DE2022736A1

DE2022736A1 - Absorptionsanalysegeraet mit Sonde

Info

Publication number: DE2022736A1
Application number: DE19702022736
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing H Goertz; Tressel Willard James
Original assignee: Nuclear Chicago Corp
Current assignee: Nuclear Chicago Corp
Priority date: 1969-05-16
Filing date: 1970-05-09
Publication date: 1970-11-26
Also published as: FR2047789A5; AU1504570A; ZA703303B; CH517941A; NL7007109A

Description

PATENTANVWiT ' „ _J '_n„

DlPL-ING. 5· Mai 197ο

HELMUT GDRTZ »/H i Frankfurt am M«|j| 70

Fuelear-Chicago Corporation, Des Pläines, 111., U.S.A.

Absorptionsanalysegerät mit Sonde

Die Erfindung betrifft ein Gerät für Absoprtionsanalysemessungen von gasförmigen oder flüssigen Materialien, und insbesondere eine optische Sonde als Bestandteil dieses Geräts. Die Sonde kann schnell und wiederholt in automatisierten oder halbautomatisierten Anlagen einer Analyse einer Anzahl von Testproben gasförmiger oder flüssiger Materialien benutzt werden. Die Erfindung kann beispielsweise in einer medizinischen Üntersuehungsanlage Anwendung finden,wo die analysierendaiMaterialien beispielsweise Proben physiologischer Flüssigkeiten, wie Blut oder Urin, sind, die zur Absorptionsanalysenmessung beispielsweise durch Zugabe von Farbreagenzien oder auf andere Weise vorbereitet wurden. Die Erfindung kann außerdem auf anderen G_ebieten wie beispielsweise der Analyse oder dem Testen von anderen Flüssigkeiten und gasförmigen Materialien, wie Rauch oder Luftverschmutzungen, Anwendung finden.;

In der US-Patentschrift Eo.3 o68 742 ist eine Einrichtung zur Kolorimetrie, insbesondere für Blutmessungen in vivo offenbart, jedoch ohne einen geknickten oder reflektierend umgekehrten Iiichtweg durch das Testmedium, wodurch die vorliegende Erfindung gekennzeichnet ist. Aus der US-Patentschrift No. 3 392 623 ist ein Gerät für Absorptionsmessungen bekannt, welches unter anderem einen relativ komplizierten Vergleich durch Zerhacken von tatsächlichen ("Proben"-) und Standard ("Bezugs".-) Lichtbündeln benötigt sowie eine Sonde, in der

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eine optische Linse und eine Haltevorrichtung hierfür Glieder der Sonde sind. Dieses ist bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.

Die Erfindung betrifft ein Gerät für Absorptionsanalysensessungen gasförmiger oder flüssiger Materialien und insbesondere eine optische Sonde als Bestandteil eines solchen Gerätes mit einer erhöhten Genauigkeit für die Analysebestimmungen, was ein besonderes Moment bei medizinischer Anwendung darstellt^ indem ihre optische Anordnung hohe Empfindlichkeit und Reproduzierbar-= keit zuläßt und indem Übertragungen von Materialien zwischen aufeinanderfolgenden Immersionen der Probe in gasförmige oder flüssige Testmaterialien vermieden sind_s mit einem Probenglied geringer Größe, so daß Probenvolumina von Testmedien entsprechend klein sein können* und mit einem einfachen Aufbau, so daß sie einfach für den Einbau in automatisierte Anlagen angepaßt und wirtschaftlich hergestellt werden kann» .""-..

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichfceiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Besehreib-ung«,

Es zeigen?

Fig. 1 ©ine schematische Darstellung des Gerätes für Absorpti^ onsmessungen nach der Erfindung, ·

Fig. 2 eine Seitenansicht der Sünde,

Fig. 3 eine Endansicht der Endfläche des Hauptteiles der Sonde₉ aufwärts vom Schnitt 3-3 nach Figo 2 gesehen,

Fig. 4 eine Seitenschnittansieht des Hauptteiles der Sonde nach Fig, 2 entlang der Linie 4-4 von Figo 3,

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Pig. 5 eine Seitenansicht des unteren Abschnittes der Sonde nach Fig. 2, wobei dieser untere Abschnitt in eine Flüssigkeitsprobe eingetaucht ist, derenBehälter transparent ist,

Fig. 6 den Einfluß der Gestaltung von Endabschnitten der optischen Fasern in der Sonde,

Fig. 7 eine als Beispiel dienende Kombination von gestalteten optischen Faserenden," die besonders wirksam sind, wenn das Testmedium einen niedrigen Refraktionsindex hat,

Fig. 8 .den Einfluß eines konkaven Reflektors, und

Fig. 9 eine ebene Ansicht eines spitzen Abschnittes der Sonde von Fig. 2j abwärts vom Schnitt 3-3 von Fig. 2 gesehen.

