DE7621528U1

DE7621528U1 - Photometrische analyseeinrichtung

Info

Publication number: DE7621528U1
Application number: DE19767621528
Authority: DE
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1975-07-09
Filing date: 1976-07-07
Publication date: 1977-12-01
Also published as: DE2630645A1; GB1525989A; FR2317638A1; BE843903A; FR2317638B1; IT1063192B

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickma'nnV ·■····

Dipl.-Ing. H.Weickmann, D1PL.-PHYS. DR.K.F1NCKE SPMY Dipl.-Ing. F. A. We ι ckman n, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 SP 59-3 PB MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Commissariat a I¹Energie Atomique

29, rue de la Federation, Paris 15» Frankreich

Photometrische Analyseeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Analyse von Bestandteilen einer Lösung mittels photometrischer Messung.

Es ist "bekannt, daß die zersetzungsfreie quantitative Analyse von Bestandteilen einer Lösung in handlicher ¥eise dadurch ausgeführt werden kann, daß man die molekulare Absorption des in Frage stehenden Stoffs in Lösung mißt, und zwar wird die atomare Absorption um eine zentrale Wellenlänge - ^- in einem Intervall Ä-X_Q gemessen, oder in dem allgemeineren Fall,in dem man die Konzentration mehrerer Bestandteile der Lösung bestimmen will, mißt man die atomare Absorption um mehrere Wellenlängen ( Λ.^ , Δ λ. .) herum.

Um dieses durchzuführen, ist es notwendig, Licht zu verwenden, das aus einer Quelle in der Lösung herkommt, deren Zusammensetzung gemessen werden soll, und es ist weiterhin erforderlich, das Licht nach dem Durchgang durch die Lösung

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aufzufangen, wobei der Lichtstrom, der von dem Strahler ausgeht, welcher sich in der Lösung befindet, und die geometrischen Charakteristika zwischen Strahler und Empfänger des Lichts streng konstant sein müssen, damit man quantitative Messungen durchführen kann. Darüberhinaus ist es notwendig, daß man diese Messungen ausführt, ohne Veränderungen in der Zusammensetzung der Lösung herbeizuführen und ohne daß der Strahler und der Empfänger des Lichts mit der Zeit durch aggressive Lösungen von aktiven chemischen Produkten verschlechtert, beschädigt oder in sonstiger Weise beeinträchtigt werden.

Die Verwendung von biegsamen optischen Fasern zum Führen von Licht von einer Stelle zu einer anderen ist allgemein für die verschiedensten Zwecke bekannt. Diese Leitung des Lichts ist gegenüber verschiedenen äußeren Parametern (wie z.B. Temperatur, Vibrationen, Vielehe die optische Justierung verschlechtern oder zunichte machen, etc.) weniger empfindlich, sie erleichtert die Handhabung und ermöglicht es darüberhinaus, eine Verteilung bzw. Neuverteilung bzw. Aufteilung eines optischen Bündels in η scharfe Bündel (oder Wege) durch entsprechende Gruppierung bzw. Umgruppierung von einzelnen Fasern kleinen Durchmessers, welche das übliche Bündel biegsamer Fasern bilden, vorzunehmen. Diese biegsamen optischen Fasern bestehen allgemein aus einem basischen Glas oder einem Polymer, wie z.B. Methylmethacrylat, sowie einer biegsamen Kunststoff- oder Metallhülle.

Auf jeden Fall dürfen die biegsamen optischen Fasern nicht in sehr aggressiver Umgebung, z.B. in einem konzentrierten Lösungsmittel oder einer konzentrierten Säure, benutzt werden, und zwar wegen ihrer Natur oder wegen der Zusammensetzung ihres Bindemittels.

Mit der Erfindung soll es ermöglicht werden, die Konzentration, mit der verschiedene Stoffe in einer Lösung vor-

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handen sind, durch Photometrie zu messen, und zwar insbesondere bei einer Mehrzahl von Wellenlängen, wobei diese Lösung eine aggressive Lösung sein und die Messung in kleinen Volumina der Lösung ausgeführt werden kann.

