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Diese
Erfindung betrifft Gaserkennungsgeräte, insbesondere Gaserkennungsgeräte, die
Wellenlängenmodulations-Spektroskopie zum
Erkennen von Gasen verwenden.
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Wellenlängenmodulations-Spektroskopie, wie
sie zum Beispiel im US-Patent Nr. 5,637,872 und den darin genannten
Dokumenten zum Stand der Technik beschrieben ist, erfordert eine
Referenzgas-Absorptionszelle. Die Zelle hat den doppelten Zweck,
nämlich
einen Absorptionswellenlängen-Referenzwert und
einen Absorptionsstärke-Referenzwert
zur Verfügung
zu stellen. Die Referenzzelle wird gewöhnlich periodisch in den Strahlengang
eingebracht. Das Wellenlängenspektrometer
misst die Absorption, während
die Wellenlänge
des Lasers die Gasabsorptionslinie abtastet und die mittlere Wellenlänge des
Lasers wird derart festgelegt, dass die Absorption in einem geeigneten
Teil des Abtastbereichs erfolgt. Das Maximum der Gasabsorption kann
zum Beispiel auf dem Abtastbereich zentriert sein oder kann in den
Randbereichen des Abtastbereichs liegen, wenn eine benachbarte Atmosphärenabsorption die
Gasabsorption stört.
Der einstellbare Laser ist üblicherweise
ein Halbleiterdiodenlaser, der entweder durch Verwendung von Ruhestrom
oder Betriebstemperatur eingestellt werden kann. Da die elektronische
Empfindlichkeit, zum Beispiel durch elektronische Drift und Offset,
sich ändert,
kann die Referenz- und Offsetgaszelle zum Kalibrieren des Spektrometers
jedes Mal eingesetzt werden, wenn die Zelle in den Strahlengang
eingebracht wird. Dabei wird die maximale Absorption der Referenzzelle
aufgezeichnet und abgespeichert. Dann wird eine externe unbekannte
Absorption mit der aufgezeichneten Referenzabsorption verglichen
und die externe Absorption wird eher ratiometrisch als durch die
Verwendung eines elektronischen Signalpegels erhalten.
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Gemäß dem Stand
der Technik bestehen die Gasabsorptionszellen gewöhnlich aus
länglichen Röhren, die
an den Enden mit dünnen
Fenstern verschlossen sind. In der Wellenlängen-absorptionsspektroskopie
sind Etalonstörungen
bekannt, so dass die Referenzzellenfenster sorgfältig ausgelegt werden müssen. Bei
einem Verfahren, das in dem oben erwähnten Patent beschrieben wird,
weisen die Fenster eine Keilform mit einem definierten Winkel auf,
so dass Etalonstörungen
bei einer Frequenz außerhalb
der Empfindlichkeit des Spektrometers auftreten. Bei einem anderen
Verfahren, das ein HF-Gas verwendet, können Glasfenster nicht verwendet
werden, da dieses Gas mit den Fenstern reagiert. Gasabsorptionszellen
nach dem Stand der Technik, die zum Beispiel dazu verwendet werden,
HF oder HCl aufzunehmen, wurden aus goldplatiertem InconelTM-Metall
mit dünnen
Saphirfenstern hergestellt, die an das Rohr durch Verwendung fluoridierter O-Ringdichtungen
angeklebt wurden. Selbst wenn die Verfahren zum Entfernen von Fett
und eingeschlossenem Wasser sorgfältig durchgeführt werden, müssen diese
Zellen regelmäßig nachgefüllt werden und,
da die Gaskonzentration in der Zelle, üblicherweise auf eine unvorhersehbare
Weise, mit der Zeit sinkt, können
diese Zellen zur ratiometrischen Kalibrierung nicht verwendet werden.
