JPH06511081A - 可変パスレングス光透過プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 可変パスレングス光透過プローブ 技術分野 本発明は、流体媒体により光の吸収をその場で測定するのに１吏用される光透過 プローブに関する。

背景技術 それを通って流体が流れるその中に開口を有するプローブの一端を流体に浸漬し 、光を開口を通って元に反射する反射器上に開口を通って源からの光を透過し、 反射された光を集め、そしてそれを分析のために１個以上の装置に伝えることは 、光吸収流体の分析では普通のやり方である。

開口を通るパス（ｐａｔｈ）の長さくｌｅｎｇｔｈ）を調節することが望ましい 場合が多い６例えば、一つの流体の半透明性は、光をして比較的短いパスを通り 抜けさせることには十分であるが、光をしてより長いハスを通り抜けさせるのに は不十分である。光のパスの長さを調節することにより、半透明性の変化は、適 応可能である。

従来、光のハスの長さの調節は、１個の鏡の支持体を取り除き、その代りに。

プローブに設けられるとき照明光及び反射光により通り抜けられる異なるパスレ ングスをもたらす他の鏡支持体を置換することにより達成されてきた。この種類 のＵ４節は、それが１個の鏡支持体の他のものによる物理的な置換を要する限り 、面倒なものでありしかも時間を空費する。

１ｆ来のプローブにより透過される光は、光が流体を通るその通路で屈折され。

それにより、もし不可能でないならば、異なる波長の光を同時に分析することを 困難にするやり方で、流体媒体中にしばしば導入される。

本発明に関する一般的な群の従来のプローブは、それによりそれらが使用される 流体に曝される反射器を利用し、それによりその反射性の表面を、取扱いの結果 又はプローブが浸漬される流体との接触の何れかから、傷つけられる。

発明の開示 本発明により構築される装置は、光吸収流体のその場の分析のための周知のプロ ーブの上述の好ましくない特徴を克服する。

特に１本発明は、それを通って流体が通過する通り抜ける開口をその末端の間に 有する細長いボディー、該開口の一端から他端に向う方向に延在しているハスに 沿って光をその源から該開口を通って透過するための手段５反対の方向に該開口 を通ってその上に衝突する光を反射するための該透過手段から離れた反射手段。

該反射光を集めるための採集手段、並びに透過された光を平行にしそして該採集 手段上に反射光を集束させるための該透過手段と該反射手段との間に決まれだ透 明な平行手段を含むプローブである。さらに１本発明は、ボディーを通って通路 を形成する通り抜ける開口をその末端間に有する細長いボディー、該通路の一端 に該ボディーにより保持される反射平面を有する光反射手段、該開口の一端から 該反射手段に向って該開口を経てその源からパスに沿って光を透過するための該 反射手段から離れた手段、眩光を平行にしてそれに対して実質的に垂直に該反射 表面上に眩光を衝突させるための透過光のパス中の平行手段、該反射光を集める ための該開口の該一端における平行手段、並びに該平行手段と該反射手段との間 の間隔を調節するための手段を含むプローブである。その上１本発明は、相対す る表面を有する透明なボディー、該透明ボディーの一つの表面に重なった第二の ボディー、該透明ボディーと前記の第二のボディーとの間に挟まれしかも該透明 ボディーの前記の一つの表面に直面する光反射表面を有する反射器、並びにその 間に挟まれた該反射面により前記の第−及び第二のボディーを互いに確保する手 段を含む光反射部材である。

図面の簡単な説明 図１は、プローブの一つの！！！様の断片平面図である７図２は、図１の線２− ２で概してとられた拡大断面図である。

図３は、装面の一部の拡大概略図である。

図４は、反射器の拡大分解等角図である。

図５は、プローブの第二の態様の組み立てられた等角図である。

図６は、プローブの第二の態様の分解断面図である。

発明を実施するための最良の形態 図１−４に示されている本発明の態様によって構築されたプローブは、一般に参 考記号１と名付けられ、そしてねじを切られた延長部３の一端で終る管状のボデ ィ一部材２を含む、延長部３は、それを通って流体媒体が流れることのできる通 り抜ける通路６を形成する一組の正反対に相対する開口５をその中に有するスリ ーブ４の一端にねじ込まれる。