Im einzelnen weist die photometrische Analyseeinrichtung gemäß der Erfindung, die bei einer Mehrzahl von Wellenlängen mißt und dazu bestimmt ist, die Konzentrationen verschiedener Bestandteile einer Lösung durch molekulare Absorption von Licht zu messen, folgendes auf:

eine Lichtquelle, die viel- bzw. mehrfachchromatisch ist, wenn die Ermittlung der durch die Lösung absorbierten Lichtmenge bei verschiedenen Wellenlängen durchgeführt werden | soll; \

eine erste biegsame optische Faser, die an ihrem Ein- ι trittsende von der Lichtquelle beleuchtet wird;

eine erste steife optische Faser, deren Eintrittsende 's in optischem Kontakt mit dem Austrittsende der genannten biegsamen optischen Faser ist und deren Austrittende in die Lösung taucht:

eine zweite steife optische Faser, deren Eintrittsende unter einem Abstand d dem Austrittsende der ersten steifen optischen Faser gegenübersteht, wobei der Abstand d eine vorbestimmte Größe ist, die quantitative Messungen der Konzentration von unterschiedlichen chemischen Bestandteilen der Lösung als Funktion der Absorption über den gleichen Abstand ermöglicht; und

eine zweite biegsame optische Faser, die in mehrere Ausgänge aufgeteilt ist und deren Eingang sich in optischem Kontakt mit dem Ausgang der zweiten steifen Faser befindet. Diese zweite biegsame optische Faser ist in η Ausgänge aufgeteilt, und zwar entsprechend η Wegen, die von einem einzigen Weg ausgehen«

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Dj e Einrichtung nach der Erfindung besitzt außerdem Monochromatoren, die dem Ende jedes Austritts der zweiten "biegsamen Faser zugeordnet sind und das Licht nur in einem genauen Wellenlängenintervall ά A^ um eine Wellenlänge Λ ^ herum durchlassen, und zugeordnete Detektoren, die dazu bestimmt sind, das Licht aufzufangen, das einem "bestimmten Wellenlängenbereich bzw. -intervall entspricht, und die dieses optische Signal in ein proportionales elektrisches Signal umwandeln.

Infolgedessen verbindet die erfindungsgemäße Einrichtung die Vorteile der biegsamen optischen Fasern mit den Vorteilen der starren bzw. steifen optischen Fasern. Die biegsamen optischen Fasern werden dazu benutzt, das Licht zu den starren optischen Fasern hinzuführen, sowie dazu, am Ausgang das Licht in genauer und bequemer Weise auf η Ausgänge aufzuteilen bzw. an diese Ausgänge zu schicken, die η Meßwegen bzw. -strecken entsprechen. Der zugeordnete Monochromator beschränkt den Wellenlängenbereich an jedem Ausgang auf denjenigen Bereich, der den Absorptionsspektrallinien der Bestandteile der zu analysierenden Lösung entspricht bzw. der den zu analysierenden Lösungsbestandteilen entspricht. Die starren optischen Fasern, die allein in die Lösung eintauchen, können aus Quarz sein oder aus einem Glas, dessen Stoff vollständig inert ist und keinerlei Verunreinigung in die Lösung einführt.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann darüberhinaus mechanische Vorrichtungen zum Zuführen der Lösung, die in einem Meßzylinder oder sonstigen Probengefäß enthalten ist, in den Raum der Länge d aufweisen, der sich seinerseits zwischen den beiden erwähnten starren optischen Fasern befindet; es können auch Vorrichtungen zum kontinuierlichen Umlaufenlassen der Lösung zwischen den beiden starren optischen Fasern vorgesehen sein, in welchem Fall die Messung kontinuierlich in einem Flüssigkeitsstrom erfolgt.

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Obwohl die Erfindung in Verbindung mit der Messung von Bestandteilen beschrieben ist. die in einer Lösung enthalten sind, sei darauf hingewiesen, daß sie in gleicher Weise auf die Messung der Zusammensetzung von Bestandteilen eines Stoffes in gasförmiger Phase mit den gleichen Vorteilen und Vereinfachungen bzw. Erleichterungen angewandt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger, in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, 'besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für die kontinuierliche Flüssigkeitszufuhr in den Bereich bzw. die Nachbarschaft von zwei starren optischen Fasern;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel von starren optischen Fasern; und

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das es ermöglicht, die Zusammensetzung einer fluiden Mischung zu bestimmen, die in einem Rohr strömt bzw. zirkuliert.

