DE4038123A1 - Differentialrefraktometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialrefraktometer, das beispielsweise zur Bestimmung eines Molekulargewichts verwendet werden soll.

Es ist ein Verfahren bekannt zur Messung der Brechungszahl einer Lösung und deren Abhängigkeit von der Konzentration zwecks Messung des Molekulargewichts einer Probe, die einen gelösten Stoff der Lösung bildet. Die Brechungszahl einer Probelösung kann beispielsweise durch Verwendung einer Zelle gemessen werden, die einen transparenten Behälter aufweist, in dem die Probelösung und deren gelöster Stoff getrennt voneinander untergebracht sind. Fällt monochromatisches Licht durch einen Spalt auf die Zelle, so wird der Strahlengang des einfallenden Lichtes entsprechend dem Unterschied in der Brechungszahl zwischen der Probelösung und dem Lösungsmittel abgelenkt. Somit kann bei bekannter Brechungszahl des Lösungsmittels die Brechungszahl der Probelösung erhalten werden. Somit eignet sich ein Differentialrefraktometer zur Messung der Brechungszahl einer Probe unter Verwendung des Umstands, daß das einfallende Licht abgelenkt wird entsprechend dem Unterschied in der Brechungszahl zwischen einem Bezugsmaterial, dessen Brechungszahl bekannt ist (im vorstehenden Beispiel das Lösungsmittel der Probelösung) und einer Probe, deren Brechungszahl unbekannt ist (der Probelösung).

Die Grundanordnung eines bekannten Differentialrefraktometers ist in Fig. 21 angegeben. Licht aus einer Lichtquelle 1 wird durch eine Spaltbacke 2 auf eine Kollimatorlinse 3 geführt, wo das Licht kollimiert wird. Die parallelen Lichtabschnitte fallen auf eine Zelle 5 als Lichtstrom A, dessen Breite durch eine Spaltbacke 4 beschränkt wird. Der Lichtstrom A von der Zelle 5 tritt durch ein Abbildungsobjektiv 6 und eine später zu beschreibende Korrekturglasplatte 7 und bildet ein durch die Spaltbacke 4 gestaltetes Spaltbild auf einer Erfassungsfläche eines Fotosensors 8 ab, der an der Seite der Brennfläche der Abbildungslinse 6 angeordnet ist. Die Korrekturglasplatte 7 kann in Richtung eines Pfeils R1 durch Betätigung eines Drehknopfes 9 winkelig verschoben werden.

Fig. 22 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Zelle 5 und zeigt deren Ausbildung. Diese Zelle 5 wird als Brice-Zelle od. dgl. bezeichnet, bei welcher ein Zellbehälter 5a durch einen transparenten Gehäusekörper mit rechteckförmigem Querschnitt gebildet wird und der Innenraum des Zellbehälters 5a durch eine Trennwand 5b schräg unterteilt wird, so daß eine erste Kammer 51 und eine zweite Kammer 52 gebildet werden. Wird beispielsweise die erste Kammer 51 mit einer Probelösung gefüllt, deren Brechungszahl gemessen werden soll, und wird die zweite Kammer 52 mit einem Lösungsmittel für die Probelösung gefüllt, so wird der Lichtstrom A von der Spaltbacke 4 entsprechend dem Unterschied in den Brechungszahlen zwischen der Probelösung und dem Lösungsmittel abgelenkt.

Als erster Schritt zur Messung der Brechungszahl werden die erste Kammer 51 und die zweite Kammer 52 mit dem gleichen Lösungsmittel aufgefüllt, und das von der Spaltbacke 4 gebildete Spaltbild wird vom Fotosensor 8 erfaßt. Als zweitem Schritt wird beispielsweise die erste Kammer 51 mit der Probelösung gefüllt und die zweite Kammer 52 wird mit dem Lösungsmittel gefüllt, und es wird eine ähnliche Messung durchgeführt. Die Positionen der beim ersten und zweiten Schritt gebildeten Spaltbilder sind voneinander verschieden entsprechend der Größe der Ablenkung des Lichtstroms A, die entsprechend dem Unterschied in den Brechungszahlen zwischen der Probelösung und dem Lösungsmittel erzeugt wird.

Der Brechungszahlunterschied Δn wird durch folgende Gleichung (1) ausgedrückt: Δn = n_S-n_R

wobei

n_S: Brechungszahl der Probelösung
n_R: Brechungszahl des Lösungsmittels
e: Brechungszahl außerhalb der Zelle
α: Ablenkwinkel des Lichtstroms A
R: Winkel zwischen dem Lichtstrom A und der Trennwand 5b.

In der Gleichung (1) wird entweder ein positives oder negatives Vorzeichen gewählt, entsprechend den Brechungszahlen n_S, n_R und dem Winkel R. Wird andererseits der Abstand zwischen der Zelle 5 und dem Fotosensor 8 mit ℓ bezeichnet und die Änderung Δ x der Abbildungsposition verwendet, so wird sin α durch folgende Gleichung (2) ausgedrückt:

Somit wird die Gleichung (1) in folgende Gleichung (3) umgeformt:

Da e in Luft näherungsweise gleich 1 ist, wird der Brechungszahlunterschied Δn schließlich durch folgende Gleichung (4) ausgedrückt:

Spezifischer ausgedrückt, wenn die Verschiebung Δx bekannt ist, so kann der Brechungszahlunterschied Δn erhalten werden. Somit kann die Brechungszahl der Probelösung abhängig von der Brechungszahl des Lösungsmittels erhalten werden.

Fig. 23 ist ein Grundriß, der die Arbeitsweise der Korrekturglasplatte 7 darstellt. Wird der Drehknopf 9 betätigt, um die Korrekturglasplatte 7 um einen Winkel β gegenüber einer Bezugsposition 7a zu verdrehen (die in Fig. 23 gestrichelt angegeben ist), so ist der Einfallswinkel des Lichtstroms A auf die Korrekturglasplatte 7 gleich dem Winkel β. Wird dabei angenommen, daß der Lichtstrom A gebrochen wird, so daß sein Strahlengang um Δxa verschoben wird, so ist diese Verschiebung Δxa des Strahlengangs angenähert proportional sin β wie folgt:

Δxa α sin β. (5)

Zur Messung des Brechungszahlunterschieds Δn, wobei die Korrekturglasplatte 7 eine Stellung der Bezugsposition 7a einnimmt, werden beide Kammern 51, 52 der Zelle 5 zuerst mit dem Lösungsmittel gefüllt und der Lichtstrom A wird vom Fotosensor 8 erfaßt. Anschließend wird die erste Kammer 51 der Zelle 5 mit der Probelösung gefüllt, und der Drehknopf 9 wird derart betätigt, daß der abgelenkte Lichtstrom A vom Fotosensor 8 erfaßt wird. Dabei wird die Verschiebung Δ xa des Strahlengangs des Lichtstroms A durch die Korrekturglasplatte 7 mittels folgender Beziehung (6) ausgedrückt:

Δxa α Δx. (6)

Die Verschiebung Δ xa kann aus dem Einstellwert des Drehknopfs 9 erhalten werden. Somit kann abhängig vom Einstellwert des Drehknopfs 9 der Brechungszahlunterschied Δn zwischen der Probelösung und dem Lösungsmittel durch Verwendung der Gleichung (4) erhalten werden.

