WO2008049484A1 - Inline-photometervorrichtung und kalibrierverfahren - Google Patents

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WO2008049484A1
WO2008049484A1 PCT/EP2007/007890 EP2007007890W WO2008049484A1 WO 2008049484 A1 WO2008049484 A1 WO 2008049484A1 EP 2007007890 W EP2007007890 W EP 2007007890W WO 2008049484 A1 WO2008049484 A1 WO 2008049484A1
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calibration
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beam path
photometer
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PCT/EP2007/007890
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Richard Gerard Meyer
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Optek-Danulat Gmbh
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    • G01N2201/1285—Standard cuvette

Definitions

  • the invention relates to an inline photometer apparatus according to the preamble of claim 1 and to a calibration apparatus for an in-line photometer apparatus according to the preamble of claim 2 and to a calibration method for measuring a fluid with an in-line photometer apparatus.
  • In-line photometering devices are well known and used in a wide variety of technical fields, for example in the pharmaceutical, chemical and beverage and food industries, to perform in-line photometric analysis of fluids during the production process.
  • the measuring cell of inline photometer devices is integrated directly in a main pipeline or optionally in a bypass line, or is formed by these.
  • Inline photometers are with a light source, for example for ultraviolet light (UV), visible light (VIS) and / or infrared light (NIR) equipped.
  • a light source for example for ultraviolet light (UV), visible light (VIS) and / or infrared light (NIR) equipped.
  • UV ultraviolet light
  • VIS visible light
  • NIR infrared light
  • the electromagnetic spectrum emitted by the light source penetrates the measuring cell through which a medium to be measured passes and reaches a photodetector with which the intensity of a specific wavelength or a wavelength range of the incoming electromagnetic radiation can be measured.
  • the measured intensity is inversely proportional to the absorption of the medium to be measured and this in turn approximately proportional to a certain substance concentration or other physical properties of the medium to be measured.
  • inline photometer devices which are equipped with a calibration device, which have holding means which serve to arrange a solid reference filter in the beam path.
  • the inline photometering device is not only calibratable, but also validatable, i. it is possible to check the performance of the in-line photometer apparatus, in particular with respect to the maximum photometric accuracy, the wavelength accuracy or the proportion of scattered light.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an in-line photometer apparatus as well as a calibration apparatus and a corresponding calibration method, with which a highly accurate validation and / or calibration is possible.
  • This object is achieved with an in-line photometer apparatus having the features of claim 1 and with a calibration apparatus having the features of claim 2.
  • Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
  • the scope of the invention also includes all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the claims and / or the drawings.
  • the invention is based on the idea to provide a reference part instead of a reference solid filter, which is filled or filled with a reference liquid.
  • the reference part is usually removed again from the holding means or the calibration device or from the beam path of the in-line photometer device in order to make inline measurements of the fluid in the measuring cell.
  • the inline photometer apparatus equipped with a described calibration device can be validated or calibrated with high precision due to the use of a reference liquid which can be exactly defined with respect to the absorption behavior, whereby the measurement accuracies achievable with the in-line photometer apparatus are substantially increased.
  • the reference parts used can be used in all known in-line photometer devices.
  • interference filter photometers or spectrophotometers may be mentioned. It is essential that the reference part by means of the calibration device in the beam path, preferably outside of the flow of fluid to be measured through the measuring cell can be arranged.
  • a light source for the in-line photometer apparatus according to the invention a light source for ultraviolet, visible and / or infrared light can be used.
  • mercury, high pressure, LED, halogen, deuterium, zinc or tungsten lamps can be used.
  • the use of lasers as a light source is conceivable.
  • Semiconductor detectors, in particular photodiodes are preferably used as photodetectors.
  • the reference part is a translucent cuvette which limits a calibration volume which is filled or filled with reference liquid.
  • the cuvette is inserted into the holding means or means of the calibration device in such a way that it extends into the beam path between the light source and the photodetector.
  • the process liquids with eg by laboratory spectrometer exactly predetermined absorption behavior can be used. Since the reference liquids used are extremely cost-intensive, also because of their highly accurate absorption behavior, it is provided in an embodiment of the invention to design the calibration volume only as large as absolutely necessary. This is preferably achieved in that the cuvette is formed such that the diameter of the calibration volume in the beam path direction, ie in the irradiated direction, is less than in the horizontal and / or vertical direction thereto. It is particularly advantageous if the cuvette is designed as a flat component, that is to say preferably has two parallel side walls extending transversely to the beam path.
