CN101625320A - 用于确定与多相体系有关的性质的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于确定与多相体系有关的性质的方法和装置。在该方法中，形成试样管的阵列，每个试样管包含多相体系的试样。使用重复过程来生成每个试样的透射和/或后向散射值的至少两个数据集并处理每个试样的数据集以确定该试样的至少一种性质。该装置具有可以在其上面装配试样管阵列的支撑体，每个试样管包含多相体系的试样。该装置还具有波源和用于检测每个试样的透射和/或后向散射值的至少一个波检测器；及计算机部件，其用于反复地操作所述波源和所述至少一个检测器以生成每个试样的透射和/或后向散射值的数据集并用于处理每个试样的数据集以确定该试样的至少一种性质。

Description

用于确定与多相体系有关的性质的方法和装置

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年7月8日提交的临时申请GB申请号0812455.4的优先权。

技术领域

本发明涉及用于确定与多相体系有关的性质的方法和装置。

背景技术

确定诸如分散体、乳化液等多相体系的性质令人有浓厚的兴趣。

多相体系的一个示例是特别是在烹饪过程期间用水泡胀的诸如淀粉颗粒和米粒的水状胶体形成的多相体系。该体系的膨胀体积作为确定特定淀粉在不同的应用中、尤其是在食品工业中的潜在适宜性的辅助而特别令人感兴趣。目前，通过在已知体积的水中烹饪预定量的淀粉颗粒、将所得的多相体系放置在实验室量筒中并允许其沉淀24小时、随后可以从量筒读取沉淀的淀粉的体积来确定膨胀体积。很明显，通过这种方法来获取数据很吃力且成本高。

饮料工业中的另一种令人感兴趣的多相体系包括水中有油的(oil-in-water)乳化液，该水中有油的乳化液特别是包括水、调味油、诸如***树胶的稳定剂、着色剂及其它添加剂。由于许多饮料需要有很长的存放期，所以重要的是该饮料中所使用的任何乳化液体系在长时间段内保持稳定。因此，除非异常不稳定，否则乳化液体系中的不稳定性通常用至少一个月(如果不能再长)来变得在视觉上对体系的观察者来说显而易见。确定这种乳化液体系的稳定性/不稳定性的该时间量级(time frame)导致新的乳化液的开发缓慢且对诸如切变不稳定性(shearinstability)、原料质量等技术问题的解决方案的确定缓慢。

将充分理解的是，存在许多其它应用，在这些应用中，多相体系的性质在出现类似问题的方面特别令人感兴趣。应认识到，虽然在许多应用中，该体系的稳定性令人感兴趣，但在其它应用中，使该体系不稳定的能力可能是主要目标。

US 5783826中已经提出使用包括用于可移动电磁发射器和检测器***的外壳、并可以向其***包含试样的单元(cell)且使其保持垂直的设备来识别来自多相体系的数据。发射器/检测器***可用于测量来自其中的试样的后向散射辐射。如果需要，还可以获取穿透单元中的试样的辐射。通过相对于所述单元逐步移动发射器/检测器***，可以生成试样的相分布(phase profile)。以一定的时间间隔重复该循环，可以揭示表示试样中的不稳定性的相分布中的变化。然而，这又是耗费时间的，并且如果要检验大量的多相体系，则提供足够数目的设备来处理该大量多相体系需要很高的资金支出。

US 6466319公开了在例如通过凝聚或通过某种其它聚合机制来浸没悬浮液中的测量单元并确定尺寸已增大的颗粒所产生的后向散射的量的同时，通过例如搅拌来使悬浮液中的颗粒保持均匀悬浮而确定悬浮液的稳定性。

US 6691057类似于US 5783826，不同之处在于其提出用辐射照射试样单元的整个长度，以同时扫描沿单元的所有点，从而避免由多相体系内的可能快速的变化所产生的错误，这可能在US 5783826提出的线性扫描中出现。另外，US 6691057还公开了通过使单元倾斜作为重力沉淀的辅助来加速单元中的任何沉淀过程。发射器/检测器***也被倾斜以保持其与试样单元之间的取向。

发明内容

本发明涉及用于确定与多相体系有关的性质的方法和装置，其中可容易地处理多个试样。优选地，在该方法和装置中，相对快速地确定该多相体系的性质，或者，在物理过程如此缓慢以致于测量花费相当长的时间的情况下，可以使该确定的成本最小化。

