EP2729790A1 - Method for measuring the scattered light of particles in a medium - Google Patents

Method for measuring the scattered light of particles in a medium

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EP2729790A1
EP2729790A1 EP12732643.7A EP12732643A EP2729790A1 EP 2729790 A1 EP2729790 A1 EP 2729790A1 EP 12732643 A EP12732643 A EP 12732643A EP 2729790 A1 EP2729790 A1 EP 2729790A1
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EP
European Patent Office
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measuring
light
measuring container
incident light
scattered
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12732643.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Kurowski
Christian Vesper
Gert Blankenstein
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.)
Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Original Assignee
Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Boehringer Ingelheim Microparts GmbH filed Critical Boehringer Ingelheim Microparts GmbH
Priority to EP12732643.7A priority Critical patent/EP2729790A1/en
Publication of EP2729790A1 publication Critical patent/EP2729790A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/51Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid inside a container, e.g. in an ampoule
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/075
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N2021/4704Angular selective
    • G01N2021/4726Detecting scatter at 90°
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/061Sources
    • G01N2201/06113Coherent sources; lasers

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the scattered light of particles in a measuring medium, wherein a measuring container is charged with the measuring medium and the
  • Measuring medium at least partially over a certain path length and in a particular direction with incident light and the light scattered by the incident light is measured light under a certain angle range.
  • Turbidity is the colloquial term for an optical phenomenon caused by the scattering of the light on suspended (undissolved) particles which are present in a medium (for example in a liquid).
  • a light beam strikes a particle, it is reflected, scattered or absorbed, depending on the size, shape and color of the particle. Depending on particle shape and
  • Turbidity measurements are therefore used in many fields of application.
  • industries such as food industry, water treatment, cosmetic and chemical industries an important role.
  • antigen or antibody reactions for example blood clotting
  • the state of protein compounds in body fluids are determined by measuring the turbidity.
  • the turbidity measurement of measuring media is carried out in the prior art either by means of absorption measurements (transmitted light measurements) or by means of scattered light measurements.
  • a bundled light beam is passed through the measuring medium and the light loss of the transmitted beam is determined.
  • the thus determined Scattering coefficient corresponds to the totality of the scattered light that has been removed from the incident light beam.
  • a photosensitive detector In the scattered light measurement, a photosensitive detector is arranged in an axis in which scattered light is to be measured. The majority of the usual measures
  • Turbidity meters according to the so-called 90 ° scattering method, so that the detector for measuring the scattered light is at an angle of 90 ° to the axis of the incident light beam.
  • the transmitted light measurement is only suitable for stronger turbidity, while the scattered light measurement is preferably for weaker turbidity, ie low
  • Particle concentration is used.
  • turbidimeters used in the pharmaceutical laboratory work according to the 90 ° scattering method. Typical turbidimeters typically require
  • Measuring volume of more than 10 ml which is inappropriate especially for expensive sample liquids (eg, high-purity protein solutions), because this is a waste of valuable sample liquid.
  • turbidity standard liquid "formazine” was created, which can be easily reproduced from commercially available chemicals according to a recipe from the standard ISO 7027 at any time. This makes a calibration of turbidimeters well possible.
  • the most common units for turbidity, which relate to dilutions of the liquid of formazine, are the following:
  • FNU Formazine Nephelometrie Units, scattered light measurement with an angle of 90 ° in accordance with ISO 7027
  • FAU Formazine Attenuation Units, transmitted light measurement at an angle of 0 degrees in accordance with ISO 7027
  • FTU Formazine Turbidity Unit, use in the
  • NTU Nephelometry Turbidity Unit, scattered light measurement at an angle of 90 ° according to USA regulations
  • TE / F turbidity unit / formazine, German unit used in water treatment
  • light in the invisible wavelength range (for example 650 nanometers or 860 nanometers) is used as measurement light.
  • Turbidity meter has a housing in which a tubular measuring container can be received, further a light source are emitted by the light rays transverse to the longitudinal axis of the measuring container.
  • a photosensitive detector is within the
  • Housing aligned at a right angle to the incident light beam and centric to a stray light axis.
  • Turbidity meter opposite not attributable to stray light light signals such.
  • a plurality of optical shields are provided around the detector and also to the measuring container in a very specific spatial arrangement.
  • the turbidimeter shown in this document is not suitable for very small volumes of measurement that may be preferred in the pharmaceutical laboratory.
  • the invention is therefore based on the object to improve a method according to the preamble of claim 1 and to provide a device suitable for this, which is suitable for the turbidity measurement of occurring in particular in the pharmaceutical laboratory area, very small measurement volumes.
  • This object is achieved by the characterizing the features of patent claims 1 and 8.
  • the invention is therefore based on a method for measuring the scattered light of
  • Path length and illuminated in a particular direction with incident light and the light scattered by the incident light is measured under a certain angle range.
  • the incident light is guided parallel to a longitudinal axis of the measuring container.
  • the incident light is guided in the axis of symmetry of the measuring container.
  • a maximum distance to the boundary surfaces of the measuring container can also be achieved perpendicular to the incident light beam, which leads to a reduction of the reflection of the scattered light at the boundary surfaces to the wall of the measuring container.
  • the scattered light can thus also be better decoupled from the measuring container. It has also proved to be advantageous if the scattered light is measured at an angle of approximately 90 ° to the incident light. This is high
  • the measurement sensitivity in the method can be further increased if the scattered light is focused before a measurement.
  • This can be done for example by means of a simple optic such. B. a converging lens or a lens.
  • the scattered light can thereby be directed in a simple manner to, for example, a photodetector, wherein even larger scattering angles of the scattered light from the photodetector can still be detected.
  • the opening angle of the detector is thus virtually increased.
  • by focusing said optics on the incident light beam interfering reflections and scattering at the interfaces of the measuring container are minimized for the detector.
  • a further development of the invention also provides that an optic with an aperture is used for focusing the scattered light, which is smaller than the path length of the incident light through the measuring medium.
  • the aperture of the optics is aligned such that it is approximately centered to said path length. This also helps to reduce disturbing reflections and scattering at occurring boundary surfaces of the measuring container (air / liquid, liquid / measuring container bottom) for the detector.
  • Light radiation can thus be adjusted very accurately in a measuring arrangement.
  • the wavelength of the laser light used in the near position is the wavelength of the laser light used in the near position
  • NIR Infrared range
  • the invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention.
  • the invention is based on a device comprising at least one receptacle for a measuring container which can be filled with a measuring medium, at least one light source for Generation of at least one incident into the measuring container light beam and at least one detector for measuring scattered light.
  • the generated light has a beam path which runs at least in sections parallel to a longitudinal axis of a measuring container located in the receptacle.
  • At least one deflecting unit is provided in the beam path for deflecting the light beam, in particular by 90 °.
  • a deflection unit can be realized for example by a prism or a mirror. The advantage can be seen in the fact that, for example, thereby the overall height of the device can be reduced.
  • a beam splitter in which a part of the light beam emitted for measurement is passed before introduction into the measuring container on a second detector and then the optical power of the input light beam can be monitored via a corresponding evaluation unit. By forming a ratio of input and output signal fluctuations in the power of the light source can thus be compensated or readjusted.