Wie in 3 dargestellt, werden üblicherweise sehr dünne Glasfenster 50, 52 an
ein Referenzzellenrohr 48 unter einem Winkel gegenüber der
Rohrachse 58 geklebt. Es sind auch ein Füllanschluss 54 und
ein Evakuierungsanschluss 56 zum Füllen des Rohres 48 mit
Gas 60 und zum Evakuieren des Rohrs 48 vorgesehen.
Typisch sind ein Winkel von 10° und
eine Fensterdicke von 0,5 mm. Gasreferenzzellen nach dem Stand der Technik
sind wegen der Notwendigkeit der Einkapselung von reaktiven Gasen
wie Fluorwasserstoff schwierig herzustellen. Dieses Gas ist hoch
toxisch und korrodierend und wird bei Aluminiumhüttenwerken, Raffinerien und
anderen Industrieverfahren verwendet.
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Das
HF-Gas in einer Standard-Gasabsorptionszelle wird durch die Zelle
sehr schnell verbraucht. Das Gas reagiert mit dem Wasserdampf, der
von den Zellenwänden
freigesetzt wird, und mit dem Werkstoff der Zellenwände. Wenn
ein Laserinterferometer mit einer Gasreferenzzelle in einer Industrieanlage installiert
ist, erfordert die Instandhaltung einen Kundendienstbesuch eines
geschulten Technikers, der die Zelle nachfüllen und das Gerät mit einer
externen Zelle nacheichen wird, um die vorschriftsgemäßen Forderungen
zu erfüllen.
Eine derartige externe Kalibrierungszelle für reaktive Gase erfordert ein "Durchfluss"-System, bei dem Gase, die eine niedrige
Konzentration von z. B. HF enthalten, durch die Zelle hindurchströmen, bis
ein Gleichgewicht erreicht ist. Ein Freisetzen toxischer Gase, wie
HF, in einen geschlossenen Raum, wie ein Gebäude, ist selbstverständlich normalerweise
nicht möglich,
was die Kalibrierung an Ort und Stelle erschwert.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Gasreferenzzelle offenbart, die kein
Nachfüllen mit
toxischem Gas erfordert, so dass sie keine komplizierte vorschriftsmäßige Nacheichung
auf regelmäßiger Basis
erfordert. Die Gasreferenzzelle kann auch für die Laserwellenlängenregelung,
die beim Stand der Technik als "Linienzentrierung" bekannt ist, und
für die
ratiometrische Kalibrierung des Laserspektrometers verwendet werden.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird daher ein Gaserkennungsgerät vorgeschlagen,
das aufweist: einen Lasersender, einen Laserempfänger, eine Gasreferenzzelle,
die durch eine ein Innenvolumen bestimmende, dieses dicht umschließende Wandung
gebildet ist, eine Flüssigkeit,
die teilweise die Gasreferenzzelle füllt, ein Referenzgas, das in der
Flüssigkeit
gelöst
ist und das einen Dampf im Innenvolumen bildet, wobei mindestens
ein Teil der dicht umschließenden
Wandung für
die vom Lasersender ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung durchlässig ist,
um zu ermöglichen,
dass die elektromagnetische Strahlung in die Gasreferenzzelle eintritt,
einen Weg im Dampf durchläuft
und aus der Gasreferenzzelle austritt; und wobei der Lasersender,
der Laserempfänger
und die Gasreferenzzelle mittels Lichtleitelemente gekoppelt sind,
um Lichtpfade zu bilden, die vom Lasersender zum Laserempfänger durch
die Gasreferenzzelle und vom Lasersender zum Laserempfänger durch
einen Zielbereich verlaufen.