Eine derartige Anordnung schließt jedoch die Wahrscheinlichkeit ein, daß ein individueller Unterschied zwischen den Auswertern vorhanden ist, wenn der Drehknopf 9 von Hand betätigt wird, um die Spaltabbildungsposition zu verschieben. Dies verringert die Datenreproduzierbarkeit und führt zu einer Verschlechterung der Meßgenauigkeit der Brechungszahl.

Ferner ist ein gewisses Zeitintervall zwischen der Erfassung eines Spaltbilds vorhanden, das zu dem Zeitpunkt gebildet wird, wenn beide Kammern der Zelle 5 mit dem Lösungsmittel gefüllt sind, und der Erfassung eines Spaltbilds, das zu dem Zeitpunkt gebildet wird, wenn die erste Kammer 51 der Zelle 5 mit der Probelösung gefüllt ist. Dies beinhaltet Fehlerfaktoren, wie beispielsweise zeitabhängige Änderungen des mechanischen Schwingungszustands und der Luftströmung, eine zeitabhängige Ablenkung einer (nicht dargestellten) optischen Basis und dgl. Dies verschlechtert weiterhin die Meßgenauigkeit.

Ein weiterer Stand der Technik wird beispielsweise durch JP-A-1 88 744/1988 angegeben, deren Grundanordnung in Fig. 24 dargestellt ist. Licht aus einer Lichtquelle 11 wird zu einer Kondensorlinse 12 konzentriert, durch eine Spaltbacke 13 räumlich gefiltert und durch eine Kollimatorlinse 14 kollimiert. Die erhaltenen parallelen Lichtabschnitte fallen auf einen V-Block 15 ein, der aus transparentem Werkstoff mit bekannter Brechungszahl besteht. Der V-Block 15 hat eine konkave V-Form 15a mit einem Vertikalwinkel von 90°. Die konkave V-Form 15a dient als Probeträger. Auf der konkaven V-Form 15a ist eine Probe 16 aufgebracht, die einen Vertikalwinkel von beispielsweise 90° hat und deren Brechungszahl nicht bekannt ist. Nahezu die Hälfte der parallelen Lichtabschnitte aus der Kollimatorlinse 14 treten durch die Probe 16 hindurch.

Die Lichtabschnitte aus dem V-Block 15 treten durch einen Zerhacker 17 und werden durch eine Abbildungslinse 18 konzentriert. Das durch eine Spaltbacke 13 gebildete Spaltbild wird dann auf der Lichtaufnahmefläche eines eindimensionalen Bildsensors 19 gebildet, der aus einem eindimensionalen Ladungsverschiebeelement (CCD) od. dgl. besteht. Der Zerhacker 17 hat ein stationäres Teil 17a und ein bewegliches Teil 17b. Das stationäre Teil 17a weist eine Öffnung zur Aufnahme des Lichtabschnitts auf, der durch die Probe 16 hindurchgetreten ist und eine Öffnung zur Aufnahme des Lichtabschnitts, der nicht durch die Probe hindurchgetreten ist. Der bewegliche Teil 17b verschließt beide dieser Öffnungen.

Zur Messung der Brechungszahl der Probe 16 wird der Lichtabschnitt, der durch die Probe 16 hindurchgetreten ist, zunächst vom Zerhacker 17 erfaßt. Dabei wird die Spaltabbildbildungsposition durch den eindimensionalen Bildsensor 19 erfaßt und beispielsweise von einer (nicht dargestellten) Steuervorrichtung gehalten. In diesem Fall ist der durch den Zerhacker 17 hindurchtretende Lichtabschnitt der Lichtabschnitt, der allein durch den V- Block 15 hindurchgetreten ist, dessen Brechungszahl gleichmäßig ist, so daß dieser Lichtabschnitt nicht abgelenkt wird.

Darauf erfaßt der Zerhacker 17 aus den vom V-Block 15 kommenden Lichtabschnitten den Lichtabschnitt, der nicht durch die Probe 16 hindurchgetreten ist. Somit fällt auf die Abbildungslinse 18 der Lichtabschnitt, der entsprechend dem Brechungszahlunterschied zwischen dem V- Block 15 und der Probe 16 abgelenkt wurde. Dies bewirkt, daß das Spaltbild aus einer gegenüber der vorausgehend beschriebenen Position verschiedenen Position gebildet wird, wobei dieser Positionsunterschied dem Brechungszahlunterschied entspricht. Diese Bildposition wird durch den eindimensionalen Bildsensor 19 erfaßt und der vorstehend erwähnten Steuervorrichtung zugeführt. In der Steuervorrichtung wird der Abstand zwischen den beiden Positionen berechnet, an denen die Spaltbilder jeweils durch den durch die Probe 16 hindurchgetretenen Lichtabschnitt und den nicht durch sie hindurchgetretenen Lichtabschnitt gebildet werden. Aus dem Ergebnis dieser Berechnung wird der Brechungszahlunterschied zwischen der Probe 16 und dem V-Block 15 in gleicher Weise wie bei der ersten bekannten Anordnung gemäß Fig. 21 erhalten.

Bei dem in Fig. 24 gezeigten Stand der Technik wird die Größe der Lichtablenkung gemessen, abhängig von einem Ausgangssignal des eindimensionalen Bildsensors 19, wobei keine Handbetätigung erforderlich ist. Dies erleichtert nicht nur die Messung der Brechungszahl, sondern schließt auch Meßfehler als Folge einzelner Unterschiede zwischen den Auswertern aus, wodurch die Meßgenauigkeit verbessert wird.

Jedoch wird beim Antrieb des beweglichen Teils 17b des Zerhackers 17 eine Schwingung verursacht und verschiebt die Abbildungsposition auf dem eindimensionalen Bildsensor 19. Dies ergibt eine Verschlechterung der Meßgenauigkeit. Ferner erhöht die Einführung des mechanisch angetriebenen Teils unvermeidlich die Anzahl der Bauelemente.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Differentialrefraktometer zu schaffen, dessen Meßgenauigkeit erheblich verbessert ist.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Differentialrefraktometer zu schaffen, bei dem die Anzahl der Bauelemente verringert ist, um somit eine Kostenverringerung zu erzielen.

Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabenstellung umfaßt das Differentialrefraktometer erfindungsgemäß: eine Lichtquelle; ein lichtdurchlässiges Element, das ein Bild trägt, das mindestens zwei Kennungsabschnitte aufweist; ein Objektiv zur Konzentrierung von Licht der Lichtquelle durch das lichtdurchlässige Element; einen Bildsensor, der in solcher Stellung angeordnet ist, daß der Bildsensor und das lichtdurchlässige Element relativ zur Linse optisch zugeordnet sind; eine zwischen dem lichtdurchlässigen Element und dem Bildsensor angeordnete Zelle, die eine Probe aufnimmt, dessen Brechungszahl gemessen werden soll und ein Bezugsmaterial, dessen Brechungszahl als Bezugswert verwendet wird, die Probe und das Bezugsmaterial getrennt voneinander in der Zelle aufgenommen werden; und ein Raumfilter zwischen dem lichtdurchlässigen Element und dem Bildsensor angeordnet ist, um Lichtabschnitte, die durch die beiden Kennungsabschnitte des lichtdurchlässigen Elements hindurchgetreten sind, räumlich zu filtern, wobei das Raumfilter mindestens einen der somit räumlich gefilterten Lichtabschnitte veranlaßt, durch die Zelle hindurchzutreten.

