DE675911C

DE675911C - Device for measuring turbidity in liquid or gaseous substances

Info

Publication number: DE675911C
Application number: DEZ23401D
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1936-09-05
Filing date: 1936-09-05
Publication date: 1939-05-20

Description

Vorrichtung zum Messen von Trübungen in flüssigen oder gasförmigen Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Messen von Trübungen in flüssigen oder gasförmigen Stoffen bestimmte Vorrichtung, bei welcher ein im Innern des untersuchten Stoffes gelegener, mit seitlichem Licht beleuchteter Flächenausschnitt mittels eines optischen Systems auf einer Auffangfläche, beispielsweise einer lichtempfindlichen Schicht oder der Netzhaut des Beobachterauges, abgebildet wird. Bei derartigen Vorrichtungen, die als Trübungsmesser oder Nebelmesser vielfach im Gebrauch sind, werden die Stoffe im allgemeinen in geschlossenen Kammern untersucht. Diabei kommt es darauf an, die meist nur .schwach getrübten Stoffe auf einem vollkommen lichtlosen Hintergrund zu betrachten. Da man einen großen, schwarzen Hohlraum als Hintergrund nicht verwenden kann, benutzt man eine schwarze, mattierte Fläche. Ein solcher Hintergrund hat den Nachteil, daß er stets einen wenn auch geringen Bruchteil des in die Kammereintretenden Lichtes, von dem- er getroffen wird, nach allen Richtungen, also auch in die Beobachtungsrichtung, zurückwirft, wodurch das Meßergebnis gefälscht wird.Device for measuring turbidity in liquid or gaseous form Substances The invention relates to a device for measuring turbidity in liquids or gaseous substances certain device, in which one inside the examined Area of the fabric, illuminated with side light by means of a optical system on a collecting surface, for example a light-sensitive Layer or the retina of the observer's eye, is imaged. With such devices, which are widely used as opacimeters or fog meters, are the substances generally examined in closed chambers. It depends on the mostly only slightly clouded fabrics on a completely lightless background consider. Because you don't use a large, black cavity as a background you can use a black, matt surface. Such is the background Disadvantage that it is always a small fraction of what enters the chamber Light, by which it is struck, in all directions, i.e. also in the direction of observation, throws back, whereby the measurement result is falsified.

Dieser Nachteil wird durch die vorliegende Erfindung vermieden. Sie besteht darin, daß bei der eingangs biesdhriebenen bekannten Vorrichtung zum Messen von Teilungen im Hintergrund des abgebildeten Flächenausschnittes ein Hohlspiegel derart angeordnet ist, daß er eine lichtlose Fläche, vorzugsweise die Auffangfläche oder eine in bezug auf das optische System dazu konjugierte Flä"dhe, ungefähr in sich selbst abbildet. Man geht dabei von dem Gedanken aus, daß die Netzhaut oder eine lichtempfindliche Schicht, z. B. die empfindliche Schicht einer lichtelektrischen Meßvorrichtung, keinerlei Lichtstrs:hlung aussendet und diese Auffangfläche vom optischen Beobachtungssystem auf dem beobachteten Flächenausschnitt abgebildet wird. Diese Abbildung ist lichtlos, und ein Hintergrund aus einem Hohlspiegel, welcher diese lichtlose Abbildung wiederum in sich selbst abbildet, kann demnach kein schädliches Licht in der Beobachtungsrichtung aussenden.This disadvantage is avoided by the present invention. she consists in the fact that in the known device described above for measuring of divisions in the background of the area shown is a concave mirror is arranged such that it is a lightless surface, preferably the collecting surface or a conjugate area with respect to the optical system, approximately in depicts itself. One proceeds from the idea that the retina or a photosensitive layer, e.g. B. the sensitive layer of a photoelectric Measuring device, no light radiation emits and this collecting surface from optical observation system is mapped on the observed area section. This figure is lightless, and a background from a concave mirror, which this lightless image in turn reproduces in itself, can therefore not be harmful Emit light in the direction of observation.

Zur Erhöhung der angestrebten Wirkung @empfiehlt jes sich, ,gemäß einer weiteren Ausgestaltung der 'vorliegenden Erfindung den Hohlspiegel aus einem das Licht stark absorbierenden und demzufolge wenig reflektierenden Stoffe herzustellen. Man kann also beispielsweise mit Vorteil ein schwarzes, also stark absorbierendes Glas benutzen, dessen Oberfläche sich unschwer auf Hochglanz polieren läßt.To increase the desired effect @ recommends jes,, according to Another embodiment of the present invention, the concave mirror from one to produce materials that are highly absorbent and therefore less reflective. So you can, for example, with advantage a black, so strong Use absorbent glass, the surface of which can easily be polished to a high gloss leaves.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele. der Erfindung wiedergegeben. Abb. i stellt das erste Beispiel, Abt). 2 das zweite Beispiel im Mittelschnitt dar.In the drawing are two exemplary embodiments. reproduced the invention. Fig. I represents the first example, Abbot). 2 shows the second example in the middle section.