延長部３に隣接するボディー２のその端には、光フアイバー支持体８の一端をね じ込む直径の小さいしかも内部にねじを切った部分７が設けられ、その反対の端 は、ボディー２を超えて後方に延長する管９の一端にねじ込まれそして固定され る。縦に延在ししかも外部にねじを切ったブシュ１０は、ボディー２の後端にね じ込まれ、そして管９に関して滑動可能な支持体をもたらす、ブシュは、それに より管９が縦にボディー２の位置にｌｉ！保される、従来の取り付は部品ＩＩ例 えばＳｗａｇｅｌｏｃｋカップリング及びロックナツト１３を有する少なくとも ２本の平行な光ファイバー１４ａ及び＋４ｂは、支持体８から取り付は部品１１ を経てしかもそれを超えて管９を通って延在している。プローブの外部に、ファ イバー１４は、可撓性の被覆１５に包まれる。ファイバーの１本は。

光源（図示せず）にカップリングされ、そして池は、以下に詳述される目的で１ 個以上の光検出器（図示せず）にカップリングされる。

ボディー延長部３の前方又は内部の端に、平行レンズ１６を設けた沈めフライス がある。レンズは、光ファイバー１４の隣接する端に直面する平面、並びに反対 の方向に面する凸面を有する。

１１ｉ［４は、延長部３がねじ込まれるスカート１８を有する。延長部３の自由 な端に、シーリングリング１９がある。透明な段の着いた窓２０は、シーリング リング１９に隣接する大きな直径の部分２１、並びにスカー［８の内表面上のフ ランジ２３により取り付けられている小さい直径の部分２２を有する。窓２０は 、レンズ１６に直面している第一の平面２４ａ並びに反対の方向に面する平行す る第二の平面２４ｂを有する 窓２０からの通路６を越えて、被覆４は、一端で内側に延在する放射状のフラン ジ２７を有する環状の保持器２６をねじ込まれる内部にねじを切られたｆａ２５ で終る。窓２０に直面する小さい直径の端３０を有する透明な段のついた円板２ ９を含む反射器アセンブリ２８は、保持器に収容される０円板２９の大きな端に サイズで一致しているバッキング円ｔ１３１は、後者に直面する１円板２９及び ３１の直面する表面の間に、従来の任意の方法による円板２９の全表面に好まし くは適用されるアルミニウム又は他の好適な反射性の物質のコーティング３２が 挟まれる０円板２９の表面に反射性の物質を適用した後、コーティングの縁が取 り除かれて、このコーティングの厚さによりコーティング３２の外表面から離れ た環状の清３３を形成する。溝の領域に、円板２９を円板３１に結合するばがり でなく、コーティング３２の周辺にシールを形成して流体からの損傷に対して後 者を保護する接着剤例えば好適なエポキシが適用される。

また、それにより反射性のアセンブリ２８がフランジ２７との適合する係合を維 持されるねじを切られたプラグ３４が、保持器２６に収容される。プラグ３４の ねじ回しの溝穴３５は、その回転を助ける。

緩み止めリング３６は、被ｙｉ４の自由端に隣接するように、保持器２６の外部 にねじ込まれる。キャップ３７も、その外側の端を閉じるために保持器２６上に ねじ込まれる。

流体の洩れない継手が、従来のシール（図示せず）により被覆の二三の可動のパ ーツの間に設けられるか、又はこれらの継手が任意の他の周知のやり方で設けら れる。

操作するのに装漬を調整するために、管９は、レンズ１６の焦点距離で光ファイ バー１４ａ、＋４ｂの共面の内部の端に位置するのに十分な距離で５ボデイー２ に同軸になるように調節されそして固定される。？ＩｉＬ覆４は、延長部３上に 適合され、そして窓２０がシール１９に隣接する位置に回転する。保持器２６は 、窓２０からの固定した距離で反射器アセンブリ２８を位置するように調節され 、それにより窓と反射器との間に選択されたパスレングスを確立する０部材３６ 及び３７は２次に流体に浸漬された通路６を含むプローブのその端並びに延長部 ４に適切に確保される。

光ファイバーの１本（以下ときには照明ファイバー１４ａと呼ばれる）は、光の 源にかツブリングされ、そして他のファイバー（以下ときにはコンパニオン集光 ファイバー１４ｂ）は、このファイノ＼−から発する反射された光の波長、強度 又は１千意の池の選択された特性を周知のやり方で分析するように適合された任 意の好適な検出器装面にカップリングされる。

照明ファイバー１４ａの自由端から出る光は、レンズ１６の平面に衝突し、そし て表面２４ａに実質的に垂直な窓２０を通過するように平行になり１表面２４ａ から、それは空間６を通り抜け、透明な円板２９を通りそして反射性表面３２に 小さい入射角で衝突する０反射性の表面は、光を反射して通路６及び窓２０を経 てレンズＩ６の表面Ｉ７上に戻し、レンズ１６からそれは集光ファイバーＩ４ｂ 上に焦点を結び、それにより検出器に透過する。ファイバー１４は、プローブ及 びレンズの縦の軸に関して対称であるように配置され、それにより集光ファイバ ー上へ反射された光の隻点を結ぶことを確実にする。