  • the optics can be for example a
  • Condensing lens or a lens Condensing lens or a lens.
  • the opening angle of the detector for incident stray radiation can thereby be virtually increased, which ultimately leads to an increase in the measuring sensitivity of the device.
  • the recording of the device should also be suitable for holding rotationally symmetrical measuring container expediently.
  • a measuring container can be inserted into the receptacle such that an aperture of the optics is smaller than a path length of an incident light beam in the measuring container by the
  • Measuring medium and the aperture is aligned approximately centrally to said path length. Further advantages and embodiments of the invention are based on
  • Fig. 2 is a schematic representation of a device according to the invention for
  • Fig. 3 is a schematic representation of known methods according to the prior
  • a cylindrical measuring container 1 with a diameter D and a length L can be seen.
  • the measuring container 1 is partly filled with a measuring liquid F.
  • the incident light beam L1 through the liquid F performs a path length I.
  • the incident light beam L1 is guided parallel to a longitudinal axis of symmetry S of the measuring container 1, in particular in this axis of symmetry S.
  • Light beam L1 is scattered. This results in scattered light beams L2, which are focused by means of a converging lens 3 to light rays L3 and so directed to a detector 4 (for example, photodiode).
  • the detector 4 is aligned in a measuring axis M, which is at an angle ⁇ of about 90 ° to the incident light beam L1.
  • the measuring method is carried out in such a way that the path length l of the incident light L 1 through the liquid F is greater than an aperture A of FIG
  • the aperture A of the converging lens 3 is aligned approximately centrally to the path length I.
  • the turbidity meter 10 has a receiving opening 1 1 for receiving a cylindrical measuring container 18.
  • a receiving opening 1 1 for receiving a cylindrical measuring container 18.
  • holding elements 19 are provided, which abut at different circumferential points of the measuring container 18.
  • the measuring container 18 is partially filled with a liquid F to be measured.
  • an input unit 16 for example a pressure-sensitive LCD screen, so-called “touchscreen”
  • the inputs of the user are via a suitable control, storage and
  • Evaluation unit 17 processes and cause a laser unit 12 to emit a light beam L0 over a predetermined measurement period.
  • the light beam L0 is deflected by an optical deflection unit 13 in the form of a prism by 90 ° such that a light beam L1 is incident in the measuring container 18 and thus in the liquid F and this transilluminates.
  • the deflection unit 13 but also in the form of a beam splitter (13 ') may be formed, which leads to a division of the light beam L0 in a
  • Light beam L0 'and the light beam L1 leads.
  • the optical power of the input light beam L0 can be monitored.
  • By forming a ratio of input and output signal fluctuations in the power of the laser unit 12 can thus be compensated or readjusted.
  • the light beam L1 is guided through an axis of symmetry S of the cylindrical measuring container 18.
  • the light beam L1 through the liquid F performs a path length I.
  • a detector 15 For measuring the turbidity due to particles in the liquid F is in a measuring axis M, which is arranged at an angle ⁇ of about 90 ° to the light beam L1, a detector 15 in Formed a photodiode. This detector 15 is signal-wise connected to the control, storage and evaluation unit 17.
  • a converging lens 14 which is arranged in front of the detector 15 and has an aperture A, in the direction of the light rays L3. It can be seen that the aperture A is selected smaller than the path length I of the light beam L1 through the liquid F, wherein the measuring container 18 is inserted in the receiving opening 1 1, that the aperture A is aligned approximately centrally to the said path length I. ,
  • an interference filter (not shown), whose transmission range corresponds to the wavelength of the laser light, is arranged in front of the detector 15. As a result, the sensitivity to extraneous light, which does not originate from the laser unit 12, can be reduced.
  • a protective cover 24 is provided, which exits the user from
  • Light radiation L1 protects.
  • the protective cover 24 is designed to be flexible and / or displaceable (see double arrows), in order to facilitate insertion of the measuring container 18 into the receiving opening 1 1 despite the protective cover 24.
  • a measuring container 20 can be seen in which liquid F to be measured is located.
  • a light beam L4 is initially generated by means of a light source 21, which light enters the measuring container 20 and emerges therefrom again as a transmitted light beam L6.
  • the intensity of the transmitted light beam L6 is measured by a detector 22, from which the turbidity of the fluid F can be deduced.
  • the detector 22 is arranged in a measuring axis M2, which coincides with the axis of the light beam L4.
  • a detector 23 is arranged in a measuring axis M1, which is arranged at an angle of approximately 90 ° to the axis of the light beam L4.
  • the detector 23 now measures light rays L5 generated due to scattering in the liquid F.
  • the measuring container 20 is a cuvette with an axis of symmetry S.
  • interfaces G1 to G4 occur disturbing scattering and multiple reflections of the light beam L4, which is more pronounced with decreasing size of the measuring container 20.

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Abstract

The invention relates to a method for measuring the scattered light (L2) of particles (P, PK) in a measuring medium (F), wherein a measuring container (1) is filled with the measuring medium (F) and incident light (L1) is shone through the measuring medium (F) at least in some regions over a certain path length (1) and in a certain direction and the light (L2) scattered from the incident light (L1) is measured within a certain angle range (a). According to the invention, the incident light (L1) is guided parallel to a longitudinal axis (S) of the measuring container (1). By means of said measures, known methods can be improved, and use is possible even for very small measuring volumes of the measuring medium (F) with accompanying small sizes of the measuring container (1).

Description

Beschreibung  description
Verfahren zur Messung des Streulichts von Partikeln in einem Medium Method for measuring the scattered light of particles in a medium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Streulichts von Partikeln in einem Messmedium, wobei ein Messbehälter mit dem Messmedium beaufschlagt und das The invention relates to a method for measuring the scattered light of particles in a measuring medium, wherein a measuring container is charged with the measuring medium and the
Messmedium zumindest bereichsweise über eine bestimmte Weglänge und in einer bestimmten Richtung mit einfallendem Licht durchleuchtet und das von dem einfallenden Licht gestreute Licht unter einem bestimmten Winkelbereich gemessen wird. Measuring medium at least partially over a certain path length and in a particular direction with incident light and the light scattered by the incident light is measured light under a certain angle range.
Ein Großteil bekannter Trübungsmessgeräte arbeitet nach einem derartigen Verfahren. Dabei ist die Trübung die umgangssprachliche Bezeichnung für eine optische Erscheinung, die durch die Streuung des Lichts an suspendierten (ungelösten) Partikeln hervorgerufen wird, welche in einem Medium (beispielsweise in einer Flüssigkeit) vorhanden sind. Much known turbidity meter works according to such a method. Turbidity is the colloquial term for an optical phenomenon caused by the scattering of the light on suspended (undissolved) particles which are present in a medium (for example in a liquid).
Trifft ein Lichtstrahl auf einen Partikel, so wird dieser, abhängig von der Größe, Form und Farbe des Partikels, reflektiert, gestreut oder absorbiert. Je nach Partikelform und If a light beam strikes a particle, it is reflected, scattered or absorbed, depending on the size, shape and color of the particle. Depending on particle shape and
Oberflächenbeschaffenheit wird das Licht mit unterschiedlicher Intensität in alle Richtungen gestreut. Surface texture, the light is scattered with different intensity in all directions.