Entsprechend der vorstehend aufgeführten Anordnung tritt der Lichtabschnitte, der durch einen der mindestens zwei am lichtdurchlässigen Element getragenen Kennungsabschnitte hindurchgetreten ist, durch die Zelle und formt ein Bild an einer Stellung der Erfassungsfläche des Bildsensors. Der Lichtabschnitt, der durch den anderen Kennungsabschnitt hindurchgetreten ist, tritt durch das Innere oder Äußere der Zelle hindurch und formt ein Bild an einer anderen Stellung auf der Erfassungsfläche des Bildsensors. Diese Lichtabschnitte werden gleichzeitig im Bildsensor erfaßt. Aus den Ausgangssignalen des Bildsensors kann der Abstand zwischen den Stellungen der Bilder erhalten werden, durch die Lichtabschnitte gebildet werden, die jeweils durch die Kennungsabschnitte hindurchgetreten sind. Der Abstand zwischen den Abbildungspositionen entspricht der Ablenkungsgröße des durch die Zelle hindurchgetretenen Lichtabschnitts, wobei eine derartige Ablenkungsgröße dem Brechungszahlunterschied zwischen der Probe und dem Bezugsmaterial entspricht. Daher kann der Brechungszahlunterschied zwischen der Probe und dem Bezugsmaterial, abhängig von den Ausgangssignalen des Bildsensors, erhalten werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung enthält keine mechanisch angetriebenen Bauelemente und ist daher frei von mechanischen Schwingungen. Dies gewährleistet nicht nur eine Messung der Brechungszahl mit hoher Genauigkeit, sondern verringert auch die Anzahl der Bauelemente und trägt somit zur Kostenreduzierung bei.

Schließlich werden die Lichtabschnitte, die durch die beiden Kennungsabschnitte hindurchgetreten sind, gleichzeitig vom Bildsensor erfaßt. Selbst wenn die Stellung des Bildes, das durch einen Lichtabschnitt geformt wird, als Folge von Schwingungen, Luftströmungen od. dgl. verschoben wird, erleidet die Stellung des durch den anderen Lichtabschnitt geformten Bildes eine ähnliche Änderung. Somit können die Einflüsse von Schwingungen und dgl., die auf die jeweiligen Abbildungspositionen ausgeübt werden, annulliert werden, indem der Abstand zwischen den Stellungen der Bilder erhalten wird, die durch die Lichtabschnitte geformt werden, die durch die Kennungsabschnitte hindurchgetreten sind. Somit kann der Abstand zwischen den Abbildungspositionen mit hoher Genauigkeit erfaßt werden, um die Meßgenauigkeit der Brechungszahl zu verbessern.

Da ferner das lichtdurchlässige Element und der Bildsensor so angeordnet sind, daß sie relativ zur Linse optisch zugeordnet sind, können die Bilder des lichtdurchlässigen Elements klar an der Erfassungsfläche des Bildsensors gebildet werden. Das Raumfilter kann definiert die Lichtabschnitte voneinander trennen, die durch die Kennungsabschnitte des am lichtdurchlässigen Element getragenen Bildes hindurchgetreten sind. Dies ermöglicht es einem der getrennten Lichtabschnitte, definiert durch einen Lichtweg in der Zelle hindurchzutreten, beispielsweise den Lichtweg, der entweder durch die Probe oder das Bezugsmaterial (oder dem Lichtweg außerhalb der Zelle) hindurchtritt, und ermöglicht es ferner dem anderen Lichtabschnitt, definiert durch den anderen Lichtweg in der Zelle hindurchzutreten, beispielsweise dem Lichtweg, der geneigt durch die Grenzfläche von Probe und Bezugsmaterial verläuft. Somit können die Lichtabschnitte, die jeweils durch die beiden Kennungsabschnitte hindurchgetreten sind, sicher voneinander auf der Erfassungsfläche des Bildsensors getrennt werden. Es ist daher möglich, die Meßgenauigkeit des Abstands zwischen den Stellungen der Bilder zu verbessern, die durch die Lichtabschnitte gebildet werden, die durch die Kennungsabschnitte hindurchgetreten sind.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Differentialrefraktometer, bei dem Licht einer Lichtquelle auf einem Objektiv konzentriert wird, das derart konzentrierte Licht zu einer Zelle geführt wird, die eine Probe aufnimmt, deren Brechungszahl gemessen werden soll, sowie ein Bezugsmaterial, dessen Brechungszahl als Bezugswert verwendet wird, die Probe und das Bezugsmaterial getrennt voneinander in der Zelle untergebracht sind, das durch die Zelle hindurchgetretene Licht zu einem Bildsensor geführt wird und die Größe der Lichtablenkung als Folge des Brechungszahlunterschiedes zwischen de Probe und dem Bezugsmaterial gemessen wird, um dadurch die Brechungszahl der Probe zu erhalten; das Differentialrefraktometer ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch: ein lichtdurchlässiges Element, das in einer solchen Stellung angeordnet ist, daß das lichtdurchlässige Element und der Bildsensor bezüglich des Objektivs optisch zugeordnet sind, und das lichtdurchlässige Element ein Bild trägt, das mindestens zwei Kennungsabschnitte hat; und ein Raumfilter, das zwischen dem lichtdurchlässigen Element und dem Bildsensor angeordnet ist und Lichtabschnitte räumlich filtern kann, die durch die beiden Kennungsabschnitte hindurchgetreten sind, und das Raumfilter mindestens einen der somit räumlich gefilterten Lichtabschnitte veranlaßt, durch die Zelle hindurchzutreten.

Die vorstehend aufgeführten Merkmale der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen, es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Grundriß des grundlegenden Aufbaus eines Differentialrefraktometers entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Spaltbacke 24,

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Zelle 27,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Meßprinzips für die Brechungszahl,

Fig. 6 eine Ansicht zur Darstellung der Intensitäten der Ausgänge aus einem eindimensionalen Bildsensor 29,

Fig. 7 eine Ansicht zur Darstellung der zeitabhängigen Änderungen der Positionen der Koordinaten der Scheitel P1, P2a in Fig. 6,

Fig. 8 bis 12 Schnittdarstellungen von Beispielen einer geeigneten Zelle,

Fig. 13 einen schematischen Grundriß des grundlegenden Aufbaus eines Differentialrefraktometers gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 14 eine Vorderansicht der in Fig. 13 gezeigten Anordnung,

Fig. 15 einen schematischen Grundriß der grundlegenden Anordnung eines Differentialrefraktometers entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 16 bis 20 Vorderansichten von Beispielen eines verwendbaren lichtdurchlässigen Elements,

Fig. 21 einen schematischen Grundriß des Aufbaus eines ersten bekannten Differentialrefraktometers,

Fig. 22 eine Schnittansicht einer Zelle 5,

Fig. 23 einen Grundriß, der den Betrieb einer Korrekturglasplatte 7 darstellt, und

Fig. 24 eine schematische Vorderansicht des Aufbaus eines zweiten bekannten Differentialrefraktometers.