Das erfindungsgemäß e Gerät weist in seiner als Ausführungsbeispiei dargestellten Form folgende Teile auf: eine Sonde To, einen Hauptteil 2o der Sonde 1o, ein erstes oder eingangs-licht leitendes Mittel 22, eine Matrix aus liehtisolierendem ,Material 24, ein zweites oder ausgangs -licht}.eitendes Mittel 26, eine untere liffläche 28 des Hauptteiles 2o, ein Halsabschnitt 3o der Sonde 1o, ein Spitzenabschnitt 4o der Sonde 1o, einen Reflektorabschnitt 45 der Spitze 4o, einen Ablaufpunkt 46 der Spitze 4o, eine Probe 6o, einen Behälter 62 für die Probe 6o, einen* Förderer 64 für die Behälter 62, einen Zwischenraum 66 zwischen gegenüberliegenden Abschnitten des Hauptteiles 2o und der Spitze 4o der Sonde 1o, eine LichtcLuelle 7o, einen fotometrischen Detektor 71 zugeordnet der Quelle 7o, eine Rückkopplungssteuerung 72 zugeordnet dem Detektor 71 und derQuelle 7o, ein Kollimatorlinsensystem 74, einen fotometrischen Detektor 76 ·

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zugeordnet dem Ausgangsmittel 26, Instrumentierung 77 für den Detektor 76, einen Eingangslichtweg 78 von der Quelle 7o über das Ausgangsmittel 72 und den Zwischenraum ?6 zu dem Reflektor 45 und einen Ausgangslichtweg 79 von dem Reflektor45 über den Zwischenraum 66 und das Ausgangsmittel 26 zu dem Detektor 76.'

Die beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthält sowohl optische wie mechanische Aspekte als auch Aspekte der Materialauswahl.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der optischen Anspeite. Die Quelle 7o sendet Strahlen aus, beispielsweise" Licht im sichtbaren Spektrum, welche entlang des Eingangsweges 78 über das Eingangsmittel 22 und über den Zwischenraum 66 zu dem Reflektor 45 geleitet wird. Dann werden die Strahlen entlang des Ausgangsweges reflektiert, zurück über den Zwischenraum 66 und über das Ausgangsmittel 26 zu dem Detektor 76. Die Strahlungen überschreiten den Spalt 66 in einem geknickten oder reflektierend umgekehrten Weg und ohne Zwischenschaltung eines Aufbauelementes außer dem Reflektor 45. Wenn sich ein bestimmtes Untersuchungsmedium in dem Zwischenraum 66 befindet, erzeugt ä/er Teil der Strahlung, der tatsächlich den Zwischenraum übersöhreitet - das ist der Teil, der in dem Medium nicht absorpiert wird - einen zugehörigen Absorptionsanalyseindex» Dieser nicht absOrbierte, reflektierte Teil wird von dem Detektor76 nachgewiesen und gemessen. Die Messung wird auf dem Instrument ausgegeben oder sie wird auf andere Weise verarbeitet. Entsprechend der Ausführung sollte für jede Absorptionsanalysenuntersuchung das licht von der Quelle 7o durch im wesentlichen unveränderliche spektrale Zusammensetzung und besonders konstante Helligkeit gekennzeichnet sein. Damit die Quelle 7o diese Eigenschaften aufweist·,