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Die
umschließende
Wand besteht vorzugsweise aus einer Grundplatte sowie einer damit
integral ausgeführten
Seitenwand. Die Seitenwand ist vorzugsweise lichtdurchlässig. Die
umschließende Wand
weist vorzugsweise eine gegenüber
der Grundplatte angeordnete Verschlusskappe auf. Um Etaloneffekte
zu verhindern, kann die Gasreferenzzelle derart angeordnet werden,
dass sie sich um eine mit der Seitenwand parallel verlaufende zentrale Achse
dreht. Das Gaserkennungsgerät
ist für
Verwendungen besonders geeignet, bei denen das Referenzgas HF ist,
das insbesondere in einer wässrigen
Lösung
der Fluorwasserstoffsäure
gelöst
ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Erkennen
eines Zielgases vorgeschlagen, das die folgenden Schritte umfasst:
Senden
des Laserlichts von einem Lasersender zu einem Laserempfänger durch
einen Zielbereich und durch eine Gasreferenzzelle, die eine Probe
des Zielgases enthält,
wobei die Gasreferenzzelle eine Flüssigkeit, in der das Zielgas
teilweise gelöst
ist, und einen Dampf des genannten Zielgases enthält.
Detektieren
des Lichts vom Lasersender, das den Zielbereich durchlaufen hat,
und Detektieren des Lichts vom Lasersender, das den genannten Dampf in
der Gasreferenzzelle durchlaufen hat; und
Analysieren des detektierten
Lichts auf die Anwesenheit des Zielgases im Zielbereich.
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Das
Analysieren des detektierten Lichts umfasst vorzugsweise das Kompensieren
der temperaturabhängigen Änderung
der Konzentration des Zielgases in der Gasreferenzzelle. Es sind
zwei Verfahren zum Kompensieren der temperaturabhängigen Änderung
vorgesehen. Bei dem ersten Verfahren repräsentieren Daten, die im Analysator
gespeichert sind, Änderungen
des Lichtabsorptionssignals der Gasreferenzzelle, wenn sich die
Temperatur ändert. Bei
dem zweiten Verfahren repräsentieren
Daten, die im Analysator gespeichert sind, das Lichtabsorptionssignal
der Gasreferenzzelle für
eine bestimmte und bekannte Temperatur. In jedem Fall kann das tatsächliche
Lichtabsorptionssignal der Gasreferenzzelle unter Bezugnahme auf
diese Daten eingestellt werden. Die Erfindung weist eine besondere
Verwendbarkeit auf toxische Gase auf, die in einer wässrigen
Lösung
lösbar
sind.
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Vorteilhafte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Nachfolgend
werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen lediglich zur
Erläuterung
und nicht mit der Absicht beschrieben, den Umfang der Erfindung
einzuschränken,
bei denen glei che Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und
in denen:
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1 eine
perspektivische Darstellung einer Gasreferenzzelle gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 eine
schematische Darstellung ist, die ein Wellenlängenmodulationssspektrometer
mit offenem Pfad zeigt, bei dem eine Gasreferenzzelle gemäß der Erfindung
verwendet wird,
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3 eine
Referenzzelle gemäß dem Stand der
Technik zeigt, und
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4 eine
Ausführung
einer Verschlusskappe für
eine Gasreferenzzelle gemäß der Erfindung zeigt.
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Der
in diesem Patentdokument verwendete Begriff "Licht" bedeutet elektromagnetische Strahlungen
mit allen Frequenzen, die für
die Erkennung von Gasen geeignet sind.
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Die
hier beschriebene Gasreferenzzelle ist für die Verwendung bei einem
Gaserkennungsgerät vorgesehen,
das, wie in 1 dargestellt ist, einen Lasersender 10 und
einen Laserempfänger 16 aufweist.
Der Laserempfänger 16 weist
einen Fotodetektor 18 und einen Analysator 20 auf,
der das Signal des Fotodetektors 18 auf die Anwesenheit
des Zielgases im Zielbereich analysiert. Der allgemeine Aufbau des
Lasersenders 10 und des Laserempfängers 16 sowie das
Verfahren zur Wellenlängenmodulationsspektro-skopie
sind im Stand der Technik bekannt. Der Lasersender 10 und
der Laserempfänger 16 sind
durch zwei Lichtpfade verbunden, die in einem Strahlenteiler 12 geteilt
und im Fotodetektor 18 im Empfänger 16 wieder zusammengeführt werden. Ein
offener Pfad 30 verläuft
vom Strahlenteiler 16 durch einen Zielbereich, der das
Zielgas enthalten kann, zu einem Spiegel 14 und dann zum
Fotodetektor 18. Ein zweiter Pfad 28 verläuft vom
Strahlenteiler 16 zu einem Spiegel 24 und dann
durch die Gasreferenzzelle 26 zum Fotodetektor 18.