照明された光が窓２０及び反射器２８の表面に実質的に垂直になるようにそれを 平行にすることにより、それが流体媒体を通り抜けるとき角度のあるハスによる 光の屈折が殆どない、そのため、光の透過は、流体媒体の屈折率に依存すること な（、さらに媒体の吸収の不存在下ハスレングスにより殆ど影響されない。その 上、反射された光は、コンパニオン収集ファイバー１４ｂ上に正確に焦点を結ぶ ことができる。

窓２０から反射性表面３２への光パスの長さは、図３で文字りと名付けられる６ バスＬの長さは、反射器アセンブリ２８をユニットとして窓２０に向って又はそ れから離れる動かすように、延長部３に関する保持器２６の回転により調節でき る。光バスの長さの調節は、装漬をして非常に異なる半透明性の流体について使 用できるようにする。

照明及び収集ファイバー１４とレンズ１６との間の距離は１文字Ｆと名付けられ 　レンズの焦点距離に相当する。この距離は、プローブのパーツが組み立てられ るとき設定される。管９はボディー２に関して調節可能であり、ファイバー支持 体８は、管９に間して調節可能であり、非常に異なる焦点距離のレンズが使用で きる。

一つのみのコンパニオン組の光ファイバー１４ａ、１４ｂが説明されたが１発光 フアイバー及びそれぞれのコンパニオン集光ファイバーが、プローブ及びレンズ の軸に間して配置されて、１本の発光ファイバーからの光が、流体媒体を通り抜 は次に反射されそしてそのコンパニオン集光ファイバー上にのみ焦点を結ぶこと を確実に行うならば、二つ以上のコンパニオン組は使用できる。そのため、この プローブは、媒体内で全く一致する独立した光ハスを有するだろう。

図５及び６に示されるプローブ４０は、ネック４４により結合される大きな及び 小さい直径部分４２及び４３を有するボディー４Ｉを含む０部分４３の一端に、 それを通って流体媒体が流れることのできる通り抜ける通路４７をその中に形成 する一組の正反対の開口４６を有する管状の延長部４５がある。延長部４５の自 由端は、内部にねじ山を有してアセンブリ２８に全ての点で対応する反射器アセ ンブリ５１を受け入れる小さい端５０及び一端にねじ回し穴４９を有する対応す るねし山を有するプラグ４８を受け入れる。プラグ４８は、それに関する選択さ れた位置で通路４７に直面する反射器アセンブリ５１のその端に位置するような 位置に回転する。

延長部４５は、ボディ一部分４３に形成される平滑な穴５３の連続を形成する通 路４７の反対の端に平滑な穴５２を有する。平滑な外側の表面及びねじ山を有す る穴５５を有するスリーブ５４は、穴５２及び５３に滑動して受け入れられる。

通路４７に隣接するスリーブ５４のその端は、２枚の弱い凸レンズ５６及び５７ を支持し、凸の表面は互いに直面しそして隣接する。レンズは、レンズ１６に関 して開示されたやり方でスリーブ５４に固定されシールされ、レンズ５７は、前 の態様の窓として機能する。

スリーブ５４の穴５５に、共平面の自由端を有する一組の光ファイバー６１及び ６２の受け入れのために少なくとも２個の平行な通路５９及び６０を有する外部 にねじを切った光フアイバー支持体５８が１回転可能に受け入れられ、自由端は 、支持体の右側又は内部の端とそろえられる。支持体の長さは、その内部の端を してレンズ５６の焦点距離に位置させ、そしてその反対の端をしてスリーブ５４ の相当する端を越えて突き出すようなものである。

スリーブ５４を越えて突き出している支持体５８の端は、シールするＯリングの 受け入れのために周辺の１１６６を有する管部材６５の一端６４で対応するねじ を切った穴６３にねじ込まれる。溝６６に隣接して大きな部分６７がある。ボデ ィー６５の部分６４及び６７の外部の表面は、穴５２及び５３が滑動可能に受け 入れられるために平滑である。ボディ一部分６７は、穴６３と連絡している平滑 な穴６９を有する外部でねじを切られた延長部６８でその自由端で終る。

差動ナツト７０は、ねじを切った延長部６８をねじ込まれた内部でねじを切られ た穴７１を有する。ボディ一部分４２のねじを切られた端で受け入れられる外部 でねじを切られた表面７２を有する。フランジ７３は、ナツト７０の一端で設け られて、後者の回転を行う。