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kann diese beispielsweise eine Quarziodlampe sein; die Quelle kann durch, einen Foto-FET (Feldeffekttransistor) -Detektor 71 betrachtet werden. Die Kraftversorgung für die Quelle kann von einer zugeordneten Rüekkopplungssteuerung 72 geregelt sein. Diese Eigenschaften befreien das Absorptionsmeßgerät von unerwünschten Einflüssen, die sonstteispielsweise durch Altern der ν Quelle entstehen können. Besonders die Verwendung eines Detek-, ι tors mit hoher Stabilität, wie der Foto-FET 71 ermöglicht es, daß das Gerät ohne die Notwendigkeit arbeitet, daS von der Quelle ausgehendes Licht abgespalten und durch Zerhacken ein abgespaltener Teil der Eingangsliohtstrahlen mit Ausgangslichtstrahlen verglichen wird. Ein solches Aufspalten und Vergleichen entspricht der lehre der US-Patentschrift No. 3 392 623. Das Eingangsmittel 22 und das Ausgangsmittel 26, als optische Elemente, sind wirksame, nicht absorbierende lichtleiter. Fig. und 4 veranschaulichen beispielsweise ihre mögliche Anordnung als Glieder der Sonde to. In der Sonde 1o ist das Eingangsmittel 22 eine angezogene, im allgemeinen zylindrische, zusammengesetzte, mit einem Überzug versehene optische Glasfaser, die über den größten Teil ihrer länge axial und zentral angeordnet I ist. Ihr Durchmesser liegt in der Größenordnung von einem Millimeter. Das Ausgangsmittel 26 weist sechs getrennte langgezogene, im allgemeinen, zylindrische, zusammengesetzte, mit einem Überzug versehene optische Glasfasern auf, die innerhalb des Hauptteiles 2o radial um die und im allgemeinen parallel zu, aber im Abstand von der einzelnen zentralen Faser des Eingangsmittels 22 angeordnet sind. Der Durchmesser jeder Ausgangsfaser liegt,in der Größenordnung vono_f 5 Millimeter. Alle Eingangs- und Ausgangsfasern in dem Hauptteil 2o sind eingebettet und dicht gehalten in einer Matrix 2$, beispielsweise

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aus schwarzem Epoxymaterial. Die Matrix 24 gibt dem Hauptteil 2o die Form und Festigkeit, und, was wichtig ist, sie lichtisoliert die einzelnen Fasern voneinander (mit Ausnahme über die Wege 78 und 79) und verringert oder vorzugsweise verhindert eine Wechsewirkung zwischen ihnen.

Das Eingangsmittel 22 und das Ausgangsmittel 26 können andere ^ Materialien und andere spezifische Aufbauten aufweisen. Das Ausgangsmittel 26 kann beispielsweise eine einheitliche zylindrische Schale oder gegossenes transparentes Polyolefin oder Glas mit einem Metallüberzug niedrigen Eefraktionsindexes wenigstens auf der inneren Oberfläche dieser Schale, die um die und koaxial zu der einzelnen zentralen Faser des Eingangsmittels mit einer geeigneten lichtabsorbierenden Schicht zwischen dem Metallüberzug auf der zentralen Faser und dem Metallüberzug auf der Sehale angeordnet ist. Anstatt in einer konzentrischen oder koaxialen oder radialen Beziehung zueinander können das Eingangsmittel und das Ausgangsmittel, in der Sonde, in einer besonderen koplanaren oder Seite an Seite-Beziehung mit einer lichtisolierenden Schicht zwischen ihnen angeordnet sein. In vielen. Fällen sieht W das Eingangsmittel 22 eine einheitliche physikalische sowie, optische Verbindung zwischen der Sonde 1o und einem Punkt bei oder wirksam in der Nähe der Quelle 7o vor.; Iii einigen Fällen kann jedoch eine gewisse physikalische Unterbrechung in dein Eingangsmittel notwendig oder wünschenswert sein. Beispielsweise kann der Durchmesser des Eingangsmediums von etwa einem lEillimeter zu gering sein und eine ungenügende Abmessung für eine wirk?· same Darstellung der Quelle sein und in einem solchen Fall kann eine zusammengesetzte faser»optische Übergangskupplung zwischen einem benachbarten Stück des Eingangsmittels mit größerem Durchmesser und einem entfernten Stück mit geringerem Durchmesser als Element des Eingangsmittels eingesetzt sein« Ähnlich kann

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eine Kupplung in anderen Fällen vorgesehen sein, wo irgendwelche physikalischen oder baulichen Unterbrechungen des Eingangsmittels notwendig oder wünschenswert sind.