Das erste Ausführungsbeispiel einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung, das in Fig. 1 dargestellt ist, weist eine Lichtquelle 2 auf, die von einer Versorgungseinrichtung 4, beispielsweise einer Stromquelle, gespeist wird, und diese Lichtquelle beleuchtet das Eintrittsende einer ersten biegsamen optischen Faser 6. Diese erste biegsame optische Faser 6 befindet sich an ihrem Austrittsende in optischem Kontakt mit einer starren optischen Faser 8, deren Austrittsfläche mit einem Abstand d gegenüberstehend einer anderen starren optischen Faser 10 angeordnet ist. Diese zweite starre optische Faser 10 befindet sich in optischem Kontakt mit einer zweiten biegsamen optischen Faser 12, die in drei Wege bzw. Zweige 14, 16 und 18 aufgeteilt ist. Jedes Austrittsende jedes Zweigs ist mit einer optischen Einrich-

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tung 20 bzw. 22 bzw. 24 versehen, so daß die Lichtintensität, die in einem bestimmten WeHenlängenbereich 4X^ um eine zentrale Wellenlänge X^ herum vorhanden ist, auf einen Detektor, ■wie z.B. den Detektor 60, gelenkt wird.

Eine mechanische Einrichtung 26, die beispielsweise mit einer Zahnstange versehen ist, führt das Probengefäß 28 in der Weise, daß die Lösung 30 so in Kontakt mit den optischen Fasern gebracht wird, daß das Volumen der Länge d eingetaucht ist.

Die Lichtquelle 32 ist beispielsweise eine Quelle für weißes Licht, wie z.B. eine Quarzlampe mit Jod, die einen Reflektor 34 aufweist, der das Licht auf eine Linse 36 richtet, die ihrerseits das Licht auf das Eintrittsende der biegsamen optischen Faser 6 bündelt. Vor der Linse 36 ist eine Blende 38 sowie ein Wärmeschutzfilter 40 eingefügt, wodurch, die Infrarotstrahlung ausgeschaltet wird, um eine übermäßige Erwärmung der optischen Fasern zu vermeiden.

Es kann ebenfalls vorteilhaft sein, am Eintrittsende der Fasern ein Ultraviolettfilter zwischenzusehalten, damit Photolysereaktionen in der quantitativ zu untersuchenden Lösung vermieden werden, oder, ganz allgemein, können am Eintrittsende der Fasern Filter vorgesehen sein, die das Licht absorbieren, welQhes Wellenlängen besitzt, bei denen eine unerwünschte Absorption im Flüssigkextsmxlieu ausgeschaltet wird, die eine Photolyse nach sich zieht.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Teil des Lichtes, das von der Linse 36 gebündelt worden ist, auf eine optische Faser 42 gegeben, die das Licht zu einer optischen Einrichtung 44 auf einen Detektor 46 leitet, dessen Anzeigewert zum Steuern bzw. Regeln der Versorgungsquelle 4 für die Lichtquelle 32 über die Leitung 48 dient. Diese Steuerung gestattet es, über die Steuerung der Versorgung 4 der

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Lampe 32 zum Zwecke des Ausschaltens von Liehtintensi£ätsschwankungen am Eingang der Einrichtung einzuwirken. Ein Verschluß 50, der pneumatisch betätigbar und programmierbar ist, ermöglicht es, die Lichtemission vor dem Eintritt in die biegsame Faser 6 abzudecken, um die Kull-Übertragung zu erhalten. Der umschlossene Raum 2 kann mit einem Ventilator, der in der Figur nicht dargestellt ist_s gekühlt werden. Die Blende 38 kann eine regel- bzw. einstellbare Blende sein, die auf die Intensität des ausgesandten Lichtstroms einwirkt.

Die mechanische Aufrechterhaltung der optischen Übergangsfläche zwischen den biegsamen optischen Fasern 6 und 12 sowie den starren optischen Fasern 8 und 10 wird jeweils durch einen ortsfesten Stütz- bzw. Haltezylinder 52 sichergestellt, und diese Zylinder sind an einem Stativ, Dreibein oder dergl. 54 fest angebracht. Der optische Kontakt zwischen den biegsamen Fasern 6 und 12 und den starren Fasern 8 und 10 stellt sicher, daß nur ein Minimum an Lichtverlusten auftritt.

Die starre optische Faser 10 empfängt das Licht, das von der optischen Faser 8 ausgesandt wird, und zwar nachdem es den Abstand d der zu untersuchenden Lösung durchlaufen hat. Im Betrieb tauchen die starren optischen Fasern 8 und 10 dann, wenn der Zahnstangenantrieb nach oben gegangen ist, in die Lösung, und zwar zumindest ihr jeweils unteres Ende. Der optische Abstand d ist entsprechend den Charakteristika der auszuführenden Analyse verstellbar.