根据本发明，一种确定与多相体系有关的性质的方法包括：

a)形成试样管阵列，每个试样管包含多相体系的试样；

b)以重复的过程，生成每个试样的透射和/或后向散射辐射值的至少两个数据集；以及

c)处理每个试样的数据集以确定该试样的至少一种性质。

本说明书中所使用的术语“试样管”意图涵盖将允许辐射穿透试样或从试样接收后向散射辐射的任何适当的试样容器。通常，该容器将方便地包括试样管，该试样管具有圆形或矩形横截面并由对所使用的辐射透射率高的材料制成。

优选地，根据本发明的方法包括存储数据集。

优选地，根据本发明的方法包括通过朝着每个管发射波并检测透射和/或后向散射波来生成每个数据集。

在优选实施方式中，根据本发明的方法包括通过朝着每个管发射电磁辐射并检测透射和/或后向散射辐射来生成每个数据集。优选地，电磁辐射为紫外线、可见光或红外线，并优选地具有在100μm～10nm、通常为10μm～200nm范围内的波长。

在可选实施方式中，该方法包括朝着每个管发射声波并检测透射和/或后向散射声波。

在一个实施方式中，该方法包括在检测线源形式的透射和/或后向散射波的同时基本上使试样的至少整个轴向范围经受波的作用以形成该试样的数据集。

在优选实施方式中，该方法包括相对于管而轴向地移动波源以便基本上使其中的试样的至少整个轴向范围顺序地经受波的作用并检测透射和/或后向散射波。优选地，该方法包括连续地移动源并通过以一定的时间间隔对所检测的透射和/或后向散射波取样来生成每个试样的数据集。

所述时间间隔被选择为提供大量的透射测量结果，使得可以生成透射相对于试样高度的有意义图表。通常，对于例如20秒的扫描，应记录至少10次测量结果，更优选地应记录至少100次测量结果，更特别是至少400次测量结果。在优选实施方式中，对于20秒的扫描，应记录至少100次测量结果、更优选地约1000次测量结果。

因此，将时间间隔选在0.001秒与2秒之间，更优选地在0.01秒与0.1秒之间，特别是在0.01秒与0.05秒之间。通常，在20秒的扫描期间时间间隔是0.02秒，结果得到1000次透射测量结果。

对于每个试样，完整扫描之间的时间通常可以在1秒至1个月之间变化，更优选地在1分钟至1天之间变化。

在优选实施方式中，该方法包括形成固定的管阵列。在更优选的实施方式中，该方法包括相对于阵列内的管而移动波源。这样做的优点是阵列中的管中的试样在整个试验时段期间保持不受扰动。

在本发明的一个实施方式中，该方法包括相对于每个管移动单一的波源以便由此生成数据集。

在优选实施方式中，该方法包括相对于阵列中的至少两个管同时移动至少两个波源以便同时由此生成数据集。

优选地，该方法包括通过使管与公共的平行轴集合对准来形成阵列。

在本发明的优选实施方式中，这可以通过相对于两个相互垂直的基准面保持每个管来实现，第一基准面是垂直的，并与各个管的侧壁接触，第二基准面是水平的，并与各个管的基底接触。

在优选实施方式中，该方法包括提供取样启动基准面，在波源相对于管的轴向移动期间对该取样启动基准面的检测，启动以所述时间间隔对所检测的透射和/或后向散射波的取样。

在特别优选的实施方式中，所述取样启动基准面包括在下面并与水平面平行的第三基准面。在这种情况下，所述方法包括从所述第三基准面下面相对于管轴向地移动波源，监测检测到的透射和/或后向散射波以检测所述第三基准面，并在检测到所述第三基准面时启动以所述时间间隔对所检测的透射和/或后向散射波的取样。

通过使用基准面来开始所述取样，可以避免由于例如管基底的厚度的轻微差异而引起的扫描变化。还可以使用第二与第三基准面之间的距离作为二次距离校准和检查以保证扫描***正确运行。

一旦预定的距离已被源覆盖，扫描通常终止。在可以用于适当试样的可选实施方式中，通过监测所检测的透射和/或后向散射波并计算确定何时到达液体顶部来终止扫描。

在另一优选实施方式中，该方法包括反复地依次为阵列中的每个管生成第一数据集并随后依次生成每个管的第二和随后的数据集。另选地，该方法可以包括反复地依次为阵列中的子集的每个管生成第一数据集并随后依次为子集中的每个管生成第二和随后的数据集，并随后对阵列中的第二和随后的子集重复此过程。

