WO2008014901A1 - Optische messsonde zur prozessüberwachung - Google Patents

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WO2008014901A1
WO2008014901A1 PCT/EP2007/006494 EP2007006494W WO2008014901A1 WO 2008014901 A1 WO2008014901 A1 WO 2008014901A1 EP 2007006494 W EP2007006494 W EP 2007006494W WO 2008014901 A1 WO2008014901 A1 WO 2008014901A1
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measuring probe
light
region
optical measuring
distal
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PCT/EP2007/006494
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Stephan Tosch
Reinhard Gross
Markus Brand
Hans Tups
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Bayer Technology Services Gmbh
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    • G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample

Definitions

  • the present invention relates to an optical measuring probe for process monitoring, in particular for reflection measurements on solids, emulsions and suspensions.
  • optical probes are frequently used in the field of process devices, with the aid of which the concentration, substance identity, turbidity and purity of educts, intermediates and products (solids , Emulsions and suspensions) in real time.
  • Optical probes offer the advantage that they work without sampling, permit the simultaneous determination of the concentration of several analytes and can also be used in unfavorable environments (toxic, corrosive, radioactive, potentially explosive, sterile, contaminated).
  • These probes are typically fiber optic elements which have their distal end, which has the light entrance aperture, in the process device, i. are more or less in the vicinity of or in direct contact with the analytes and with its proximal end to an evaluation device, e.g. an NIR spectrometer coupled.
  • reflection measurements of the process material with the aid of a light source of known spectrum are carried out with these probes, the light of which is often coupled into the measuring location via a separate light guide arranged in the measuring probe.
  • the systems mentioned comprise one or more fiber-optic measuring probes and an evaluation device such as an NIR spectrometer, for example, and are offered by Bayer under the trade name "Spectrobay.” Another supplier is Sentronic. Due to the extreme chemical, thermal and mechanical conditions that prevail in said process devices, said probes must be extremely robust and resistant, at least in the region of their distal ends. As a rule, they therefore have a fiber-optic core and a flexible metallic reinforcement. To provide the necessary strength, currently available, generic probes have a diameter of at least 8 mm, which continues into the distal region of the probe.
  • the object of the present invention is therefore to provide an optical measuring probe for the real-time process control according to the above introduction, which is less susceptible to false readings due to deposits and contamination.
  • an optical measuring probe for process monitoring comprising a distal end arranged in the region of a process device with a light entry opening and a proximal end coupled to an evaluation device.
  • the evaluation device may be e.g. photometer or spectrometer, in particular a Fourier transform NIR or IR spectrometer, a grating or AOTF spectrometer, or a spectrometer based on a CCD or a photodiode array.
  • the Auwert shark can e.g. also be a photomultiplier.
  • the evaluation can extend from the UV to the IR range.
  • the evaluation device may be a Raman spectrometer.
  • a shaft is arranged, which comprises a light-conducting connection between the two ends.
  • the measuring probe has a reduced outside diameter in its distal region relative to the shaft and / or the proximal end. knife on.
  • a conical transition can be provided between the shaft and the distal region of the measuring probe with a reduced outer diameter.
  • the probe provides only a small area in the area of the process device for depositing contaminants, and the forces which the moving process material has to apply in order to tear away any deposits that may be adhering are reduced to the lowest possible level.
  • the distal region of the measuring probe arranged in the region of the process device has an outer diameter of 2 mm, while the shank and the proximal region each have an outer diameter of 12 mm.
  • a reduction of the area at which process goods can deposit is achieved by a factor of 36.
  • an optical fiber bundle in addition to the actual optical fibers a lamination and a i.d.R. flexible reinforcement on.
  • the latter two components are responsible for the mechanical stability, the flexibility and possibly the tightness of the optical fiber bundle and contribute significantly to the outer diameter of the optical fiber bundle.
  • the measuring probe according to the invention dispenses with the flexible jacket in its distal region and, instead, has a rigid sheath, possibly tapered at least in some sections, in this area. In this way, the outside diameter of the measuring probe can be drastically reduced in this area, without sacrificing mechanical stability, flexibility or tightness.