Die biegsame optische Faser 12 ist in η Y/ege aufgeteilt, und der Ausgang der η Wege weist jeweils eine Linse auf, sowie ein Schwächungs- bzw. Dämpfungsfilter 56", ein Durchgangs-Interferenzfilter 58 und einen Detektor 60. Der Einfluß bzw. die Einwirkung des Filters 58 wird mittels eines parallelen Lichts realisiert, das man aufgrund der Linse 62 erhält. Das Schwächungsfilter 56 ermöglicht es, ein Gleichge-

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wicht bzw. eine Abgleichung der η Meßstrecken bzw. -wege (im Falle der Zeichnung sind es drei) zu erzielen, wenn keine Lösung im Raum d zwischen den beiden starren Fasern ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch Vergleich der Signale, die von den Detektoren, wie beispielsweise den Detektoren 60, ausgehen, aufgrund der einstellbaren Schwächungsfilter eventuelle Veränderungen der Emissionsfähigkeit der Lichtquelle 32 in Abhängigkeit von der Wellenlänge auszugleichen und für 100% Durchgang in dem Raum der Länge d das gleiche Signal bei allen Detektoren zu erhalten. Es sei darauf hingewiesen, daß es zum Abgleichen der η Wege genügt, η - 1 Schwächungseinrichtungen, z.B. Schwächungsfilter, zu haben, und beispielsweise genügt es, eine Schwächungseinrichtung und ein einziges Interferenzfilter in dem Fall zu benutzen, in dem eine Messung mit einer Wellenlänge plus eine Messung der Störstrahlung bzw. des Rauschens bzw. der Dunkel- oder Null-Strahlung durchgeführt wird.

Die Umwandlung der Lichtenergie in elektrische Energie mittels der Detektoren 60 geschieht mit üblichen Detektoren, beispielsweise mit Photoröhren, mit Photomultipliern oder mit lichtempfindlichen Dioden.

Die Probengefäße 28, die die Lösungen 30 enthalten, befinden sich in einem thermostatischen Bad 70, und die Längsverschiebung der Frobengefäße kann mit einem Hebevorrichtungssystem 72 üblicher Art erfolgen. Die Stabilisierung der Temperatur des Bades 70 wird mit einer Versorgungseinrichtung 75 erreicht, die das Wasser des Bades umwälzt und auf einer konstanten Temperatur hält. Das Organ 74, beispielsweise ein Taster, ermöglicht es, das Vorhandensein eines Probengefäßes 28 in Bereitschaftsstellung festzustellen. Die Programmierungseinrichtung 76 steuert das Schließen der Relais durch die Versorgungseinrichtung 77 und wirkt in gleicher Weise auf die Relais 78, 80 und 82 ein, so daß es die Abgabe von Meßsi-

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gnalen zu dem Signalverarbeitung-sorgan 84 einleitet, wenn eine bestimmte Anzahl von Bedingungen, die für eine gute Messung richtig sind, realisiert ist. Diese Bedingungen werden dadurch realisiert, daß geeignete elektrische Signale, die von dem Versorgungsorgan 77 abgegeben werden, über die Leitungen 86 (Verschluß), 88 (Betätigung des Zahnstangenantriebs), 90 (Taster 74 des Probengefäßes) und 92 (Zustand der Schnappbzw. Hebe- bzw. Lauf vorrichtung für die Probengefäße) geschickt werden. Das Meßorgan 84 umfaßt einen elektronischen Spannungsmesser sowie einen Speicher, in dem die Meßergebnisse, die jeder der Meßstrecken entsprechen, gespeichert werden können, und eventuell einen Kleinrechner, der die Ausführung von Prüfungs-Recheiyvorgängen ermöglicht, die weiter unten erläutert sind. Das Meßergebnis (oder die Meßergebnisse) erhält man auf der Leitung 96.