在又一种可选方式中，该方法具有的灵活性足以允许使用随机程序来进行扫描管阵列或其子集的顺序；或遵循由操作员在进行测量之前预先确定的顺序。

另外，该方法可包括这样的步骤，即确定扫描时间以便对放置在***中的所有试样实现最多次数的以适当定时的扫描。在另一种可选方式中，该方法可以包括基于从先前生成的数据集所检测的改变程度来确定执行测量的顺序。

优选地，该阵列可以包括至少两个、更特别地至少二十个且尤其是至少一百个管。优选地，该阵列不包括多于一千个、更特别地不多于五百个管。通常，该阵列可以包括两百、三百或四百个管。

在本发明的方法中，不需要一次将所有试样都放置在阵列中，而是可以添加附加试样，直到将试样容积充满。还可以在任何时间在整个阵列中用新的试样替换不再需要其更多信息的试样。

此外，根据本发明，一种用于确定与多相体系有关的性质的装置包括：支撑体，在其上面可以装配试样管阵列，每个试样管包含多相体系的试样；波源和至少一个波检测器，该波检测器用于检测每个试样的透射和/或后向散射值；以及计算机部件，其用于反复地操作所述波源和所述至少一个检测器以便生成每个试样的透射和/或后向散射值的数据集，并用于处理每个试样的数据集以确定该试样的至少一种性质。

优选地，该计算机部件能够存储数据集。

优选地，该装置包括能够发射电磁辐射的波源和能够检测该辐射的所述至少一个检测器。

在可选实施方式中，该装置包括能够发射声波的波源和能够检测该波的至少一个检测器。

在一个实施方式中，该装置包括能够生成线源形式的波的波源，由此基本上使试样的至少整个轴向范围可受到该波源的输出的作用，所述至少一个检测器能够接收线源形式的透射和/或后向反射的波。

在优选实施方式中，该装置包括能够生成点源形式的波的波源，所述至少一个检测器能够接收点源形式的透射和/或后向散射波，所述波源和所述至少一个检测器可作为一个部件而相对于管轴向地移动以便使其中的试样的至少整个轴向范围顺序地经受辐射并检测透射和/或后向散射波。

优选地，所述计算机被编程为连续地移动源并通过以一定的时间间隔对所检测的透射和/或后向散射波取样来生成每个试样的数据集。

所述时间间隔被选择为提供大量的透射测量结果，使得可以生成透射相对于试样高度的有意义图表。通常，对于例如20秒的扫描，应记录至少10次测量结果，更优选地应记录至少100次测量结果，更特别是至少400次测量结果。在优选实施方式中，对于20秒的扫描，应记录至少100次测量结果、更优选地约1000次测量结果。

因此，将时间间隔选在0.001秒与2秒之间，更优选地在0.01秒与1秒之间，特别是在0.01秒与0.05秒之间。通常，在20秒的扫描期间时间间隔是0.02秒，结果得到1000次透射测量结果。

对于每个试样，随后的完整扫描可以在时间上相隔1秒至1个月，并且通常为1分钟至1天。

在优选实施方式中，支撑体至少在数据获取时段期间是不可移动的，且波源可相对于支撑体移动并因此而相对于阵列中由其支撑的管移动。这样做的优点是阵列中的管中的试样在整个试验时段期间保持不受扰动。

在本发明的一个实施方式中，该装置包括单个波源，其可相对于每个管移动以由此生成数据集。

在优选实施方式中，该装置包括至少两个波源，每个波源具有相关联的至少一个检测器，所述至少两个波源可相对于阵列中的至少两个管移动以便同时由此生成数据集。

优选地，对于将形成阵列的每个管，可以在上面装配管阵列的所述支撑体包括能够使管与公共的平行轴集合对准的支撑部件。

在本发明的优选实施方式中，这可以由具有两个相互垂直的基准面的支撑部件和保持部件来实现，第一基准面是垂直的，并可与各个管的侧壁接触，第二基准面是水平的，并可与各个管的基底接触，保持部件用于保持与所述基准面接触的各个管。