  • the measuring probe has a flushing device with a flushing channel arranged in the region of the shaft and a flushing opening arranged in the region of the distal end.
  • the rinsing opening is preferably arranged adjacent to the light entry opening. With the aid of this rinsing device deposits, which adhere despite the reduced area in the region of the distal end of the measuring probe, can be removed by rinsing.
  • a coupling is provided with the aid of which the flushing medium can be introduced into the flushing device.
  • flushing medium liquids such as water or solvents, gases such as air or inert gases (N 2 , Ar, Xe) or conveyable solid materials such as powder or microgranules can be used.
  • gases such as air or inert gases (N 2 , Ar, Xe)
  • conveyable solid materials such as powder or microgranules
  • the choice of flushing medium depends on the process conditions and the compatibility of the flushing medium with the process material. It is also possible to use educts, intermediates or products used in the process in question as flushing medium. These may also be in liquid, gaseous or recoverable solid form. In this way, if appropriate, the rinsing medium can be an integral and quantitatively included component of a process, in particular of a production process.
  • the rinsing device is designed so that rinsing can take place permanently, at fixed intervals or when cleaning is required.
  • the measurement signal generated by the measuring probe and monitored by the evaluation device is used as an indicator for any contamination of the distal region of the measuring probe.
  • the rinsing device is preferably designed such that rinsing can take place in a pulse-like manner and / or with high pressure.
  • the light-conducting connection of the measuring probe according to the invention is preferably an optical waveguide or fiber-optic bundle of optical fibers.
  • Fiber optic bundles of optical fibers have been used for some time and are available in various designs.
  • the choice of the glass used for the fibers and the arrangement of the fibers can be adapted to the process conditions and the electromagnetic spectrum used.
  • the measuring probe is designed for reflection measurements. This type of measurement method allows inline product touching and non-destructive measurement. Likewise it can be provided that the measuring probe is designed for fluorescence measurements and / or Raman measurements as well as turbidity measurements.
  • the probe has a further photoconductive connection for coupling measuring light of a light source with a known spectrum and a light exit opening in the distal region of the probe has up.
  • the light exit opening in the region of the distal end of the measuring probe is preferably arranged adjacent to the light entry opening; Frequently, a plurality of light exit openings are arranged around a centrally arranged light entry opening.
  • This second light-conducting connection is likewise preferably a light guide or fiber-optic light guide bundle.
  • a coupling can be provided, with the aid of which measurement light from a light source can be coupled into the light-conducting connection.
  • This type of embodiment is particularly suitable for the use of the measuring probe for reflection measurements.
  • the light of a light source with a known spectrum is projected onto the process material, so that changes in the composition of the process material and the like can be deduced from the change in the spectrum of the reflected light.
  • this type of embodiment is also suitable for Raman or fluorescence measurements.
  • an excitation light of known spectrum is projected onto the process material via the light exit opening, and the device evaluates the scattered light or emission spectrum recorded by the light entry opening.
  • the measuring probe is designed for reflection measurements in the NIR range.
  • the NIR range Near Infrared
  • This wavelength range is particularly well suited for reflective measurements of substrate composition, since many of the molecules of interest absorb particularly well in the NIR range.
  • NIR reflection measurements are therefore widely used in process control in the food industry, and chemical and pharmaceutical.
  • FIG. 1 shows an optical measuring probe 10 for process monitoring with a distal end 11 having a light entry opening 12 arranged in the region of a process device whose wall is shown in dashed lines. is coupled to a not shown spectrometer.
  • a shaft 14 is arranged, which comprises a light-conducting connection between the two ends.
  • the light-conducting connection is a fiber-optic light guide or a light guide bundle with a lamination and a flexible metal reinforcement.
  • the measuring probe has a reduced outer diameter in its distal region 11 relative to the shaft 14.
  • the probe provides only a small area in the area of the process device for depositing contaminants, and the forces which the moving process material has to apply in order to tear away any deposits that may be adhering are reduced to the lowest possible level.
