DE9010621U1 - Optical arrangement for measuring the concentration of gases and liquids in process measurement technology - Google Patents

Optical arrangement for measuring the concentration of gases and liquids in process measurement technology

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DE9010621U1 DE9010621U DE9010621U DE9010621U1 DE 9010621 U1 DE9010621 U1 DE 9010621U1 DE 9010621 U DE9010621 U DE 9010621U DE 9010621 U DE9010621 U DE 9010621U DE 9010621 U1 DE9010621 U1 DE 9010621U1
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Description

Optische Anordnung zur Absorptionsmessung an Gasen und Flüssigkeiten in der ProzeBmeBtechnik Optical arrangement for absorption measurement of gases and liquids in process measurement technology

Die Neuerung betrifft eine optische Anordnung zur Absorptions messung an Gasen und Flüssigkeiten in der Prozeßmeßtechnik nach dem Oberbegriff des Schute anspruchts 1.The innovation concerns an optical arrangement for absorption measurement of gases and liquids in process measurement technology according to the generic term of claim 1.

Bisherige Anordnungen der e. g. Art sind koaplsü aufgebaut, störanfällig oder bedürfen häufiger NachjustiePrevious arrangements of this type are coaxially constructed, prone to failure or require frequent readjustment

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein preisgünstiges Photometer zur Absorpt. . amersung azi C^sen u»>.d Flüssigkeiten bereitzustellen, ,.Elches kor"»kte Auemaße hat, aus wenigen Komponenten besteht und das nur ein ^-nimmm an Wartung und Justierung benötigt.The object of the present invention is to provide an inexpensive photometer for the absorption and amperage of carbon monoxide and liquids, which has correct dimensions, consists of few components and requires only a small amount of maintenance and adjustment.

Diese Aufgabe wirr) durch den kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 gelöst.This problem is solved by the characterising part of claim 1.

nie übrigen Schutzansprüche beschreiben vorteilhafte Ausge-&iacgr; staltungen der Erfindung.The remaining claims describe advantageous embodiments of the invention.

Im folgenden wird ein Ausführv.ngsbeispiel anhand der Figur näher erläutert.In the following, an example implementation is explained in more detail using the figure.

Das modular aufgebaute Photometer besteht aus den drei quaderförmigen Bauteilen, Beleuchtungsmodul 1, Absorptionszelle 8 und Detektorhalterung 11, von denen mindestens die Absorptionszelle aus Teflon besteht. Das Material für die beiden anderen Teile kann beliebig gewählt werden. Diese drei Bauteile werden von oben durch eine Halteplatte 17 mit Hxlfe von Schrauben zusammengehalten.The modular photometer consists of three cuboid-shaped components, illumination module 1, absorption cell 8 and detector holder 11, of which at least the absorption cell is made of Teflon. The material for the other two parts can be chosen freely. These three components are held together from above by a holding plate 17 with the help of screws.

Die Halteplatte 17 weist Längeschlitze für die Halteschrauben und Löcher an den Stellen für die verschiedenen DurchführungenThe retaining plate 17 has longitudinal slots for the retaining screws and holes at the locations for the various bushings

auf. Diese Ausnehmungen in der Halteplatte 17 sind in der Figur nicht dargestellt.These recesses in the holding plate 17 are not shown in the figure.

Das Beleuchtungsmodul 1 weist eine zylindrische Bohrung von oben nach unten auf in deren Mitte die optische Achse 6 verläuic und deren oberes und unteres Ende passend zur Aufnahme der Lichtquelle 2 und des Strahl:-^Jetektors 4 erweitert sind.The lighting module 1 has a cylindrical bore from top to bottom, in the middle of which the optical axis 6 runs and whose upper and lower ends are extended to accommodate the light source 2 and the beam jet detector 4.