在优选实施方式中，该装置包括取样启动基准面，在波源相对于管的轴向移动期间对该取样启动基准面的检测，启动以所述时间间隔对所检测的透射和/或后向散射波的取样。

在特别优选实施方式中，所述取样启动基准面包括在所述支撑部件上的第三基准面，所述第三基准面在下面并平行于第二水平面。在这种情况下，所述计算机被编程为从所述第三基准面下面的起始位置相对于管轴向地移动波源并监测所检测的透射和/或后向散射波以检测所述第三基准面，并在检测到所述第三基准面之后启动以所述时间间隔对所检测的透射和/或后向散射波的取样。

在优选实施方式中，用于形成阵列的每个管的所述支撑部件包括基底，两个管支撑构件基本垂直地从该基底突出。所述第一基准面在所述构件中的一个上形成，并在所述构件中的另一个上承载保持部件(优选地是弹性保持部件)，使得保持放置在所述构件之间的管与所述第一基准面接触。基底的所述上下表面包括所述第二和第三基准面，所述保持部件还用于保持管的基底与所述第二基准面接触。

应认识到，需要以一定的精确度来形成表面之间的关系以保证结果的可重复性和精确度。因此，优选的是该表面是加工的表面。表面的加工可以是机械加工，或者，优选地，可以通过激光切割来形成该表面。

优选地，用于阵列中的一排管的支撑部件相互集成，即该支撑部件在公共基底上形成，多对的支撑构件从该公共基底突出；多个这样集成的支撑部件被精确地平行装配并相互水平和垂直地对准以形成可以在其上面装配管的支撑体。

如本说明书中先前所讨论的，本发明的方法和装置在对多相体系的稳定性和不稳定性感兴趣的许多应用领域中具有实用性。该体系包括但不限于食品应用中的水状胶体、饮料乳化液领域中的水中有油的乳化液、个人护理和油田领域的水中有油的乳化液等等。

附图说明

现在将参照以下示例和附图来说明本发明，在附图中：

图1是根据本发明的装置的一部分的透视图表示；

图2是图1所示的试样架的一部分的放大透视图表示，其图形地示出位于部分地通过位于架中的试样管的扫描的位置上的扫描组件；

图3是仅具有一个所述试样位置的完整***的图形表示；

图4～7图形示出相互位于不同位置上的图3所示的扫描组件和试样管，以说明将试样管中的试样的透射分布显现并显示为图表所需的扫描组件的移动顺序；

图8～10示出试样管的图形表示，该试样管包含分别为刚刚被混合、部分沉淀和完全沉淀时的烹饪淀粉试样，还示出了在每个阶段通过对管的顺序扫描所生成的透射图表；

图11是根据本发明的装置中所使用的试样架的优选实施方式的一部分的图形表示；以及

图12是类似于图11的图形表示，但示出多个辐射源和检测器。

具体实施方式

参照图1和2，根据本发明的装置10具有在其上面安装有XYZ机器人14的框架12。机器人14具有一对平行轨16、18，该对平行轨16、18安装在框架12的相对的上侧以形成水平轨道，在该水平轨道上，安装有用于例如沿着X方向而相对于框架12移动的臂20。在臂20上安装有用于沿着Y方向沿臂20移动的组件22，组件22具有从组件22悬垂的垂直取向臂24。在臂24上安装有(沿着Z方向)相对于臂24移动的扫描组件26，扫描组件26包括两个垂直取向的平行支撑构件28、30，平行支撑构件28、30分别承载辐射源32和辐射检测器34。

辐射源32优选地是紫外线、可见光或红外线辐射的源且可以是例如灯、发光二极管(“LED”)或激光器。优选地，源32是能够发射可见光辐射的LED。检测器34能够根据检测器34相对于辐射源32的位置来检测透射或后向散射的紫外线、可见光或红外线辐射。在优选实施方式中，将检测器34设置为与源32相对以检测透射的辐射。检测器34可以是例如光电二极管的光检测器、光电倍增器或照相机。优选地，检测器34是能够检测可见光辐射的固态光电二极管。

提供电动机(未示出)以使臂20沿轨道16、18移动，使组件22沿臂20移动；以及使扫描组件26沿臂24移动。该电动机通常是步进式电动机，其以连续的模式操作，由此使得扫描组件26能够非常精确地相对于框架12而定位并因此相对于由可位于框架12上(图1中为明了起见在框架12上示出)的试样架40承载的试样管36而定位。