  • the measuring probe has a flushing device 15 with a flushing channel arranged in the region of the shaft and a flushing opening 16 arranged in the region of the distal end 11.
  • flushing medium while liquids such as water or solvents, gases such as air or inert gases (N 2 , Ar, Xe) or conveyable solid materials such as powder or microgranules can be used.
  • gases such as air or inert gases (N 2 , Ar, Xe) or conveyable solid materials such as powder or microgranules
  • starting materials, intermediates or products used in the process in question can be used as flushing medium.
  • the probe also has its own light guide 17 for coupling measuring light and a plurality of Lichtaustrittsöffhungen 18 arranged around the centrally arranged light inlet opening.
  • the probe can be set up for reflection, Raman, turbidity or fluorescence measurements.
  • measuring light of a light source having a known spectrum is irradiated onto the process material via the light guide 17 and the light exit opening, and the reflected light or the fluorescence emitted by the excitation is received via the light entry opening 12 and via the light-conducting connection to an evaluation device , especially in spectrometers, passed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Messsonde zur Prozessüberwachung, aufweisend in im Bereich einer Prozessvorrichtung angeordnetes distales Ende mit einer Lichteintrittsöffnung und ein an ein Spektrometer gekoppeltes proximales Ende, wobei zwischen distalem und proximalem Ende der Messsonde ein Schaft angeordnet ist, der eine lichtleitende Verbindung zwischen den beiden Enden umfasst. Die Messsonde ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde in ihrem distalen Bereich gegenüber dem Schaft und/oder dem proximalen Ende einen verringerten Aussendurchmesser aufweist.

Description

Optische Messsonde zur Prozessüberwachung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Messsonde zur Prozessüberwachung, insbesondere für Reflexionsmessungen an Feststoffen, Emulsionen und Suspensionen.
Zur Überwachung von Prozessen in der Prozessindustrie, insbesondere in der chemischen, phar- mazeutischen und der Lebensmittelindustrie, kommen im Bereich der Prozessvorrichtungen häufig optische Messsonden zum Einsatz, mit deren Hilfe die Konzentration, Stoffidentität, Trübung und Reinheit von Edukten, Zwischenprodukten und Produkten (Feststoffen, Emulsionen und Suspensionen) in Echtzeit gemessen werden kann.
Optische Messsonden bieten den Vorteil, dass sie entnahmefrei arbeiten, die gleichzeitige Kon- zentrationsbestimmung mehrerer Analyten ermöglichen und sich auch in ungünstigen Milieus (toxisch, korrodierend, radioaktiv, explosionsgefahrdet, steril, kontaminiert) einsetzen lassen.
Bei diesen Sonden handelt es sich in der Regel um faseroptische Elemente, die mit ihrem distalen Ende, das die Lichteintrittsöffhung aufweist, in der Prozessvorrichtung, d.h. mehr oder minder in der Nähe der oder im direkten Kontakt mit den Analyten angeordnet sind und mit ihrem proxima- len Ende an eine Auswerteeinrichtung, z.B. ein NIR-Spektrometer, gekoppelt sind.
In der Regel werden mit diesen Sonden Reflexionsmessungen des Prozessgutes unter Zuhilfenahme einer Lichtquelle mit bekanntem Spektrum durchgeführt, deren Licht häufig über einen in der Messsonde angeordneten gesonderten Lichtleiter in den Messort eingekoppelt wird.
So lässt sich z.B. bei der Prozesskontrolle von Polymerschmelzen bei der Extrusion schnell und zuverlässig die exakte chemische Zusammensetzung einer Polymerschmelze in Echtzeit bestimmen.
Es kann daher auf eine zeitaufwendige off-line Analytik durch Probeentnahmen verzichtet werden.
Durch Kombination dieser optisch erhaltenen Messgrößen mit weiteren, nicht optisch erhaltenen Messgrößen (Temperatur, Druck, pθ2 etc.) lässt sich so ein recht genaues Bild der Prozessbedin- gungen schaffen, und es kann in Echtzeit korrigierend in den Prozess eingegriffen werden. Auf diese Weise können Betriebverluste durch Produktionsausfall oder Fehlfunktionen vermieden werden.