Es wird auf die bevorzugten Ausführungsformen Bezug genommen. Fig. 1 ist ein schematischer Grundriß, der den grundlegenden Aufbau eines Differentialrefraktometers entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführung darstellt, während Fig. 2 eine Vorderansicht desselben zeigt. Licht von einer Lichtquelle 21 tritt durch ein Interferenzfilter 22 und wird zu einer Kondensorlinse 23 geführt, wo das Licht konzentriert wird. Das konzentrierte Licht tritt durch eine Spaltbacke 24 hindurch, die gemäß Fig. 3 zwei schlanke Öffnungen 24a, 24b aufweist, um Lichtströme L1, L2 zu bilden. Bei dieser Ausführungsform dient die Spaltbacke 24 als lichtdurchlässiges Element.

Mittels eines Abbildungsobjektivs 25 treffen die Lichtströme L1, L2 aus der Spaltbacke 24 über eine Öffnung 26, beispielsweise ein auf der optischen Achse des Abbildungsobjektivs 25 gebildetes Loch, auf eine Zelle 27 auf. Die Öffnung 26 dient als Raumfilter. Die Lichtströme L1, L2, die durch die Zelle 27 hindurchgetreten sind, werden von einem Reflektor 28 reflektiert und treten erneut durch die Zelle 27 hindurch. Anschließend bilden die Lichtströme L1, L2 den Öffnungen 24a, 24b der Spaltbacke 24 entsprechende Bilder auf einem eindimensionalen Bildsensor 29. Die Spaltbacke 24 und der eindimensionale Bildsensor 29 sind derart angeordnet, daß sie relativ zum Abbildungsobjektiv 25 optisch zugeordnet sind. Somit werden die Bilder der Öffnungen 24a, 24b der Spaltbacke 24 klar auf der Erfassungsfläche des eindimensionalen Bildsensors 29 abgebildet. Eine Lichtbeschneidungsplatte 30 verhindert, daß zu starke Umgebungslichtabschnitte auf den eindimensionalen Bildsensor 29 fallen.

Fig. 4 ist eine Querschnittansicht der Zelle 27. Diese Zelle 27 besteht aus einem transparenten Gehäusekörper mit rechteckförmigem Querschnitt, dessen Innenraum durch eine transparente Trennplatte 27b schräg unterteilt wird, so daß eine erste Kammer 71 und eine zweite Kammer 72 gebildet werden. Die erste Kammer 71 ist beispielsweise mit einer Probe gefüllt, wie einer Probelösung, deren Brechungszahl gemessen werden soll, während die zweite Kammer 72 mit einem Bezugsmaterial, beispielsweise einem Lösungsmittel für die Probe, gefüllt ist.

Nach Durchtritt durch die zweite Kammer 72 und die Trennplatte 27b gelangt der Lichtstrom L2 zum Reflektor 28 über die erste Kammer 71, während der Lichtstrom L1 nur durch die zweite Kammer 72 tritt. Nach Reflexion durch den Reflektor 28 bewegen sich die Lichtströme L1, L2 weiter in einer Richtung, die im wesentlichen entgegengesetzt zu jener nach Fig. 4 ist. Somit wird der Lichtstrom L2, der sowohl durch die Probelösung in der ersten Kammer 71 als auch das Lösungsmittel in der zweiten Kammer 72 hindurchgetreten ist, entsprechend dem Brechungszahlunterschied zwischen der Probelösung und dem Lösungsmittel abgelenkt. Andererseits wird der Lichtstrom L1, der nur durch das Lösungsmittel hindurchgetreten ist, nicht gemäß einem Brechungszahlunterschied abgelenkt. Somit entspricht der Abstand zwischen den Stellungen der Bilder der Öffnungen 24a, 24b in der Spaltbacke 24, der durch den eindimensionalen Bildsensor 29 erfaßt wird, dem Unterschied in der Brechungszahl zwischen der Probelösung und dem Lösungsmittel. Das vorstehend Ausgeführte gilt ebenfalls für den Fall, in dem die erste Kammer 71 mit dem Lösungsmittel gefüllt ist, während die zweite Kammer 72 mit der Probelösung gefüllt ist. Spezifischer ausgedrückt, der Lichtstrom L2, der durch die Trennplatte 27b hindurchgetreten ist, wird entsprechend dem Brechungszahlunterschied abgelenkt, während der Lichtstrom L2, der nur durch die zweite Kammer 72 hindurchgetreten ist, nicht entsprechend dem Brechungszahlunterschied abgelenkt wird.

Die an der Rückseite des Abbildungsobjektivs 25 angeordnete Blendenöffnung 26 filtert räumlich die Lichtströme L1, L2 ausreichend, so daß der Lichtstrom L2 definiert durch die Trennplatte 27b der Zelle 27 hindurchtritt und der Lichtfluß L1 definiert lediglich durch die zweite Kammer 72 der Zelle 27 tritt. Es ist daher möglich, daß der Lichtstrom L2, der sowohl durch die Probelösung und das Lösungsmittel und der Lichtstrom L1, der allein durch das Lösungsmittel hindurchgetreten ist, definiert voneinander getrennt werden und jeweils Bilder auf der Erfassungsfläche am eindimensionalen Bildsensor 29 erzeugen.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Meßprinzips. Fig. 5 zeigt, wie die Lichtströme L1, L2 Bilder auf der Erfassungsfläche des eindimensionalen Bildsensors 29 erzeugen. Sind sowohl die erste Kammer 71 und die zweite Kammer 72 der Zelle 27 mit dem Lösungsmittel für die Probelösung gefüllt, so trifft der Lichtstrom L2 unabgelenkt über einen Lichtweg L_REF auf die Erfassungsfläche des eindimensionalen Bildsensors 29 auf. Die Stellungsverschiebung ΔX zwischen der Position S_REF des Bilds des nicht abgelenkten Lichtstroms L2 und der Position S2 des Bilds des abgelenkten Lichtstroms L2, wenn die erste Kammer 71 mit Probelösung gefüllt ist, entspricht dem Brechungszahlunterschied zwischen der Probelösung und dem Lösungsmittel und ist der Unterschied X1 zwischen der Abbildungsposition S1 des Lichtstroms L1 und der Abbildungsposition S2 des Lichtstroms L2, der vom eindimensionalen Bildsensor 29 erfaßt wird. Wird jedoch der Abstand ΔX0 zwischen den Abbildungspositionen S1 und S_REF vorab erhalten, so kann die Positionsverschiebung ΔX (= ΔX1-ΔX0) erhalten werden.