试样架40具有上下垂直分开的板42、44，每个板具有四百个孔46、48的阵列，孔46、48的阵列相互对准，由此，成对的孔46、48每个具有公共的垂直轴。因此，位于每对孔46、48中的试样管36全部与公共的平行轴集合(a common set of parallel axes)对准。

孔46、48的周边形成第一和第二基准面，该第一和第二基准面确定试样管36的位置，使得其纵轴基本上垂直。上板42中的孔46的尺寸使得试样管36紧密地配合在孔46中，而下板44中的孔48可以比孔46略小并用于相对于下板44来确定管36的基底的位置。在可选实施方式中，下板44中的孔可以与孔46尺寸相同，但它们不完全延伸穿过下板44。

试样架40的下板44还提供有在每排孔46之间并与每个排尾的孔46相邻的平行狭槽50，由此，每排孔46被一对相邻的狭槽50分在一起。每个狭槽50比成排的孔46的范围略长。狭槽50允许扫描组件26的扫描构件28、30并因此允许扫描组件26的辐射源32和检测器34通过成对的相邻狭槽50，使得源32和检测器34在特定排中的试样管36的相对侧，并能够垂直地贯穿管36的整个轴向长度(参见图2)。

提供了加载有适当的控制和处理软件并具有可见显示屏54的计算机52(参见图3)以控制装置10的操作。

通常，装置10如下操作。

试样架40部分地或完全加载包含要检验的多相体系的试样管36。可以手动地或使用管子自动搬运设备(未示出)将试样管36加载到架40中。在加载期间，可以将架40放置在装置10的框架12上，或者可以将其放置在远离框架12的位置，一旦试样管36被加载到其中，则手动地或使用架自动搬运设备(未示出)将其引入。

由于许多多相体系可能相对快速地开始分离，在优选实施方式中，在向架40中加载试样管36期间，将架40放置在框架12上。这使得计算机52能够在对于所考虑的多相试样的适当时间量级内确定试样管36的初始扫描时间。如下文参照图3～7更详细地解释的，计算机52控制机器人14的电动机将扫描组件26设置在第一试样管36下面并随后垂直地移动组件26，使得辐射源32和检测器34通过管36每侧的一对相邻狭槽50以扫描管36的内含物。

现在参照图3，在单个试样位置处，试样架40的板42、44如先前所述地在垂直位置支撑试样管36。所示的试样管36充满了其中分散有材料颗粒39的液体38，材料颗粒39是例如经烹饪的淀粉颗粒。颗粒39已部分沉淀。

如上所述，扫描组件26具有用于产生光束33的LED 32和用于检测透射的光的光电二极管34。

参照图4，所示的LED 32被保持位于扫描组件26内，指向光电二极管34。LED 32和光电二极管34对准，使得其主轴在同一直线上。所示的组件26在其待机位置，试样管36被固定在组件26之上的位置。显示器54上的图表不记录任何透射，因为当组件26在其待机位置上时，计算机52不获取任何数据，因此，不记录透射。

在图5中，扫描过程已经启动，扫描组件26已从图4所示的其待机位置垂直地移动超过试样架40的下板44的下表面直到LED 32和光电二极管34在试样管36的相对侧的位置。随着LED 32和光电二极管34经过板44的下表面，光束被中断。使用此中断作为计算机52开始记录由光电二极管34接收的透射信号并将其显示在显示器54上所显示的图表上的基准。随着LED 32和光电二极管34经过板44，透射基本为零。然后，光电二极管34记录透射折曲(transmissionbump)56，透射折曲56之后是低/接近零的透射，这是因为大部分光被在此高度处分散在试样管36中的颗粒39阻挡。

随着扫描组件26相对于试样管36而垂直地向上移动，参见图6，中断光束的颗粒的数目减少，由光电二极管34检测到并记录光束33的透射。

随着扫描组件26进一步沿管36向上移动，参见图7，试样管36中的液体38基本无颗粒，因此，光电二极管34接收到的光束的透射水平为高，且图表变平。

现在对图8～10进行参考。

如图8所示，在混合后的零时刻处的良好混合的淀粉分散体中，淀粉颗粒39遍布在试样管36的液体中。扫描管36时获得的透射图具有许多特征。透射随着LED 32和光电二极管34通过板44而基本为零，直到随着它们通过试样管36的明亮的玻璃基底而出现透射峰56。此峰56之后是非常低的透射的区域，在该区域中，光被分散的淀粉颗粒阻挡。然后，由于液气界面处的光通道而出现透射峰58。最终，看到有噪声的相对高的透射区域60，在该区域中，光束通过液体界面-空气界面之上的灰尘和凝结物。