Über die Messung der Trübung können somit Rückschlüsse auf die Reinheit eines On the measurement of turbidity can thus draw conclusions about the purity of a
Messmediums gezogen werden. Be drawn measuring medium.
Trübungsmessungen werden daher in vielerlei Anwendungsgebieten eingesetzt. So hat die Trübungsmessung in der Prozess-/Qualitätskontrolle unterschiedlichster Industriezweige, wie z. B. Lebensmittelindustrie, Wasseraufbereitung, kosmetische und chemische Industrie einen wichtigen Stellenwert. In der medizinischen Diagnostik werden beispielsweise Antigen- oder Antikörper-Reaktionen (bspw. Blutgerinnung) sowie der Zustand von Protein-Verbindungen in Körperflüssigkeiten über eine Messung der Trübung bestimmt. Turbidity measurements are therefore used in many fields of application. Thus, the turbidity measurement in the process / quality control of various industries, such. As food industry, water treatment, cosmetic and chemical industries an important role. In medical diagnostics, for example, antigen or antibody reactions (for example blood clotting) and the state of protein compounds in body fluids are determined by measuring the turbidity.
Die Trübungsmessung von Messmedien, wie beispielsweise von Flüssigkeiten, wird im Stand der Technik entweder mittels Absorptionsmessungen (Durchlichtmessungen) oder mittels Streulichtmessungen durchgeführt. The turbidity measurement of measuring media, such as liquids, is carried out in the prior art either by means of absorption measurements (transmitted light measurements) or by means of scattered light measurements.
Bei der Durchlichtmessung wird ein gebündelter Lichtstrahl durch das Messmedium geschickt und der Lichtverlust des transmittierten Strahls ermittelt. Der so ermittelte Streukoeffizient entspricht der Gesamtheit des Streulichts, das dem einfallenden Lichtstrahl entzogen wurde. In transmitted light measurement, a bundled light beam is passed through the measuring medium and the light loss of the transmitted beam is determined. The thus determined Scattering coefficient corresponds to the totality of the scattered light that has been removed from the incident light beam.
Bei der Streulichtmessung wird ein lichtempfindlicher Detektor in einer Achse angeordnet, in welcher Streulicht gemessen werden soll. Dabei misst die Mehrheit der üblichen In the scattered light measurement, a photosensitive detector is arranged in an axis in which scattered light is to be measured. The majority of the usual measures
Trübungsmessgeräte nach der so genannten 90°-Streumethode, wobei also der Detektor zur Messung des Streulichts in einem Winkel von 90° zur Achse des einfallenden Lichtstrahls steht. Turbidity meters according to the so-called 90 ° scattering method, so that the detector for measuring the scattered light is at an angle of 90 ° to the axis of the incident light beam.
Die Durchlichtmessung eignet sich nur für stärkere Trübungen, während hingegen die Streulichtmessung vorzugsweise für schwächere Trübungen, also niedrige The transmitted light measurement is only suitable for stronger turbidity, while the scattered light measurement is preferably for weaker turbidity, ie low
Partikelkonzentration, eingesetzt wird. Particle concentration is used.
Im Pharma-Laborbereich eingesetzte Trübungsmessgeräte arbeiten daher in der Regel nach der 90°-Streumethode. Übliche Trübungsmessgeräte benötigen typischerweise As a rule, turbidimeters used in the pharmaceutical laboratory work according to the 90 ° scattering method. Typical turbidimeters typically require
Messvolumen von mehr als 10 ml, was insbesondere bei teuren Probenflüssigkeiten (z. B. hochreine Proteinlösungen) nicht angemessen ist, weil dies eine Verschwendung wertvoller Probenflüssigkeit darstellt. Measuring volume of more than 10 ml, which is inappropriate especially for expensive sample liquids (eg, high-purity protein solutions), because this is a waste of valuable sample liquid.
Es sind also Messanordnungen für die Trübungsmessung wünschenswert, die auch bei sehr viel kleineren Messvolumina als bei kommerziellen Laborgeräten einsetzbar sind. Thus, measurement arrangements for the turbidity measurement are desirable, which can also be used with much smaller measurement volumes than with commercial laboratory equipment.
Dabei besteht das Grundproblem bei üblichen Messanordnungen, dass die Weglänge des einfallenden Lichts im Volumen des zu messenden Mediums bei den im Laborbetrieb üblichen Messvolumina insbesondere bei niedrigen Trübungswerten zu klein wird, um für eine Messung ausreichend "Streupotential" hervorzurufen. Diese Gefahr nimmt natürlich mit abnehmendem Proben- bzw. Messvolumen zu. Ein weiteres Problem liegt darin, dass kleine Probenvolumina auch kleine Messbehälter (Küvetten) bedingen, wodurch es zu störenden Streuungen an den Küvettenwänden kommt. Hierbei werden Lichtsignale erzeugt, die vergleichbar sein können mit den Signalen der eigentlichen Trübungsmessung und daher zu Messfehlern führen. The basic problem with conventional measuring arrangements is that the path length of the incident light in the volume of the medium to be measured becomes too small at the measuring volumes customary in laboratory operation, in particular at low turbidity values, in order to produce sufficient "scattering potential" for a measurement. Of course, this risk increases with decreasing sample or measuring volume. Another problem is that small sample volumes also cause small measuring containers (cuvettes), which leads to disturbing scattering on the cuvette walls. Here, light signals are generated, which may be comparable to the signals of the actual turbidity measurement and therefore lead to measurement errors.
Um Trübungen vergleichbar messen zu können, wurde eine Trübungsstandardflüssigkeit "Formazin" geschaffen, welche aus kommerziell erhältlichen Chemikalien gemäß einem Rezept aus der Norm ISO 7027 jederzeit problemlos reproduziert werden kann. Dadurch ist eine Kalibrierung von Trübungsmessgeräten gut möglich. Als gebräuchlichste Einheiten für die Trübung, welche sich auf Verdünnungen der Flüssigkeit von Formazin beziehen sind Folgende zu nennen: In order to be able to measure turbidity comparable, a turbidity standard liquid "formazine" was created, which can be easily reproduced from commercially available chemicals according to a recipe from the standard ISO 7027 at any time. This makes a calibration of turbidimeters well possible. The most common units for turbidity, which relate to dilutions of the liquid of formazine, are the following:
FNU (Formazine Nephelometrie Units, Streulichtmessung mit einem Winkel von 90° gemäß ISO 7027), FAU (Formazine Attenuation Units, Durchlichtmessung unter einem Winkel von 0 Grad gemäß ISO 7027), FTU (Formazine Turbidity Unit, Verwendung in der FNU (Formazine Nephelometrie Units, scattered light measurement with an angle of 90 ° in accordance with ISO 7027), FAU (Formazine Attenuation Units, transmitted light measurement at an angle of 0 degrees in accordance with ISO 7027), FTU (Formazine Turbidity Unit, use in the
Wasseraufbereitung), NTU (Nephelometrie Turbitidy Unit, Streulichtmessung bei einem Winkel von 90° gemäß USA-Vorschriften) und TE/F (Trübungseinheit/Formazin; deutsche, in der Wasseraufbereitung verwendete Einheit). Water treatment), NTU (Nephelometry Turbidity Unit, scattered light measurement at an angle of 90 ° according to USA regulations) and TE / F (turbidity unit / formazine, German unit used in water treatment).