Der geknickte und baulich ununterbrochene Weg, auf dem das Licht von der Quelle 7o den Zwischenraum 66 überschreitet, ist ein bemerkenswertes Merkmal der Erfindung, da die eigene Fähigkeit des Absorptionsmeßgerätes für die Ausführung analytischer .Bestimmungen mit Genauigkeit, Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit eine Funktion der länge des Lichtweges durch die Testflüssigkeit ist. Umso langer der Weg, desto besser können solche Bestimmungen sein. Verglichen mit anderen Geräten von annähernd gleicher Größe, aber ohne das Merkmal eines geknickten Lichtweges durch das Untersuchungsmedium verdoppelt die Erfindung wiiteam die Weglänge, wodurch die Fähigkeit für die Messungen erhöht wird. Ähnlich können ohne die Notwendigkeit irgendwelcher anderer Bauglieder oder Unterbrechungen in dem Spalt 66 die Größe des Hauptteiles 2o, der Spitze 4o und des Zwischenraumes selbst klein sein, ohne die Eigenschaften der Erfindung zu verschlechtern. Die eine Seite des Zwischenraumes 66 weist eine Endfläche 28 des Hauptteiles 2o auf. Wie in Fig.· 3 dargestellt, enden der äußere Teil des Eingangsmittels 22 und die Eridteile der sechs Fasern des Ausgangsmittels 26 an oder in de,r Nähe der Endfläche 28» Die andere Seite des Zwischenraumes 66 wird■·.· von dem Reflektor 45 der Spitze 4o gebildet, die im Abstand von der Endfläche 28 über einen Hals 3o, wie in Fig. 2 und 9 dargestellt, angeordnet ist. Die reflektierende Oberfläche des Reflektors 45 kann, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt, im allgemeinen parallel mit der Endfläche 28 sein. Eine solche Parallelität ist jedoch nicht in allen Fällen eine notwendige Bedingung.

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Wie in Pig. 5 gezeigt, wo die Probe 6o eine Flüssigkeit ist, wird die Sonde 1o vorzugsweise tief genug in die Probe eingetaudifc, so daß die Endfläche 28 etwas unter der offenen, oben liegenden Fläche der Probe in dem Behälter 62 ist und die Lichtwege 78 und 79» geknickt, den Zwiadienraum 66 derart'durchschreiten, daß die ganz innerhalb der Probe liegen. Die betriebsmäßige Zuordnung der Sonde 1o und der Probe 6o schafft einen Lichtweg durch die Probe von definiter und maximaler Länge. Ein typischer" Lichtweg hat eine Länge von etwa 6,25 mm«

Die Ausführung des Absorptionsmeßgerätes nach der Erfindung und insbesondere die der Sonde to kann verbessert werden, wenn, die Reflektion des nichtabsorbierten Lichtes von der Quelle 7o durch die Probe 62 und über den Reflektor 45 zu dem Ausgangsmittel 26 und dem Detektor 76 auf ein Maximum gebracht wird« Ebenso sollte zum Zwecke einer guten Ausführung das Ausgängsmittel 26 ein Licht von irgendeiner größeren Quelle erhalten. Zu diesem-Zweck könnten ein oder mehrere spezielle, Verbesserungen Anwendung finden. Eine dieser Verbesserungen sieht eine Kollimierung des in das Eingangsmittel 22 eintretenden Lichtes ^ ;beispieisweise mit Hilfe eines Linsensystems 74 nach Figo 1, vor, wodurch die Reflektionsfähigkeit dieses Lichtes, wenn es dem; Reflektor 45 zugeführt wird, erhöht wird. Eine zweite Verbesserung betrifft die Gestaltung der Enden der optischen Fasern an oder in der Nähe der Endfläche 28, beispielsweise durch Zusammenlaufen oder Erweitern oder durch Krümmung, um auf den, Reflektor 45 und/oder am Ende des Ausgangsmittels 26 besondere "Ausgangs⁸'- oder "Abnahme "-Iu st er, wie in. Fig· β dargestellt/zu- erhalten. \ Fig. 6A stellt einfach einen im/allgemeinen zylindrisch-en-s nicht verformten Endteil einer, optischen faser mit einem typischen,- innen reflektierten Lichtstrahl dar« Ein iöusammenlauf.endles Faserende (Fig. 6B) fördert ein "Ring"-luster der Lichtverteilung,