  • These side walls define the calibration volume with their preferably flat inner surfaces and are preferably formed from high-quality UV quartz glass.
  • the glass should be free of bubbles (DIN 58927 class 0).
  • the glass used should preferably be free of fluorescence.
  • all other sidewalls of the cuvette made of high-quality quartz glass are preferably also formed.
  • quartz glass it is also possible to use sapphire or borosilicate glass or any other window suitable for the corresponding spectral range.
  • the cuvette has two openings which communicate with the calibration volume. By means of the openings, it is possible to fill the calibration volume with reference liquid, to rinse the calibration volume and / or to subtract the reference liquid from the calibration volume.
  • the openings preferably in the form of channels, can be closed, in particular by means of a closure cap, in order to avoid contamination or other impairment of the highly accurate reference fluid.
  • the openings are preferably arranged on top of the cuvette.
  • the calibration volume at least in a lower region, has an arcuate contour, i. Overall, preferably formed U-shaped.
  • the U-shape enables a, in particular laminar, outflow of the entire reference fluid out of the cuvette.
  • an opaque cover plate preferably made of black quartz glass, in order to minimize extraneous light influences.
  • the aforementioned openings for filling, rinsing and / or emptying the cuvette are introduced into this cover plate.
  • positioning means are provided for the exact positioning of the cuvette in the holding means in order to ensure an exact illumination of the cuvette, preferably exactly at an angle of 90 °. If the positioning means are provided with a slope, it is simultaneously facilitated the Garpositionsfindung.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an inline photometer device with a calibration device
  • FIG. 2 shows a reference part designed as a cuvette for use in the calibration device in a side view
  • FIG. 1 is a schematic representation of an inline photometer device with a calibration device
  • FIG. 2 shows a reference part designed as a cuvette for use in the calibration device in a side view
  • FIG. 1 is a schematic representation of an inline photometer device with a calibration device
  • FIG. 2 shows a reference part designed as a cuvette for use in the calibration device in a side view
  • FIG. 3 shows the cuvette of FIG. 2 in a rotated by 90 ° view
  • Fig. 4 is a plan view of the in-line photometer device according to
  • 5 is a side view of a cuvette
  • Fig. 6 is a rotated by 90 ° view of the cuvette of FIG. 5 and
  • FIGS. 5 and 6 are plan views of the cuvette according to FIGS. 5 and 6.
  • FIGs. 1 and 4 an in-line photometer apparatus 1 is shown.
  • the core of the in-line photometer apparatus 1 is a tubular measuring cell 2, which can be integrated into a pipe system by means of two spaced mounting flanges 3, 4.
  • the measuring cell 2 has two diametrically opposite quartz glass panes 5, of which only the quartz glass pane on the right in the plane of the drawing can be seen in the half of the measuring cell 2 shown in section.
  • a light source 6, designed as a black box and arranged as a tungsten lamp is arranged, wherein between the light source 6 and the measuring cell 2 in the black box in a conventional manner, an optical unit, not shown, in particular with focusing lenses and / or Polfiltern, is arranged.
  • an optical unit not shown, in particular with focusing lenses and / or Polfiltern, is arranged on the light source 6 opposite side of the measuring cell 2.
  • a photodetector 7 is arranged on the light source 6 opposite side of the measuring cell 2.
  • the beam path 8 of the light generated by the light source 6 passes through the not shown, left quartz glass disc in the flowed through by the fluid to be measured in the measuring cell and on the opposite side through the quartz glass pane 5 out of the measuring cell 2 and continues straight ahead up to the photodetector 7, which measures the light intensity in a known manner.
  • a calibration device 9 is arranged, which has formed as a slot holding means 10 for receiving a flat cuvette formed as a reference part 1 1.
  • the cuvette 1 1 is filled with a reference fluid 12, so that the inline photometer device can be calibrated and / or validated in a manner known per se.
  • the flat cuvette 1 which is rectangularly contoured in an upper region, has an upper cover plate 13 made of an opaque black quartz glass.
  • the cover plate 13 protrudes on all sides, whereby a peripheral shoulder is formed, with which the cuvette rests on the upper peripheral edge of the retaining means 10 formed as a slot.