In der vorstehend aufgeführten Ausführungsform werden die Lichtwege der Lichtströme L1, L2 durch den Reflektor 28 zurückgeworfen. Entsprechend treten die Lichtströme L1, L2 zweimal durch die Zelle 27 und daher wird der Lichtstrom L2 zweimal abgelenkt. Dabei entspricht die Positionsverschiebung ΔX einem Wert, der das Zweifache des Werts der Verschiebung des Spaltbildes in der bekannten Anordnung ist, die jeweils in den Fig. 21 und 24 dargestellt ist. Gemäß dem Differentialrefraktometer dieser Ausführungsform kann der Brechungszahlunterschied Δn erhalten werden, indem ΔX in der vorstehend erwähnten Gleichung (3) durch ΔX/2 ersetzt und schließlich entsprechend folgender Gleichung (7) errechnet wird:

mit

R: Winkel zwischen dem Lichtstrom L2 und der Trennplatte 27b der Zelle 27 (Fig. 4),
ℓ: Abstand zwischen der Zelle 27 und der Erfassungsfläche des eindimensionalen Bildsensors.

Wird angenommen, daß der Abstand zwischen den Elementen, beispielsweise den (nicht dargestellten) Fotodioden des eindimensionalen Bildsensors 29 gleich 56×10^-3 (mm) ist, so kann ΔX mittels der Verwendung der Zahl m der Elemente, die zwischen den Spaltabbildungspositionen vorliegen, durch folgende Gleichung (8) ausgedrückt werden:

X = m × (56 × 10^-3) (mm). (8)

Entsprechend kann die Gleichung (7) in die folgende Gleichung (9) umgeformt werden:

Fig. 6 ist eine Ansicht, die die Intensitäten der Ausgangssignale aus dem eindimensionalen Bildsensor 29 darstellt. In Fig. 6 zeigt die Abszisse in einer Richtung verlaufende Koordinaten, die in der Fluchtungsrichtung der Elemente des eindimensionalen Bildsensors 29 ausgewählt sind, während die Ordinate die Intensität eines Ausgangssignals darstellt. In Fig. 6 entspricht ein Scheitel P1 dem Lichtstrom L1, ein Scheitel P2a entspricht einem Lichtstrom L2 in dem Zustand, wo die erste Kammer 71 mit dem Lösungsmittel gefüllt ist, und ein Scheitel P2b entspricht dem Lichtstrom L2 in dem Zustand, wo die erste Kammer 71 mit der Probelösung gefüllt ist. In Fig. 5 entspricht der Abstand ΔX1 dem Abstand zwischen den obersten Punkten der Scheitel P1, P2b, der Abstand ΔXO entspricht dem Abstand zwischen den obersten Punkten der Scheitel P1, P2a, und die Positionsverschiebung ΔX entspricht dem Abstand zwischen den obersten Punkten der Scheitel P2a, P2b. Diese Abstände sind auch in Fig. 6 dargestellt.

Da der Lichtstrom L1, der beispielsweise den Scheitel P1 bildet, unter Einwirkung der Blende 26 ausreichend räumlich gefiltert ist, kann der Scheitel P1 eine ausreichend spitze Form haben. Dies gilt ebenfalls für die Scheitel P2a, P2b.

Bei der Bestimmung der Scheitelpositionen in dieser Ausführungsform werden die Flächen der von den Scheiteln umgebenen Abschnitte und die Koordinatenachse berechnet (die anschließend als Scheitelflächen bezeichnet werden). Die Koordinatenwerte, bei welchen die Scheitelflächen in zwei gleich große Teile unterteilt sind, werden als die Scheitelpositionen bestimmt. Ein derartiges Scheitelposition-Bestimmungsverfahren macht es möglich, die Scheitelpositionen genauer zu bestimmen als den Abstand zwischen den benachbarten Elementen im eindimensionalen Bildsensor 29.

Zur Bestimmung der Scheitelpositonen kann alternativ ein Verfahren verwendet werden, bei dem die von jedem Element des eindimensionalen Bildsensors 29 erfaßte Lichtmenge I_i als Gewichtung verwendet wird, und die Durchschnittsposition x_M entsprechend der folgenden Gleichung (10) berechnet wird, und die in dieser Weise berechnete Durchschnittsposition x_M als Scheitelposition verwendet wird:

wobei

x: Koordinatenpositionen auf der Erfassungsfläche des eindimensionalen Bildsensors 29.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Daten, die von der Durchschnittsposition x_M abweichen, zu stark betont werden. Entsprechend dem vorstehend aufgeführten Verfahren, bei dem die Koordinatenposition, die jede Scheitelfläche in zwei gleiche Teile aufteilt, als jeweilige Scheitelposition bestimmt wird, ist die Bedeutung des gesamten Lichts gleichmäßig gemacht, und nahezu das gesamte empfangene Licht wird in Form effektiver Daten verarbeitet. Somit hat dieses Verfahren den Vorteil, die Genauigkeit der Scheitelpositionen zu verbessern.

Zur Bestimmung der Scheitelpositionen kann beispielsweise ebenfalls das in JP-A-2 95 935/1988 offenbarte Verfahren verwendet werden. Gemäß diesem in der offengelegten Veröffentlichung angegebenen Verfahren wird, wenn Licht beispielsweise durch fünf Elemente im eindimensionalen Bildsensor empfangen wird, der Schwerpunkt eines Fünfecks, der auf einer Kurve gebildet wird, die die Beziehung zwischen den Lichtmengen und Koordinatenpositionen angibt, als Scheitelposition bestimmt. Darauf wird als Scheitelhöhe die Höhe eines Dreiecks mit vorgegebener Grundlinie bestimmt, dessen Fläche gleich der Fläche des Fünfecks ist. Demzufolge werden, selbst wenn die Scheitelintensitätsposition des auf den Bildsensor einfallenden Lichtes, das sich in einem nicht­ fotoelektrischen Umformungsbereich befindet, die Scheitelposition und die Höhe genau erfaßt. Dieses Verfahren kann es ferner möglich machen, die Scheitelpositionen genauer zu bestimmen als den Abstand zwischen den benachbarten Elementen.

Fig. 7 zeigt die zeitabhängigen Veränderungen der Scheitelpositionskoordinaten x1 des Scheitels P1, der dem Lichtstrom L1 (siehe Fig. 6) entspricht und die Scheitelpositionskoordinaten x2a des Scheitels P2a, der dem Lichtstrom L2 in dem Zustand entspricht, bei dem die erste Kammer 71 mit dem Lösungsmittel gefüllt ist (siehe Fig. 6). Die Abbildungspositionen der Lichtströme L1, L2 werden durch mechanische Schwingungen, Luftströme od. dgl. beeinflußt und schwanken zeitabhängig, wie jeweils durch die Kurven ℓ 1, ℓ 2 dargestellt ist. Derartige Schwankungen der Abbildungspositionen erscheinen gleichfalls an den Lichtströmen L1, L2. Entsprechend erfährt der Abstand XO zwischen den Abbildungspositionen der Lichtströme L1, L2 keine wesentliche zeitabhängige Änderung, wie durch die Kurve ℓ_o angegeben ist. Die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung vorgenommene Prüfung ergab, daß die zeitabhängige Schwankung des Abstands ΔXO nur +/-2/1000 (mm) beträgt.