Als Messlicht wird hierbei Licht im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich (beispielsweise 650 Nanometer oder 860 Nanometer) verwendet. In this case, light in the invisible wavelength range (for example 650 nanometers or 860 nanometers) is used as measurement light.
Aus der DE 28 47 712 A1 ist ein Trübungsmessgerät bekannt, welches nach einem From DE 28 47 712 A1 discloses a turbidity meter is known which after a
Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 arbeitet. Das Method with the features of the preamble of claim 1 operates. The
Trübungsmessgerät weist ein Gehäuse auf, in dem ein rohrförmiger Messbehälter aufnehmbar ist, ferner eine Lichtquelle durch die Lichtstrahlen quer zur Längsachse des Messbehälters abgegeben werden. Ein lichtempfindlicher Detektor ist innerhalb des Turbidity meter has a housing in which a tubular measuring container can be received, further a light source are emitted by the light rays transverse to the longitudinal axis of the measuring container. A photosensitive detector is within the
Gehäuses in einem rechten Winkel zum einfallenden Lichtstrahl und zentrisch zu einer Streulichtachse ausgerichtet. Zur Reduzierung der Empfindlichkeit des Housing aligned at a right angle to the incident light beam and centric to a stray light axis. To reduce the sensitivity of the
Trübungsmessgerätes gegenüber nicht auf Streulicht zurückzuführende Lichtsignale, wie z. B. innere Reflexionen des einfallenden Lichtstrahls und gegebenenfalls zum Detektor gelangendes Umgebungslicht, sind mehrere optische Abschirmungen (Blenden) um den Detektor und auch um den Messbehälter in einer ganz bestimmten räumlichen Anordnung vorgesehen. Turbidity meter opposite not attributable to stray light light signals such. As internal reflections of the incident light beam and possibly reaching the detector ambient light, a plurality of optical shields (apertures) are provided around the detector and also to the measuring container in a very specific spatial arrangement.
Das in diesem Dokument gezeigte Trübungsmessgerät ist jedoch für sehr kleine, im Pharma- Laborbereich unter Umständen bevorzugte Messvolumina nicht geeignet. However, the turbidimeter shown in this document is not suitable for very small volumes of measurement that may be preferred in the pharmaceutical laboratory.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu verbessern und eine dafür geeignete Vorrichtung bereitzustellen, welches für die Trübungsmessung von insbesondere im Pharmalaborbereich auftretenden, sehr kleinen Messvolumina geeignet ist. Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnen den Merkmale von Patentanspruch 1 und 8. The invention is therefore based on the object to improve a method according to the preamble of claim 1 and to provide a device suitable for this, which is suitable for the turbidity measurement of occurring in particular in the pharmaceutical laboratory area, very small measurement volumes. This object is achieved by the characterizing the features of patent claims 1 and 8.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweiligen Advantageous developments and refinements of the invention are the respective ones
Unteransprüchen zu entnehmen. Subclaims refer.
Die Erfindung geht daher aus von einem Verfahren zur Messung des Streulichts von The invention is therefore based on a method for measuring the scattered light of
Partikeln in einem Messmedium, wobei ein Messbehälter mit dem Messmedium Particles in a measuring medium, wherein a measuring container with the measuring medium
beaufschlagt und das Messmedium zumindest bereichsweise über eine bestimmte acted upon and the measuring medium at least partially over a certain
Weglänge und in einer bestimmten Richtung mit einfallendem Licht durchleuchtet und das von dem einfallenden Licht gestreute Licht unter einem bestimmten Winkelbereich gemessen wird. Path length and illuminated in a particular direction with incident light and the light scattered by the incident light is measured under a certain angle range.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das einfallende Licht parallel zu einer Längsachse des Messbehälters geführt wird. According to the invention, it is provided that the incident light is guided parallel to a longitudinal axis of the measuring container.
Hierdurch ist es auf erstaunlich einfache Weise möglich, eine zufrieden stellende Messung der Trübung auch bei sehr kleinen Messvolumina, welche entsprechend kleine Messbehälter bedingen, zu erzielen. Auch bei sehr kleinen Volumen des Messbehälters, beispielsweise von ca. 100 μΙ, kann eine für eine ausreichende Messung adäquate Weglänge des einfallenden Lichtstrahls durch das Messmedium erzeugt werden. So erlaubt beispielsweise eine Küvette mit einem Innendurchmesser von 3 mm bei einem Volumen von 100 μΙ Messflüssigkeit eine Weglänge des Lichts in der Probe von rund 14 mm. Ein weiterer Vorteil dieses Messverfahrens ist, dass störende Grenzflächen, durch die der einfallende Lichtstrahl geht (insbesondere im Bereich der Wände eines Messbehälters), auf diese Weise eine sehr viel größere Entfernung voneinander als in bekannten Messanordnungen aufweisen. This makes it possible in a surprisingly simple way to achieve a satisfactory measurement of turbidity even at very small volumes, which require correspondingly small measuring container. Even with very small volumes of the measuring container, for example of approximately 100 μΙ, an adequate path length of the incident light beam for a sufficient measurement can be generated by the measuring medium. For example, a cuvette with an inside diameter of 3 mm and a volume of 100 μΙ measuring liquid allows a path length of the light in the sample of around 14 mm. Another advantage of this measuring method is that interfering interfaces, through which the incident light beam passes (in particular in the region of the walls of a measuring container), in this way have a much greater distance from each other than in known measuring arrangements.
Gemäß einer sehr zweckmäßigen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist ferner vorgesehen, dass das einfallende Licht in der Symmetrieachse des Messbehälters geführt wird. Hierdurch lässt sich auch senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl ein weitmöglichster Abstand zu den Grenzflächen des Messbehälters erzielen, was zu einer Verminderung der Reflexion des gestreuten Lichtes an den Grenzflächen zur Wandung des Messbehälters führt. Das gestreute Licht kann somit auch besser aus dem Messbehälter ausgekoppelt werden. Es hat sich zudem als vorteilhaft erwiesen, wenn das gestreute Licht unter einem Winkel von in etwa 90° zum einfallenden Licht gemessen wird. Hierdurch sind hohe According to a very expedient embodiment of the inventive concept is further provided that the incident light is guided in the axis of symmetry of the measuring container. As a result, a maximum distance to the boundary surfaces of the measuring container can also be achieved perpendicular to the incident light beam, which leads to a reduction of the reflection of the scattered light at the boundary surfaces to the wall of the measuring container. The scattered light can thus also be better decoupled from the measuring container. It has also proved to be advantageous if the scattered light is measured at an angle of approximately 90 ° to the incident light. This is high
Messempfindlichkeiten auch bei niedrigen Trübungswerten, also dem Vorhandensein nur weniger oder kleiner Partikel, möglich. Sensitivity even at low turbidity levels, so the presence of only small or small particles, possible.
