DE7714670U1

DE7714670U1 - Eintauchsonde fuer optisches zweistrahlmessgeraet

Info

Publication number: DE7714670U1
Application number: DE19777714670U
Authority: DE
Original assignee: Mettler Instrumente AG
Current assignee: Mettler Instrumente AG
Priority date: 1976-06-15
Filing date: 1977-05-09
Publication date: 1977-12-01
Also published as: US4152075A; CH607018A5; FR2355436A7

Description

Mettler Instrumente' AG, Greifensee (Schweiz)

Eintauchsonde für optisches Zweistrahl-Messgerät

Die Erfindung betrifft eine Eintauchsonde für ein optisches Zweistrahl-Messgerät, mit einem zwecks Vornahme einer Messung in eine Probe zu tauchenden Probenfühler mit einem Lichtleiter. Derartige Geräte werden in der Photometrie, in der Turbidiraetrie und zur Vornahme von Photojititrationen verwendet. In der Regel handelt es sich dabei um das Arbeiten mit flüssigen Proben.

Zur Erzielung befriedigend genauer und reproduzierbarer Messergebnisse wird bei Zweistrahl-Messgeräten das Messignal mit einem Referenzsignal verglichen und das Verhältnis beider Signale ausgewertet. Bei einer bekannten Anordnung wird das Referenzsignal direkt von der gemeinsamen Lichtquelle abgenommen.

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Damit werde;; lediglich Instabilitäten der Lichtquelle als Fehlerursache ausgeschaltet, von einem Zweistrahl-Messgerät kann also hier nur bedingt gesprochen werden. Echte Zweistrahl-Messgeräte sind bisher nur bekannt, soweit es sich um Geräte handelt, bei denen Jas Licht eine Proben- bzw. eine Referenzkiivette durchstrahlt. Damit können über die aus der Lichtquelle herrührenden Fehler hinaus auch solche kompensiert werden, die sich z.B. aus der Art und den Eigenschaften des verwendeten Lösungsmittels ergeben.

Bei Geräten mit Eintauchsonden entstehen nun zusätzliche Fehler, die sich aus dem - meist relativ langen - Lichtweg zum und vom Probenfühler ergeben.

Darüber hinaus ist es prinzipiell zweckmässig und erwünscht, so weit wie möglich eine Trennung von "nass" (Probe und Referenz) und "trocken" (Steuerteil) vorzunehmen, und auch die Handhabung der Referenz einfach zu gestalten.

Die vorliegende Erfindung stellte sich daher die Aufgabe, eine Eintauchsonde zu schaffen, welche durch entsprechende Gestaltung von Mess- und Referenzteil sowohl genauere und bessere reproduzierbare Messungen ermöglicht als auch einfach zu handhaben ist. Hierzu wird vorgeschlagen, dass ein Sondenkörper vorgesehen wird, an welchem der Probenfühler und ein in ein Vergleichsmedium tauchender Referenzfühler befestigt sind. Damit wird es möglich, die Lichtwege sowohl des Mess- als auch des Referenzteiles praktisch gleich zu gestalten, so dass in beiden Aesten annähernd die gleichen

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Fehler bzw. Verluste aus der Länge des Weges und der Anzahl und Art der übergänge auftreten.

Vorzugsweise ist dabei der Referenzfühler kürzer als der Probenfühler, erstreckt sich jedoch im wesentlichen in gleicher Richtung wie dieser. Mit dieser Ausbildung ist erreichbar, daß auch der Referenzfühler sich in unmittelbarer Nähe der Probdbefindet, so daß ζ, B. auch evtl. Temperatureinflüsse verringert werden. Der Längenunterschied zwischen Probenfühler-,und Referenzfühler fällt dabei umso weniger ins Gewicht, je größer die Gesamtlänge des Lichtleiters ist.

