SE455134B - Sett och anordning vid optisk analys i genomstromningskuvett - Google Patents

Description

455 134 i provet, etc, som är oöm och billig.

Sättet enligt uppfinningen kännetecknas av att ljus i huvudsak pa- rallellt med kuvettrörets längdaxel först ledes in i en första änd- del av genomskinligt material vinkelrätt mot en begränsningsyta på denna, reflekteras mot en konisk del av änddelens mantelyta, ledes i spetsig vinkel mot en annan begränsningsyta på änddelen i optisk kontakt med kuvettrörets vägg, genom rörväggen i spetsig vinkel mot längdaxeln, in i det strömmande mediet, reflekteras mot rörets yttervägg, ledes ut i spetsig vinkel genom rörväggen in i en andra, identisk änddel, ledes genom denna på motsvarande sätt som i den första änddelen och till en detektor.

Kuvetten kännetecknas av ett genomskinligt kuvettrörned två stym- pat koniska änddelar av genomskinligt material med basytor, man- telytor och toppytor, och med hål i toppytorna för inpassning av kuvettröret med dess längdaxel vinkelrät mot änddelarnas basytor, en ljuskälla anordnad att sända in ljus i den ena änddelen, vinkel- rätt emot dess framsida och utanför kuvettrörets projektion på denna, en anordning för att registrera ljus från den andra ändde- len, en inloppsledning till och en utloppsledning från kuvettrö- ret, samt stativrör och monteringsdetaljer för sammansättning av delarna.

Kuvetten skall beskrivas utförligt i samband med de åtföljande ritningarna, som visar på fig. 1 en kuvett enligt uppfinningen i genomskärning, pâ fig. 2 en förstorad detalj av kuvettens ena än- de och på fig. 3 en änddel med ljusstrâlar och strâlgâng inritade.

Den provlösning som skall analyseras ledes genom ett kuvettrör 1 av genomskinligt material fastsatt mellan två änddelar 2, 3.

Inuti änddelarna är röret anslutet till ledningar 4, 5 för till- försel resp. bortledning av lösning. Änddelarna är fixerade i än- darna på ett rör 6, som verkar som stativ. Framför ena änden av röret 6 är anordnat en lampa i ett lamphus 7 med ett optiskt sys- tem 8 för att parallellisera ljuset med rörets 1 längdaxel.

Vid rörets 6 andra ände bakom änddelen 3 sitter en mätanordning 9 vanligen en fotocell för att registrera ljuset. 455 154 Pâ fig. 2 visas änddelen 2 förstorad samt strålgången för lju- Set. Änddelarna 2, 3 är identiska och är tillverkade av glasklart mate- rial, plast, glas_eller liknande med stympat konisk form. Cent- ralt genom den stympade konen går ett hål 10, i vilket kuvettrö- ret 1 passas in. Optisk kontakt mellan konen och röret åstadkommes på känt sätt med immersionsolja eller genom sammangjutning. Den yttre delen av den stympade konen är avsvarvad till cylindrisk form med sådan diameter, att den passar in i stativröret 6. I denna cylindriska del är uppsvarvat en urtagning 11 resp. 12 och i denna urtagning skarvas kuvettröret 1 samman med tilloppet 4 resp. utloppet 5, exempelvis slangar. _ Änddelarna 2, 3, statívröret 6, lampan och lamphuset 7, mätan- ordningen 9 och eventuella, ytterligare uppställningsdetaljer hål- les samman med två ändhylsor 13, 14.

Ljuset från lamphuset 7 och det optiska systemet 8 visas som ett strålknippe 15 på fig. 2 och går in i änddelen 2 vinkelrätt mot den bakre ringytan 16. Ljuset passerar fram till den koniska man- telytan 17 på änddelen, där strålknippet reflekteras genom att konvinkeln på den stympade konen är lämpligt vald, och kastas in i provlösningen genom rörväggen 1.