1)as erste Beispiel (Abb. i ) zeigt eine zylindrische Kammer a eines Niebelmessers, die mit einem der Beobachtung dienenden Stutzen b und einem mit einer Beleuchtungslinse c ausgestatteten Stutzend versehen ist. Die Achsen der beiden Stutzen ü und d: schneiden sich in der Kammerachse unter einem Winkel von q.5'. Im äußeren Brennpunkte der Linse c befindet sich eine Lichtquelle e. Gegenüber der Beobachtungsöffnung b ist in der Kammer a ein sphärischer Hohlspiegel f aus schwarzem Glase angebracht, dessen Brennzweite so gewählt ist, daß der auf der Kammerachse liegende Punkt der optischen Spiegelachse in sich selbst abgebildet wird. In der Kammer a ist eine radiale Blendeg angebracht, deren Blendenöffnung einer zur Spiegelachse senkrechten Fläche entspricht. Vor den Beobachtungsstutzen b ist ein Mikroskop lt geschaltet, dessen Achse mit der Spiegelachse zusammenfällt. Die optischen Teile des Mikroskops sind ein Objektivi und ein Okulark. Das Mikroskop h. ist so eingestellt, daß es einen Flusschnitt der öffnung der Blende g in großer Entfernung und in Verbindung mit dem optischen System eines am Okulare k befindlichen Beobachterauges l auf :der Netzhaut dieses Auges abbildet.1) The first example (Fig. I) shows a cylindrical chamber a of a Niebel knife, which is provided with a connector b for observation and a connector equipped with an illuminating lens c. The axes of the two nozzles ü and d: intersect in the chamber axis at an angle of q.5 '. A light source e is located in the outer focal point of the lens c. Across from the observation opening b , a spherical concave mirror f made of black glass is attached in the chamber a, the focal length of which is chosen so that the point of the optical mirror axis lying on the chamber axis is imaged in itself. In the chamber a, a radial diaphragm is attached, the diaphragm opening of which corresponds to a surface perpendicular to the mirror axis. A microscope lt is connected in front of the observation socket b , the axis of which coincides with the mirror axis. The optical parts of the microscope are an objective and an eyepiece. The microscope h. is set so that it images a flux section of the opening of the diaphragm g at a great distance and in connection with the optical system of an observer's eye l located on the eyepiece k on the retina of this eye.

Beim Gebrauche der Vorrichtung wird die Kammern reit dem zu untersuchenden Stoffe gefüllt. Die Lichtstrahlen fallen als parallelstrahliges Beleuchtungsbündel durch die Linse c einseitig in die Kammerfüllung, und das Augei nimmt durch das Mikroskop i, k das an .den Trübungsteilchen in der öffnung der Blende D abgebeugte Licht wahr, soweit es in die Bnobachtungsrichtung strahlt. Die Blende ä verhindert, daß Lichtreste, die durch diffuse Reflexion an den Kammerwänden in die Beobachtungsrichtung geworfen werden, in das Auge gelangen können. Fallen solche Lichtstrahlen auf den Hohlspiegel f, so werden sie, soweit sie nicht absorbiert werden, in Richtungen reflektiert, die außerhalb des Beobachtungsstrahlenkegels liegen. Lediglich Strahlen, die aus Richtungen auf den Spiegel f fallen, welche innerhalb, dieses Kegels liegen, werden vom Spiegel f in das Objektiv! zurückgeworfen. Diese Strahlen sind jedoch lichtlos, wenn sie ihren Ursprung im Auge l oder im Mikroskop k haben, und demzufolge unschädlich. Rühren die Strahlen jedoch vom abgebeugten Lichte des beobachteten Ausschnittes der Blendenöffnung her, dann tragen sie in erwünschter Weise Zur Verstärkung des vom Auge l wahrgenommenen Lichteindruckes bei.When using the device, the chambers are filled with the substances to be examined. The light rays fall through the lens c as a parallel beam of illumination into the chamber filling on one side, and the eye through the microscope i, k perceives the light diffracted by the opaque particles in the aperture of the diaphragm D, provided that it shines in the direction of observation. The diaphragm - prevents light residues, which are thrown in the direction of observation by diffuse reflection on the chamber walls, from entering the eye. If such light rays fall on the concave mirror f, they are, as far as they are not absorbed, reflected in directions which lie outside the observation beam cone. Only rays that fall onto the mirror f from directions that lie within this cone are passed from the mirror f into the objective! thrown back. However, these rays are lightless if they originate in the eye 1 or in the microscope k, and are therefore harmless. However, if the rays stir from the diffracted light of the observed section of the aperture, then they contribute in the desired way to the intensification of the light impression perceived by the eye.

