EP1285254A1 - Refraktometer - Google Patents

Refraktometer

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Publication number
EP1285254A1
EP1285254A1 EP01943151A EP01943151A EP1285254A1 EP 1285254 A1 EP1285254 A1 EP 1285254A1 EP 01943151 A EP01943151 A EP 01943151A EP 01943151 A EP01943151 A EP 01943151A EP 1285254 A1 EP1285254 A1 EP 1285254A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
receiver
refractometer
optical element
measuring surface
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01943151A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sükrü YILMAZ
Mathis Kuchejda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schmidt and Haensch GmbH and Co
Original Assignee
Schmidt and Haensch GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schmidt and Haensch GmbH and Co filed Critical Schmidt and Haensch GmbH and Co
Publication of EP1285254A1 publication Critical patent/EP1285254A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G—PHYSICS
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G01N2021/436—Sensing resonant reflection
    • G01N2021/438—Sensing resonant reflection with investigation of wavelength

Definitions

  • the invention relates to a refractometer with a measuring prism on the measuring surface of which a sample to be examined can be applied, which can be illuminated by a beam of light emanating from a white light source under such an angular range that the critical angle for total reflection is also contained therein, and a receiver on the the reflected radiation hits.
  • Refractometers are used to measure the refractive index of liquid, solid or gaseous substances.
  • total reflectometers such as the Abbe refractometer
  • the critical angle of total reflection is determined using a measuring prism with a known refractive index, which is brought into optical contact with the substance to be tested.
  • the object of the invention is to improve a refractometer, such as, for example, the Abbe refractometer, with simple means with regard to its meaningfulness about a substance to be examined.
  • This object is achieved according to the invention in that an optical element which breaks it down into a color spectrum is arranged in the beam path of the reflected radiation between the measuring surface and the receiver.
  • the dispersion that occurs is not eliminated again by an oppositely acting prism, but the color spectrum can be used to generate intensity curves for different wavelengths. If you then use a two-dimensional diode array for detection, the columns correspond to the different wavelengths and the position of the light-dark edge within the individual column depends on the refractive index at the respective wavelength. The refractive index can thus be represented as a function of the wavelength.
  • the use of the CCD arrays has another advantage.
  • the drawing shows in simplified form the structure of the refractometer, specifically with the white light source 1, the measuring prism 2 and the sample 3 on the measuring surface of the prism.
  • the lens systems are only indicated with 4 here.
  • An optical element 6 generating a spectrum is provided between the measuring prism and the receiver 5, for example a grating or a straight-view prism.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Refraktometer mit einem Messprisma auf dessen Messfläche eine zu untersuchende Probe aufbringbar ist, die durch ein von einer weissen Lichtquelle ausgehendes Lichtstrahlbündel unter einem solchen Winkelbereich beleuchtbar ist, dass auch der Grenzwinkel für Totalreflexion in ihm enthalten ist, und dem Empfänger auf den die reflektierte Strahlung trifft, wobei im Strahlengang der reflektierten Strahlung zwischen der Messfläche und dem Empfänger ein diese in ein Farbspektrum zerlegendes optisches Element angeordnet ist.