  • two alignment pins 14, 15 are provided, which can be inserted into conforming receiving openings 16 in the calibration device 9, whereby the cuvette 1 1 is exactly aligned.
  • the cuvette 1 1 projects into the beam path 8 with a region 17. After calibration, the cuvette 1 1 from the holding means 10 and thus from the Beam path 8 are removed. It is also possible to remove the entire calibration device 9.
  • FIGS. 5 to 7 the cuvette 1 1 shown schematically in FIGS. 1 to 3 is shown in detail. It can be seen in FIG. 5 that the cuvette is rounded in the lower region, so that it has a substantially U-shape.
  • the cuvette 1 1 surrounds a receptacle volume 18 which can be filled with reference liquid 12.
  • the receptacle volume 18 can be filled with reference fluid via an opening 19, 20 formed as a channel, whereby the air present in the receptacle volume 18 can escape via the respective other opening 20, 19.
  • the openings 19, 20 are incorporated in the already mentioned cover plate 13 made of black quartz glass.
  • the cover plate 13 may be formed from a lower plate 13u delimiting the receiving volume 18 and a connecting plate 13o arranged above it.
  • the lower plate 13u has the openings 19, 20 and holes 26, 27 for the shape-matching passage of the alignment pins 14, 15, while the connection plate 13o with the alignment pins 14, 15 is fixedly connected.
  • the connection plate 13o further has passage openings 28, 29 with j e one of the lower plate 13u facing sealing portion 28d, 29d for receiving sealing rings 30, 31.
  • the sealing rings 30, 31 can advantageously also be designed as sealing plates.
  • sealing portions 28d, 29d are arranged congruently with two terminals 32, 33 receiving portions 28a, 29a for receiving the terminals 32, 33 are arranged.
  • the sealing rings 30, 31 seal the ports 32, 33 and the openings 19, 20 at their opposite lying side against the environment, so that the reference liquid 12 can not escape from the channel formed by the terminals 32, 33 and openings 19, 20.
  • connections 32, 33 are closable with cover caps, not shown. It is also conceivable that no openings for filling the receiving volume 18 are provided. In such a case, the cuvette is already prefabricated with a completely isolated reference liquid.
  • the diameter x of the calibration volume 18 is substantially smaller in the direction of the beam path 8 than the extent y in the horizontal direction and as the extension z in the vertical direction. As a result, the calibration volume 18 is minimal, which in particular when consuming the reference liquid 12 considerable costs can be saved.
  • the calibration volume 18 is delimited by two parallel side walls of translucent quartz glass arranged transversely to the beam path 8, wherein both upper sides of each of the side walls 21, 22 opposite one another are planar. In order to enable an exact alignment of the cuvette 1 1 transverse to the beam path 8, the mentioned alignment pins 14, 15 are provided.
  • the exposed to the beam path 8 region 17 of the cuvette 1 1 is marked in Fig. 5 in dashed lines.
  • a peripheral wall 23 is arranged made of quartz glass, which connects the side walls 21, 22 in the beam path direction with each other.
  • the calibration volume 18 is limited by the parallel side walls 21, 22 and by the circumferential wall 23.
  • the peripheral wall is rounded transversely to the beam path and merges in the upper area into two parallel wall sections 24, 25.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Inline-Photometervorrichtung mit einer Lichtquelle (6), einem davon beabstandeten Photodetektor (7), einer im Strahlengang (8) zwischen Lichtquelle (6) und Photdetektor (7) angeordneten, von einem zu vermessenden Fluid durchfließbaren Messzelle (2), und mit einer Kalibriervorrichtung (9) zur Kalibrierung und/oder Val.idierung der Inline-Photometervorrichtung (1), wobei die Kalibriervorrichtung (9) Haltemittel (10) zur Anordnung eines Referenzteils im Strahlengang aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Referenzteil (11) mit einem Referenzfluid (12) gefüllt oder befüllbar ist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Inline-Photometervorrichtung und Kalibrierverfahren
Die Erfindung betrifft eine Inline-Photometervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Kalibriervorrichtung für eine Inline-Photometervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 und ein Kalibrierverfahren für die Vermessung eines Fluids mit einer Inline-Photometervorrichtung.