frei dem gezeichneten Beispiele beträgt die Brennweite des Hohlspiegels/ die Hälfte des Scheitelabstandes dieses Spiegels von der Kammerachse, so daß der vom Mikroskop i, /z und dem optischen System des Auges l' abgebildete Ausschnitt der Blendenöflnung, der in einer in bezug auf dieses gesamte optische System zur Netzhaut des Auges konjugierten Ebene liegt, in sich selbst vom Spiegel abgebildet wird. Es ist nicht unbedingt erfordierlich, daß die Brennweite gerade die genannte Größe hat. Sie kann beispielsweise auch einen größeren Wert haben, der so gew ,ählt ist, daß die Augenpupille oder die offnung des Mikroskopob jektivs i in der Üffnung der Blende g oder in sich. selbst abgebildet wird.free from the drawn example, the focal length of the concave mirror is / half of the vertex distance of this mirror from the chamber axis, so that the Section shown by the microscope i, / z and the optical system of the eye l ' the aperture, which is used in relation to this entire optical system Retina lies in conjugate plane of the eye, imaged in itself by the mirror will. It is not absolutely necessary that the focal length be the same Has size. For example, it can also have a greater value if it is chosen in this way is that the eye pupil or the opening of the microscope objective i in the opening the aperture g or in itself. itself is mapped.

Das zweite Beispiel (Abb. 2 ) unterscheidet sich vom ersten Beispiel durch die Art der Beleuchtung. Diese erfolgt nicht, wie dort, durch ein einseitig einfallendes, parallelstrahliges Lichtbündel, sondern durch ein in dem beobachteten Flächenausschnitt konvergierendes, achsensymmetrisch von allen Seiten einfallendes Bündel. An Stelle des Stutzens d ist die Kammer a deshalb mit einem Stutzenm versehen, welcher achsengleich mit dem Beobachtungsstutzen b angeordnet ist und eine Beleuchtungslinse ia größeren Durchmessers enthält, auf welche der Hohlspiegel f zentral aufgekittet ist. Der Hohlspiegel dient infolgedessen zugleich als Blende für die Zentralen Lichtstrahlen. Vor der Linseiz befindet sich eine Lichtquelle o. Während demnach an den Verhältnissen der Beobachtung und im übrigen auch an .der Wirkung des Hohlspiegels/ nichts gegenüber dem ersten Beispiele geändert ist, ist die Beleuchtung des beobachteten Flächenausschnittes infolge des allseitigen Einfal:es günstiger als dort. Auch :gestattet die Anordnung des zweiten Beispiels den Einfall der Beleuchtungsstrahlen in :erwünschter Weise unter Winkeln zu wählen, die dem öffnungswinkel des Beobachtungsstrahlenbündels verhältnismäßig nahe kommen. Der Längsschrott des Beleuchtungsstrahlenbündels, der in der gemicheten Darstellung innerhalb der Kammer a schraffiert angegeben ist, läßt den Verlauf der Beleuchtungsstrahlen erkennen.The second example (Fig. 2 ) differs from the first example in the type of lighting. This does not take place, as there, by a light bundle incident on one side, parallel rays, but by a bundle converging in the observed area section, axially symmetrically incident from all sides. Instead of the nozzle d, the chamber a is therefore provided with a nozzle m, which is arranged on the same axis as the observation nozzle b and contains an illumination lens of generally larger diameter, onto which the concave mirror f is cemented centrally. As a result, the concave mirror also serves as a screen for the central light rays. In front of the lens there is a light source o. While the conditions of observation and otherwise also the effect of the concave mirror / have not changed compared to the first example, the illumination of the area observed is due to the all-round incidence: it is more favorable than there . Also: the arrangement of the second example allows the incidence of the illuminating beams to be selected in a desired manner at angles which come relatively close to the opening angle of the observation beam. The longitudinal scrap of the illuminating beam, which is indicated by hatching in the mixed representation within the chamber a, reveals the course of the illuminating rays.

Claims

PATENT CLAIM: z. For measuring turbidity in liquids or gases Substances specific device in which to be inside the examined substance more convenient, Area section illuminated with side light by means of an optical system on a collecting surface, for example a light-sensitive one Layer odeY; the retina of the observer's eye, is imaged, characterized in that däß 'a concave mirror in the background of the area shown is arranged that it has a lightless surface, preferably the collecting surface or a surface conjugate to it in relation to the optical system, approximately in itself maps himself. z. Device according to claim i, characterized in that the Concave mirror made of a material that strongly absorbs light and does not reflect much consists.