Das zur Gasreferenzzelle 26 gelangende Licht kann durch
Verwendung eines Blendenverschlusses 22 wahlweise unterbrochen
werden. Die Lichtpfade 28 und 30 können durch
andere Lichtleitelemente oder Lichtleiter, wie zusätzliche
Spiegel und/oder Linsen, gebildet werden. Die Gasreferenzzelle 26 kann
in einer Gabel 42 auf einem Drehteller 44 angeordnet
sein, damit die Gasreferenzzelle 26 um ihre zentrale Achse
gedreht werden kann.
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Das
in 1 gezeigte Gaserkennungsgerät funktioniert wie folgt: Das
Laserlicht vom Lasersender 10 gelangt zum Laserempfänger 16 durch
einen Zielbereich und durch die Gasreferenzzelle 26, die eine
Probe des Zielgases zusammen mit der Flüssigkeit enthält, in der
das Zielgas teilweise gelöst
ist. Das Laserlicht, das beiden Pfaden gefolgt ist, wird im Laserempfänger detektiert
und im Empfänger
auf die Anwesenheit des Zielgases im Zielbereich analysiert. Das
allgemeine Verfahren der Wellenlängenmodulationsspektroskopie
ist im Stand der Technik bekannt und braucht nachfolgend nicht weiter
beschrieben zu werden. Ein Beispiel des Verfahrens ist im US-Patent Nr.
5,637,872 beschrieben.
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Die
Gasreferenzzelle 26 enthält eine flüssige Lösung 40, in der das
reaktive Gas gelöst
ist. Im Fall von HF ist die Flüssigkeit
vorzugsweise eine Lösung von
Fluorwasserstoffsäure
im Wasser. Das reaktive Gas bildet über der Lösung einen Dampf 38,
der im Gleichgewicht mit der Flüssigkeit
bleibt. Viele reaktive Gase, wie Säuren und Ammoniak, bilden flüchtige Lösungen und
wären für diese
Erfindung geeignet. Die Referenzzelle 26 ist eine integrale
Konstruktion aus einem lichtdurchlässigen, korrosionsbeständigen Material,
das eine abgedichtete umschließende Wand 32 bildet,
und weist vorzugsweise keine Fenster auf. Die abgedichtete umschließende Wand 32 bildet
ein Innenvolumen. Die Zelle 26 kann mit einem O-Ring abgedichtet
werden oder mit einer Druckdichtung, wenn sie eine Kunststoffzelle
ist. Der Laserstrahl verläuft
durch die wand 32 der Zelle 26 und durch den Dampf 38 über der
enthaltenen flüssigen Lösung 40,
die teilweise das Innenvolumen füllt.
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Es
gehört
zum bekannten Stand der Technik, dass die Fenster, die bei Wellenlängenmodulationsspektrometern
verwendet werden, sehr sorgfältig ausgelegt
werden müssen,
um Etalonstöreffekte
zu verhindern. Deshalb bestehen die Referenzzellenfenster normalerweise
aus sehr dünnem
Glas, das unter einem Winkel zur optischen Achse angeordnet wird.