在图9中，淀粉颗粒39已沉淀较短的时间，结果是一些较大的淀粉颗粒39完全沉淀，但沉淀仍在进行中。在扫描试样管36时所获得的透射图中，看到与关于图8所述相同的基本特征。然而，显著的差别在于对应于淀粉分散体的透射现在显示出随着扫描组件26相对于管36垂直移动而透射增加的区域62，增加的透射反应淀粉颗粒的逐渐沉淀，从管36的顶部向下落到底部。

在图10中，已使得淀粉颗粒39完全沉淀，现在所有淀粉颗粒39均堆积在试样管36的底部。在扫描试样管36时所获得的透射图中，看到与关于图8所述相同的基本特征。然而，该图现在显示出两个不同的区域，对应于堆积的淀粉颗粒的低透射区64和对应于留在淀粉颗粒39之上的清澈的上清液的高透射区66。

可以如下使用本发明的方法和装置来检验多相体系的性质。

稳定的乳化液：如果在连续的透射图中存在很小的变化，则稳定的乳化液存在。

不稳定的乳化液：如果多相体系表现出沉淀、形成乳状物、分离成多个层或渐变(fading)，则不稳定的乳化液存在。

当沉淀发生时，该图表现出接近试样管底部的低或零透射的区域，在试样管底部沉淀物聚集，并且连续图显示出在试样管的沉淀物积聚区域之上的区域中透射增加。如果需要，可以根据该数据而导出沉淀物高度，并由此而导出体积。

形成乳状物与沉淀相反，因为例如水中有油的乳化液中的油滴的颗粒上升到试样管中的液体的顶部。在这种情况下，连续的透射图显示出管的较低区域中的透射增加，而管的上部区域中的透射变化很小或减小。

分离成多个层可以在例如其中存在某些细颗粒的体系中存在。因此，较大的颗粒可以沉淀，而较细的颗粒仍保持在悬浮液中，但趋向于积聚成带。由于在与其中有沉淀物积聚的管区域不同的管区域中出现和生成低的透射尖峰，因此该带在连续透射图中很明显。

渐变可以通过透射在管的长度上随时间的逐渐增加来检测。

参照图11，现在将描述试样架的优选实施方式。

试样架70具有多对垂直取向的板72、74(仅示出一对)。每对中的板72、74通过诸如螺栓和隔离管(未示出)的适当固定部件而精确地保持相互的间隔的平行关系。每对板72、74在其末端处被夹在由水平取向的平行支撑杆(未示出)承载的夹紧组件(未示出)中，通过所述水平取向的平行支撑杆，架70可安装在装置的框架12上。该对板72、74被安装为与相邻的板72、74的对间隔开，由此，扫描组件26的LED 32和光电二极管34可以在该对板72、74的相对侧垂直向上移动。

每对板72、74分别提供有多个(例如八个)垂直取向的狭槽76、78，每个板72中的狭槽76与每个板74中的狭槽78对准。狭槽76、78被精确地加工到板72、74中以便：首先、在狭槽76、78的一侧分别提供垂直取向基准面80和82；其次、分别提供形成狭槽76、78的基底的水平取向基准面84、86。基准面80、82和84、86相互垂直。

狭槽76、78的相对的垂直取向壁88、90中的每个分别提供有一对凹槽92、94和96、98。在每对凹槽92、94和96、98中，凹槽与在它们之间通过的水平轴成相对的锐角，以形成板72、74中的等边梯形部分100、102。诸如末端被结合在一起从而形成环的弹簧的弹性构件104中的每个被设置为处于每对板72、74中的对准的凹槽对92、94和96、98中的张力下。

狭槽76和78的尺寸和每对板72、74中的板之间的间距使得在使用中可以将试样管36(仅示出一个)设置在由每对板72、74中的相邻的成对狭槽76、78所限定的凹坑(pocket)中，弹性构件104用来将试样管36压紧而与垂直取向基准面80、82接触。向下推试样管36，直到管的基底接触水平取向基准面84、86，即狭槽76、78的基底。由此，试样管36相对于一对板72、74而被保持在预定的位置上，在该位置上，试样管36被设置成其纵轴被保持垂直。

