DE1813497C3 - Differentialkuvette - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine r.fferentialküvettc mit zwei ebenen parallelen Fenstern und mindestens einer dazwischen angeordneten lichtdurchlässigen Wand, die den Küvettenraum in mindestens zwei Teile für eine Meßsubstanz und eine Vergleichssubstanz teilt und deren Oberflächen zur Richtung der optischen Strahlung einen Winkel ungleich 90" bilden. Derartige Küvctten werden insbesondere zu kontinuierlichen Konzentrationsmessungen von Flüssigkeiten und Gasen auf Grund der Lichtablenkung bei unterschiedlichen Brechzahlen benutzt und als Differentialküvetten bezeichnet. Sie enthalten auf einer Seite der Wand ein Verglcichsmittel und auf der anderen Seite ein Meßmittel, die beide nacheinander vom selben Strahlenbündel durchsetzt werden.

Zur Steigerung der Meßempfindlichkeit dieser Küvettc-n ist es wichtig, daß die Wand oder die Wände möglichst flach zwischen den diametral liegenden, meist zueinander parallelen Küvettenfenstern angeordnet sind. Dadurch wird die Küvettenlänge vergrößert, die Herstellungstechnologie kompliziert, der Probenaustausch beim Durchfluß ungenügend und die Messung an stark absorbierenden Proben unmöglich. Diesem Mangel hat man versucht abzuhelfen, indem man Küvetten mit kleinen Durchmessern baute. Abgesehen davon, daß auch die Länge dieser Küvctten zur Untersuchung stark absorbierender Proben zu groß ist und die Durchflußbedingungen schlecht sind, ist die die Küvetten passierende Lichtmenge ungenügend, oder der Querschnitt des die Küvetten passierenden Lichtbündels muß durch zusätzliche optische Mittel verringert werden.

Zur Vermeidung der aufgezeigten Mangel hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Differentialküvette kurzer Baulänge zu schaffen, die eine hohe Empfindlichkeit der Messung ohne die Verwendung einer schräggestcilten ebenen planparallelen Platte als Trennwand zwischen Vergleichsmittcl und Meßmittel gewährleistet. Darüber hinaus sollen eine gciiüeende Intensität des die Küvette durchsetzenden Lichtes-ohne die Verwendung besonderer optischer Glieder die Messung stark absorbierende; Proben und eine technologisch einfache Herstellung der Küvette gewährleistet sein.

ϊ Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wand stufenförmig ausgebildet ist, die Kanten der Stufen auf jeder Seite det Wand sich in einer Ebene befinden, die parallel zu den Fenstern gerichtet ist, und daß von zwei aufeinanderfolgenden

ίο Flanken der Wandstufen die eine unter einem Winkel ungleich 90 und die andere im wesentlichen parallef zum Strahlenbündel gerichtet ist. Die auf diese Weise ermöglichte kurze Baulänge führt zu keiner Empfindlichkeitseinbuße der Küvette. Das gerin-

J5 gere Volumen ermöglicht außerdem, mit weniger Meßsubstanz auszukommen, einen schnelleren Probenaustausch und die bessere Erfassung kurzzeitiger Schwankungen der Probe. Bei geringer Dicke der stufenförmigen Wand ist ein rascher Temperaturaus-

gleich zwischen Probensubstanz und Verglcichsmittel gewährleistet. Durch die Anordnung mehrerer stufenförmiger Wände hintereinander werden mehrere prismatisch wirkende Kammern innerhalb der Küvette geschaffen und damit die Meßempfindlichkeit

erhöht. Da die Meßempfindlichkeit vom Winkel abhängt, unter dem das Strahlenbündel auf die Trennwand auftrifft, kann jene durch die Ausbildung mindestens eines der Fenster als Fresnelplatte mit lichtablenkender Wirkung noch erhöht werden. Schließlich ist die erfindungsgemäße Differentialküvette leich: herzustellen, weil die stufenförmige Trennwand Randflächen hat, die die Form eines Kreiszylinders besitzen und rechtwinklig zur Hauptausdehnungsrichtung der Trennwand gerichtet sind.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine zweiteilige Differentialküvette,
F i e 2 einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Wand"