Inline-Photometervorrichtungen sind hinlänglich bekannt und werden in den vielfältigsten Bereichen der Technik, beispielsweise in der Pharmaindustrie, der chemischen Industrie sowie bei der Getränke- und Nahrungsmittelherstellung eingesetzt, um unmittelbar während des Produktionsprozesses - inline - photometrische Analysen von Fluiden durchzuführen. Hierzu ist die Messzelle von Inline-Photometervorrichtungen unmittelbar in einer Hauptrohrleitung oder gegebenenfalls in einer Bypass-Leitung integriert, bzw. wird von diesen gebildet.
Inline-Photometer sind mit einer Lichtquelle, beispielsweise für ultraviolettes Licht (UV), sichtbares Licht (VIS) und/oder Infrarotlicht (NIR) ausgerüstet. Das von der Lichtquelle ausgesandte elektromagnetische Spektrum durchdringt die von einem zu vermessenden Medium durchflossene Messzelle und gelangt zu einem Photodetektor, mit dem die Intensität einer bestimmten Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereiches der ankommenden elektromagnetischen Strahlung messbar ist. Die gemessene Intensität ist umgekehrt proportional zu der Absorption des zu vermessenden Mediums und dieses wiederum annähernd proportional zu einer bestimmten Stoffkonzentration oder anderen physikalischen Eigenschaften des zu vermessenden Mediums.
Um die vorgenommenen Messungen zu standardisieren, sind Inline- Photometervorrichtungen bekannt, die mit einer Kalibriereinrichtung ausgestattet sind, welche Haltemittel aufweisen, die zur Anordnung eines Feststoff-Referenzfilters im Strahlengang dienen. Mittels einer derartigen Kalibriervorrichtung ist die Inline-Photometervorrichtung nicht nur kalibrierbar, sondern auch validierbar, d.h. es kann die Leistungsfähigkeit der Inline-Photometervorrichtung, insbesondere in Bezug auf die maximale photometrische Genauigkeit, die Wellenlängengenauigkeit oder bezüglich des Streulichtanteils überprüft werden.
Die Genauigkeit des Absorptionsverhaltens der zum Einsatz kommenden Referenz-Feststofffilter ist jedoch für einige Anwendungen nicht ausreichend hoch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Inline- Photometervorrichtung sowie eine Kalibriervorrichtung und ein entsprechendes Kalibrierverfahren anzugeben, mit denen eine hochgenaue Validierung und/oder Kalibrierung möglich ist. Diese Aufgabe wird mit einer Inline-Photometervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Kalibriervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen offenbarten Merkmale.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, anstelle eines Referenz- Feststofffilters ein Referenzteil vorzusehen, welches mit einer Referenzflüssigkeit gefüllt oder befüllbar ist. Nach dem an sich bekannten Validierungs- oder Kalibrierungsvorgang wird das Referenzteil in der Regel wieder aus dem oder den Haltemitteln der Kalibriervorrichtung bzw. aus dem Strahlengang der Inline- Photometervorrichtung entfernt, um Inline-Messungen des Fluids in der Messzelle vornehmen zu können. Für einige Anwendungsfälle kann es jedoch sinnvoll sein, das mit Referenzflüssigkeit gefüllte Referenzteil während der Inline-Messung im Strahlengang zu belassen. Die mit einer beschriebenen Kalibriervorrichtung ausgestattete Inline- Photometervorrichtung kann aufgrund der Verwendung einer bezüglich des Absorptionsverhaltens exakt definierbaren Referenzflüssigkeit hochgenau validiert bzw. kalibriert werden, wodurch die mit der Inline- Photometervorrichtung erzielbaren Messgenauigkeiten wesentlich erhöht werden. Die zum Einsatz kommenden Referenzteile, die mit einer Referenzflüssigkeit gefüllt bzw. befüllbar sind, können bei allen bekannten Inline-Photometervorrichtungen eingesetzt werden. Lediglich beispielhaft seien Interferenz-Filter-Photometer oder Spektralphotometer genannt. Wesentlich ist, dass das Referenzteil mittels der Kalibriervorrichtung im Strahlengang, vorzugsweise außerhalb der von dem zu vermessenden Fluid durchfließbaren Messzelle, angeordnet werden kann. Als Lichtquelle für die erfindungsgemäße Inline- Photometervorrichtung kann eine Lichtquelle für ultraviolettes, sichtbares und/oder Infrarotlicht eingesetzt werden. Insbesondere können Quecksilber-, Hochdruck-, LED-, Halogen-, Deuterium-, Zink- oder Wolframlampen eingesetzt werden. Darüber hinaus ist der Einsatz von Lasern als Lichtquelle denkbar. Als Photodetektoren kommen vorzugsweise Halbleiterdetektoren, insbesondere Photodioden zum Einsatz.