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und vergrößert den Winkel (relativ zu der Achse der laser) der Dispersion oder Abnahme. Ein auseinanderlaufendes !faserende (Fig. 6C) neigt zum Konzentrieren des Musters und kann insbesondre rützlich sein am·Vorderende des Eingangsmittel 22. Eingebogenes Faserende (Fig. 6D) neigt ebenfalls zur Konzentration des Musters; Fig. 7 stellt eine Kombination gestalteter Faserenden dar, die insbesondere wirksam sein können, wenn das Testmedium Luft oder ein anderes Material mit niedrigem Refraktionsindex ist. Eine dritte Verbesserung betrifft die Benützung einer konkaven Fläche auf dem Reflektor 45. Wie in Fig. 8 dargestellt, kann ein konkaver Reflektor von Vorteil sein, wo das Eingangsmittel 22 und das Ausgangsmittel 26 in Seite-an-Seite-Beziehung liegen. Eine vierte Verbesserung betrifft den Hals 3o, der so gestaltet sein kann, daß er einen Querschnitt wie in Fig. 3 und 9 dargestellt aufweist, un zu vermeiden, daß irgendwelche äußere Reflektionen dem Ausgangsmittel 26 zugeführt werden. Ein wichtigeiji'aktor, der bei allen Verbesserungen beachtet werden muß, ist der Refraktionsindex des Testmediums. Dieser Index kann für ein beliebiges gegebenes Material äußerst konstant sein. /

Da die Lichtwege 78 und 79 direkt durch die Testprobe laufen, ist die Erfindung keinen zusätzlichen oder äußeren unerwünschten optischen Einflüssen, die beispielsweise von der Eigenschaft des Behälters von der Probe herrühren, ausgesetzt. Obgleich die optischen Aspekte der Erfindung allgemein in Bezug auf Licht des sichtbaren Spektrums beschrieben wurden, kann sie auch in Verbindung mit anderen Strahlungen oder Erscheinungen und Ausführungsformen hierfür benutzt werden, die abhängig sind von der Benutzung in der Weis eirund in Übereinstimmung mit den Grundlagen der vorliegenden Beschreibung. , .

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Die mechanischen Aspekte der Erfindung "betreffen hauptsächlich die Anordnungen für das und die Umstände bei dem Eintauchen der Sonde 1o nacheinander in jede eine Anzahl von getrennten flüssigen Proben, wie die Probe 60, und den Transport dieser Proben zu der Sonde. Das Eintauchen kann von Hand vorgenommen werden, die Sonde wird jedoch erwartungsgemäß häufig in automatisierten Anlagen verwendet. Beispielsweise kann mit Hilfe von antreibenden und beweglichen Zubehörteilen die Sonde zwischen einer angehobenen Position und einer abgesenkten Betriebsposition, bei der Reflektor und Sondenkörper in eine Probe eintauchen, hin- und herbewegt werden. Die optischen Pasern des Eingangsmittels 22 und des Ausgangsmittels 26 haben genügende Länge und Flexibilität, um eine solche Bewegung zu ermöglichaa. Andererseits können, wo diese mehreren Komponenten geringe Größe haben und für kompakte Anordnung angepaßt sind, eine Lichtquelle 7o„ ein Detektor 76 und eine Sonde 1o in einerveinzigen Anordnung zusammengefaßt sein; diese Anordnung wird dann in der beschriebenen Weise bewegt. Eine solche Anordnung oder die Sonde kann auch quer über eine Reihe solcher Behälter bewegt werden. Jeder einer Reihe von Behältern kann schrittweise zu einer Station unter der Sonde gebracht werden. In diesem Fall könnte der Förderer 64 ein Band sein. Die Behälter können aber auch zu einer fixierten Sonde bewegt und angehoben werden. Die Behälter 62 können festgelegte Glieder sein, die Vertiefungen bilden und, einstückig mit dem Förderer 64 verbunden sind; sie können aber auch abnehmbare Glieder sein, wie beispielsweise Küvetten, die auf dem Förderer aufgenommen und gehalten werden können.

In der relativ geringen Größe des eingetauchten Teiles der Sonde 1o braucht bei der Erfindung das gasförmige oder flüssige Material einer Probe 60 nur wenige Kubikzentimeter an Volumen zu haben. Auch bei solchen geringen Volumina können die Proben

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Mengen an Flüssigkeit oder Teilchen fester Substanzen enthalten, die zum Ablagern oder Anhaften an Objekten neigen, die eingetaucht werden und dann von einer Probe abgezogen werden. Wenn diese abgelagerten oder anhaftenden Substanzen an der Probe Io zwischen aufeinanderfolgenden Eintauchungen übertragen würden, könnte die Wirksamkeit des gesamten Absorptionsmeßgerätes und die Richtigkeit der analytischen Bestimmungen, die hiermit ausgeführt werden, beeinträchtigt werden, da die nachfolgenden Prob en durch s ölehe übertrag enen Sub s tanz en kontamini ert würd en und nicht representativ für und nicht richtig beziehbar auf ein Subjekt wären, das irgendeines der nachfolgenden Probe güefert hat. Außerdem könnten solche übertragenen Substanzen das optische System der Sonde beeinträchtigen. ■