Die genannten Systeme bestehend aus einer oder mehreren faseroptischen Messsonden und einer Auswerteeinrichtung wie z.B. einem NIR-Spektrometer, und sie werden z.B. von der Firma Bayer unter dem Handelsnamen „Spectrobay" angeboten. Ein anderer Anbieter ist die Firma Sentronic. Aufgrund der extremen chemischen, thermischen und mechanischen Bedingungen, die in den genannten Prozessvorrichtungen herrschen, müssen die genannten Messsonden mindestens im Bereich ihrer distalen Enden äußerst robust und wiederstandsfähig ausgeführt sein. In der Regel weisen sie daher einen faseroptischen Kern sowie eine flexible metallische Armierung auf. Um die nötigen Festigkeiten aufzubringen, weisen derzeit erhältliche, gattungsgemäße Messsonden einen Durchmesser von mindestens 8 mm auf, der sich bis in den distalen Bereich der Messsonde fortsetzt.
Hauptproblem solcher Messsonden ist jedoch, dass sie sehr empfindlich gegenüber Verschmutzungen sind. So neigt Material aus der Prozessvorrichtung dazu, sich auf der Lichteintrittsöffhung am distalen Ende der Messsonde abzusetzen, und kann so die Reflexionsmessungen verfälschen. Solche Verfälschungen sind insbesondere dann zu befürchten, wenn die Lichteintrittsöffhung in einem strömungsberuhigten Bereich der Prozessvorrichtung liegt, einmal sich eingestellt habende Ablagerungen also nicht ohne weiteres wieder fortgeschwemmt werden, und/oder wenn das Material in der Prozessvorrichtung thermoplastische Eigenschaften hat und nach Ablagerung an der Lichteintrittsöffhung durch Abkühlung erstarrt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine optische Messsonde für die Echtzeit- Prozesskontrolle gemäß obiger Einfuhrung zur Verfugung zu stellen, die weniger anfällig für Messwertverfalschungen durch Ablagerungen und Verschmutzungen ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der vorliegenden unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausfuhrungsformen an.
Demnach ist eine optische Messsonde zur Prozessüberwachung vorgesehen, aufweisend ein im Bereich einer Prozessvorrichtung angeordnetes distales Ende mit einer Lichteintrittsöffhung sowie ein an eine Auswerteeinrichtung gekoppeltes proximales Ende.
Bei der Auswerteeinrichtung kann es sich z.B. um Fotometer oder Spektrometer handeln, inbeson- dere ein Fouriertransformations NIR- oder IR-Spektrometer, ein Gitter- oder AOTF Spektrometer, oder ein Spektrometer basierend auf einem CCD oder einem Photodiodenarray. Insbesondere bei Fluoreszenzmessungen kann die Auwerteeinrichtung z.B. auch ein Photomultiplier sein. Die Auswertung kann sich vom UV- bis in den IR- Bereich erstrecken. Ebenso kann die Auswerteeinrichtung ein Raman-Spektrometer sein.
Zwischen distalem und proximalem Ende der Messsonde ist ein Schaft angeordnet, der eine lichtleitende Verbindung zwischen den beiden Enden umfasst. Die Messsonde weist in ihrem distalen Bereich gegenüber dem Schaft und/oder dem proximalen Ende einen verringerten Aussendurch- messer auf. Zwischen dem Schaft und dem distalen Bereich der Messsonde mit verringertem Aus- sendurchmesser kann dabei ein konischer Übergang vorgesehen sein.
Auf diese Weise stellt die Messsonde im Bereich der Prozessvorrichtung nur eine kleine Fläche zur Ablagerung von Verschmutzungen zur Verfügung, und die Kräfte, die das bewegte Prozessgut aufbringen muss, um ggf. anheftende Ablagerungen wieder fortzureißen, sind auf das geringstmögliche Maß reduziert.
