 20 Referenzküvette 20 22 Photosensor 22 24 Kippsschaltung 24 26 Diodenlichtleiter 26 27 Sammellichtleiter 27 28 Küvettenlichtleiter 28 30 Zwischenlichtleiter 30 32 Zwischenlichtleiter 32 Leuchtdioden 34 36 Scheibe 36 38 Achse 38 40 Drehschalter 40

Claims

Ansprüche 1. Photometer zur Analyse wässriger Medien, mit einer Mehrzahl von Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittierenden, eine mit dem zu analysierenden wässrigen MEdium gefüllte Probenküvette (10) beaufschlagenden Leuchtdioden (12), einem das die Probenküvette (10) passierende Licht messenden Photosensor (14), einer elektronischen Auswerteeinheit (16) zur Errechnung des Analyseergebnisses aus dem Antwortsignal des Photosensors (14) und einer Anzeigeeinheit (18), dadurch gekennzeichnet, daß - eine mit einem Referenzmedium gefüllte Referenzküvette (20) vorgesehen ist, die von Licht beaufschlagt wird, dessen Wellenlänge jeweils mit dem des die Probenküvette (10) beaufschlagenden Lichts übereinstimmt, - ein das die Referenzküvette (20) passierende Licht messender weiterer Photosensor (22) vorgesehen ist, - eine die Leuchtdioden (12) zur Erzeugung pulsierenden Lichts anregende Kippschaltung (24) vorgesehen ist, - die Auswerteschaltung (16) neben den Antwortsignalen des der Probenküvette (10) zugeordneten Photosensors (14) die Antwortsignale des der Referenzküvette (20) zugeordneten weiteren Photosensors (22) berücksichtigt, und - die Anzeigeeinheit (18) den Meßwert direkt und digital anzeigt.
2. Photosensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenküvette (10) und die Referenzküvette (20) jeweils von Licht derselben der Leuchtdioden (12) beaufschlagt werden.
3. Photosensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtleiter von jeder der Leuchtdioden (12) zu jeder der beiden Küvetten (10, 20) führen.
4. Photometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter aus von den Leuchtdioden (12) kommenden Diodenlichtleitern (26), einem die Diodenlichtleiter (26) zusammenfassenden Sammellichtleiter (27) und zwei zu den Küvetten (10, 20) führenden Küvettenlichtleitern (28) bestehen.
5. Photometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter aus von den Leuchtdioden (12) kommenden Diodenlichtleitern (26) und zu den Küvetten (10, 20) führenden Küvettenlichtleitern (28) bestehen, wobei die Diodenlichtleiter (26) sich in jeweils zwei Zwischenlichtleiter (30, 32) aufspalten und die einen der Zwischenlichtleiter (30, 32) in einen zu der Probenküvette (10) führenden Küvettenlichtleitern (28) und die anderen zwischenlichtleiter in einen zu der Referenzküvette (20) führenden Küvettenlichtleiter (28) münden.
6. Photometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Referenzküvette (20) beaufschlagende Licht von weiteren Leuchtdioden (34) emittiert wird.
7. Photometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Probeküvette (10) beaufschlagenden Leuchtdioden (34) auf der anderen Hälfte einer Scheibe (36) angeordnet sind.
8. Photometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (36) auf der Achse (38) eines mit elektrischen Schaltkontakten versehenen Drehrastschalters (40) befestigt ist, über den nur die jeweils vor den Küvetten (10, 20) positionierten Leuchtdioden (12, 34) elektrisch angeregt werden.
9. Photometer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Referenzdiode (10) beaufschlagenden Leuchtdioden (12) einer Wellenlänge mit den die Probenküvette (20) beaufschlagenden Leuchtdioden (34) derselben Wellenlänge seriell geschaltet sind.
10. Photometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Auswertesdhaltung (16) wirkende Mittel zum Nullabgleichen und Kalibrieren vorgesehen sind.
11. Photometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit (18) mit LED's aufgebaut ist.