Es ist erforderlich, daß eine Reihe von Voraussetzungen erfüllt ist, damit die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erhaltenen Meßergebnisse gültig sind:

Die gegenüberstehenden und im Abstand d auseinanderliegenden Enden der starren optischen Fasern müssen parallel und sauber sein;

die optische Faser muß allen Lösungsmitteln, den konzentrierten Säuren oder Laugen, und sogar den geschmolzenen Salzen, widerstehen; darüberhinaus ist es bei gewissen Anwendungsfällen erforderlich, daß der Lichtubertragungskoefxizient der optischen Faser zeitlich konstant ist, und zwar auch in Gegenwart von Umgebungsradioaktivität;

die Messungsaufeinanderfolge muß schnell sein (wenigstens 1 Probe/min), wobei man die Rechenzeit berücksichtigen muß, die für die Prüfung der Meßergebnisse an den verschiedenen Detektoren erforderlich ist;

bezüglich der Handhabung der biegsamen Fasern, die Veränderungen der Emission sowie des Empfangs von Lieht nach sich ziehen kann, ist zu beachten, daß die Einrichtung, wie das bei

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der Einrichtung nach Fig. 1 der Fall ist, die Verstellung der flüssigen Probe sicherstellen soll, derart, daß letztere um die optischen Fasern herum angeordnet wird, ohne daß die optischen Fasern verschoben oder in sonstiger Weise bewegt werden müssen;

schließlich soll die von der Strahlungsquelle emittierte Leistung die geringstmögliche sein, und zwar unter Berücksichtigung der Empfindlichkeit der Detektoren, damit es nicht erforderlich ist, die Regulierung des Lichts und die Abmessung der Wärmeschutzfilter zu überdimensionieren.

Für eine bestimmte Lichtquelle, die sehr stabil ist, ist es nicht erforderlich, eine Intensitätssteuerung bzw. -regelung zu benutzen.

In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform einer Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von Flüssigkeit in den Bereich bzw. die Nachbarschaft der beiden starren optischen Fasern 8 und 10 dargestellt. Der übrige Teil der Einrichtung, d.h. die Zuführung des Lichts und die Ermittlung.des Lichts über die biegsamen Fasern 6 und 12 ist identisch mit der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung und infolgedessen nicht in Fig. 2 dargestellt. Das Gefäß 100, das die flüssige Lösung enthält, deren Konzentration an verschiedenen Bestandteilen gemessen werden soll, wird über die Pumpe 102 gefüllt, welche die Flüssigkeit zuführt, die in den Vorratsbehältern 104, 106 und 108 enthalten ist. Die Steuerung des Zuführens von Flüssigkeit, die von diesen Vorratsbehältern herkommt,, geschieht mittels Ventilen 110, die von Relais 111 gesteuert werden, welche ihrerseits von einer Programmierungseinrichtung 112 gesteuert werden. Die in dem Gefäß 100 enthaltene Flüssigkeit wird über den Kanal 114 abgeführt. Damit die Messung genau ist, ist es zweckmäßig, im unteren Teil des Gefäßes 100 einen zu wesentlichen Totraum zu vermeiden.

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; Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Einrichtung

' zun) Messen der Konzentration der Lösung an verschiedenen Be-

\ standteilen dazu verwendet werden kann, um diese Konzentration

zu regulieren und, beispielsweise dank der Einrichtung nach Fig. 2, gesteuerte bzw,, geregelte Konzentration zu erhalten, und zwar mit Vorteil bei der Flüssigkeit, die durch den Kanal 114 abgeleitet wird.

! In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel von starren opti-

' sehen Fasern dargestellt: Die starre optische Faser 8 wird

ι mittels eines gebogenen Quarzrohrs 120 erhalten, das eine Mehrzahl von optischen Fasern 122 geringen Durchmessers ent- \ hält. Eine polierte dünne Platte mit paralleler Stirnfläche '. 124 ist mittels Schmelzen auf das Ende 10 aufgeschweißt, das

in die Lösung (nicht dargestellt) taucht, die quantitativ untersucht werden soll. Die starre Faser der Fig. 3 ist infolgedessen aus einer Vielzahl von Fasern 122 zusammengesetzt, die in ein Rohr 120 aus Glas oder Quarz eingefügt sind, das eine unterschiedliche Kennziffer bzw. unterschiedliche Eigenschaften hat.