In Ausgestaltung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Referenzteil eine transluzente Küvette ist, welche ein Kalibriervolumen begrenzt, welches mit Referenzflüssigkeit gefüllt bzw. befüllbar ist. Die Küvette wird in das oder die Haltemittel der Kalibriervorrichtung derart eingesetzt, dass sie in den Strahlengang zwischen Lichtquelle und Photodetektor hineinreicht.
Als Referenzflüssigkeiten können speziell als Referenzflüssigkeit konzipierte Flüssigkeiten mit hochgenauem Absorptionsverhalten, aber auch die Prozessflüssigkeiten mit z.B. durch Laborspektrometer genau vorher bestimmtem Absorptionsverhalten zum Einsatz kommen. Da die zum Einsatz kommenden Referenzflüssigkeiten - auch aufgrund ihres hochgenauen Absorptionsverhaltens - äußerst kostenintensiv sind, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, das Kalibriervolumen nur so groß wie unbedingt nötig auszubilden. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, dass die Küvette derart ausgeformt ist, dass der Durchmesser des Kalibriervolumens in Strahlengangrichtung, also in der durchstrahlten Richtung, geringer ist als in die horizontale und/oder die senkrechte Richtung hierzu. Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Küvette als flaches Bauteil ausgebildet ist, also bevorzugt zwei parallele, sich quer zum Strahlengang erstreckende Seitenwände aufweist. Diese Seitenwände begrenzen mit ihren vorzugsweise ebenen inneren Oberflächen das Kalibriervolumen und sind bevorzugt aus hochqualitativem UV- Quarzglas ausgebildet. Das Glas sollte frei von Blasen sein (DIN 58927 Klasse 0). Ferner sollte das zum Einsatz kommende Glas frei von Riefen, Einschlüssen oder partikulärem Material sein (MIL - 0 - 13830A)). Beide Oberflächen jeder der Seitenwände sollten optisch poliert sein und eine Rauhigkeit R3 = 0,8 μm oder besser aufweisen. Von Vorteil ist es ferner, wenn das Lichtdurchlassvermögen größer ist als 80% in einem Wellenlängenbereich zwischen 254 nm und 1 100 nm. Weiterhin sollte das zum Einsatz kommende Glas bevorzugt fluoreszenzfrei sein. Zusätzlich zu den quer zur Strahlenrichtung verlaufenden Seitenwänden sind vorzugsweise auch sämtliche übrigen Seitenwände der Küvette aus hochqualitativem Quarzglas ausgebildet. Alternativ zu Quarzglas kann auch Saphir- oder Borosilikatglas oder jedes andere für den entsprechenden Spektralbereich geeignete Fenster verwendet werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Küvette zwei Öffnungen aufweist, die mit dem Kalibriervolumen kommunizieren. Mittels der Öffnungen ist es möglich, das Kalibriervolumen mit Referenzflüssigkeit zu füllen, das Kalibriervolumen zu spülen und/oder die Referenzflüssigkeit aus dem Kalibriervolumen abzuziehen.
Von Vorteil ist es, wenn die, vorzugsweise als Kanäle ausgebildeten Öffnungen, insbesondere mittels einer Verschlusskappe verschließbar sind, um eine Verschmutzung oder sonstige Beeinträchtigung des hochgenauen Referenzfluids zu vermeiden. Um ein Auslaufen der Referenzflüssigkeit aus der Küvette zu verhindern, sind die Öffnungen bevorzugt auf der Oberseite der Küvette angeordnet.
Damit ein rückstandsfreies Spülen des Kalibriervolumens gewährleistbar ist, ist in Ausgestaltung der Erfindung mit Vorteil vorgesehen, dass das Kalibriervolumen, zumindest in einem unteren Bereich, eine bogenförmige Kontur aufweist, d.h. insgesamt vorzugsweise U-förmig ausgeformt ist. Durch die U-Form wird ein, insbesondere laminares, Abströmen des gesamten Referenzfluids aus der Küvette heraus ermöglicht.