コンパニオン組の光ファイバー７４及び７５は、ナツト７０、管部材６５を通っ て延在し、そして支持体の内部の端とそろえられたそれらのＶ４接する端により ファイ／１−支持体５８に固定される。可撓性の＃１Ａ図示せず）は、ナツト７ ０のファイバーを外部的にカバーする。

ねじ７１のピッチは、ねじ６８のピッチに一致し、モしてねじ７２のピッチは、 大きなボディ一部分４２の穴のねじのピッチに一致する。しかし、なじ７１及び ７２のピッチは、互いに一致しない、その代り、ピッチの間に差がある。

プローブ４０のパーツが図５に示されるやり方で組み立てられるとき、一つの方 向の差動ナツト７０の回転は、鏡アセンブリ５１から離れた方向にレンズ５６及 び５７のアセンブリを動かすように１組み立てられた部材５４．５８及び６５の 同じ縦の動きを生じさせ、それによりレンズ５７と反射器アセンブリ５１の反射 表面との間のバスの長さを増大させるだろう、逆に、反対の方向のナツトの回転 は、レンズのアセンブリを７′センブリ５１に向う方向に勅がし、それによりレ ンズと反射性表面との間のバスの長さを短くするだろう。

レンズの直線運動を確実にしそしてユニのパーツの不注意な相対的な回転を防ぐ ために、止めねじ７６は、ボディー４１の部分４２に形成された細長い穴７７に ねじ込まれる。

プローブ４０の有利な特徴の一つは、レンズのアセンブリと反射器との間の光の パスが通路４７が浸漬されている媒体からプローブを取り出さねばならないこと がなしに、調節できることである。プローブ４０は、またそれ自身５手動又は機 械の何れかにより、光のパスの長さの調節を行う、すなわち、ナツト７０は、手 動でｔＡｆｌＢされるか、又はナツトのフランジ７３は好適な電力で駆動する機 構にカップリングされてナツトの回転を行うことができる。

プローブ４０の操作の特徴は、プローブｌに関連して記載されたものと正確に一 致する。

フロントページの続き （７２）発明者　プレデウエグ、ロバート　エイアメリカ合衆国ミシガン州　４ ８６４０　ミドランド　サウス　８　マイル　ロード

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．それを通つて流体が通過する通り抜ける閉口をその末端の間に有する細長い ボディー、該開口の一端から他端に向う方向に延在しているハスに沿って光をそ の源から該開口を通って透過するための手段、反対の方向に該開口を通ってその 上に衝突する光を反射するための該透過手段から離れた反射手段、該反射光を集 めるための採集手段、並びに透過された光を平行にしそして該採集手段上に反射 光を集束させるための該透過手段と該反射手段との間に挟まれた透明な平行手段 を含むプローブ。
2. ２．該反射手段は、該開口に面する第一の表面を有する透明な部材、並びに該閉 口から離れた第二の表面．前記の第二の表面に重なる保護部材、並びに前記の第 二の表面と該保護部材との間に挟まれた光反射器を含む請求項１のプローブ。
3. ３．該透過手段に近付きそして離れて該反射手段を調節するための手段を含む請 求項１のプローブ。
4. ４．該反射手段に近付きそして離れて該透過手段を調節するための手段を含む請 求項３のプローブ。
5. ５．ボディーを通って通路を形成する通り抜ける開口をその未端間に有する細長 いボディー、該通路の一端に該ボディーにより保持される反射平面を有する光反 射手段、該開口の一端から該反射手段に向って該開口を経てその源からパスに沿 って光を透過するための該反射手段から離れた手段、該光を平行にしてそれに対 して実質的に垂直に該反射表面上に該光を衝突させるための透過光のパス中の平 行手段、該反射光を集めるための該閉口の該一端における平行手段、並びに該平 行手段と該反射手段との間の間隔を調節するための手段を含むプローブ。
6. ６．該反射手段は、該平行手段に近付きそして離れるように調節可能である請求 項５のプローブ。
7. ７．該平行手段は、該反射手段に近付きそして離れるように調節可能である請求 項５のプローブ。
8. ８．相対する表面を有する透明なボディー、該透明ボディーの一つの表面に重な った第二のボディー、該透明ボディーと前記の第二のボディーとの間に挟まれし かも該透明ボディーの前記の一つの表面に直面する光反射表面を有する反射器。 並びにその間に挟まれた該反射面により前記の第一及び第二のボディーを互いに 確保する手段を含む光反射部材。
9. ９．該反射器は、該透明ボディーの前記の一つの表面のそれより十分に小さい面 積を有して該反射器を囲む環状の帯をもたらし、前記の確保する手段は、該帯だ けを占める接着剤を含む請求項８の光反射部材。