Aus diesem Grunde sind die eingetauchten Teile der Sonde besonders angepaßt, um solche Übertragungen zu vermeiden. Diese Teile sind so aufgebaut, daß kein Material von der Probe 60 eingefangen und zurückgehalten wird. Außerdem haben der Hals 3o und die Spitze 4o eine Geometrie, die den Abfluß des Materials durch Einfluß der Scherkraft fördern. Abhängig von der AbzugsgeschwindigkeitKin Übereinstimmung mit der und nicht überschreitend die Dehnungsfestigkeit des Oberflächenfilms der flüssigen Probe 60 sind die Flußlinien derart, daß die Flüssigkeit abfließt, ohne isolierte Tropfen zurückzulassen. Eine typische Abzugsgeschwindigkeit der Sonde liegt in der Größenordnung von 6,25 bis 12,5 Millimeter pro Sekunde. Da Parallelität zwischen Reflektor 45 und Endfläche 28 nicht erforderlich ist, kann die Spitze 4o einschließlich des Reflektors 45 schräg nach unten und/oder die Endfläche 28 schräg nach oben angeordnet sein, um den Materialabfluß zu fördern.

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Die Anwendung der Sonde 1o ist nicht auf diskrete gasförmige oder flüssige Proben bestimmt. Sie kann auch als Monitor in einem sich bewegenden Strom des gasförmigen oder flüssigen Materials angeordnet sein.

Die Materialien zur Herstellung der eingetauchten Teile der Sonde können in diesem Zusammenhang wichtig sein. Die Epoxymatrix 24 _? beispielsweise kann im wesentlichen unbenetzbar durch einen hydrophoben Überzug, beispielsweise aus Silikonmaterial, gemacht sein. Ein Polyolefinmaterial, aus dem der Hauptteil 2o gebildet ist, weist ebenfalls Flüssigkeiten ab. Der Hals 3o kann aus dem gleichen oder anderen vergleichbaren hydrophoben Materialien hergestellt sein. Die Spitze 4o einschließlich des Reflektors 45 kann ein zahnärztlicher rostfreier Stahl sein*

Eine andere Ausführungsform der Erfindung - insbesondere wo eine Anzahl von Behältern, wie beispielsweise der Behälter 62, vorhanden und diesen Behälter einstückig mit dem Förderer 64 verbunden und andererseits zur Wiederbenutzung beispielsweise, nachdem sie von einer Probe geleert und abgespült oder gereinigt, befriedigend sind - versieht jeden solchen Behälter mit seinem eigenen Reflektor. Hier ist der Boden jedes solchen Behälters mit einem dauerhaften Reflektor oder einem reflektierenden Überzug versehen. Bei dieser anderen Ausführungsform braucht die Sonde nicht den Reflektor 45 an der Spitze oder überhaupt keine Spitze 4o zu tragen. Hierbei wird der Zwischenraum 66 einerseits durch die Oberfläche 28 der Sonde, wenn diese in der eingetauchten Stellung in wirksamer Zurodnung mit der Probe 6o angeordnet ist, auf der anderen Seite durch den Reflektor, mit dem der Be-" halter der Probe ausgestattet ist, gebildet.

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Claims

Patentansprüche:

1. Alisorptionsmeßgerät zur Analyse eines gasförmigen oder flüssigen Materials, gekennzeichnet durch eine Strahlenquelle, ■wobei die Strahlen die Eigenschaft haben, teilweise absorbiert zu werden, wenn sie durch eine Probe des gasförmigen oder flüssigen Mediums gerichtet werden, einen Detektor für solche Strahlen, eine Sonde mit einem Sondenkörper und einen Reflektor, der mit dem Sondenkörper verbunden und im Abstand zu diesem angeordnet ist, einen Eingangsleiter für die Strahlen, der zwischen der Quelle und dem Sondenkörper angeordnet ist und die Strahlen so richtet, daß sie den Sondenkörper in einen Weg durch die Probe zu dem Reflektor verlassen, und durch einen Ausgangsleiter für solche Strahlen, der zwischen dem Sondenkörper und dem Detektor liegt, und der, innerhalb der Sonde, von dem Eingangsleiter getrennt ist, wodurch, wenn eine Probe sich zwischen dem Sondenkörper und dem Reflektor befindet, Strahlen, die aus dem Sondenkörper in den Weg zu dem Reflektor austreten und von da reflektiert in einen Weg dorthin gerichtet und nicht von der Probe absorbiert sind, zu dem Detektor geleitet werden.