Hittills har man för det mesta arbetat med plexiglas i änddelar- na och med kuvettrör av glas och apparaturen beskrives i samband med användning av dessa material även om givetvis andra glasklara material kan användas. Hela apparaturen kan sålunda utföras i glas, kvarts, etc, vilket som vid tillfället passar bäst.

Strâlgången visas i större förstoring på fig. 3.

Vid en konvinkel K kommer en med konens längdaxel parallell strå- le s1 att totalreflekteras mot den stympade konens mantel, och att utan brytning gå igenom änddelen och kuvettrörets 1 vägg, där en brytning sker vid inträdet i vätskan. Mot lösningen i rö- ret 1 får ljusstrâlen en infallsvinkel som är 900 - 20§ och en ut- gángsvinkel i lösningen som är,6. Vinklarna är angivna på vanligt 455 134 sätt till normalen mot anordningens längdaxel. Ljusstrâlen pas- serar tvärs genom lösningen, träffar rörets motsatta innervägg med vinkelnzå, brytes, går mot rörets yttervägg med infallsvin- keln 900 - 2fi3 och totalreflekteras. Pâ detta sätt fortsätter ljusvägen i sicksack genom kuvettröret. Materialet i änddelarna och kuvettröret samt konvinkelnüfi måste alltså väljas så att n x sin (9o° - za) är större än 1 för att totairefiektion skall in- träda vid gränsytan mellan material och luft.

För en ljusstrâle sz längre bort från mittaxeln sker reflektionen så att strålen går genom kuvettröret och mot dettas yttervägg, där den fortfarande är kvar inuti änddelen. Genom att rör och änddel har nästan samma brytningsindex och står i optisk kontakt fortsät- ter strâlen med i det närmaste oförändrsd riktning ut i änddelen och går ut genom den koniska mantelytan 17.

På liknande sätt kommer ljusstrålar som ligger för nära centrum att efter reflektion mot mantelytan 17 kastas mot den stympade ko- nens toppyta 18 och passera ut genom denna.

Det ljus som kommer in riktigt i änddelen, reflekteras in i ku- vettröret, och reflekteras inuti detta ett antal gånger för att vid änddelen 3 passera ut i denna, reflekteras mot den koniska man- telytan 17 och som ett ljusknippe, parallellt med änddelens längd- axel, kastas emot mätanordningen och ge upphov till signalerna.

Såsom tidigare nämnts måste konvinkelnxx väljas så i samband med materialets brytningsindex n i änddelarna, att n x sin (900 - ZÅ) blir större än 1.

Rörlängden i kuvetten kan väljas fritt, och när stora längder på kuvetten erfordras, kan kuvettröret användas i rullad form och där- med kan anordningens byggdimensioner hållas nere.

Ljuskällan har vi inte beskrivit närmare, utan endast angivit att en lampa med ett optiskt system för parallellisering av ljuset an- vändes. Lampor med olika ljussammansättningar, monokromatiskt ljus, etc. kan användas och man kan även med fördel använda en laser som ljuskälla. 455 134 Med kuvetten enligt uppfinningen fås en idealisk vätskeströmning med en obruten ström utan några skarpa vinklar som ger upphov till turbulens eller dylikt. Genom att kuvettröret kan göras mycket smalt kan de erforderliga provmängderna minskas till ett minimum, och exempelvis fås vid en rördiameter på 0,25 mm en volym av en- dast 0,5 pl/cm, dvs att med ett så långt rör som 1 m åtgår endast 50 pl för att helt fylla detsamma.

Man kan också tömma och rensa röret med en rensborste, t.ex. ett monofilament av någon plast, eller med luftbläsor som tryckes ge- nom, nägot som icke kunde göras vid tidigare konstruktioner med skarpa krökar och knän. För övrigt skall i sammanhanget nämnas att man också kan arbeta med luftsegmenterade lösningar utan att be- höva avlägsna luftblâsorna före mätningarna.