So kann z.B. vorgesehen sein, dass der im Bereich der Prozessvorrichtung angeordnete distale Bereich der Messsonde einen Außendurchmesser von 2 mm aufweist, während der Schaft und der proximale Bereich jeweils einen Außendurchmesser von 12 mm aufweisen. Durch die erfmdungs- gemäße Verjüngung wird also eine Reduktion der Fläche, an welcher sich Prozessgut ablagern kann, um den Faktor 36 erreicht.
Grundsätzlich weist ein Lichtleiterbündel neben den eigentlichen Lichtleitern eine Kaschierung sowie eine i.d.R. flexible Armierung auf. Die letzteren beiden Komponenten sind für die mechanische Stabilität, die Flexibilität und ggf. die Dichtheit des Lichtleiterbündels verantwortlich und tragen wesentlich zum Außendurchmesser des Lichtleiterbündels bei.
Die erfindungsgemäße Messsonde verzichtet in ihrem distalen Bereich auf den flexiblen Mantel und weist stattdessen in diesem Bereich eine starre, ggf. mindestens abschnittsweise konisch zulaufende Hülle auf. Auf diese Weise kann in diesem Bereich der Außendurchmesser der Messsonde drastisch reduziert werden, ohne dass Einbussen bei der mechanischen Stabilität, der Flexibili- tat oder der Dichtheit in Kauf genommen werden müssen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Messsonde eine Spüleinrichtung mit einem im Bereich des Schafts angeordneten Spülkanal sowie einer im Bereich des distalen Endes angeordneten Spülöffnung aufweist. Die Spülöffhung ist bevorzugt benachbart zur Lichteintrittsöffhung angeordnet. Mit Hilfe dieser Spüleinrichtung können Ablagerungen, die trotz der verringerten Fläche im Bereich des distalen Endes der Messsonde anhaften, durch Spülen entfernt werden.
Im Bereich des Schaftes oder im proximalen Bereich der Messsonde ist dabei eine Kopplung vorgesehen, mit deren Hilfe das Spülmedium in die Spüleinrichtung eingebracht werden kann.
Als Spülmedium können Flüssigkeiten wie Wasser oder Lösungsmittel, Gase wie Luft oder inerte Gase (N2, Ar, Xe) oder förderbare Festmaterialien wie Pulver oder Mikrogranulate verwendet wer- den. Die Wahl des Spülmediums ist abhängig von den Prozessbedingungen und der Kompatibilität des Spülmediums mit dem Prozessgut. Ebenso ist es möglich, in dem betreffenden Prozess verwendete Edukte, Zwischenprodukte oder Produkte als Spülmedium zu verwenden. Diese können ebenso in flüssiger, gasförmiger oder förderbarer fester Form vorliegen. Auf diese Weise kann ggf. das Spülmedium integraler und quantitativ einbezogener Bestandteil eines Prozesses, insbesondere eines Herstellungsprozesses, sein.
Besonders bevorzugt ist die Spüleinrichtung so ausgelegt, dass ein Spülen dauerhaft, in festen Intervallen oder bei Reinigungsbedarf erfolgen kann.
Im letzten Fall kann vorgesehen sein, dass das von der Messsonde generierte und von der Auswerteeinrichtung überwachte Messsignal als Indikator für eine etwaige Verschmutzung des distalen Bereichs der Messsonde verwendet wird. Hierzu kann insbesondere vorgesehen sein, dass bei schnellen Veränderungen des Messsignals, die über einem bestimmten Schwellwert ΔS/t liegen, auf eine Verschmutzung geschlossen und ein Spülvorgang eingeleitet wird. Die Spüleinrichtung ist hierfür bevorzugt so ausgelegt, dass ein Spülen pulsartig und/oder mit hohem Druck erfolgen kann.