Eine andere Einrichtung nach der Erfindung mit starren und biegsamen Fasern ist in Fig. 4 dargestellt. Mit dieser Einrichtung ist eine photometrische Messung von Konzentrationen einer Lösung möglich, die gemäß dem Pfeil 200 in dem Kanal 202 strömt bzw, zirkuliert. Diese Messung kann für die Regulierung bzw. Steuerung der Konzentration eines oder seh= rerer Stoffe verwendet werden, der bzw. die in dem Kanal 200 zirkuliert bzw. zirkulieren. Das Toifcvolumen eines solchen Systems ist sehr gering (1 ml für einen optischen Weg von 5 cm). Die beiden starren optischen Fasern 8 und 10 für die Ausstrahlung und den Empfang des Lichts werden mittels in ihrem Spiel dichter Buchsen- "bzw. Büchsenschrauben 204 und 206 an Ort und Stelle gehalten, die beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen sind und entsprechende Muttern aufweisen; diese Buchsen-

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bzw. Bucks anschrauben 204 und 206 bilden zwei Köpfe und ermöglichen die Einfügung bzw. Einpassung der biegsamen Fasern 6 und 12. Im vorliegenden Fall sind die optischen Fasern 8 und 10 beispielsweise volle Quarzrohre, deren Enden poliert sind.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß es nicht erforderlich ist, je einen jedem Monochromator (der beispielsweise ein Interferenzfilter sein kann) zugeordneten Detektor zu verwenden, sondern man kann auch das Licht konzentrieren oder den Detektor in der ¥eise verschieben, daß er aufeinanderfolgend das Licht aufnimmt, welches durch verschiedene Monochromator en durchgelassen worden ist. Zu der Vorrichtung nach Fig. 4 gehören Organe für die Z\^Tfünrung des Lichts und die Beobachtung des Lichts am Ausgang, die im wesentlichen denen entsprechen, welche in Fig. 1 dargestellt sind.

Als Beispiele seien nachstehend zwei Arten von Berechnungen wiedergegeben, die durchgeführt werden können:

(a) Korrektur nach Allen .

Nach der Messung der Lichtintensitäten T^, T₂ und T^ am Ausgang von drei biegsamen Fasern bei den Wellenlängen ^ -]»^2 ¹¹²¹^^- ^3» ^^{e man am} Ausgang ^von drei Detektoren erhalten hat, und nach Logarithmserung der gegebenen Größen

11 1

tr— , sr- und τη—» die durch eine Reihe von Rechnungen in der

I₁ I₂ ^L3

Einrichtung 84 erhalten werden, wird die Funktion

D, + D,

c = k [D₂ -( )3

realisiert, in der C die Konzentration der Substanz ist, die quantitativ ermittelt werden soll, während K ein Analysefak-

tor ist und D. -- Log (ts—).
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Diese Art der Rechnung wird für die Messung der 17-Keto steroide des Harns angewandt. Für die Hydroxycorticosteroide

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-KT(D D )

-K LlD₂₁ - D₂₀;

(b) Messung der Konzentrationen für η Bestandteile bekannten Absorptionsvermögens in der Lösung

Wenn man das Gesetz von Beer-Lambert auf die η Bestandteile anwendet und wenn man die Additivität der Absorptionsvermögen zuläßt, dann erhält man

(I) D₁ = £ I C.. i, j = 1, 2 η

Diese Gleichung (I) repräsentiert ein System von η Glei chungen mit η Unbekannten C-♦ Die Konzentrationen erhält man durch Inversion des Systems (I):

^ca - 4^Di

wobei C₁ die Konzentrationen der. η Substanzen in Lösung sind, während E^ die Elemente des Inversen der quadratischen Matrix £^ (E = E." in der Matrizendarstellung) bedeuten« D₁ ist die Matrizenspalte der optischen Intensitäten, die bei den Wellenlängen T^₁ gemessen worden sind.

Eine Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung im radioaktiven Milieu ist die Bestimmung der Konzentration von Uran(lV) und (VI) sowie von Plutonium(III) und (IV) in Lösung.

Es ist ersichtlich, daß man anstelle von η Interferenzfiltern auch das gleiche Interferenzfilter benutzen kann, das man aufeinanderfolgend bzw. durch Drehung vor den η Eingängen der η Meßstrecken der biegsamen Faser 12 anordnet. Für manche Messungen, z.B. für die Messung der Trübung bzw. Turbidität, ist es vorteilhaft, bei einer einzigen Wellenlänge zu

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ist es notwendig, im Speicher die In Formationen des U^tergrundrauschens bzw. der Dunkellichtmessung zu haben, die mit der Indisierung Null bezeichnet sind, und Rechnungen der folgenden Art auszuführen: j

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arbeiten. In diesem Fall hat die "biegsame optische Faster nur einen ¥eg l>zw. eine Meßstrecke am Ausgang, und dieser spezielle Fall (n = 1) liegt selbstverständlicn im Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die Lichtquelle auch ein Laser sein kann·