För fotometrisk analys med kuvetten enligt uppfinningen mäter man hur stor del av ljuset som absorberas vid passagen genom provet.

Máttet härför är absorbansen 1 A =1°/0gT° , där I och Io betecknar de ljusintensiteter som registreras av de- tektorn, då kuvetten är fylld med provlösning resp. referenslös- ning. Vid fluorescensmätning kan excitationsljus sändas in genom den ena ändkonen och det emitterade ljuset tas ut genom endera av ändkonerna. Härvid använder man spärrfilter för att skilja .excitationsljuset från det emitterade ljuset. Man kan även be- strâla kuvettkapillären med excitationsljus genom den mantelyta som befinner sig i luften mellan ändkonerna och ta ut det emit- terade ljuset genom den ena eller båda ändkonerna. Därvid är det inte nödvändigt att använda spärrfilter. Vid nefelometrisk mätning bestrålas likaledes provet genom kuvettrörets mantelyta och det avböjda, spridda ljuset tages ut genom den ena eller båda änd- konerna.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 455 134 Patentkrav

1. l. Sätt vid optisk analys 1 genomströmningskuvett där medlet ledes genom ett kuvettrör av genomskinligt material, n e t e c k n a t k ä n - av att ljus 1 huvudsak parallellt med kuvettrörets längdaxel först ledes in 1 en första änddel av genomskinligt material vinkelrätt mot en begränsningsyta på denna, reflekteras mot en konisk del av ânddelens mantelyta, ledes i spetsig vinkel mot en annan begränsningsyta på änd- delen i optisk kontakt med kuvettrörets vägg, genom rörvâggen i spetsig vinkel mot längdaxeln, in i det strömmande mediet, reflekteras mot rörets yttervägg, ledes ut 1 spetsig vinkel genom rörväggen in i en andra, identisk änddel. ledes genom denna på motsvarande sätt som 1 den första änddelen och till en detektor.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att den spetsiga vinkel som ljuset bildar mot rörets längdaxel är vald så att ljuset totalreflekteras mot den yttre rörvâggen där den är i kontakt med den omgivande atmosfären, och att ljuset tillföres huvudsakligen likformigt runt röret.

3. Sätt enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att ljuset totalreflekteras mot den yttre rörväggen flera gånger.

4. Sätt enligt något av kraven l - 3, k ä n n e t e c k - n a t av att strömnlngen stoppas upp vid själva mätningen.

5. Kuvett för genomströmmande medium, k ä n n e t e c k - n a d av ett genomskinligt kuvettrör (1), med två stympat koniska änddelar (2, 3) av genomskinligt material med basytor (16), mantelytor (17) och toppytor (18), och med hål (10) 1 toppytorna (18) för inpassning av kuvettröret med dess längd- axel vlnkelrät mot änddelarnas basytor (16). en ljuskälla (7) 10 15 20

6. '6. Kuvett enligt krav 5, 455 134 4 anordnad att sända in ljus i den ena änddelen (2). vinkelrätt emot dess framsida (16) och utanför kuvettrörets projektion på denna, en anordning (9) för att registrera ljus från den andra änddelen (3), en inloppsledning (4) till och en utloppsledning (5) från kuvettröret, samt stativrör (6) och monterings- detaljer (13, 14) för sammansättning av delarna. k ä n n e t e c k n a d av att det genomskinliga materialet i änddelar och kuvettrör, plast, så- som plexiglas, glas eller kvarts, har i huvudsak samma bryt- ningsindex.

7. Kuvett enligt krav 5, delarnas konvinkel är spetsig, företrädesvis 15 - 30°, och k ä n n e t e c k n a d av att änd- lämpligen omkring l9°. k ä n n e - av att kuvettröret har en innerdiameter som är mindre än S mm, företrädesvis mindre än 1 mm, och lämpligen mellan 0,2 och 0,4 mm.

8. Kuvett enligt något av föregående krav, t e c k n a d