2. Absorptionsmeßgerät zur Analyse eines gasförmigen oder flüssigen Materials, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle bekannter spektraler Zusammensetzung, einen fotometrischen Detektor, eine Sonde mit einem Sondenkörper und einem Reflektor, der an dem Sondenkürper hängt und zu diesem im Abstand angeordnet ist, einen ersten Lichtleiter, der zwischen der Quelle und dem Sondenkörper angeordnet ist und von ihm geleitetes Licht so richten kann, daß es den Sondenkörper in einen Weg durch das gasförmige oder flüssige Medium in

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Richtung des Reflektors verläßt, und einen zweiten Lichtleiter, der zwischen dem Sondenkörper und dem Detektor liegt ' und der, mittels des Sondenkörpers, lichtisoliert ist von dem ersten Lichtleiter, wodurch _$ wenn eine Probe des gasförmigen oder flüssigen Materials zwischen dem Sondenkörper und dem Reflektor liegt, wenigstens ein Teil des Lichtes von der Quelle, das aus dem Sondenkörper in einen Weg durch die £robe in Richtung des Reflektors austritt und von dort reflektiert gerichtet wird in einen Weg durch die Probe in Richtung des zweiten Lichtleiters und nicht von der Probe absorbiert wird, von dem zweiten Lichtleiter aufgenommen und zu dem Detektor geleitet wird.

5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde eine erste und eine zweite Position annehmen kann und zwischen diesen hin™ und lierbewegbar ist, und daß der erste und der zweite Lichtleiter eine Länge und eine Flexibilität haben, um diese Lagen und Bewegungen der Sonde zuzulassen.

Ac Gerät nach Anspruch 3_S gekennzeichnet durch einen Träger mit einer Anzahl von Vertiefungen, von denen jede eine Probe des gasförmigen oder flüssigen Materials enthalten kann und ein nach oben angeordnetes offenes Ende aufweist, wobei der Träger zur schrittweisen Bewegung angeordnet ist, so daß jede der Vertiefungen aufeinanderfolgend zu einer Station unter der Probe bewegt, dort angehalten und von dieser wegbewegt wird und wobei, wenn der Träger mit einer Vertiefung in einer solchen Station angehalten wird, die Sonde aus ihrer ersten Stellung über das obere Ende der Vertiefung in eine zweite Stellung gebracht wird, in der der Reflektor und ein Teil des Sondenkörpers sich innerhalb der Vertiefung befinden, und wobei dann die Sonde in die erste Position zurückgeführt wird,,

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5. Gerät für die Absorptionsanalyse einer Anzahl von diskreten flüssigen Proben, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, einen fotometrischen Detektor, einer Anzahl von Behältern für flüssige Proben, wobei jeder Behälter einen Zugangsweg aufweist, eine Sonde mit einem Sondenkörper und einem Reflektor, der mit dem Sondenkörper verbunden, im Abstand zu diesem und im allgemeinen auf diesen zugerichtet ist, wobei die Sonde relativ zu den Behältern bewegt werden kann, so daß, wenn eine Probe sich in jedem der Behälter befindet, der Reflektor über jeden Behälterzugangsweg aufeinander- :" folgend in die Probe in jeden der jeweiligen Behälter ein-

aus diesen

getaucht undrherausgezogen werden kann, einen ersten Lichtleiter zwischen der Quelle und dem Sondenkörper, von dem Licht von der Quelle zu dem Sondenkörper geleitet und, wenn der Reflektor in eine Probe eingetaucht ist, so gerichtet wird, daß es aus dem Sondenkörper in einen Weg in Richtung des Reflektors austritt, und einen zweiten Lichtleiter zwischen dem Sondenkörper und dem Detektor, der innerhalb des Sondenkörpers, lichtisoliert ist von dem ersten Lichtleiter und der, wenn der Reflektor in eine Probe eingetaucht ist, wenigstens einen Teil des Lichtes von der Quelle aufnehmen kann, der die Probe durchquert I und Von dem Reflektor in einen Weg in Richtung des zweiten Lichtleiter!! gerichtet wird, wodurch Licht, welches nicht von der Probe absorbiert wird, zu dem Detektor zur fotometrischen Bestimmung geleitet wird.