Die Wände
eines lichtdurchlässigen
Gefäßes sind
zwangsläufig
nicht dünn
oder unter einem bestimmten Winkel zur optischen Achse angeordnet,
da sie normalerweise geformt oder formgepresst und optisch sehr
grob sind. Ein lichtdurchlässiges
Gefäß, wenn
es im Strahl eines Wellenlängenmodulationsspektrometers
angeordnet ist, verursacht somit unzulässige Störungen und die Referenzgasabsorptionsreaktion
ist stark gestört
und wahrscheinlich nicht brauchbar. Wenn sich jedoch eine integrale
Gasreferenzzelle um ihre Achse dreht, die zur optischen Achse um
90° gekippt
angeordnet ist, kann eine Position gefunden werden, die Etalonstörungen auf
ein sehr niedriges Signalniveau reduziert. Dieses Phänomen, das
als "Nullabgleich" bezeichnet wird,
tritt auf, weil das Etalongeräusch,
das durch eine Oberfläche
der Zelle verursacht wird, durch das Geräusch von der zweiten Oberfläche gelöscht wird.
Das Verfahren zum Einstellen einer integralen Gasreferenzzelle erfordert
somit ganz einfach, dass die Zelle 26 in das Gerät angeordnet
wird, wobei das Gerät
das Referenzsignal aufzeichnet. Die Referenzzelle 26 wird dann
gedreht, zum Beispiel durch einen Drehteller 44, so dass das
aufgezeichnete Signal durch die Zellenwände 32 nicht mehr
gestört
wird. Die Zelle 26 kann mit der Hand gedreht werden, die
Verwendung eines Drehtellers 44 ermöglicht aber einen automatischen
Betrieb. Dieses Verfahren führt
normalerweise dazu, dass die Energie, die auf den Lichtdetektor 18 trifft,
erheblich geändert
wird.
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Wellenlängenmodulationsspektrometer
mit offenem Pfad werden jedoch so konstruiert, dass die erfassten Änderungen
des Helligkeitsniveaus, die durch optische Verschlechterungen oder
atmosphärische
Einflüsse
verursacht werden, in den Schaltkreisen des Empfängers berücksichtigt werden und die Messwerterfassung
des Gerätes
nicht beeinflussen. Infolge dessen sind Änderungen des Helligkeitsniveaus,
die durch den Nullabgleich der Störung durch die integrale Gasabsorptionszelle
verursacht werden, nicht wichtig.
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Ein
Vorteil der Verwendung einer Grenzschicht zwischen einer flüssigen Lösung und
einem Gas als Gasquelle besteht darin, dass Gasverluste, die aus
einer Reaktion mit dem Material der Zelle 26 oder aus einer
Gasabsorption in das Material der Zelle 26 resultieren,
durch das Gleichgewicht zwischen dem Gas 38 und der Lösung 40 konstant
nachgefüllt werden.
Weiterhin kann die Gaskonzentration einfach durch Änderungen
der Konzentration des aktiven Materials in der Lösung 40 mühelos auf
einen geeigneten Wert eingestellt werden. Ein Nachteil der Verwendung
einer Gas-Lösung-Grenzschicht
besteht darin, dass der Dampfdruck des Gases oberhalb der Lösung sich
mit der Temperatur ändert.
Es wird zum Beispiel verlangt, dass ein mit HF arbeitendes Erkennungsgerät bei Umgebungstemperaturen zwischen –40° und +65° betrieben
werden kann, was eine sehr große Änderung
des Gasdampfdruckes verursacht. Der Dampfdruck kann einfach durch
die Verwendung des Wellenlängenmodulationsspektrometers
zum Messen der Gaskonzentration in der Zelle bestimmt werden, was
zu einer Methode zur Temperaturkorrektur führt. Das Gerät wird bei
20°C kalibriert,
wobei die Gaskonzentration in der Referenzzelle bei dieser Temperatur
bestimmt werden kann. Eine Erhöhung
oder Senkung der Umgebungstemperatur resultiert in einer messbaren Änderung
der Gaskonzentration in der Gaszelle, so dass ein Diagramm der Gaszellentemperatur
in Abhängigkeit
von der Konzentration ermittelt werden kann. Dieses Diagramm wird
zur Bildung einer auslesbaren Computertabelle benutzt, die zum Korrigieren
der Messwerte des Gerätes
verwendet wird, die mit dem Gerät
bei einer höheren
oder niedrigeren Temperatur aufgenommen werden. Die auslesbare Computertabelle
ist in einem Speicher abgelegt, der einen Teil von herrkömmlichen
Analysatoren bildet. Zum Beispiel: Bei einer höheren Temperatur wird die Gaszellenkonzentration erhöht. Somit
wird sich ein ratiometrischer Vergleich zwischen dem Gaszellensignal
und einer externen unbekannten Gaskonzentration ändern. Ein für 20°C-Betrieb
kalibriertes Gerät
würde somit
die Konzentration des externen Gases zu niedrig veranschlagen, wenn
keine Korrektur durchgeführt
würde. Eine
solche Korrektur wird durch die im Analysator gespeicherte auslesbare
Tabelle durchgeführt.