Description

Refraktometer
Die Erfindung betrifft ein Refraktometer mit einem Meßprisma auf dessen Meßfläche eine zu untersuchende Probe aufbringbar ist, die durch ein von einer weißen Lichtquelle ausgehendes Lichtstrahlbundel unter einem solchen Winkelbereich beleuchtbar ist, dass auch der Grenzwinkel für Totalreflexion in ihm enthalten ist, und einem Empfänger auf den die reflektierte Strahlung trifft.
Refraktometer werden zur Messung der Brechzahl von flüssigen, festen oder gasförmigen Stoffen eingesetzt. Bei den Totalreflektometern, wie dem Abbe-Refraktometer, wird der Grenzwinkel der Totalreflexion unter Verwendung eines Meßprismas mit bekannter Brechzahl, das mit dem zu prüfenden Stoff in optischen Kontakt gebracht wird, bestimmt.
Diese Refraktometer arbeiten mit weißem Licht, da der Einfluss der Dispersion durch Verdrehung von zwei Geradsichtprismen im Beobachtungsfernrohr kompensiert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Refraktometer, wie beispielsweise das Abbe- Refraktometer, hinsichtlich seiner Aussagefähigkeit über einen zu untersuchenden Stoff mit einfachen Mitteln zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass im Strahlengang der reflektierten Strahlung zwischen der Meßfläche und dem Empfänger ein diese in ein Farbspektrum zerlegendes optisches Element angeordnet ist.
Mit dieser Lösung wird nicht die auftretende Dispersion durch ein entgegengesetzt wirkendes Prisma wieder beseitigt, sondern das Farbspektrum kann ausgenutzt werden, um Intensitätskurven für verschiedene Wellenlänge zu erzeugen. Benutzt man dann ein zweidimensionales Diodenarray zur Detektion, so entsprechen die Spalten den verschiedenen Wellenlängen und die Position der Hell-Dunkel-Kante innerhalb der einzelnen Spalte hängt vom Brechurigsindex bei der jeweiligen Wellenlänge ab. Somit ist die Brechzahl als Funktion der Wellenlänge darstellbar. Durch den Einsatz der CCD-Arrays ergibt sich noch ein weiterer Vorteil.
Bedingt durch die Totalreflexion werden stets einige Zeilen hell sein, und zwar die auf die das total reflektierte Licht fällt. Dieses Licht enthält nun aber Informationen über die Absortion der Probe, die damit ebenfalls auswertbar sind.
Die Zeichnung zeigt vereinfacht den Aufbau des Refraktometers, und zwar mit der Weißlichtquelle 1 , dem Meßprisma 2 und der Probe 3 auf der Meßfläche des Prismas. Die Linsensysteme sind hier nur mit 4 angedeutet. Zwischen dem Meßprisma und dem Empfänger 5 ist ein ein Spektrum erzeugendes optisches Element 6 vorgesehen, und zwar beispielsweise ein Gitter oder ein Geradsichtprisma.

Claims

Patentansprüche
1. Refraktometer mit einem Meßprisma auf dessen Meßfläche eine zu untersuchende Probe aufbringbar ist, die durch ein von einer weißen Lichtquelle ausgehendes Lichtstrahlbundel unter einem solchen Winkelbereich beleuchtbar ist, dass auch der Grenzwinkel für Totalreflexion in ihm enthalten ist, und einem Empfänger auf den die reflektierte Strahlung trifft, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang der reflektierten Strahlung zwischen der Meßfläche und dem
Empfänger ein diese in ein Farbspektrum zerlegendes optisches Element angeordnet ist.
2. Refraktometer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element ein Gitter ist.
3. Refraktometer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element ein Dispersionsprisma ist.
4. Refraktometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger ein 2-dimensionaler CCD-Array ist.
5. Refraktometer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger eine 1. dimensionale CCD-Zeile ist, die mittels Schrittmotoren parallel zu den Spalten (entlang der Farbbänder) gefahren wird.
Dadurch kann die Messung zwar nur zeitsequentiell erfolgen, hat aber den Vorteil, daß eine längere Zeile entsprechend höherer Auflösung für die Brechzahl und Wellenlängenbestimmung nach sich zieht. Die Erfindung betrifft ein Refraktometer mit einem Meßprisma auf dessen Meßfläche eine zu untersuchende Probe aufbringbar ist, die durch ein von einer Lichtquelle ausgehendes Lichtstrahlbundel unter einem solchen Winkelbereich beleuchtbar ist, dass auch der Grenzwinkel für Totalreflexion in ihm enthalten ist, und einem Empfänger auf den die reflektierte Strahlung trifft, wobei im Strahlengang der reflektierten Strahlung zwischen der Meßfläche und dem Empfänger ein diese in ein Farbspektrum zerlegendes optisches Element angeordnet ist.
EP01943151A 2000-05-19 2001-05-18 Refraktometer Withdrawn EP1285254A1 (de)

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EP (1) EP1285254A1 (de)
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