Die Messempfindlichkeit im Verfahren kann weiter erhöht werden, wenn das gestreute Licht vor einer Messung gebündelt wird. Dies kann beispielsweise mittels einer einfachen Optik wie z. B. einer Sammellinse oder einem Objektiv erfolgen. Das gestreute Licht kann dadurch auf einfache Weise auf beispielsweise einen Photodetektor gelenkt werden, wobei auch größere Streuungswinkel des gestreuten Lichtes vom Photodetektor noch erfasst werden können. Der Öffnungswinkel des Detektors wird somit virtuell erhöht. Überdies werden durch Fokussierung der besagten Optik auf den einfallenden Lichtstrahl störende Reflexionen und Streuungen an den Grenzflächen des Messbehälters für den Detektor minimiert. The measurement sensitivity in the method can be further increased if the scattered light is focused before a measurement. This can be done for example by means of a simple optic such. B. a converging lens or a lens. The scattered light can thereby be directed in a simple manner to, for example, a photodetector, wherein even larger scattering angles of the scattered light from the photodetector can still be detected. The opening angle of the detector is thus virtually increased. Moreover, by focusing said optics on the incident light beam, interfering reflections and scattering at the interfaces of the measuring container are minimized for the detector.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht dabei auch vor, dass zur Bündelung des gestreuten Lichtes eine Optik mit einer Apertur verwendet wird, welche kleiner ist als die Weglänge des einfallenden Lichts durch das Messmedium. Dabei wird die Apertur der Optik derart ausgerichtet, dass diese in etwa mittig zur besagten Weglänge steht. Auch dies trägt dazu bei, störende Reflexionen und Streuungen an auftretenden Grenzflächen des Messbehälters (Luft/Flüssigkeit; Flüssigkeit/Messbehälter-Boden) für den Detektor verringert werden. A further development of the invention also provides that an optic with an aperture is used for focusing the scattered light, which is smaller than the path length of the incident light through the measuring medium. In this case, the aperture of the optics is aligned such that it is approximately centered to said path length. This also helps to reduce disturbing reflections and scattering at occurring boundary surfaces of the measuring container (air / liquid, liquid / measuring container bottom) for the detector.
Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung eines rotationssymmetrischen, insbesondere zylindrischen Messbehälters optimale Messergebnisse liefert. Dies führt zu einer sehr guten Auskopplung des gestreuten Lichts aus dem Messbehälter. It has been found that the use of a rotationally symmetrical, in particular cylindrical measuring container provides optimum measurement results. This leads to a very good decoupling of the scattered light from the measuring container.
Dabei ist es zweckmäßig, als Licht das Licht eines Lasers zu verwenden, weil damit monochromatische und insbesondere parallele Lichtstrahlen erzeugbar sind. Die It is expedient to use the light of a laser as light, because thus monochromatic and in particular parallel light beams can be generated. The
Lichtstrahlung kann somit sehr genau in einer Messanordnung justiert werden. Light radiation can thus be adjusted very accurately in a measuring arrangement.
Vorzugsweise liegt dabei die Wellenlänge des verwendeten Laserlichtes im nahen Preferably, the wavelength of the laser light used in the near
Infrarotbereich (NIR), also bei einer Wellenlänge zwischen etwa 780 bis 3000 nm. Infrared range (NIR), ie at a wavelength between about 780 to 3000 nm.
Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. As already mentioned, the invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention.
Hierbei geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung, umfassend wenigstens eine Aufnahme für einen mit einem Messmedium befüllbaren Messbehälter, wenigstens eine Lichtquelle zur Erzeugung wenigstens eines in den Messbehälter einfallenden Lichtstrahls und wenigstens einen Detektor zur Messung von gestreutem Licht. The invention is based on a device comprising at least one receptacle for a measuring container which can be filled with a measuring medium, at least one light source for Generation of at least one incident into the measuring container light beam and at least one detector for measuring scattered light.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Vorrichtung das erzeugte Licht einen Strahlengang aufweist, der zumindest abschnittsweise parallel zu einer Längsachse eines in der Aufnahme befindlichen Messbehälters verläuft. For carrying out the method according to the invention, it is now provided according to the invention that in the device the generated light has a beam path which runs at least in sections parallel to a longitudinal axis of a measuring container located in the receptacle.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass im Strahlengang wenigstens eine Umlenkeinheit zur Umlenkung des Lichtstrahls, insbesondere um 90°, vorgesehen ist. Eine solche Umlenkeinheit kann beispielsweise durch ein Prisma oder einen Spiegel realisiert sein. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass bspw. dadurch die Bauhöhe der Vorrichtung reduziert werden kann. According to a development of the device, it can be provided that at least one deflecting unit is provided in the beam path for deflecting the light beam, in particular by 90 °. Such a deflection unit can be realized for example by a prism or a mirror. The advantage can be seen in the fact that, for example, thereby the overall height of the device can be reduced.
Alternativ ist jedoch auch der Einsatz eines Strahlteilers denkbar, bei dem ein Teil des zur Messung ausgesendeten Lichtstrahls vor Einleitung in den Messbehälter auf einen zweiten Detektor geleitet wird und dann über eine entsprechende Auswerteeinheit die optische Leistung des Eingangslichtstrahls überwacht werden kann. Durch Verhältnisbildung von Eingangs- und Ausgangssignal können somit Schwankungen in der Leistung der Lichtquelle kompensiert bzw. nachreguliert werden. Alternatively, however, the use of a beam splitter is conceivable in which a part of the light beam emitted for measurement is passed before introduction into the measuring container on a second detector and then the optical power of the input light beam can be monitored via a corresponding evaluation unit. By forming a ratio of input and output signal fluctuations in the power of the light source can thus be compensated or readjusted.
Es ist ferner zweckmäßigerweise vorzusehen, dass vor dem Detektor eine Optik zur It is also expedient to provide that in front of the detector optics for
Bündelung des gestreuten Lichts vorgesehen ist. Die Optik kann beispielsweise eine Bundling of the scattered light is provided. The optics can be for example a
Sammellinse oder ein Objektiv sein. Wie bereits erwähnt, kann hierdurch der Öffnungswinkel des Detektors für einfallende Streustrahlung virtuell erhöht werden, was letztendlich auch zu einer Erhöhung der Messempfindlichkeit der Vorrichtung führt. Condensing lens or a lens. As already mentioned, the opening angle of the detector for incident stray radiation can thereby be virtually increased, which ultimately leads to an increase in the measuring sensitivity of the device.
Damit auch der Einsatz rotationssymmetrischer Messbehälter in Zusammenhang mit der Vorrichtung möglich ist, sollte zweckmäßigerweise die Aufnahme der Vorrichtung auch zur Halterung rotationssymmetrischer Messbehälter geeignet sein. So that the use of rotationally symmetrical measuring container in connection with the device is possible, the recording of the device should also be suitable for holding rotationally symmetrical measuring container expediently.
