DE828604C - Verfahren zur Analyse von Stoffgemischen mittels Strahlung - Google Patents
Verfahren zur Analyse von Stoffgemischen mittels StrahlungInfo
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Description
Zur Analyse von Stoffgemischen wird mit Erfolg die selektive Strahlungsabsorption der Stoffe verwendet.
Es ist bekannt, daß man bei Vorhandensein mehrerer absorbierender Bestandteile in einem Gemisch
eine selektive Analyse in der Weise durchführen kann, daß man entweder einen selektiven
Strahler oder einen selektiven Empfänger oder beides verwendet, so daß unr die Wellenlängengebiete
zur Messung gelangen, die für den zu bestimmenden Stoff charakteristisch sind.
Es wurde nun gefunden, daß sich eine selektive Analyse auch durch Verwendung selektiv modulierter
Strahlung erzielen läßt, wobei die von einer Strahlungsquelle ausgehende Strahlung vor oder
nach Durchgang durch das zu analysierende Stoffgemisch nur in den Wellenlängengebieten eine
Modulation erfährt, die für den zu bestimmenden Stoff charakteristisch sind. Verwendet man einen
Empfänger, der nur auf modulierte Strahlung anspricht, so gelangt nur die Absorption in den für so
den zu !bestimmenden Stoff charakteristischen Wellenlängengebieten zur Messung.
Man kann dieses Verfahren auch in einfacher Weise zur gleichzeitigen Bestimmung mehrerer
absorbierender Bestandteile ausgestalten, indem die »5
Modulation in den'für diese Bestandteile charakteristischen
Wellenlängengebieten bei verschiedenen Frequenzen vorgenommen wird. Trennt man in bekannter
Weise die den einzelnen Frequenzen zugeordneten, vom Empfänger gelieferten Meßwerte,
so geben diese ein Maß für die Absorption bzw. die Konzentration der au bestimmenden Bestandteile.
Die selektive Modulation wird zweckmäßig mittels eines rotierenden, aus einzelnen Sektoren aufgebauten,
als Scheibe oder Zylinder angeordneten Unterbrechers aus strahlungsdurchlässigem Stoff
durchgeführt, dessen Sektoren abwechselnd den zu bestimmenden Stoff oder keinen bzw. einen in dem
in Frage kommenden Spektralgebiet nicht absorbierenden Stoff enthalten.
Sind in dem zu untersuchenden Stoffgemisch Stoffe enthalten, deren Absorptionsgebiete sich mit
denjenigen des zu -bestimmenden Stoffes überlappen, so wird die modulierende Wirkung dieser
Uberlappungsgebiete dadurch ausgeschaltet, daß die Sektoren abwechselnd den zu bestimmenden
Stoff bzw. die Stoffe enthalten, deren Absorptionsgebiete diejenigen des zu bestimmenden Stoffes
überlappen.
ao Als Empfänger kommen alle Strahlungsempfänger in Frage, die einen Empfang modulierter Strahlung
lund eine in den meisten Fällen notwendige Verstärkung gestatten. Außer Thermoelementen,
Bolometern, Photoelementen und Photozellen eignet as sich hierfür besonders ein flächenhafter Wärmestrahlungsempfänger,
der aus einer dünnen geschwärzten Membran, beispielsweise aus Zaponlack, besteht, deren Temperaturerhöhung auf ein
Gasvolumen übertragen wird, dessen Zustandsänderung man zur Messung der Strahlung verwendet.
Als spezielle Ausführungsform ist beispielsweise die Messung der entstehenden periodischen
Druckschwankungen mittels eines Membrankondensators sehr geeignet. In den Fällen, wo die
mittels der selektiven Modulation erzielte Selektivität nicht ausreicht, wird zweckmäßig ein selektiver
Strahlungsempfänger verwendet, der in an sich bekannter Weise aus einem Stoff oder Stoffgemisch
besteht, dessen Absorptionsgebiete mit denjenigen des zu bestimmenden Stoffes übereinstimmen
und dessen Zustandsänderung zur Messung der Strahlung verwendet wird.