Im Normalfall wird das Vergleichsmedium (wie das Probenmedium) eine Flüssigkeit sein. Zweckmäßigerweise ist daher zur Aufnahme des Referenzmedilums ein an den Sondenkörper anschraubbares Referenzgefäß vorgesehen. Diese Ausführungsform erlaubt ein besonders einfaches und rasches Auswechseln der Referenzflüssigkeit zur Anpassung an eine andere Probenart oder eine neue Messaufgabe. Darüberhinaus eröffnet sie die Möglichkeit, zum gleichen Messgerät bzw. Steuerteil mehrere auswechselbare Sondenkörper mit jeweils einer anderen Referenzflüssigkeit vorzusehen.

Zweckmäßigerweise enthält der Sondenkörper je einen optoelektrisehen Wandler für den Proben- und den Referenzfühler, Dadurch kann der Gesamt!ichtweg auch dann wesentlich verkürzt werden, wenn die Lichtquelle im Steuerteil angeordnet ist. Vorzugsweise sind dabei innerhalb des Sondenkörpers Kästchen angeordnet, welche jeweils einen optoelektrisehen Wandler sowie einen diesem Wandler zugeordneten Verstärker umschliessen. Durch diese Ausbildung lassen sich störende optische wie elektrische Beeinflussungen der optoelektrisehen Wandler vermeiden und gleichzeitig auch elektrische Störsignale von den Verstärkern und den das unverstärkte Signal führenden Verbindungsleitungen fernhalten, deren Störempfindlichkeit durch ihre Kürze ohnehin gering gehalten ist (bessere Signal ausbeute)*

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Nachstehend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel erläutert. Der Steuerteil 10 des Gerätes ist dabei nur in groben Zügen dargestellt. Er umfasst vor allem die elektrischen Schaltungen 12 für die Speisungen sowie die Signalverstärkung und -auswertung. Mit 14 ist ein Anzeigegerät bezeichnet, und 16 stellt eine Lichtquelle dar. Diese ist im einfachsten Fall eine Glühlampe, wird jedoch häufiger in be

kannter Art z.B. ein monochromatischer Lichtgeber sein.

Ι Ein Sondenkörper 18 umfasst einen Bodenteil 20 mit Oeffnungen

21, 23 für einen Probenfühler 22 bzw. einen Referenzfühler 24. Ein Kunststoffdeckel 26 umschliesst den Sondenkörper und ist am Bodenteil 20 fixierbar (nicht gezeichnet).

Der Pröbenfühler 22 umfasst eine Hülse 28, die in die Oeffnung 21 gesteckt ist (Ansatz 30). Etwa in der Hälfte ihrer Länge . weist die Hülse 28 eine Verjüngung 32 auf, welche das Einstekken in einen Halter mit Normschliff-Oeffnung gestattet (nicht gezeigt). Am unteren, geschlossenen Ende der Hülse 28 ist ein konkaver Spiegel 34 eingesetzt. Darüber wird durch seitliche Oeffnungen in der Hülse eine Kammer 36 gebildet, welche mit Probenflüssigkeit 38 gefüllt ist, wenn der Fühler 22 in diese hineintaucht (Becher 40).

Der Referenzfühler 24 umfasst in gleicher Weise ein Hülse 28'. Diese ist in die Bohrung einer Zwischenbüchse 42 gesteckt,

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welche ihrerseits in der Oeffnung 23 fixiert ist. Am unteren Ende des Referenzfühlers 24 ist ebenfalls ein konkaver Spiegel 34' eingesetzt, und seitliche Oeffnungen bilden auch hier eine Kammer 36'. Die Zwischenbüchse 42 verfügt über Aussengewinde 44, worauf ein Gefäss 46 mit Referenzflüssigkeit geschraubt ist.