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Ein
zweites, alternatives Temperaturkompensationsverfahren erfordert,
dass das absolute Referenzzellensignal periodisch aufgezeichnet
wird und mit einem computergespeicherten Referenzsignal verglichen
wird, das dem 20°C-Betrieb
entspricht. Jede Änderung
ergibt ein Verhältnis
dieser beiden Signale, das nicht gleich Eins ist. Dieses Verhältnis kann
dann zum Korrigieren von externen, unbekannten Gasabsorptionssignalen
verwendet werden. Wenn zum Beispiel das Referenzzellensignal durch eine
Temperaturerhöhung
steigt, wird ein Verhältnis aufgezeichnet,
das größer als
Eins ist. Wie vorhin beschrieben wurde, resultiert dies in einem
zu niedrigen Veranschlagen der Konzentration des externen unbekannten
Gases, wenn keine Korrektur durchgeführt wird. In diesem Fall wird
die Korrektur einfach durch Multiplizieren des externen Signals
mit dem Referenzsignalverhältnis
durchgeführt.
Das zweite Verfahren hat die Vorteile, dass kein Temperaturgleichgewicht
erforderlich ist und dass es auch ein elektronisches Verfahren für die Überprüfung des
Zustands der Absorptionszelle bezüglich eines möglichen
Fehlers bereitstellt, was für
eine vorschriftsmäßige Qualitätssicherung
erforderlich ist. Messungen mit einer bekannten externen Gaszelle
für ein
Gerät, dessen
Temperatur sich über
den ganzen erlaubten Umgebungsbereich ändert, zeigten, dass das zweite Verfahren über den
ganzen erlaubten Betriebs-Umgebungstemperaturbereich
eine Kalibrierungsvariation von weniger als 5% ergibt. Das zweite
Verfahren hat den Nachteil, dass es bis zu einem gewissen Grad von
der Elektronik des Analysators abhängt, die im Laufe der Zeit
möglicherweise
kein konstantes Betriebsverhalten aufweist.
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Die
Vorteile der Verwendung der beschriebenen Gasreferenzzelle gegenüber Absorptionszellen nach
dem Stand der Technik sind somit wie folgt: Im Laufe der Zeit treten
keine Verschlechterungen der Gasabsorption auf, so dass teuere Nachfüll- und Nacheichungsvorgänge vor
Ort nicht notwendig sind. Die integrale Gasabsorptionszelle ist
sehr einfach und preiswert, da keine speziellen Fenster oder Abdichtungsmaßnahmen
erforderlich sind. Die integrale Gasabsorptionszelle kann im Gegensatz
zu Gasreferenzellen nach dem Stand der Technik sowohl für Laserlinienzentrierung
als auch für
die ratiometrische Bestimmung der Konzentration des externen Gases verwendet
werden. Eine Temperatureichung der Gasreferenzzelle ist nicht erforderlich,
wenn das Gaserkennungsgerät
in einem Konstanttemperaturofen verwendet wird; eine derartige Einrichtung
ist jedoch teuer und schwierig zu betreiben, so dass sie vorzugsweise
nicht verwendet wird.