Zur weiteren Erhöhung der Selektivität ist es zweckmäßig, in an sich bekannter Weise in den
Strahlengang noch Küvetten zu schalten, welche die in dem zu untersuchenden Stoffgemisch vorhandenen
Stoffe enthalten, deren Absorptionsgebiete die des zu bestimmenden Stoffes überlappen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt Abb. 1. Von der Lichtquelle 1 geht
die Strahlung über die Spiegel 2 und die Linsen 3 auf die Empfangszellen 8. Beide Strahlungswege
werden durch die vom Motor 5 angetriebene Unterbrecherscheibe 4 periodisch unterbrochen. In den
einen ,Strahlengang äst die mit dem zu untersuchenden
Stoffgemisch gefüllte Küvette 7, in den anderen die Vergleichsküvette 6 geschaltet. Die beiden
Empfangszellen 8 sind gegeneinandergeschaltet und liegen am Eingang des Weohselstromverstärkers
9. Sind die Amplituden der auf die beiden Zellen gelangenden Strahlungsimpulse infolge einer
Strahlungsabsorption in der Küvette verschieden, so tritt am Verstärker 9 eine Eingangswechselspannung
auf, die verstärkt, gleichgerichtet und dem Meßinstrument 10 zugeführt wird.
Den Aufbau der selektiv modulierenden Unterbrecherscheibe 4 zeigt die Abb. 2. Zwei strahlungsdurchlässige
Kreis'scheiben sind mittels der radial verlaufenden Trennstege 11 und den Kreisringen 12
und 13 so zusammengefügt, daß je zwei gegenüberliegende Sektorküvetten 14 und 15 entstehen. Die
Sektorküvetten 14 werden mit dem im Gemisch nachzuweisenden Stoff, z. B. Benzol, gefüllt. Die
Sektorküvetten 15 bleiben entweder leer oder werden zur Vermeidung einer störenden Modulation
durch die Trennstege 11 mit einer in dem in Frage kommenden Spektralgebiet nicht absorbierenden
Flüssigkeit gefüllt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, nur die Sektoren 14 als Küvetten auszubilden,
die Sektoren 15 dagegen massiv zu lassen.
Rotiert nun diese Unterbrecherscheibe in der aus Abb. ι ersichtlichen Weise im Strahlengang, so
wird die Strahlung nur in den Wellenlängenbereichen moduliert, in denen der in den Sektorküvetten
14 befindliche Stoff eine merkliche Absorption aufweist. Bei Benzol z. B. erstreckt sich
das Gebiet der Absorptionsbanden l>ei Verwendung des ultravioletten Spektralgebietes nach kürzeren
Wellenlängen. Bei Verwendung des ultraroten Spektralgebietes liegen die wesentlichen Absorptionsgebiete
zwischen 1,6 und 1,8 μ, 2,0 und 2,2 u,
2.4 und 2,6 μ, 3,2 und 3,3 μ, 5,0 und 5,1 μ, 5,4 und
5.5 μ und noch bei längeren Wellen.
Die Schichtdicke der Sektorküvette muß natürlich der Stärke der Absorption angepaßt sein.
Tritt an den Trennstegen 11 trotz der bereits angedeuteten Maßnahmen immer noch eine störende
Modulation auf, so kann diese durch eine geeignete phasenabhängige Gleichrichtung beseitigt werden.
Da das aus den Empfangszellen 8 und dem Verstärker 9 bestehende System nur auf modulierte
Strahlung anspricht, gelangt nur die innerhalb der Absorptionsbanden gelegene Strahlung zur Messung.
Die vom Meßinstrument 10 angezeigte Strahlungsdifferenz ist daher ein eindeutiges Maß
für die Absorption des zu bestimmenden Stoffes in der Meßküvette 7 und damit für seinen Gehalt.
Für dieses neue Verfahren eröffnen sich sehr allgemeine. Anwendungsmöglichkeiten in allen
Spektralgebieten. Während die eingangs erwähnten bekannten Verfahren der selektiven Analyse
mittels Strahhingsabsorption vorwiegend für die Gasanalyse in Frage kommen, ist das vorliegende
Verfahren !besonders, auch für Flüssigkeiten sehr gut geeignet. Aber auch bei der Gasanalyse ergeben
sich u. a. durch die Verwendung von trägheitsfreien Empfängern, z. B. von Photoelementen,
neue Möglichkeiten für die Untersuchung schnell verlaufender Vorgänge durch Anwendung entsprechend
hoher Unterbrechungsfrequenzen.