Bei der lichtleitenden Verbindung der erfϊndungsgemäßen Messsonde handelt es sich bevorzugt um Lichtleiter oder faseroptische Lichtleiterbündel. Faseroptische Lichtleiterbündel werden seit geraumer Zeit verwendet und sind in den verschiedensten Ausführungen erhältlich. Insbesondere kann die Wahl des für die Fasern verwendeten Glases sowie die Anordnung der Fasern auf die Prozessbedingungen und das verwendete elektromagnetische Spektrum abgestimmt werden.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Messsonde für Reflexionsmessungen ausgelegt ist. Diese Art des Messverfahrens ermöglicht eine inline-Produktberührende und nicht-destruktive Messung. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Messsonde für Fluoreszenzmessungen und/oder Ramanmessungen sowie Trübungsmessungen ausgelegt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfϊndungsgemäßen Messsonde ist vorgesehen, dass die Messsonde eine weitere lichtleitende Verbindung zum Einkoppeln von Messlicht einer Lichtquelle mit bekanntem Spektrum sowie eine Lichtaustrittsöffnung im distalen Bereich der Messsonde auf- weist. Dabei ist die Lichtaustrittsöffnung im Bereich des distalen Endes der Messsonde bevorzugt benachbart zur Lichteintrittsöffnung angeordnet; häufig sind mehrere Lichtaustrittsöffnungen um eine mittig angeordnete Lichteintrittsöffnung angeordnet.
Bei dieser zweiten lichtleitenden Verbindung handelt es sich ebenfalls bevorzugt um Lichtleiter oder faseroptische Lichtleiterbündel.
Im Bereich des Schaftes oder im proximalen Bereich der Messsonde kann dabei überdies eine Kopplung vorgesehen sein, mit deren Hilfe Messlicht aus einer Lichtquelle in die lichtleitende Verbindung eingekoppelt werden kann. Diese Art der Ausgestaltung ist besonders geeignet für die Verwendung der Messsonde für Reflexionsmessungen. Hierbei wird das Licht einer Lichtquelle mit bekanntem Spektrum auf das Prozessgut projiziert, so dass aus der Änderung des Spektrums des reflektierten Lichts auf Änderungen in der Zusammensetzung des Prozessguts und dergleichen geschlossen werden kann.
Diese Art der Ausgestaltung eignet sich im Übrigen auch für Raman- oder Fluoreszenzmessungen. In diesem Fall wird über die Lichtaustrittsöffnung ein Anregungslicht bekannten Spektrums auf das Prozessgut projiziert, und die Vorrichtung wertet das durch die Lichteintrittsöffhung aufgenommene Streulicht- bzw. Emissionsspektrum aus.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Messsonde für Reflexionsmessungen im NIR- Bereich ausgelegt ist. Gemäß internationaler Übereinkünfte wird als NIR-Bereich (Near Infrared) der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 750 und 2500 nm bezeichnet. Dieser Wellenlängenbereich eignet sich besonders gut für reflektive Messungen zur Substratzusammensetzung, da viele der interessierenden Moleküle im NIR-Bereich besonders gut absorbieren.
NIR-Reflexionsmessungen sind daher in der Prozesskontrolle in der Ernährungsindustrie, und der chemischen und pharmazeutischen weit verbreitet.
Die vorliegende Erfindung wird durch die im Folgenden gezeigten und diskutierten Figuren genauer erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
Fig. 1 zeigt eine optische Messsonde 10 zur Prozessüberwachung mit einem im Bereich einer Pro- zessvorrichtung, deren Wandung gestrichelt dargestellt ist, angeordneten distalen Ende 11 mit einer Lichteintrittsöffnung 12. Ferner weist die Messsonde 10 ein proximales Ende 13 auf, das z.B. an ein nicht dargestelltes Spektrometer gekoppelt ist.
Zwischen distalem und proximalem Ende der Messsonde ist ein Schaft 14 angeordnet, der eine lichtleitende Verbindung zwischen den beiden Enden umfasst. Bei der lichtleitenden Verbindung handelt es sich um einen faseroptischen Lichtleiter oder ein Lichtleiterbündel mit einer Kaschierung sowie einer flexiblen Metallarmierung. Die Messsonde weist in ihrem distalen Bereich 11 gegenüber dem Schaft 14 einen verringerten Außendurchmesser auf.