Besonders zweckmäßig ist es, auf der Oberseite der Küvette eine lichtundurchlässige Deckplatte, vorzugsweise aus schwarzem Quarzglas vorzusehen, um Fremdlichteinflüsse zu minimieren. Vorzugsweise sind die zuvor erwähnten Öffnungen zum Befüllen, Spülen und/oder Entleeren der Küvette in diese Deckplatte eingebracht.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass Positionierungsmittel zur exakten Positionierung der Küvette in den Haltemitteln vorgesehen sind, um eine exakte Anstrahlung der Küvette, vorzugsweise exakt im 90° Winkel, zu gewährleisten. Wenn die Positioniermittel mit einer Schräge versehen sind, wird durch sie gleichzeitig die Haltepositionsfindung erleichtert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Inline-Photometer- vorrichtung mit einer Kalibriervorrichtung, Fig. 2 ein als Küvette ausgebildetes Referenzteil zum Einsatz in die Kalibriervorrichtung in einer Seitenansicht,
Fig. 3 die Küvette gemäß Fig. 2 in einer um 90° gedrehten Ansicht,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Inline-Photometervorrichtung gemäß
Fig. 1 ,
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Küvette,
Fig. 6 eine um 90° gedrehte Ansicht der Küvette gemäß Fig. 5 und
Fig. 7 eine Draufsicht auf die Küvette gemäß den Fig. 5 und 6.
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In den Fig. 1 und 4 ist eine Inline-Photometervorrichtung 1 gezeigt. Kernstück der Inline-Photometervorrichtung 1 ist eine rohrförmige Messzelle 2, die mittels zweier beabstandeter Montageflansche 3 , 4 in ein Rohrsystem integrierbar ist. Die Messzelle 2 weist zwei diametral gegenüberliegende Quarzglasscheiben 5 auf, von denen nur die in der Zeichnungsebene rechte Quarzglasscheibe in der geschnitten dargestellten Hälfte der Messzelle 2 zu erkennen ist.
In der Zeichnungsebene links von der Messzelle 2 ist eine als Black Box dargestellte, als Wolframlampe ausgebildete Lichtquelle 6 angeordnet, wobei zwischen der Lichtquelle 6 und der Messzelle 2 in der Black Box in an sich bekannter Weise eine nicht näher dargestellte Optikeinheit, insbesondere mit Fokussierlinsen und/oder Polfiltern, angeordnet ist. Auf der der Lichtquelle 6 gegenüberliegenden Seite der Messzelle 2 ist ein Photodetektor 7 angeordnet. Der Strahlengang 8 des von der Lichtquelle 6 erzeugten Lichtes verläuft durch die nicht gezeigte, linke Quarzglasscheibe in die von dem zu vermessenden Fluid durchströmte Messzelle hinein und auf der gegenüber liegenden Seite durch die Quarzglasscheibe 5 wieder aus der Messzelle 2 hinaus und verläuft geradeaus weiter bis zu dem Photodetektor 7, welcher in bekannter Weise die Lichtintensität misst.
In dem Strahlengang 8 ist eine Kalibriervorrichtung 9 angeordnet, welche als Schlitz ausgebildete Haltemittel 10 zur Aufnahme eines als flache Küvette ausgebildeten Referenzteils 1 1 aufweist. Die Küvette 1 1 ist mit einem Referenzfluid 12 gefüllt, so dass die Inline-Photo- metervorrichtung in an sich bekannter Weise kalibrierbar und/oder validierbar ist.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist die flache, in einem oberen Bereich rechteckig konturierte Küvette 1 1 eine obere Deckplatte 13 aus einem lichtundurchlässigem schwarzen Quarzglas auf. Die Deckplatte 13 steht allseitig über, wodurch eine Umfangsschulter gebildet ist, mit der die Küvette auf dem oberen Umfangsrand der als Schlitz ausgebildeten Haltemittel 10 aufliegt. An der Deckplatte 13 sind zwei Ausrichtpins 14, 15 vorgesehen, die in formkongruente Aufnahmeöffnungen 16 in der Kalibriereinrichtung 9 einsteckbar sind, wodurch die Küvette 1 1 exakt ausgerichtet ist.