Claims (7)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Verfahren zur Analyse von Stoffgemischen mittels Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß iaj die von einer Strahlungsquelle ausgehendeStrahlung vor oder nach Durchgang durch das zu analysierende Stoffgemisch nur in den Wellenlängengebieten eine Modulation erfährt, die für den zu bestimmenden Stoff charakteristisch sind.
- 2. Verfahren zur Analyse von Stoffgemischen mittels Strahlung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Bestimmung mehrerer Bestandteile in einem Stoff-ίο gemisch die Modulation in den für diese Bestandteile charakteristischen Wellenlängengebieten bei verschiedenen Frequenzen vorgenommen wird.
- 3. Verfahren zur Analyse von Stoffgemischen mittels Strahlung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Modulation einen als Scheibe oder Zylinder angeordneten Unterbrecher aus strahlungsdurchlässigem Stoff verwendet, dessen Sektoren abwechselnd ent-ao weder den zu bestimmenden Stoff oder keinenibzw. einen in dem in Frage kommenden Spektralgebiet nicht absorbierenden Stoff enthalten.
- 4. Verfahren zur Analyse von Stoffgemischen mittels Strahlung nach Anspruch 1 und 2, dass durch gekennzeichnet, daß zur Modulation eine aus einzelnen Sektoren aufgebaute Unterbrecherischeibe aus strahlungsdurchlässigem Stoff verwendet wird, deren Sektoren abwechselnd entweder den zu bestimmenden Stoff oder die im zu untersuchenden Stoffgemisch vorhandenen Stoffe enthalten, deren Absorptionsgebiete diejenigen des zu bestimmenden Stoffes überlappen.
- 5. Verfahren ziur Analyse von Stoffgemischen mittels Strahlung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein flächenhafter Wärmestrahlungsempfänger verwendet wird, der aus einer dünnen geschwärzten Membran besteht, deren Temperaturerhöhung auf ein Gasvolumen übertragen und dessen Zustandsänderung zur Messung der Strahlung verwendet wird.
- 6. Verfahren ziur Analyse von Stoffgemischen mittels Strahlung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsempfänger ein Stoff oder ein Stoffgemisch verwendet wird, dessen Absorptionsgebiete mit denjenigen des zu !bestimmenden Stoffes übereinstimmen und dessen Zustandsänderung zur Messung der Strahlung verwendet wird.
- 7. Verfahren zur Analyse von Stoffgemischen mittels Strahlung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Selektivität in den Strahlengang noch Küvetten geschaltet werden, welche die im zu untersuchenden Stoffgemisch vorhandenen Stoffe enthalten, deren Absorptionsgebiete die des zu bestimmenden Stoffes überlappen.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen2779 1.52
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DE976290C (de) * | 1952-06-24 | 1963-06-12 | Perkin Elmer Corp | Gasanalysator |
EP0075642A2 (de) * | 1981-09-22 | 1983-04-06 | H. Maihak Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Konzentration eines IR-, NIR-, VIS- oder UV-Strahlung absorbierenden Gases in einer Gasmatrix |
DE3446426A1 (de) * | 1983-12-30 | 1985-07-11 | Mine Safety Appliances Co., Pittsburgh, Pa. | Infrarot-analysator |
DE3402800A1 (de) * | 1984-01-27 | 1985-08-01 | Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt | Nach dem gasfilterkorrelationsverfahren arbeitendes fotometer |
-
1947
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-
1948
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-
1949
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE976290C (de) * | 1952-06-24 | 1963-06-12 | Perkin Elmer Corp | Gasanalysator |
EP0075642A2 (de) * | 1981-09-22 | 1983-04-06 | H. Maihak Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Konzentration eines IR-, NIR-, VIS- oder UV-Strahlung absorbierenden Gases in einer Gasmatrix |
EP0075642A3 (de) * | 1981-09-22 | 1983-05-04 | H. Maihak Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Konzentration eines IR-, NIR-, VIS- oder UV-Strahlung absorbierenden Gases in einer Gasmatrix |
DE3446426A1 (de) * | 1983-12-30 | 1985-07-11 | Mine Safety Appliances Co., Pittsburgh, Pa. | Infrarot-analysator |
DE3402800A1 (de) * | 1984-01-27 | 1985-08-01 | Hartmann & Braun Ag, 6000 Frankfurt | Nach dem gasfilterkorrelationsverfahren arbeitendes fotometer |
Also Published As
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GB678303A (en) | 1952-09-03 |
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