F i g. 3 eine dreiteilige Differentialküvette und
F i g. 4 eine Ausbildungsform der Fenster.
In F i g. 1 ist eine Küvette 1 mit zwei Fenstern 2 und 3 und einer stufenförmigen Wand 4 dargestellt, die zwei Kammern 5 und 6 in der Küvette 1 voneinander trennt. Die Wand 4 kann man sich als eine zu den Fenstern 2 und 3 schräge planparallelc Platte vorstellen, welche in Stücke etwa gleicher Breite zerteilt worden ist, die dann zwischen zwei zu den Fenstern 2 und 3 parallelen E₁ und E., aneinander gereiht fest miteinander verbunden worden sind. Die Kammer 5 ist durch einen Stutzen 7 und einen Absperrhahn 8 mit einem Vergleichsmittel füllbar. Für die Kammer 6 besitzt die Küvette 1 zwei Durchflußöffnungen 9 und 10, durch die die Probensubstanz in Richtung der Pfeile A in die bzw. aus der Kammer 6 gelangt. Die Küvette 1 wird von einem Bündel paralleler Lichtstrahlen 11 durchsetzt, die durch die Fenster 2, 3 und die Wand 4 höchstens eine Parallelversetzung erfahren. Während die Lichtstrahlen 11 auf die optisch wirksamen Flanken 12 (F i g. 2) der Wand 4 möglichst flach auftreffen, sind sie zu den optisch unwirksamen Flanken 13 unmittelbar vor dem Auftreflen im wesentlichen parallel. Die prismatische Ausbildung der Kammer 6 hat eine Winkelablenkung der Lichtstrahlen 11 zur Folge, deren Größe von der Brechungsdifferenz von Proben- und Vergleichssubstanz abhängt.

F i g. 3 stellt eine Küvette 14 mit zwei Fenstern 15,

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16 und /wci stufenförmigen Wänden 17, 18 dar, die die Küvette 14 in zwei Kammern 19 und 20 für die Probensubstanz und eine Kammer 21 für das Vergleichsmittel teilen. Die Fenster 15 und 16 sind auf entgegengesetzten Seilen als Fresnelplatten ausgebildet, die zusammen ebenso wie die Wände 17 und IS. die beispielsweise durch das Fenster 15 eintretenden l.ichtstruiilen parallel zu sieh seihst versetzen, wenn alle drei Kammern 19, 20 und 21 mit der gleichen Substanz gefüllt sind. Ist die Kammer 21 mit Vergleichssubstanz und sind die Kammern 19 und 20 mit Probensubstanz gefüllt «der umgekehrt, so werden die Lichtstrahlen so aligelenkt, daß sie unter einem möglichst flachen Winkel etwa parallel zu den unwirksamen Flanken auf die wirksamen Flanken dei Wand 17 !reffen.

Zum Füllen und Entleeren der Kammer 21 dient ein Stutzen 22. Dem Durchfluß durch die kammern 19 und 20 dienen die Stutzen 23. 24 und 2s 26.
Die Fresnelsiruktur kann sich auch aul den eman-

der zugekehrten oder auf gleichen Seüen der Fenster 15 und 16 befinden. Anstatt aul nur erne. I lache kann, wie in F i g. 4 dargestellt, jedes Fenster auch auf beiden Seiten mit Fresnelstrukturen versehen sein Fs ist auch möglich, nur eines der Fesnter 1_?

xo und 16 ein- oder beidseitig mit einer Fresnelslrukun zu versehen. Vom Material der Fenster und der Mu fenförmigen Wand wird nur gelordert, daß es hehr durchlässig ist. Durch Verspiegelung des zweiten Fensters3 oder 16 kann die erfmdungsgemaUe Ku-

vette auch im Autokollimationsstrahlengang verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Differeniialküvette mil zwei ebenen parallelen Fenstern und mindestens einer dazwischen angeordneten lichtdurchlässigen Wand, die den Küvettenraum in mindestens zwei Teile für eine Meßsubstanz und eine Vergleichssubstanz teilt und deren Oberflächen zur Richtung der optischen Strahlung einen Winkel ungleich 90 bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand stufenförmig ausgebildet ist, die Kanten der Stufen auf jeder Seite der Wand sich in einer Ebene befinden, die im wesentlichen parallel zu den Fenstern gerichtet ist, und daß von zwei aufeinanderfolgenden Flanken der Wandstufen die eine unter -inem Winkel ungleich 90 ' und die andere im wesentlichen parallel zum Strahlenbündel gerichtet ist.

2. Küvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Fenster mit mindestens einer Fresnelstruktur versehen ist.