Somit kann der Abstand ΔXO genau gemessen werden, wobei der Einfluß von mechanischen Schwingungen und dgl. ausgeschlossen ist. Diese Ausführungen sind auch für den Fall gültig, wo die erste Kammer 71 der Zelle 27 mit einer Probelösung gefüllt ist. Entsprechend kann der Abstand ΔX1 in Fig. 5 genau gemessen werden. Somit kann die Positionsverschiebung ΔX mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Insbesondere ist diese Ausführungsform so aufgebaut, daß rechtzeitig der durch die Probelösung hindurchgetretene Lichtstrom L2 und der allein durch das Lösungsmittel hindurchgetretene Lichtstrom L1 erfaßt werden. Somit tritt der Einfluß von mechanischen Schwingungen, Luftschwankungen od. dgl. gemeinsam auf den Lichtströmen L1, L2 in der Form von Schwankungen von deren Abbildungspositonen auf. Somit können die Abstände zwischen den Abbildungspositonen genau gemessen werden, wobei Fehlerfaktoren, wie sie vorausgehend aufgeführt wurden, sich annullieren.

Es sei beispielsweise angenommen, daß der Abstand ℓ zwischen der Zelle 27 und dem eindimensionalen Bildsensor 29 gleich 300 (mm) und der Winkel R gleich 45° ist; die zu erfassende Mindestempfindlichkeit Δn_min wird dabei durch folgende Gleichung (11) angegeben:

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird der Einfluß von mechanischen Schwingungen od. dgl. minimiert, so daß die durch die Gleichung (11) ausgedrückte, zu erfassende Empfindlichkeit mühelos erhalten werden kann.

Wie beschrieben, enthält die Anordnung dieser Ausführungsform ein mechanisch angetriebenes Element, wie die Korrekturglasplatte 7 beim ersten Stand der Technik gemäß Fig. 21 oder beim Zerhacker 17 im zweiten Stand der Technik nach Fig. 24. Das heißt, die jeweiligen Bauelemente sind während der Messung immer stationär. Dies verhindert nicht nur das Auftreten unerwünschter mechanischer Schwingungen, sondern verringert auch die Anzahl der Bauelemente und ist somit im Hinblick auf die Kostenverringerung von Vorteil. Ferner kann die Positionsverschiebung X der Abbildungsposition des Lichtstroms L2 mit hoher Genauigkeit gemessen werden, ohne Einfluß von mechanischen Schwingungen, zeitabhängige Änderungen der (nicht dargestellten) optischen Basis od. dgl., so daß die Brechungszahl mit sehr hoher Genauigkeit gemessen werden kann.

Ferner werden die beiden Lichtströme L1, L2 aus dem Licht der einzigen Lichtquelle 21 gebildet und anschließend durch die Blende 26 räumlich gefiltert, wodurch die Lichtströme L1, L2 als definiert voneinander getrennte Strahlen auf die Zelle 27 auffallen. Dies gewährleistet, daß der Lichtstrom L2 durch sowohl die Probelösung als auch das Lösungsmittel hindurchtritt und der Lichtstrom L1 allein durch das Lösungsmittel tritt. Ferner ist die Spaltbacke 24 zur Bildung der Lichtströme L1, L2 aus dem Licht der Lichtquelle in einer solchen Position angebracht, daß die Spaltbacke 24 und der eindimensionale Bildensor 29 bezüglich des Abbildungsobjektivs 25 einander optisch zugeordnet sind. Somit werden die Bilder der Öffnungen 24a, 24b in der Spaltbacke 24 klar auf der Erfassungsfläche des eindimensionalen Bildsensors 29 abgebildet. Diese beiden vorstehend aufgeführten Faktoren machen es möglich, den Abstand ΔX1 zwischen den Positionen der Bilder der Öffnungen 24a, 24b in der Spaltbacke 24 mittels des eindimensionalen Bildsensors 29 mit viel höherer Genauigkeit zu messen.

Als Zelle, die eine Probe und ein Bezugsmaterial getrennt voneinander aufnimmt, kann jede der Zellen verwendet werden, die jeweils in den Fig. 8 bis 11 gezeigt sind, anstatt der Zelle 27 in Fig. 4. In jeder der Zellen in den Fig. 8 bis 11 wird ein Zellbehälter 40 durch einen transparenten Gehäusekörper mit rechteckförmigem Querschnitt gebildet, und der Innenraum des Zellbehälters 40 wird durch eine transparente Trennplatte 41 mit V- förmigem Querschnitt gebildet. Beispielsweise wird eine Probe, deren Brechungszahl gemessen werden soll, in eine Kammer 42 gebracht, während ein Bezugsmaterial mit bekannter Brechungszahl in die andere Kammer 43 eingebracht wird. Wird eine derartige Zelle verwendet, so kann dafür gesorgt werden, daß der Lichtstrom L2 durch die Trennplatte 41 hindurchtritt. In diesem Falle wird, wenn der Lichtstrom L2 einmal durch die Zelle hindurchtritt, der Lichtstrom L2 zweimal abgelenkt, entsprechend dem Brechungszahlunterschied zwischen der Probe und dem Bezugsmaterial. Demzufolge wird die Größe der Ablenkung im Vergleich zu dem Fall bei Verwendung der Zelle 27 nach Fig. 4 verdoppelt. Dies kann ferner die Meßgenauigkeit der Brechungszahl verbessern.

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer verwendbaren Zelle. Diese Zelle verwendet einen V-förmigen Block 45 mit einer V-förmigen Konkavität 45a, bestehend aus einem transparenten Festkörper mit bekannter Brechungszahl. Eine feste oder flüssige Probe 46, deren Brechungszahl gemessen werden soll, wird in der Konkavität 45a des V-förmigen Blocks 45 aufgenommen. Bei dieser Zelle dient der V-Block 45 als Bezugsmaterial.

Außer den vorstehend aufgeführten Zellen kann ebenfalls eine Zelle verwendet werden, die derart ausgeführt ist, daß, wenn zwei Lichtströme gleichzeitig auf die Zelle auffallen, der eine Lichtstrom sowohl durch eine Probe und ein Bezugsmaterial tritt, während der andere Lichtstrom allein entweder durch die Probe oder das Bezugsmaterial tritt.

Ferner kann eine Zelle verwendet werden, die derart aufgebaut ist, daß beide Lichtströme sowohl durch eine Probe und ein Bezugsmaterial hindurchtreten. In diesem Falle ist es jedoch erforderlich, daß die Winkel, die jeweils durch die beiden Lichtströme und eine Trennplatte gebildet werden, die die Probe und das Bezugsmaterial voneinander trennt, sich voneinander unterscheiden, so daß die Lichtströme nach ihrer Ablenkung nicht parallel in ihren Strömungsrichtungen sind.