Die Bohrung beginnt etwa in der Mitte der Seite, welche zur Halteplatte 17 weist. Im unteren Drittel der nach f.ißen weisenden Stirnfläche de-&agr; Moduls 1 beginnt eine weitere zylindrische durchgehende Bohrung gleichen Durchmessers, deren Mif-e die optische Achse 7 bildet. Beide Bohrungen verlaufen so daß sich die beiden optischen Achsen senkrecht im Punkt 16 treffen. Das nach außen weisende Ende der zweiten Bohreng ist zur Aufnahme der Lichtquelle 3 passend erweitert. An der Kante die von der Seite die den Detektor 4 enthält und der von Seite die an der Küvette 8 anliegt gebildet wird beginnt ein Längsschlitz zur passenden Aufnahme des dichroitischen Spiegels 5 der so nach innen führt, daß der Schnittpunkt 16 der optischen Achse 6, 7 in der Spiegelmitte liegt und daß diese Achsen je einen Winkel von vorzugsweise 45' mit einer Spiegel f.ächennormalen durch diesen Punkt 16 bilden. Die Fläche des Spiegels 5 ist so bemessen, daß der Spiegel 5 mindestens die lichte Weite der beiden Bohrungen überdeckt.The hole begins approximately in the middle of the side facing the holding plate 17. In the lower third of the end face of the module 1 facing outwards , there is another cylindrical through hole of the same diameter, the center of which forms the optical axis 7. Both holes run so that the two optical axes meet vertically at point 16. The outward-facing end of the second hole is widened to accommodate the light source 3. On the edge formed by the side containing the detector 4 and the side that rests against the cuvette 8, there is a longitudinal slot for the appropriate accommodation of the dichroic mirror 5, which leads inwards so that the intersection point 16 of the optical axis 6, 7 is in the middle of the mirror and that these axes each form an angle of preferably 45' with a mirror surface normal through this point 16. The surface of the mirror 5 is dimensioned such that the mirror 5 covers at least the clear width of the two holes.

Als Lichtquellen können Leuchtdioden mit verschiedenen Emi^sionsbereichen oder Glühlampen mit verschiedenen Interferenzfiltern verwendet werden. Durch Einsatz von geeigneten Sammellinsen kann paralleles Licht erzeug: werden. Die Emissionsbereiche dt»" Lichtquellen, die derzeit den SpeKtralbereich von 300 nm bis 5000 mn abdecken, müssen an das Ma&bgr;problern angepaßt sein. Das dichroitische Filter wird so gewählt, daß die steile Änderung von Reflexions- und Transmissionsvermögen optimal zwischen den Emissionsbereichen der Lichtquellen 2, 3 liegt.Light sources can be light-emitting diodes with different emission ranges or light bulbs with different interference filters. Parallel light can be generated by using suitable converging lenses. The emission ranges of the light sources, which currently cover the spectral range from 300 nm to 5000 nm, must be adapted to the measurement problem. The dichroic filter is selected so that the steep change in reflectance and transmittance lies optimally between the emission ranges of the light sources 2, 3.

5 -5 -

Die Küvette 8 enthält eine Bohrung, deren Mitte mit der optischen Achse 7 übereinstimmt, deren Durchmesser kleiner ist als der der Bohrungen im Modul 1. Die beiden Enden sind zur Aufnahme von Halteteilen 10 mit Innengp'inde für die Küvettenfenster 3 erweitert. Die Flächen am Übergang dieser Erweiterungen zur Bohrung sind plan. Die Halteteile 10 sind mit dem Küvettengehäuse verbunden.The cuvette 8 contains a hole, the center of which coincides with the optical axis 7, the diameter of which is smaller than that of the holes in the module 1. The two ends are extended to accommodate holding parts 10 with inner pins for the cuvette windows 3. The surfaces at the transition of these extensions to the hole are flat. The holding parts 10 are connected to the cuvette housing.

10 passen werden mit Hilfe von Ringen 14 mit Außengewinde,
welches zum Innengewinde der Halteteile 10 paßt, gegen die
plane Fläche gedrückt. Durch die Verwendung an Teflon kann auf weitere Dichtmaßnahmen verzichtet werden.
10 will fit with the help of rings 14 with external thread,
which fits the internal thread of the holding parts 10, against the
flat surface. By using Teflon, further sealing measures are not necessary.

Halteteile 10 und Halteringe 14 sind aus Metall, die Fenster
aus Glas, Quarz o. ä.
Holding parts 10 and retaining rings 14 are made of metal, the windows
made of glass, quartz or similar.

Als Zu- und Ablauf für das zu untersuchende Medium dienen Bohrungen 9 die von der Oberseite bis zur Küvettenbohrung reichen. Holes 9 that extend from the top to the cuvette hole serve as inlet and outlet for the medium to be examined.

Dieser Küvette schlieBt sich die Detektorhalter-ung an. welche
eine kleine Ausnehmung zur Aufnahme eines weiteren Strahlungsdetektors 12 und eine große Ausnehmung 15 aufweist.
This cuvette is followed by the detector holder, which
a small recess for accommodating a further radiation detector 12 and a large recess 15.

In der großen Ausnehmung 15 kann der Verstärker für den Detektor 15 untergebracht werden.The amplifier for the detector 15 can be accommodated in the large recess 15.

Die gesamte Anordnung ist gegen das Eindringen von Freadlicht
in geeigneter Weise geschützt.
The entire arrangement is protected against the penetration of light
protected in an appropriate manner.