Um Streuungen an auftretenden Grenzflächen für den Detektor abzuschwächen, kann ein Messbehälter derart in die Aufnahme einführbar sein, dass eine Apertur der Optik kleiner ist als eine Weglänge eines in den Messbehälter einfallenden Lichtstrahls durch das To attenuate scattering at occurring interfaces for the detector, a measuring container can be inserted into the receptacle such that an aperture of the optics is smaller than a path length of an incident light beam in the measuring container by the
Messmedium und die Apertur in etwa mittig zur besagten Weglänge ausgerichtet ist. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand von Measuring medium and the aperture is aligned approximately centrally to said path length. Further advantages and embodiments of the invention are based on
Ausführungsbeispielen deutlich, was mit Hilfe der beiliegenden Figuren näher erläutert werden soll. Dabei bedeuten Embodiments clear, which will be explained in more detail with the aid of the accompanying figures. Mean
Fig. 1 eine prinziphafte Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 is a schematic representation of the method according to the invention,
Fig. 2 eine prinziphafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fig. 2 is a schematic representation of a device according to the invention for
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und  Implementation of the method and
Fig. 3 eine prinziphafte Darstellung von bekannten Verfahren nach dem Stand der Fig. 3 is a schematic representation of known methods according to the prior
Technik.  Technology.
Zunächst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen. First, reference is made to FIG. 1.
Darin ist ein zylindrischer Messbehälter 1 mit einem Durchmesser D und einer Länge L ersichtlich. Der Messbehälter 1 ist zum Teil mit einer Messflüssigkeit F befüllt. Therein, a cylindrical measuring container 1 with a diameter D and a length L can be seen. The measuring container 1 is partly filled with a measuring liquid F.
In der Flüssigkeit F sind nicht gelöste Partikel P vorhanden, die zu einer Trübung der Flüssigkeit F führen. In the liquid F undissolved particles P are present, which lead to a turbidity of the liquid F.
Zur Messung der Trübung der Flüssigkeit F wird wie folgt vorgegangen: To measure the turbidity of the liquid F, the procedure is as follows:
Es wird mit einer geeigneten Lichtquelle (nicht dargestellt) ein in den Messbehälter 1 bzw. in die Flüssigkeit F einfallender Lichtstrahl L1 erzeugt. Dabei vollführt der einfallende Lichtstrahl L1 durch die Flüssigkeit F eine Weglänge I. It is generated with a suitable light source (not shown) in the measuring container 1 and in the liquid F incident light beam L1. In this case, the incident light beam L1 through the liquid F performs a path length I.
Es ist ersichtlich, dass der einfallende Lichtstrahl L1 parallel zu einer Längs-Symmetrieachse S des Messbehälters 1 , insbesondere in dieser Symmetrieachse S geführt wird. It can be seen that the incident light beam L1 is guided parallel to a longitudinal axis of symmetry S of the measuring container 1, in particular in this axis of symmetry S.
Beispielhaft ist hier ein Kollisionspartikel PK herausgestellt, an dem der einfallende By way of example, here a collision particle PK is exposed, on which the incident
Lichtstrahl L1 gestreut wird. Hierdurch entstehen gestreute Lichtstrahlen L2, welche mittels einer Sammellinse 3 zu Lichtstrahlen L3 gebündelt und so auf einen Detektor 4 (beispielsweise Photodiode) gerichtet werden. Der Detektor 4 ist in einer Messachse M ausgerichtet, welche in einem Winkel α von etwa 90° zum einfallenden Lichtstrahl L1 steht. Light beam L1 is scattered. This results in scattered light beams L2, which are focused by means of a converging lens 3 to light rays L3 and so directed to a detector 4 (for example, photodiode). The detector 4 is aligned in a measuring axis M, which is at an angle α of about 90 ° to the incident light beam L1.
Ferner ist ersichtlich, dass das Messverfahren derart durchgeführt wird, dass die Weglänge I des einfallenden Lichts L1 durch die Flüssigkeit F größer ist als eine Apertur A der Furthermore, it can be seen that the measuring method is carried out in such a way that the path length l of the incident light L 1 through the liquid F is greater than an aperture A of FIG
Sammellinse 3. Dabei wird die Apertur A der Sammellinse 3 in etwa mittig zur Weglänge I ausgerichtet. Conveying lens 3. In this case, the aperture A of the converging lens 3 is aligned approximately centrally to the path length I.
Nunmehr Bezug nehmend auf die Fig. 2 ist ein Trübungsmessgerät 10 ersichtlich. Das Trübungsmessgerät 10 weist eine Aufnahmeöffnung 1 1 zur Aufnahme eines zylindrischen Messbehälters 18 auf. Zur Halterung des Messbehälters 18 sind Halteelemente 19 vorgesehen, die an verschiedenen Umfangspunkten des Messbehälters 18 anliegen. Referring now to Figure 2, a turbidimeter 10 is shown. The turbidity meter 10 has a receiving opening 1 1 for receiving a cylindrical measuring container 18. For holding the measuring container 18 holding elements 19 are provided, which abut at different circumferential points of the measuring container 18.
Der Messbehälter 18 ist mit einer zu messenden Flüssigkeit F zum Teil befüllt. The measuring container 18 is partially filled with a liquid F to be measured.
Zur Durchführung einer Messung kann der Nutzer nun mittels einer Eingabeeinheit 16 (beispielsweise ein drucksensitiver LCD-Bildschirm, so genannter„Touchscreen") ein entsprechendes Messprogramm starten. To carry out a measurement, the user can now start an appropriate measuring program by means of an input unit 16 (for example a pressure-sensitive LCD screen, so-called "touchscreen").
Die Eingaben des Nutzers werden über eine geeignete Steuer-, Speicher- und The inputs of the user are via a suitable control, storage and
Auswerteeinheit 17 verarbeitet und führen dazu, dass eine Lasereinheit 12 über eine vorbestimmte Messdauer einen Lichtstrahl L0 aussendet. Der Lichtstrahl L0 wird über eine optische Umlenkeinheit 13 in Form eines Prismas um 90° derart umgelenkt, dass ein Lichtstrahl L1 in den Messbehälter 18 und damit in die Flüssigkeit F einfällt und diese durchleuchtet. Evaluation unit 17 processes and cause a laser unit 12 to emit a light beam L0 over a predetermined measurement period. The light beam L0 is deflected by an optical deflection unit 13 in the form of a prism by 90 ° such that a light beam L1 is incident in the measuring container 18 and thus in the liquid F and this transilluminates.
Alternativ (gestrichelt dargestellt) kann die Umlenkeinheit 13 aber auch in Form eines Strahlteilers (13') ausgebildet sein, der zu einer Teilung des Lichtstrahls L0 in einen Alternatively (shown in dashed lines), the deflection unit 13 but also in the form of a beam splitter (13 ') may be formed, which leads to a division of the light beam L0 in a
Lichtstrahl L0' und den Lichtstrahl L1 führt. Der abgeteilte Lichtstrahl L0' kann dann auf einen mit der Auswerteeinheit 17 verbundenen Detektor 25 gerichtet werden. Light beam L0 'and the light beam L1 leads. The divided light beam L0 'can then be directed to a detector 25 connected to the evaluation unit 17.