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weicxmann/ Dipl-Phys. Dr. K Fincke

Dipl.-Ihg. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Hitber

8 MÜNCHEN 86, DEN - 3.

POSTFACH S60 «20

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

DAL

Commissariat ä I¹Energie

Atonique

SP-59.3PB

Neue Ansprüche

Vorrichtung zur photometrischen Analyse eines Strömungsmittels, insbesondere einer Lösung, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (32); eine erste biegsame optische Faser (6;, deren Eintrittsende von der Lichtquelle beleuchtet ist; eine erste starre optische Faser (8), deren Eintrittsende in optischem Kontakt mit dem Austrittsende der ersten biegsamen optischen Faser ist und deren Austrittsende in das Strömungsmittel, insbesondere die Lösung (30), taucht; eine zweite starre optische Faser (10), deren Eintrittsende dem Austrittsende der ersten starren optischen Faser in einem Abstand d gegenübersteht; eine zweite biegsame optische Faser (12) mit einem Eintrittsende und η Austrittsenden (14, 16, 18), die η Wegen bzw. Meßstrecken entsprechen, deren Eintrittsende in optischem Kontakt mit dem Austrittsende der zweiten starren optischen Faser ist; eine Mehrzahl von Monochromatoren (58), von denen jeder einem der η Wege zugeordnet ist und das Licht, das von dem zugehörigen Weg ausgeht und einem bestimmten Wellenlängenintervall ( ~K* , Δ7\~_ο) entspricht, überträgt; einen Detektor (60), der wenigstens in der Weise angeordnet ist, daß er das Licht nach dem Durchgang durch den Monochromator oder die Monochromatoren empfängt und das empfangene Licht in ein elektrisches Signal umwandelt.

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: 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß f eine mechanische Vorrichtung (26) zum Zuführen eines Strö-

I sungsmittels, insbesondere einer Lösung, das in einem

] ProbengefäB <28) enthalten ist, in den Raum der Länge d,

s der zwischen den beiden starren optischen Fasern (8, 10)

! vorhanden ist, vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Omlaufvorrichtung (2o2) vorgesehen ist, mit der das Strömungsmittel, insbesondere eine Lösung, in dem Raum der Länge d, der zwischen den beiden starren optischen Fasern (8, 10) vorhanden ist, kontinuierlich hindurchgeführt bzw. I umgewälzt wird.

I 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, } daß eine weitere optische Faser (42) vorgesehen ist, die von

I der Lichtquelle (32) gespeist wird, sowie ein die elektrische

I Versorgungseinrichtung (4) der Lichtquelle steuernder Detektor

j (46) am Ausgang der Quelle bzw. der optischen Faser.

{ 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn-3 zeichnet, daß weiterhin ein Wärmeschutzfilter (40) zwischen

j der Lichtquelle (32) und dem Eintrittsende der ersten bieg-

I samen optischen Faser (6) vorgesehen ist.

I 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- i zeichnet, daß außerdem ein Ultraviolettfiltsr zwischen der

^: Lichtquelle (32) und dem Eintrittsende der ersten biegsamen

optischen Faser (6) angeordnet ist.

I 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet ' durch ein optisches System (62), das eine Einrichtung zum Umwandeln des von der zweiten biegsamen optischen Faser abgegebenen Lichts in paralleles Licht aufweist, sowie ein Inter-

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ferenzfilter (58), das als Monochromator dient, und weiterhin eine optische Einrichtung zum Konzentrieren bzw. Bündeln des Lichts auf den Detektor (60) , nachdem dieses durch das j Interferenzfilter hindurchgegangen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet j durch eine Mehrzahl von Schwächungsfiltern (56), wobei jedes j der Filter am Ausgang eines Weges (14, 16, 18) der zweiten j biegsamen optischen Faser (12) vorgesehen ist. |

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- |

zeichnet, daß eine starre optische Faser (8, 10) wenigstens eine starre Hülle (120), insbesondere aus Glas oder Quarz, aufweist, in der parallel eine Mehrzahl von biegsamen optischen Fasern (122) angeordnet ist, wobei das in das Strömungsmittel, insbesondere die Lösung, eintauchende Ende der optischen Faser von einem Plättchen (124) , insbesondere aus transparentem Glas oder Quarz, abgeschlossen ist.

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