Ferner müssen Probe und Bezugsmaterial nicht notwendig ein Fluid, wie eine Flüssigkeit, sein, sondern können ein Feststoff sein.

Fig. 13 ist ein schematischer Grundriß eines grundlegenden Aufbaus eines Differentialrefraktometers entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, während Fig. 14 eine Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 13 ist. In den Fig. 13 und 14 sind die Teile, die denen gemäß den Fig. 1 und 2 entsprechen, mit den gleichen dort verwendeten Bezugszeichen bezeichnet.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 13 und 14 wird eine Zelle 50, die ähnlich der Brice-Zelle nach Fig. 22 ist, anstelle der Zelle 27 nach den Fig. 1 und 2 verwendet. Der Lichtstrom L2 tritt durch die Zelle 50, während der Lichtstrom L1 sich in der Luft außerhalb der Zelle 50 ausbreitet. Der Innenraum der Zelle 50 wird durch eine Trennplatte in zwei Kammern unterteilt, die geneigt gegenüber dem Lichtstrom L2 verläuft. Eine Probe, deren Brechungszahl gemessen werden soll, wird in einer Kammer der Zelle aufgenommen, während ein Bezugsmaterial mit bekannter Brechungszahl in der anderen Kammer aufgenommen wird. Dieses Bezugsmaterial kann Luft sein.

Bei der vorstehend erwähnten Anordnung wird der Lichtstrom L2 entsprechend dem Brechungszahlunterschied zwischen der Probe und dem Bezugsmaterial abgelenkt. Andererseits wird der Lichtstrom L1 nicht entsprechend dem Brechungszahlunterschied abgelenkt. Somit entspricht der Abstand zwischen den Abbildungspositionen der Lichtströme L1, L2, der durch den eindimensionalen Bildsensor 29 erfaßt wird, dem Brechungszahlunterschied. Somit kann diese Ausführungsform ein Betriebsergebnis ähnlich wie das in der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 erzielte erreichen.

Als Alternative kann gemäß Fig. 15 im Lichtweg des durch den Außenraum der Zelle 50 hindurchtretenden Lichtstroms L1 eine leere Zelle 53 angeordnet sein, die ähnlich wie die Zelle 50 aufgebaut ist und die in ihren beiden Kammern Luft aufweist. In diesem Falle wird der von der Zelle 50 auf den Lichtstrom L2 ausgeübte Einfluß annulliert werden, indem der Abstand zwischen den Abbildungspositionen der Lichtströme L1, L2 durch den eindimensionalen Bildsensor 29 erfaßt wird. Dies kann ferner die Genauigkeit der Messung der Brechungszahl verbessern. Als Alternative kann eine Feststoff-Zelle aus transparentem festen Werkstoff verwendet werden, anstelle der leeren Zelle 53.

Als Zelle 50 kann als Alternative eine Zelle verwendet werden, die eine Trennplatte mit V-förmigem Querschnitt hat, die ähnlich einer der Zellen der Fig. 8 bis 11, oder einer Zelle gemäß Fig. 12, ausgebildet ist. Bei Verwendung einer derartigen Zelle kann der Lichtstrom L2 zweimal abgelenkt werden, wenn der Lichtstrom L2 einmal durch die Zelle hindurchtritt. Dies kann ferner die Meßgenauigkeit der Brechungszahl verbessern.

In jeder der vorstehenden Ausführungsformen ist die Spaltbacke 24 so angeordnet, daß sie zwei voneinander getrennte Lichtströme L1, L2 bildet. Anstelle der Spaltbacke 24 kann als Alternative ein lichtdurchlässiges Element verwendet werden, das ein Bild trägt, das mindestens zwei Kennungsabschnitte hat. Genauer gesagt, kann das lichtdurchlässige Element beispielsweise derart ausgebildet sein, daß ein transparentes plattenartiges Element 33 gemäß Fig. 16 mindestens zwei Lichtabfangabschnitte 31, 32 hat (in Fig. 16 gestrichelt), die als Muster ausgebildet sind und die als Kennungsabschnitte dienen. Als Alternative kann das lichtdurchlässige Element gemäß Fig. 17 umgekehrt zum lichtdurchlässigen Element nach Fig. 16 bezüglich der Anordnung der Lichtabfangabschnitte und der lichtdurchlässigen Abschnitte ausgebildet sein.

Jeder der Lichtabfangabschnitte kann beliebige Form haben, die gemäß Fig. 18 dreieckförmig ist. Ferner kann ein lichtdurchlässiges Element gemäß Fig. 19 verwendet werden, wobei ein transparentes plattenartiges Element 35 einen rechteckförmigen Lichtabfangabschnitt 36 hat, dessen beide Enden 36a, 36b beispielsweise als die beiden Kennungsabschnitte dienen. Ferner kann ein lichtdurchlässiges Element gemäß Fig. 20 verwendet werden, bei dem ein transparentes plattenartiges Element 37 eine Skala 38 auf seiner Oberfläche aufweist. Wird somit ein lichtdurchlässiges Element verwendet, das ein Bild trägt, das mindestens zwei Kennungsabschnitte hat, so ist es möglich, abhängig von einem Erfassungsausgangssignal aus dem eindimensionalen Bildsensor 29 die Größe der Ablenkung des Lichtes zu erhalten, das durch die Probe und das Bezugsmaterial hindurchgetreten ist.

In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird als Raumfilter die Blende 26 verwendet, die ein Loch auf der optischen Achse des Abbildungsobjektivs 25 hat und das in der Nachbarschaft der Rückseite des Abbildungsobjektivs 25 angeordnet ist. Jedoch sind Form und Position des Raumfilters nicht auf die in jedem der vorstehend erwähnten Ausführungsformen verwendeten begrenzt. Das Raumfilter kann derart geformt und positioniert sein, daß die auf den eindimensionalen Bildsensor 29 auffallenden Lichtabschnitte definiert in den Lichtabschnitt geteilt werden, der durch die Trennplatte 27b der Zelle 27 hindurchgetreten ist und den Lichtabschnitt, der nicht durch diese Platte hindurchgetreten ist. Insbesondere kann in jeder der Anordnungen der Fig. 1 und 2, der Fig. 13 und 14 und der Fig. 15 anstelle der Blende 26 ein Raumfilter verwendet werden, das ein Loch oder zwei Löcher in einer beliebigen Position zwischen der Spaltbacke 24 und dem eindimensionalen Bildsensor 29 hat. Das heißt, das Raumfilter 26a, das durch ein plattenartiges Element mit zwei Löchern gemäß Fig. 1, Fig. 13 oder Fig. 15 gebildet wird, kann anstelle der Blende 26 zwischen der Kondensorlinse 23 und dem Abbildungsobjektiv 25 angebracht sein. Die Anzahl derartiger Raumfilter ist nicht auf eines beschränkt, sondern eine Anzahl derartiger Raumfilter kann im Lichtweg von der Spaltbacke 24 zum eindimensionalen Bildsensor 29 liegen.

Die Lichtausschnittplatte 30 kann beispielsweise zwischen der Blende 26 und der Zelle 27, oder zwischen der Zelle 27 und dem Reflektor 28 angeordnet sein. Es können auch eine Anzahl Lichtausschnittplatten verwendet werden.