Auf diese Weise stellt die Messsonde im Bereich der Prozessvorrichtung nur eine kleine Fläche zur Ablagerung von Verschmutzungen zur Verfügung, und die Kräfte, die das bewegte Prozessgut aufbringen muss, um ggf. anheftende Ablagerungen wieder fortzureißen, sind auf das geringstmögliche Maß reduziert. Femer weist die Messsonde eine Spüleinrichtung 15 mit einem im Bereich des Schafts angeordneten Spülkanal sowie einer im Bereich des distalen Endes 11 angeordneten Spülöffhung 16 auf.
Mit Hilfe dieser Spüleinrichtung können Ablagerungen, die trotz der verringerten Fläche im Bereich des distalen Endes der Messsonde anhaften, durch Spülen entfernt werden.
Als Spülmedium können dabei Flüssigkeiten wie Wasser oder Lösungsmittel, Gase wie Luft oder inerte Gase (N2, Ar, Xe) oder förderbare Festmaterialien wie Pulver oder Mikrogranulate verwendet werden. Insbesondere können in dem betreffenden Prozess verwendete Edukte, Zwischenprodukte oder Produkte als Spülmedium verwendet werden.
Die Messsonde weist überdies einen eigenen Lichtleiter 17 zum Einkoppeln von Messlicht sowie mehrere, um die mittig angeordnete Lichteintrittsöffnung angeordnete Lichtaustrittsöffhungen 18 auf.
Die Messsonde kann für Reflexions-, Raman-, Trübungs- oder Fluoreszenzmessungen eingerichtet sein. In beiden Fällen wird über den Lichtleiter 17 und die Lichtaustrittsöffnung Messlicht einer Lichtquelle mit bekanntem Spektrum auf das Prozessgut eingestrahlt, und das reflektierte Licht bzw. die durch die Anregung emittierte Fluoreszenz sowie wird über die Lichteintrittsöffnung 12 aufgenommen und über die lichtleitende Verbindung an ein eine Auswerteeinrichtung, insbesondere in Spektrometer, geleitet.

Claims

Patentansprüche
1. Optische Messsonde (10) zur Prozessüberwachung, aufweisend
a) ein im Bereich einer Prozessvorrichtung angeordnetes distales Ende (11) mit einer Lichteintrittsöffhung (12),
b) ein an eine Auswerteeinrichtung gekoppeltes proximales Ende (13), wobei
c) zwischen distalem und proximalem Ende der Messsonde ein Schaft (14) angeordnet ist, der eine lichtleitende Verbindung zwischen den beiden Enden umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
d) die Messsonde in ihrem distalen Bereich (11) gegenüber dem Schaft(14) und/oder dem proximalen Ende (13) einen verringerten Außendurchmesser aufweist.
2. Optische Messsonde gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde eine Spüleinrichtung (15) mit einem im Bereich des Schafts angeordneten Spülkanal sowie einer im Bereich des distalen Endes angeordneten Spülöffnung (16) aufweist.
3. Optische Messsonde gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüleinrichtung so ausgelegt ist, dass ein Spülen dauerhaft, in festen Intervallen oder bei Reinigungsbedarf erfolgen kann.
4. Optische Messsonde gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüleinrichtung so ausgelegt ist, dass ein Spülen pulsartig und/oder mit hohem Druck erfolgen kann.
5. Optische Messsonde gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der lichtleitenden Verbindung um faseroptische Lichtleiter bzw. Lichtleiterbündel handelt.
6. Optische Messsonde gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde für Reflexionsmessungen ausgelegt ist.
7. Optische Messsonde gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde
a) eine weitere lichtleitende Verbindung (17) zum Einkoppeln von Messlicht einer Lichtquelle mit bekanntem Spektrum b) sowie eine Lichtaustrittsöffhung (18) im distalen Bereich der Messsonde,
aufweist.
8. Optische Messsonde gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde für Reflexionsmessungen im NIR-Bereich ausgelegt ist.
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