Bezua&zeichenlisteReference list BeleuchtungsmodulLighting module 11 LichtquelleLight source 22 LichtquelleLight source , . ··<··· ·· ··, . ··<··· ·· ·· 33 StrahlungsdetektorRadiation detector I t III · · tI t III · · t 44 optisches Bauteiloptical component &bull; ■ &igr; ■ " ■ ' · · * *&bull; ■ &igr; ■ " ■ ' · · * * 55 optische Achseoptical axis 66 optische Achseoptical axis &ogr;&ogr; Zu- und Ablauf der KüvetteInlet and outlet of the cuvette 99 HalteteiI für die KüvettenfensterHolding part for the cuvette windows 1010 DetektorhalterungDetector mount 1111 StrahlungsdetektorRadiation detector 1212 KüvettenfensterCuvette window 1313 Halterung für KüvettenfensterHolder for cuvette window 1414 AusnehmungRecess 1515 Schnittpunkt der optischen Achse 6, 7Intersection of the optical axis 6, 7 1616 HalteplatteRetaining plate 1717

Claims (4)

Kernforschungszentruin Karlsruhe, den 11. Juli 1990 Karlsruhe GmbH PLA 9024 Gü/he ANR 1002597 Schutzansprüche;Nuclear Research Center Karlsruhe, July 11, 1990 Karlsruhe GmbH PLA 9024 Gü/he ANR 1002597 Protection claims; 1. Optische Anordnung zur Konzentrationsmessung von Gasen und Flüssigkeiten in der Prozeßmeßtechnik bestehend aus einem Beleuchtungsmodul, das zur Selektion der verschiedenen spektralen Wellenlängenbereiche moduliert ist, einer Absorptionszelie und mindestens einer Detektorhalterung, dadurch gekennzeichnet, daß1. Optical arrangement for measuring the concentration of gases and liquids in process measurement technology, consisting of an illumination module which is modulated to select the various spectral wavelength ranges, an absorption cell and at least one detector holder, characterized in that a) das Beleuchtungsmodul zwei im Winkel von 90° zu einander angeordnete Lichtquellen mit verschiedenen Emissionsbereichen enthelt, a) the lighting module contains two light sources with different emission ranges arranged at an angle of 90° to each other, b) deren optische Achsen (6, 7) jeweils einen Winkel von 45° mit der Flächennormalen eines dichroitischen Spiegels (5) bilden, dessen optische Eigenschaften auf die Emissionsbereiche der beiden Lichtquellen (2, 3) angepaßt sind undb) whose optical axes (6, 7) each form an angle of 45° with the surface normal of a dichroic mirror (5), whose optical properties are adapted to the emission ranges of the two light sources (2, 3) and c) auf den optischen Achsen (6, 7) nach ihrem Schnittpunkt (16) Strahlungsdetektoren (4, 12) angebracht sind wobei eine der optischen Achsen (6, 7) zwischen dem Schnittpunkt (16* und den Strahlsndstsktcrsrt '4 12&lgr; dis Absorptionszelle (8) durchläuft.c) radiation detectors (4, 12) are mounted on the optical axes (6, 7) after their intersection point (16), one of the optical axes (6, 7) passing through the absorption cell (8) between the intersection point (16* and the beam detectors '4 12 λ) . 2. Optische Anordnung n<? h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Beleuchtungsmodul (1), Absorptionszelle (8) und Detektorhalterung (11) mit Hilfe einer Halteplatte (17) zu einer kompakten Einheit zusammengefaßt sind und daß die Absorptionszelle (8) aus Teflon besteht.2. Optical arrangement according to claim 1, characterized in that the illumination module (1), absorption cell (8) and detector holder (11) are combined to form a compact unit with the aid of a holding plate (17) and that the absorption cell (8) is made of Teflon. 3. Optische Anordnung mich Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Lichtwege Lichtleiter sind.3. Optical arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that parts of the light paths are light guides. 4. Optische Anordnung nach Anspruch i oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (2, 3) lichtemittierende Dioden sind, die auch Rpektraibersiche außerhalb des sichtbaren Lichtes einschließen können.4. Optical arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the light sources (2, 3) are light-emitting diodes which can also include spectrum ranges outside of visible light.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4215165A1 (en) * 1991-11-08 1993-06-03 Tiltscher Helmut Prof Dr Miniaturised raster scanning light source, e.g. for spectral photometer - sequentially activates two or more different sources in UV to IR region by electrical switching
DE4324118A1 (en) * 1993-07-19 1995-01-26 Kayser Threde Gmbh Method and a device for determining the emission rate of at least one gas component of a gas mixture
DE4324154A1 (en) * 1993-07-19 1995-02-02 Kayser Threde Gmbh Device and method for analysis, with high spatial resolution, of at least one gas component in a gas mixture
DE19607167A1 (en) * 1995-05-16 1996-11-21 Laserspec Analytik Gmbh Light source add-on module for atomic absorption spectrometer

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