In jeder der vorstehenden Ausführungsformen werden die Lichtwege der Lichtströme L1, L2 mittels des Reflektors 28 zurückgeworfen. Dies ergibt nicht nur einen kompakten Entwurf für die Gesamtanordnung, sondern veranlaßt jeden Lichtstrom L1 oder L2 zweimal, durch die Zelle 27 hindurchzutreten und erhöht die Größe der Ablenkung des Lichtstroms L2, womit die Meßgenauigkeit verbessert wird. Jedoch ist der Reflektor 28 nicht unbedingt erforderlich. Es kann eine lineare Anordnung vorgesehen werden, bei der der eindimensionale Bildsensor 29 rückwärts der Zelle 27 ohne die Verwendung des Reflektors 28 angeordnet ist, so daß jeder Lichtstrom L1 oder L2 einmal durch die Zelle 27 hindurchtritt.

Es versteht sich, daß verschiedene Abänderungen der Erfindung im Rahmen der anliegenden Ansprüche möglich sind und von der Erfindung mitumfaßt werden.

Claims (15)

1. Differentialrefraktometer, bei dem Licht einer Lichtquelle (21) auf einem Objektiv (25) konzentriert wird, das derart konzentrierte Licht zu einer Zelle (26, 50) geführt wird, die eine Probe aufnimmt, deren Brechungszahl gemessen werden soll, sowie ein Bezugsmaterial, dessen Brechungszahl als Bezugswert verwendet wird, die Probe und das Bezugsmaterial getrennt voneinander in der Zelle (27, 50) untergebracht sind, das durch die Zelle (27, 50) hindurchgetretene Licht zu einem Bildsensor (29) geführt wird und die Größe der Lichtablenkung als Folge des Brechungszahlunterschiedes zwischen der Probe und dem Bezugsmaterial gemessen wird, um dadurch die Brechungszahl der Probe zu erhalten, gekennzeichnet durch:
ein lichtdurchlässiges Element (24), das in einer solchen Stellung angeordnet ist, daß das lichtdurchlässige Element (24) und der Bildsensor (29) bezüglich des Objektivs (25) optisch zugeordnet sind, und das lichtdurchlässige Element (24) ein Bild trägt, das mindestens zwei Kennungsabschnitte hat; und
ein Raumfilter (26, 26a), das zwischen dem lichtdurchlässigen Element (24) und dem Bildsensor (29) angeordnet ist und Lichtabschnitte räumlich filtern kann, die durch die beiden Kennungsabschnitte hindurchgetreten sind, und das Raumfilter (26, 26a) mindestens einen der somit räumlich gefilterten Lichtabschnitte veranlaßt, durch die Zelle hindurchzutreten.

2. Differentialrefraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtabschnitt, der durch einen der beiden Kennungsabschnitte hindurchgetreten ist, sowohl durch die Probe und das in der Zelle (50) befindliche Bezugsmaterial hindurchtritt; und der Lichtabschnitt, der durch den anderen Kennungsabschnitt hindurchgetreten ist, durch den Außenbereich der Zelle hindurchtritt.

3. Differentialrefraktometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtabschnitt, der durch den Außenbereich der Zelle (50) hindurchtreten soll, sich in Luft ausbreitet.

4. Differentialrefraktometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine leere Zelle (51) mit Luft in den Lichtweg des Lichtabschnitts eingeschaltet ist, der durch den Außenbereich der Zelle (50) hindurchtreten soll.

5. Differentialrefraktometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feststoff-Zelle aus einem transparentem Festkörper in den Lichtweg des Lichtabschnitts zwischengeschaltet ist, der durch den Außenbereich der Zelle (50) hindurchtreten soll.

6. Differentialrefraktometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (50) eine Brice-Zelle ist.

7. Differentialrefraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Raumfilter (26, 26a) die Lichtabschnitte räumlich filtern kann, die durch die beiden Kennungsabschnitte hindurch in einen Lichtabschnitt eingetreten sind, der durch die Probe oder das Bezugsmaterial in der Zelle (50) hindurchtreten kann, und in einen Lichtabschnitt, der durch sowohl die Probe und das Bezugsmaterial in der Zelle (27, 50) hindurchtreten kann, so daß der Lichtabschnitt entsprechend dem Brechungszahlunterschied zwischen Probe und Bezugsmaterial abgelenkt wird.

8. Differentialrefraktometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (27, 50) eine Trennplatte (27b, 41) hat, die derart angeordnet ist, daß sie im wesentlichen vertikal zu der Ebene liegt, die sowohl den Lichtweg des Lichtabschnitts enthält, den durch die Probe oder das Bezugsmaterial hindurchtritt, als auch den Lichtweg des Lichtabschnitts, der sowohl durch die Probe als auch durch das Bezugsmaterial hindurchtritt und der entsprechend dem Brechungszahlunterschied zwischen Probe und Bezugsmaterial abgelenkt wird, und daß sie gegenüber dem Lichtweg des Lichtabschnitts, der sowohl durch die Probe und das Bezugsmaterial hindurchtritt, geneigt ist, und Probe und Bezugsmaterial durch die Trennplatte (27b, 41) geteilt werden.

9. Differentialrefraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle durch einen Blockkörper (45) aus einem transparenten Feststoff mit bekannter Brechungszahl gebildet wird, und der Blockkörper (45) eine Konkavität aufweist, in der die Probe (46) eingebracht wird.

10. Differentialrefraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige Element eine Spaltbacke (24) ist, die mindestens zwei Öffnungen (24a, 24b) hat.

11. Differentialrefraktometer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Position eines Bildes, das auf der Erfassungsfläche des Bildsensors (29) durch jeden der Lichtabschnitte gebildet wird, die durch die Öffnungen (24a, 24b) hindurchgetreten sind, in Form von Koordinaten einer Position erfaßt wird, in der die Scheitelfläche einer Kurve, die die Beziehung zwischen der Position am Bildsensor und die Intensität eines Ausgangssignals hiervon herstellt, in zwei gleiche Teile unterteilt wird.

12. Differentialrefraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige Element als transparentes plattenartiges Element (33, 35) gefertigt ist, das einen Lichtabfangabschnitt (31, 32, 36) mit mindestens zwei Kennungsabschnitten aufweist.

13. Differentialrefraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige Element als transparentes plattenartiges Element (37) mit einem Maßstab (38) ausgestaltet ist.

14. Differentialrefraktometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtausschnittplatte (30) zwischen dem lichtdurchlässigen Element (24) und dem Bildsensor (29) angeordnet ist, um den Einfall von unnötigem Umgebungslicht auf dem Bildsensor (29) zu verhindern.

15. Differentialrefraktometer nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch einen Reflektor (28), um das Licht zu reflektieren, das über das Objektiv (25) durch die Zelle (27, 50) hindurchgetreten ist, und der Reflektor (28) derart angeordnet ist, daß das reflektierte Licht durch die Zelle (27, 50) zum Bildsensor (29) geleitet wird.