当使用圆形横截面的试样管36时，这特别重要，因为使光束垂直于试样管36的表面地进入和离开试样管36很重要。这需要光束精确地横穿试样管36的垂直中心线。优选的是，对于圆形横截面的试样管36，不需要其它致动，因此，如本实施方式中所述的经过精确加工的基准面80、82、和84、86使得光束能够横穿试样管36的中心线。

特别地，如图12所示，这还使得能够使用多个LED 32与相应的光电二极管34在一次通过的过程中一起扫描成排的试样管。如图12所示，对于一排八个试样管36，扫描组件26具有安装在水平臂29上的八个LED 32，水平臂29固定在支撑构件28的上端。相应的臂(未示出)被固定于支撑构件30的上端并具有安装在其上面的八个光电二极管34。此布置允许同时分析成排的试样管36中的八个试样。使用例如被加载到计算机52中的单个多通道模/数转换卡由信号处理***来同时并行地获取来自多个光电二极管34的信号。

显而易见地，在使用多个源/检测器布置的装置的本实施方式中，意味着如果需要，可以将机器人14简化为XZ机器人。

在可选实施方式中(未示出)，如果无法获得用于本发明的装置的精确加工部件或者这太昂贵，或者圆形横截面的试样管质量不好，即它们的尺寸不同，则可以为每个检测器/源提供良好的致动机构，该致动机构独立地使每个检测器/源移动到试样管的中心线，该中心线可以由跨试样管的宽度的初始化扫描来确定。致动机构的优选形式为压电致动机构，在该压电致动机构中，施加的电压引起压电晶体的至少一个维度变化。该机构能够实现非常小的精确的定位调节。

实施方式

提出以下实施方式是为了进一步说明和解释本发明，而不应在任何方面将其认为是限制性的。

1.一种用于确定与多相体系有关的性质的方法，包括：

a)形成试样管阵列，每个试样管包含多相体系的试样；

b)以重复的过程，生成每个试样的透射和/或后向散射值的至少两个数据集；以及

c)处理每个试样的数据集以确定该试样的至少一种性质。

2.根据实施方式1的方法，包括通过朝着每个管发射波并检测透射和/或后向散射波来生成每个数据集。

3.根据实施方式1或实施方式2的方法，包括通过朝着每个管发射电磁辐射并检测透射和/或后向散射辐射来生成每个数据集。

4.根据实施方式2或实施方式3的方法，包括相对于管轴向地移动波源以使其中的试样的至少整个轴向范围顺序地受到波的作用并检测透射和/或后向散射波。

5.根据实施方式2～4中的任一项的方法，包括形成固定的管阵列并相对于该阵列中的管而移动波源。

6.根据实施方式2～5中的任一项的方法，包括相对于阵列中的至少两个管同时移动至少两个波源，以同时由此生成数据集。

7.根据前述实施方式中的任一项的方法，包括通过相对于两个相互垂直的基准面保持每个管来形成阵列，第一基准面是垂直的，并与各个管的侧壁接触，而第二基准面是水平的，并与各个管的基底接触。

8.根据前述实施方式中的任一项的方法，包括提供取样启动基准面。

9.一种用于确定关于多相体系的性质的装置，包括：支撑体，在其上面能够装配试样管阵列，每个试样管包含多相体系的试样；波源和至少一个波检测器，该波检测器用于检测每个试样的透射和/或后向散射波；以及计算机部件，其用于反复地操作所述波源和所述至少一个检测器以生成每个试样的透射和/或后向散射值的数据集，并用于处理每个试样的数据集以确定该试样的至少一种性质。

10.根据实施方式9的装置，包括能够发射电磁辐射的波源和能够检测该辐射的所述至少一个检测器。

11.根据实施方式9或实施方式10的装置，包括能够生成点源形式的波的波源，所述至少一个检测器能够接收点源形式的透射和/或后向散射波，所述波源和所述至少一个检测器可作为一个部件相对于管轴向地移动，使其中的试样的至少整个轴向范围顺序地经受辐射并检测透射和/或后向散射波。

12.根据实施方式9～11中的任一项的装置，包括所述计算机被编程为连续地移动源并通过以一定的时间间隔对所检测的透射和/或后向散射波取样来生成每个试样的数据集。

13.根据实施方式9～12中的任一项的装置，其中，支撑体至少在数据获取时段期间是不可移动的，且波源可相对于支撑体移动并因此相对于阵列中的由其支撑的管移动。

14.根据实施方式9～13中的任一项的装置，包括至少两个波源，每个波源具有相关联的至少一个检测器，所述至少两个波源可相对于阵列中的至少两个管移动以同时由此生成数据集。