Wie insbesondere aus Fig. 1 zu erkennen ist, ragt die Küvette 1 1 mit einem Bereich 17 in den Strahlengang 8 hinein. Nach der Kalibrierung kann die Küvette 1 1 aus den Haltemitteln 10 und damit aus dem Strahlengang 8 entfernt werden. Es kann auch die gesamte Kalibriervorrichtung 9 entnommen werden.
In den Fig. 5 bis 7 ist die in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellte Küvette 1 1 im Detail dargestellt. Zu erkennen ist in Fig. 5, dass die Ku- vette im unteren Bereich abgerundet ist, so dass sie im Wesentlichen eine U-Form aufweist. Die Küvette 1 1 umschließt ein mit Referenzflüssigkeit 12 füllbares Aufnahmevolumen 18. Das Aufnahmevolumen 18 ist über eine als Kanal ausgebildete Öffnung 19, 20 mit Referenzflüssigkeit befüllbar, wobei über die jeweils andere Öffnung 20, 19 die in dem Aufnahmevolumen 18 vorhandene Luft entweichen kann. Die Öffnungen 19, 20 sind in der bereits erwähnten Deckplatte 13 aus schwarzem Quarzglas eingebracht.
Die Deckplatte 13 kann aus einer das Aufnahmevolumen 18 begrenzenden unteren Platte 13u und einer darüber angeordneten Anschlussplatte 13o gebildet sein. Die untere Platte 13u weist die Öffnungen 19, 20 sowie Bohrungen 26, 27 zum formkongruenten Durchgang der Ausrichtpins 14, 15 auf, während die Anschlussplatte 13o mit den Ausrichtpins 14, 15 fest verbunden ist. In Flucht mit den Öffnungen 19, 20 weist die Anschlussplatte 13o weiterhin Durchgangsöffnungen 28, 29 mit j e einem der unteren Platte 13u zugewandten Dichtungsabschnitt 28d, 29d zur Aufnahme von Dichtungsringen 30, 31 auf. Die Dichtungsringe 30, 31 können vorteilhaft auch als Dichtungsplatten ausgestaltet sein.
Oberhalb der Dichtungsabschnitte 28d, 29d sind formkongruent zu zwei Anschlüssen 32, 33 Aufnahmeabschnitte 28a, 29a zur Aufnahme der Anschlüsse 32, 33 angeordnet. Die Dichtungsringe 30, 31 dichten die Anschlüsse 32, 33 und die Öffnungen 19, 20 an deren gegenüber- liegenden Seiten gegen die Umgebung ab, so dass die Referenzflüssigkeit 12 nicht aus dem durch die Anschlüsse 32, 33 und Öffnungen 19, 20 gebildeten Kanal entweichen kann.
Die Anschlüsse 32, 33 sind mit nicht näher dargestellten Abdeckkappen verschließbar. Es ist auch denkbar, dass keine Öffnungen zum Befüllen des Aufnahmevolumens 18 vorgesehen sind. In einem derartigen Fall ist die Küvette bereits fertig mit einer vollkommen isolierten Referenzflüssigkeit vorkonfektioniert.
Der Durchmesser x des Kalibriervolumens 18 ist in Richtung Strahlengang 8 wesentlich kleiner als die Erstreckung y in waagerechter Richtung und als die Erstreckung z in senkrechter Richtung. Hierdurch ist das Kalibriervolumen 18 minimal, wodurch insbesondere beim Verbrauch der Referenzflüssigkeit 12 erhebliche Kosten eingespart werden können. Das Kalibriervolumen 18 wird von zwei parallelen, quer zu dem Strahlengang 8 angeordneten Seitenwänden aus transluzentem Quarzglas begrenzt, wobei beide sich gegenüber liegenden Oberseiten jeder der Seitenwände 21 , 22 eben ausgebildet sind. Um eine exakte Ausrichtung der Küvette 1 1 quer zu dem Strahlengang 8 zu ermöglichen, sind die erwähnten Ausrichtpins 14, 15 vorgesehen.
Der dem Strahlengang 8 ausgesetzte Bereich 17 der Küvette 1 1 ist in Fig. 5 in strichliniert gekennzeichnet.
Senkrecht zu den sich gegenüberliegenden Seitenwänden 21 , 22 ist eine Umfangswand 23 aus Quarzglas angeordnet, die die Seitenwände 21 , 22 in Strahlengangrichtung miteinander verbindet. Anders ausgedrückt ist das Kalibriervolumen 18 von den parallelen Seitenwänden 21 , 22 und von der Umfangswand 23 begrenzt. In einem unteren Bereich der Küvette ist die Umfangswand quer zum Strahlengang gerundet und geht im oberen Bereich in zwei parallele Wandabschnitte 24, 25 über.