Hierdurch kann die optische Leistung des Eingangslichtstrahls L0 überwacht werden. Durch Verhältnisbildung von Eingangs- und Ausgangssignal können somit Schwankungen in der Leistung der Lasereinheit 12 kompensiert bzw. nachreguliert werden. Dabei ist ersichtlich, dass der Lichtstrahl L1 durch eine Symmetrieachse S des zylindrischen Messbehälters 18 geführt wird. Dabei vollführt der Lichtstrahl L1 durch die Flüssigkeit F eine Weglänge I. Zur Messung der Trübung aufgrund von in der Flüssigkeit F befindlichen Partikeln ist in einer Messachse M, welche in einem Winkel α von etwa 90° zum Lichtstrahl L1 angeordnet ist, ein Detektor 15 in Form einer Photodiode angeordnet. Dieser Detektor 15 ist signaltechnisch mit der Steuer-, Speicher- und Auswerteeinheit 17 verbunden. As a result, the optical power of the input light beam L0 can be monitored. By forming a ratio of input and output signal fluctuations in the power of the laser unit 12 can thus be compensated or readjusted. It can be seen that the light beam L1 is guided through an axis of symmetry S of the cylindrical measuring container 18. In this case, the light beam L1 through the liquid F performs a path length I. For measuring the turbidity due to particles in the liquid F is in a measuring axis M, which is arranged at an angle α of about 90 ° to the light beam L1, a detector 15 in Formed a photodiode. This detector 15 is signal-wise connected to the control, storage and evaluation unit 17.
In der Flüssigkeit F gestreute Lichtstrahlen L2 werden dabei durch eine Sammellinse 14, welche vor dem Detektor 15 angeordnet ist und eine Apertur A aufweist, in Richtung auf diesen zu Lichtstrahlen L3 gebündelt. Es ist ersichtlich, dass die Apertur A kleiner gewählt ist, als die Weglänge I des Lichtstrahls L1 durch die Flüssigkeit F, wobei der Messbehälter 18 derart in der Aufnahmeöffnung 1 1 eingeführt ist, dass die Apertur A in etwa mittig zur besagten Weglänge I ausgerichtet ist. In this case, light rays L2 scattered in the liquid F are concentrated by a converging lens 14, which is arranged in front of the detector 15 and has an aperture A, in the direction of the light rays L3. It can be seen that the aperture A is selected smaller than the path length I of the light beam L1 through the liquid F, wherein the measuring container 18 is inserted in the receiving opening 1 1, that the aperture A is aligned approximately centrally to the said path length I. ,
Zudem kann vorgesehen sein, dass vor dem Detektor 15 ein Interferenzfilter (nicht dargestellt) angeordnet sein, dessen Transmissionsbereich der Wellenlänge des Laserlichts entspricht. Hierdurch kann die Empfindlichkeit gegenüber Fremdlicht, welches nicht aus der Lasereinheit 12 stammt, reduziert werden. In addition, it can be provided that an interference filter (not shown), whose transmission range corresponds to the wavelength of the laser light, is arranged in front of the detector 15. As a result, the sensitivity to extraneous light, which does not originate from the laser unit 12, can be reduced.
Ferner ist eine Schutzabdeckung 24 vorgesehen, die den Nutzer vor austretender Furthermore, a protective cover 24 is provided, which exits the user from
Lichtstrahlung L1 schützt. Die Schutzabdeckung 24 ist flexibel und/oder verschieblich ausgebildet (vergleiche Doppelpfeile), um ein Einführen des Messbehälters 18 in die Aufnahmeöffnung 1 1 trotz Schutzabdeckung 24 leicht zu ermöglichen. Light radiation L1 protects. The protective cover 24 is designed to be flexible and / or displaceable (see double arrows), in order to facilitate insertion of the measuring container 18 into the receiving opening 1 1 despite the protective cover 24.
In Zusammenhang mit der Fig. 3 soll nun abschließend noch kurz auf den bekannten Stand der Technik eingegangen werden. In connection with FIG. 3, finally, brief reference will now be made to the known state of the art.
Darin ist ein Messbehälter 20 ersichtlich, in dem sich zu messende Flüssigkeit F befindet. Zur Messung der Trübung der Flüssigkeit F wird mittels einer Lichtquelle 21 zunächst ein Lichtstrahl L4 erzeugt, welcher in den Messbehälter 20 eintritt und durch diesen als ein transmittierter Lichtstrahl L6 wieder heraustritt. Die Intensität des transmittierten Lichtstrahls L6 wird durch einen Detektor 22 gemessen, woraus auf die Trübung der Flüssigkeit F geschlossen werden kann. Der Detektor 22 ist dabei in einer Messachse M2 angeordnet, welche mit der Achse des Lichtstrahls L4 übereinstimmt. Hiermit ist prinziphaft also eine Durchlichtmessung realisiert. Therein, a measuring container 20 can be seen in which liquid F to be measured is located. To measure the turbidity of the liquid F, a light beam L4 is initially generated by means of a light source 21, which light enters the measuring container 20 and emerges therefrom again as a transmitted light beam L6. The intensity of the transmitted light beam L6 is measured by a detector 22, from which the turbidity of the fluid F can be deduced. The detector 22 is arranged in a measuring axis M2, which coincides with the axis of the light beam L4. Hereby, in principle, a transmitted light measurement is realized.
Weiterhin ist prinziphaft die Funktionsweise einer Streulichtmessung dargestellt. Dabei ist ein Detektor 23 in einer Messachse M1 angeordnet, welche zur Achse des Lichtstrahls L4 in einem Winkel von etwa 90° angeordnet ist. Der Detektor 23 misst nun auf Grund von Streuung in der Flüssigkeit F erzeugte Lichtstrahlen L5. Dabei ist der Messbehälter 20 eine Küvette mit einer Symmetrieachse S. Furthermore, the principle of operation of a scattered light measurement is shown. In this case, a detector 23 is arranged in a measuring axis M1, which is arranged at an angle of approximately 90 ° to the axis of the light beam L4. The detector 23 now measures light rays L5 generated due to scattering in the liquid F. In this case, the measuring container 20 is a cuvette with an axis of symmetry S.