15.根据实施方式9～14中的任一项的装置，其中，对于形成阵列的每个管，上面可装配管阵列的所述支撑体包括具有两个相互垂直的基准面的支撑部件和用于保持各个管与所述面接触的保持部件，第一基准面是垂直的，并可与各个管的侧壁接触，而第二基准面是水平的，并可与各个管的基底接触。

16.根据实施方式9～15中的任一项的装置，包括取样启动基准面。

在权利要求书中，“包括”或“包含”意图意指“包括以下要素但不排除其它要素”；“由...组成的”或“由...构成”意图意指“不包括多于痕量的除所述要素之外的其它项”；以及“基本由...组成”意图意指“不包括对要求的组合具有任何本质意义的其它要素”。

Claims (18)

1.一种用于确定与多相体系有关的性质的方法，包括：

a)形成试样管阵列，每个试样管包含多相体系的试样；

b)以重复的过程，生成每个试样的透射和/或后向散射值的至少两

个数据集；以及

c)处理每个试样的数据集以确定该试样的至少一种性质。

2.如权利要求1所述的方法，包括通过朝着每个管发射波并检测透射和/或后向散射波来生成每个数据集。

3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，包括通过朝着每个管发射电磁辐射并检测透射和/或后向散射辐射来生成每个数据集。

4.如权利要求2或权利要求3所述的方法，包括相对于管轴向地移动波源以使其中的试样的至少整个轴向范围顺序地经受波的作用并检测透射和/或后向散射波。

5.如权利要求2～4中的任一项所述的方法，包括形成固定的管阵列并相对于该阵列中的管而移动波源。

6.如权利要求2～5中的任一项所述的方法，包括相对于阵列中的至少两个管同时移动至少两个波源，以同时由此生成数据集。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，包括通过相对于两个相互垂直的基准面保持每个管来形成阵列，第一基准面是垂直的，并与各个管的侧壁接触，而第二基准面是水平的，并与各个管的基底接触。

8.如前述权利要求中的任一项所述的方法，包括提供取样启动基准面。

9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，包括存储数据集。

10.一种用于确定关于多相体系的性质的装置，包括：支撑体，在其上面能够装配试样管阵列，每个试样管包含多相体系的试样；波源和至少一个波检测器，该波检测器用于检测每个试样的透射和/或后向散射波；以及计算机部件，其用于反复地操作所述波源和所述至少一个检测器以生成每个试样的透射和/或后向散射值的数据集，并用于处理每个试样的数据集以确定该试样的至少一种性质。

11.如权利要求10所述的装置，包括能够发射电磁辐射的波源和能够检测该辐射的所述至少一个检测器。

12.如权利要求10或11所述的装置，包括能够生成点源形式的波的波源，所述至少一个检测器能够接收点源形式的透射和/或后向散射波，所述波源和所述至少一个检测器可作为一个部件相对于管轴向地移动，使其中的试样的至少整个轴向范围顺序地经受辐射并检测透射和/或后向散射波。

13.如权利要求10～12中的任一项所述的装置，包括所述计算机被编程为连续地移动源并通过以一定的时间间隔对所检测的透射和/或后向散射波取样来生成每个试样的数据集。

14.如权利要求10～13中的任一项所述的装置，其中，支撑体至少在数据获取时段期间是不可移动的，且波源可相对于支撑体移动并因此相对于阵列中的由其支撑的管移动。

15.如权利要求10～14中的任一项所述的装置，包括至少两个波源，每个波源具有相关联的至少一个检测器，所述至少两个波源可相对于阵列中的至少两个管移动以同时由此生成数据集。

16.如权利要求10～15中的任一项所述的装置，其中，对于形成阵列的每个管，上面可装配管阵列的所述支撑体包括具有两个相互垂直的基准面的支撑部件和用于保持各个管与所述面接触的保持部件，第一基准面是垂直的，并可与各个管的侧壁接触，而第二基准面是水平的，并可与各个管的基底接触。

17.如权利要求10～16中的任一项所述的装置，包括取样启动基准面。

18.如权利要求10～17中的任一项所述的装置，其中，所述计算机部件能够存储数据集。

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