B ezugszeichenliste Inline-Photometervorrichtung und Kalibrierverfahren
Inline-Photometervorrichtung
Messzelle
Montage flansch
Montageflansch
Quarzglas scheibe
Lichtquelle
Photodetektor
Strahlengang
Kalibriervorrichtung
Haltemittel
Küvette
Referenzfluid
Deckplatte u untere Platte o Anschlussplatte
Ausrichtpin
Ausrichtpin
Aufnahmeöffnungen
Bereich
Aufnahme volumen
Öffnung
Öffnung 21 Seitenwand
22 Seitenwand
23 Umfangswand
24 Wandabschnitt
25 Wandabschnitt
26 Bohrung
27 Bohrung
28 Durchgangsöffnung 28a Aufnahmeabschnitt 28d Dichtungsabschnitt
29 Durchgangsöffnung 29a Aufnahmeabschnitt 29d Dichtungsabschnitt
30 Dichtungsring
31 Dichtungsring
32 Anschluss
33 Anschluss
34 Bohrung mit Anfasung
35 Schraube
36 Gewindebohrung x Durchmesser in Strahlengangrichtung y Erstreckung in waagerechter Richtung z Erstreckung in senkrechter Richtung

Claims

PatentansprücheInline-Photometervorrichtung und Kalibrierverfahren
1. Inline-Photometervorrichtung mit einer Lichtquelle (6), einem davon beabstandeten Photodetektor (7), einer im Strahlengang (8) zwischen Lichtquelle (6) und Photdetektor (7) angeordneten, von einem zu vermessenden Fluid durchfließbaren Messzelle (2), und mit einer Kalibriervorrichtung (9) zur Kalibrierung und/oder Validierung der Inline-Photometervorrichtung (1), wobei die Kalibriervorrichtung (9) Haltemittel (10) zur Anordnung eines Referenzteils im Strahlengang aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzteil (11) mit einem Referenzfluid (12) gefüllt oder befüllbar ist.
2. Kalibriervorrichtung einer Inline-Photometervorrichtung (1) mit Haltemitteln (10) zur Anordnung eines Referenzteils (11) im Strahlengang (8) der Inline-Photometervorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzteil (11) mit einem Referenzfluid (12) gefüllt oder befüllbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzteil (11) eine ein Kalibriervolumen (8) begrenzende, transluzente Küvette ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (x) des Kalibriervolumens (18) in Richtung Strahlengang (8), zumindest in einem durchstrahlten Bereich (17) der Küvette, geringer ist als in jede Querrichtung (y, z) hierzu.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (11) zwei parallele, quer zum Strahlengang angeordnete Seitenwände (21, 22) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (11) zwei Öffnungen (19, 20) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (19, 20) verschließbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen ( 19, 20) mit Abstand zueinander auf einer Oberseite der Küvette ( 1 1 ) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriervolumen (18) in einem unteren Bereich eine bogenförmige, vorzugsweise U-förmige, Kontur aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberseite der Küvette ( 1 1 ) eine lichtundurchlässige Deckplatte ( 13) angeordnet ist.
1 1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette ( 1 1 ) Positioniermittel ( 14, 15) zur exakten Positionierung in den Haltemitteln ( 10) aufweist.
12. Kalibrierverfahren für die Vermessung eines Fluids mit einer Inline-Photometervorrichtung mit folgenden Verfahrensschritten:
Bestimmung des Absorptionsverhalten eines mit Referenzfluid gefüllten Referenzteils, insbesondere einer Küvette, in einem hochgenauen Spektrometer, insbesondere einem Laborspektrometer,
Einsetzen des mit Referenzfluid gefüllten Referenzteils in dem Strahlengang einer Inline-Photometervorrichtung, insbesondere außerhalb einer von dem zu vermessenden Prozessfluid durchflossenen Messzelle, Kalibrierung der Inline-Photometervorrichtung mit dem vorher bestimmten Absorptionsverhalten des mit Referenzfluid gefüllten Referenzteils.
13. Kalibrierverfahren nach Anspruch 12, bei dem als Referenzfluid das Prozessfluid verwendet wird.
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