Insbesondere an durch die Wandung des Messbehälters 20 vorgegebenen Grenzflächen G1 bis G4 treten störende Streuungen und Mehrfachreflexionen des Lichtstrahls L4 auf, was mit abnehmender Größe des Messbehälters 20 ausgeprägter wird. In particular, at predetermined by the wall of the measuring container 20 interfaces G1 to G4 occur disturbing scattering and multiple reflections of the light beam L4, which is more pronounced with decreasing size of the measuring container 20.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
I Messbehälter I measuring container
3 Sammellinse  3 condenser lens
4 Detektor  4 detector
10 Trübungsmessgerät  10 turbidity meter
I I Aufnahmeöffnung  I I receiving opening
12 Lasereinheit  12 laser unit
13 Umlenkeinheit  13 deflection unit
13' Strahlteiler 13 'beam splitter
14 Sammellinse  14 condenser lens
15 Detektor (Photodiode)  15 detector (photodiode)
16 Eingabeeinheit  16 input unit
17 Steuer- Speicher- und Auswerteeinheit  17 Control memory and evaluation unit
18 Messbehälter  18 measuring containers
19 Halteelemente  19 holding elements
20 Messbehälter  20 measuring containers
21 Lichtquelle  21 light source
22 Detektor  22 detector
23 Detektor  23 detector
24 Schutzabdeckung  24 protective cover
25 Detektor  25 detector
A Apertur der Sammellinse A aperture of the condenser lens
D Durchmesser des Messbehälters  D Diameter of the measuring container
F Flüssigkeit  F liquid
G1 -G4 Grenzflächen  G1 -G4 interfaces
I Weglänge des einfallenden Lichts durch die Flüssigkeit I path length of the incident light through the liquid
L Länge des Messbehälters L Length of the measuring container
L0 Lichtstrahl  L0 light beam
L0' abgeteilter Lichtstrahl  L0 'split light beam
L1 einfallender Lichtstrahl  L1 incident light beam
L2 gestreuter Lichtstrahl  L2 scattered light beam
L3 gebündelter Lichtstrahl L4 einfallender Lichtstrahl L3 bundled light beam L4 incident light beam
L5 gestreuter Lichtstrahl  L5 scattered light beam
L6 transmittierter Lichtstrahl  L6 transmitted light beam
M Messachse für Streulicht  M measuring axis for scattered light
M1 Messachse für Streulicht  M1 measuring axis for scattered light
M2 Messachse für transmittiertes Licht  M2 measuring axis for transmitted light
P Partikel  P particles
PK Kollisionspartikel  PK collision particles
S Symmetrieachse des Messbehälters  S Symmetry axis of the measuring tank
α Winkel zwischen einfallendem Lichtstrahl und Messachse für Streulicht α angle between incident light beam and measuring axis for stray light

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Messung des Streulichts (L2) von Partikeln (Ρ,ΡΚ) in einem 1 . Method for measuring the scattered light (L2) of particles (Ρ, ΡΚ) in one
Messmedium (F), wobei ein Messbehälter (1 ,18) mit dem Messmedium (F) beaufschlagt und das Messmedium (F) zumindest bereichsweise über eine bestimmte Weglänge (I) und in einer bestimmten Richtung (S) mit einfallendem Licht (L1 ) durchleuchtet und das von dem einfallenden Licht (L1 ) gestreute Licht (L2) unter einem bestimmten Winkelbereich (a) gemessen (4,15) wird, dadurch  Measuring medium (F), wherein a measuring container (1, 18) subjected to the measuring medium (F) and the measuring medium (F) at least partially through a certain path length (I) and in a particular direction (S) with incident light (L1) and the light (L2) scattered by the incident light (L1) is measured (4,15) below a certain angular range (a), thereby
gekennzeichnet, dass das einfallende Licht (L1 ) parallel zu einer Längsachse (S) des Messbehälters (1 ,18) geführt wird.  in that the incident light (L1) is guided parallel to a longitudinal axis (S) of the measuring container (1, 18).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das einfallende Licht (L1 ) in der Symmetrieachse (S) des Messbehälters (1 ,18) geführt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the incident light (L1) in the axis of symmetry (S) of the measuring container (1, 18) is guided.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gestreute Licht (L2) unter einem Winkel (a) von in etwa 90° zum einfallenden Licht (L1 ) gemessen wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the scattered light (L2) at an angle (a) of approximately 90 ° to the incident light (L1) is measured.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das gestreute Licht (L2) vor einer Messung (4) gebündelt (3,L3) wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the scattered light (L2) before a measurement (4) bundled (3, L3) is.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bündelung des gestreuten Lichtes (L2) eine Optik (3) mit einer Apertur (A) verwendet wird, welche kleiner ist als die Weglänge (I) des einfallenden Lichts (L1 ) durch das Messmedium (F) und die Apertur (A) der Optik (3) derart ausgerichtet wird, dass diese (A) in etwa mittig zur besagten Weglänge (I) steht. 5. The method according to claim 4, characterized in that for bundling the scattered light (L2) an optic (3) with an aperture (A) is used, which is smaller than the path length (I) of the incident light (L1) through the Measuring medium (F) and the aperture (A) of the optics (3) is aligned such that this (A) is approximately in the middle of said path length (I).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Messbehälter (1 ,18) ein rotationssymmetrischer Messbehälter verwendet wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a rotationally symmetrical measuring container is used as a measuring container (1, 18).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Licht (L0, L1 ) das Licht eines Lasers, vorzugsweise mit einer Wellenlänge im nahen Infrarotbereich, verwendet wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that as light (L0, L1), the light of a laser, preferably having a wavelength in the near infrared range, is used.
8. Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend wenigstens eine Aufnahme (1 1 ) für einen mit einem Messmedium (F) befüllbaren Messbehälter (18), wenigstens eine Lichtquelle (12) zur Erzeugung wenigstens eines in den Messbehälter (18) einfallenden Lichtstrahls (L1 ) und wenigstens einen Detektor (15) zur Messung von gestreutem Licht (L2), dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (10) das erzeugte Licht (L0) einen 8. Device (10) for carrying out the method according to one of claims 1 to 7, comprising at least one receptacle (1 1) for a measuring medium (F) can be filled with a measuring container (18), at least one light source (12) for generating at least one in the measuring container (18) incident light beam (L1) and at least one detector (15) for measuring scattered light (L2), characterized in that in the device (10) the generated light (L0) a
Strahlengang (L0,L1 ) aufweist, der zumindest abschnittsweise (L1 ) parallel zu einer Längsachse (S) eines in der Aufnahme (1 1 ) befindlichen Messbehälters (18) verläuft.  Beam path (L0, L1) which extends at least in sections (L1) parallel to a longitudinal axis (S) of a in the receptacle (1 1) located measuring container (18).
9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang (L0,L1 ) wenigstens eine Umlenkeinheit (13) zur Umlenkung des Lichtstrahls (L0), insbesondere um 90°, vorgesehen ist. 9. Device (10) according to claim 8, characterized in that in the beam path (L0, L1) at least one deflection unit (13) for deflecting the light beam (L0), in particular by 90 °, is provided.
10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Detektor (15) eine Optik (14) zur Bündelung (L3) des gestreuten Lichts (L2) vorgesehen ist. 10. Device (10) according to claim 8 or 9, characterized in that in front of the detector (15) has an optical system (14) for focusing (L3) of the scattered light (L2) is provided.
1 1 . Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (1 1 ) zur Halterung rotationssymmetrischer Messbehälter (18) geeignet ist. 1 1. Device (10) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the receptacle (1 1) is suitable for mounting rotationally symmetrical measuring container (18).
12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Messbehälter (18) derart in die Aufnahme (1 1 ) einführbar ist, dass eine Apertur (A) der Optik (14) kleiner ist als eine Weglänge (I) eines in den Messbehälter (18) einfallenden Lichtstrahls (L1 ) durch das Messmedium (F) und die Apertur (A) in etwa mittig zur besagten Weglänge (I) ausgerichtet ist. 12. Device (10) according to claim 10 or 1 1, characterized in that a measuring container (18) in such a way in the receptacle (1 1) is insertable, that an aperture (A) of the optical system (14) is smaller than a path length ( I) of a light beam (L1) incident in the measuring container (18) through the measuring medium (F) and the aperture (A) is oriented approximately centrally to said path length (I).
13. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Detektor (15) ein Interferenzfilter angeordnet ist, dessen 13. Device (10) according to any one of claims 8 to 12, characterized in that in front of the detector (15) an interference filter is arranged, whose
Transmissionsbereich der Wellenlänge des erzeugten Lichts (L0) entspricht.  Transmission range of the wavelength of the generated light (L0) corresponds.
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