Die Lichtquelle 16 beleuchtet einen flexiblen Lichtleiter 50 aus gebündelten Glasfasern, die am der Quelle 16 zugekehrten Ende durch eine Metallhülse 52 zusammengehalten sind. Der Lichtleiter 50 ist mit einem biegsamen Schlauch ummantelt und kann mittels einer entsprechenden Kupplung im Steuerteil eingesteckt werden (nicht gezeigt). Er ist durch eine Oeffnung 54 im. Deckel 26 in den Sondenkörper 18 geführt und teilt sich unmittelbar danach in einen Frobenast 50' und einen Referenzast 50''. Die beiden Aeste sind bis fast zum Ende des Probenfühlers 22 bzw. des Referenzfühlers 24 geführt. Dort ist jeder der beiden Aeste 50' bzv/. 50'' mittels einer Metallhülse 52 mit je einem weiteren Ast 51' bzw. 51'' verbunden, wobei die beiden Aeste 50'/5I¹ und 50''/5I" jeweils im Bereich der Hülse 52 durch eine lichtundurchlässige Wand 56 derart getrennt sind, dass halbkreisförmige Grenzflächen Lichtleiter/ Medium gebildet werden.

Die Enden der Aeste 51' bzw. 51'' sind, zusammengehalten mittels Hülsen 52' bzw. 52'', in je ein Kästchen 58 geführt. üeber jedem der beiden Enden ist eine Photodiode 60 angeordnet, deren Signale, nach Passieren je eines Vorverstärkers 6 2, über Leitungen 64, 65 durch eine Oeffnung 66 im Deckel 26

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heraus- und dem Steuerteil 10 des Gerätes zugeführt werden. Die beiden Kästchen 58 sind über Distanzstücke mit dem Boden 20 des Sondenkörpers 18 verschraubt (nicht gezeigt).

Der Weg der Lichtstrahlen führt also von der Lichtquelle 16 über den Lichtleiter 50

- beim Probenfühle'r 22 über den Ast 50', die Kammer 36, den Spiegel 34, die Kammer 36 und den Ast 51', und

- beim Referenzfühler 24 über den Ast 50'', die Kammer 36', den Spiegel 34', die Kammer 36' und den Ast 51''

zur jeweiligen Photodiode. Im Hinblick darauf, dass die Länge des Lichtleiters 50 zwischen Steuerteil 10 und Sondenkörper 18 ohne weiteres einen Meter und mehr betragen kann, wird ersichtlich, dass die Weg- und Umlenkverluste auf beiden Lichtwegen wenigstens angenähert gleich sind und damit das Messergebnis nicht mehr verfälschen können. Durch Einsatz der beiden Vorverstärker 62 wird darüber hinaus erreicht, dass genügend kräftige, störungsarme elektrische Signale den Steuerteil 10 des Gerätes erreichen.

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Claims

litt* ·· · · ·πι tit« Amt!. A,ktz.: G 77 14 670.4 Akte: Gm 23 262 Schutzansprüche 31. August 1977

1.) Eintauchsonde für optisches Zwei strahl-Messgerät, mit einem zwecks Vornahme einer Messung in eine Probe zu tauchenden Probenfühler mit einem Lichtleiter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sondenkörper (18) vorgesehen ist, an welchem der Probenflihler (22) und ein in ein Vergleichsmedium (48) tauchender Referenzfühler (24) befestigt sind.

2.) Eintauchsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t, daß der Referenzfühler (24) kürzer ist als der Probenfühler (22), sich jedoch im wesentlichen in gleicher-Richtung, wie dieser erstreckt.

2.,) Eintauchsonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei c h η e t, daß zur Aufnahme des Referenzmediums ein an den Sondenkörper (.18) anschraubbares Referenzgefäss (46) vorgesehen ist.

4.) Eintauchsonde nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenkorper (18) je einen optoelektrisehen Wandler (60) für den Proben- und den Referenzfühler enthält,

5,) Eintauchsonde nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Sondenkörpers (18) Kästchen (58) angeordnet sind, welche jeweils einen der optoelektrischen Wandler (60) sowie einen diesem Wandler zugeordneten Verstärker (62) umschliessen.

F/RE.2

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