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Ein
Beispiel einer integralen Absorptionszelle 26, die für ein HF-Wellenlängenmodulationsspektrometer
geeignet ist, ist in 2 und 4 dargestellt.
Diese Zelle besteht aus einem TEFLONTM-Rohr mit
einem Durchmesser von 1 cm, das an einem Ende verschlossen ist und
am anderen Ende eine Verschlusskappe 36 aufweist. Die Verschlusskappe 36 kann
zum Beispiel eine Quetschkunststoffdichtung 41 sein, die
in einem Gewinde im oberen Teil der umschließenden Wand 32 der
Gasreferenzzelle 26 eingeschraubt ist. Das HF-Gas und die
Fluorwasserstoffsäure
reagieren beide mit Glas, so dass ein Kunststoff, vorzugsweise TEFLONTM-Kunststoff, erforderlich ist. Bei der
Absorptionswellenlänge
von 1321 nm ist TEFLONTM ausreichend durchlässig, um für eine Absorptionszelle
geeignet zu sein. Die in 2 dargestellte Art von Zelle 26 wird
bei zentrifugalen Analysen verwendet, so dass die Konstruktion ausreichend
widerstandsfähig
ist, um ihre Integrität unter
industriellen Umgebungsbedingungen beizubehalten. Geeignet wäre auch
ein Rohr mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt und größerem oder
kleinerem Absorptionspfad. Zur Absorptionszelle 26 werden
ca. 0,5 cm3 (cl.) Fluorwasserstoffsäure hinzugefügt und der
Strahl läuft
durch die Zelle 26 über
der Säure 40.
Ein weiterer Vorteil von TEFLONTM besteht
darin, dass unter sich ändernden Temperaturbedingungen
keine Wasserkondensation an den Rohrwänden 32 auftritt und
dass Tropfen der Säure,
die während
der Bewegung des Gerätes
auf die Wände 32 spritzen,
in die Säure
zurückfließen. Somit
tritt ein zufälliges
Hindernis für
den Referenzstrahl, das durch die Kondensation und Tropfen verursacht
werden könnte,
nicht auf. Die HF-Konzentration oberhalb der Säure 40 kann durch Änderungen der
Säurekonzentration
geändert
werden, so dass Pfadlängen
unterschiedlicher Größe einer
für das Gerät geeigne ten
optischen Absorption angepasst werden können. Für eine Pfadlänge von
1 cm ist eine 35%-ige Lösung
der Fluorwasserstoffsäure
optimal. Es wird eine Lebensdauer von mehreren Jahren erwartet.
Andere Beispiele toxischer Gase, von denen es angenommen wird, dass
die Referenzzelle damit arbeiten kann, sind HCl, HCl, HBr und NH3, wobei das Gas in einer wässrigen
Lösung
(z. B. Chlorwasserstoffsäure,
Zyanwasserstoffsäure
usw.) gelöst
ist.
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Die
Zelle 26 braucht nicht zylindrisch zu sein oder noch nicht
einmal eine sonstige einfache Form aufzuweisen. Zum Beispiel kann
die Flüssigkeit 40 in einem
ersten vergrößerten Teil
eines Behälters
mit einem schmalen Hals sein, der den ersten vergrößerten Teil
mit einem zweiten vergrößerten Teil
verbindet. Es ist nicht notwendig, dass die gesamte Wand 32 lichtdurchlässig ist;
aber wenn sie es ist, wird dadurch die Konstruktion vereinfacht.
Ein Rohr, das durch eine Seitenwand und damit integral ausgeführte Grundplatte
gebildet ist und das an dem der Grundplatte gegenüberliegenden
Ende eine Gewindeverschlusskappe aufweist, ist einfach herzustellen.
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Ein
Fachmann könnte
geringfügige
Modifikationen an der in diesem Patentdokument beschriebenen Erfindung
durchführen,
ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, die durch den Umfang der
folgenden Ansprüche
abgedeckt werden soll.