6. Gerät zur Absorptionsmeßanalyse einer Anzahl von diskreten flüssigen Proben, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle mit spezifischen Spektralgehalt, einem fotometrischen Sensorj einer Probe mit einem Probenkörper, einer Spitze, die mit

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dem Probenkörper verbunden und im Abstand zu diesem angeordnet ist, und mit einem Reflektor an der Spitze, der im allgemeinen dem Probenkörper zugewandt ist, wobei die Sonde eine erste und eine zweite Position, in der sie eine Station festlegt, einnehmen und zwischen diesen beiden Positionen bewegt werden kann, einem ersten Lichtleiter zwischen der Quelle und dem Sondenkörper, mittels dem Licht von der Quelle so gerichtet wird, daß es aus demProbenkörper in einen Weg in Richtung des Reflektors austritt, einen Förderer, der bewegt und' angehalten werden kann, eine Anzahl von Behältern auf dem Förderer und mit einer Eintritts öffnung, die aufeinanderfolgend auf dem Förderer zu der Station gebracht und dort angehalten werden können, und durch einen zweiten Lichtleiter zwischen dem Sonderikörper und dem Sensor, der, innerhalb des Sondenkörpers, l.lehtisoliert ist von dem ersten Lichtleiter und der wenigstens einen TeiLdes Lichtes von der Quelle aufnehmen kann, welches reflektiert über den Reflektor in einen Weg in Richtung des zweiten Lichtleiters gerichtet ist, so daß, wenn eine flüssige Probe sich in Jedem der Behälter befindet, während jeder Behälter aufeinanderfolgend zu der Station bewegt und in dieser angehalten wird, die Sonde aus ihrer ersten Position und, über den Eintritt des Behälters, in die zweite Position gebracht wird, in der sich die Spitze innerhalb der Probe befindet und Licht von der Quelle, welches nicht von der Probe absorbiert wird, zu dem Sensor geleitet wird. .

7. Gerät für Absorptionsmeßbestimmungen einer Anzahl von diskreten flüssigen Proben, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, einen Detektor zur Ausführung fotometrischer Bestimmungen, eine Anzahl von Behältern für flüssige Proben,

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von denen jeder ein offenes Ende und ein nach oben gerichtetes Reflektorelement aufweist, eine Sonde, die relativ zu den Behältern&erart bewegt werden kann, so daß, über das jeweilige offene Ende des Behälters, die Sonde aufeinanderfolgend in den jeweiligen Behälter geführt, in diesem gehalten und aus diesem herausgezogen werden kann, einen ersten Lichtleiter zwischen der Quelle und der Sonde, über den Licht von der Quelle durch die Sonde geführt und, wenn die Sonde in einem eine Probe enthaltenden Behälter gehalten wird, derart gerichtet wird, daß es aus der Sonde in einen Weg in Richtung des Reflektorelementes des Behälters austritt, und durch einen zweiten Lichtleiter zwischen der Sonde und dem Detektor, der, innerhalb der Sonde, lichtisoliert ist von dem ersten Lichtleiter und der, wenn die Sonde in einem der Probe enthaltenden Behälter gehalten wird, wenigstens einen Teil des Lichtes von der Quelle aufnehmen, das die Probe überschreitet und durch das Reflek-, torelement in einen Weg in Richtung des zweiten Lichtes gerichtet wird, wodurch Licht, welches nicht von der Probe absorbiert wird, zu dem Sensor zum Zwecke der fotometrischen Bestimmung geleitet wird.

8. Absorptionsmeßanlage zur Benutzung in Verbindung mit einer bestimmten Lichtquelle, einem fotometrischen Detektor und einer Testprobe aus flüssigem Material, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einem Eintritt, welcher die flüssige Testprobe aufnehmen kann, einem Reflektor in dem Behälter, der so angeordnet ist, daß er, wenn der Behälter eine Testprobe enthält, wenigstens teilweise von der Testprobe bedeckt ist, und durch eine Sonde mit einer Anzahl von Lichtleitern, wobei jeder Lichtleiter ein Mittel zum Leiten von Licht in einem definierten Kanal durch die

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Sonde enthält und die, innerhalb der Sonde, voneinander lichtisoliert sind, und mit einer Endfläche,, in deren Iahe die Lichtleiter enden, so daß, wenn die Testprobe sich in dem Behälter befindet und die Endfläche der Sonde in den Behälter über den Eintritt eingeführt ist, von der Quelle ausgehendes und über einen der Lichtleiter geführtes Licht in und durch die Testprobe in einen Weg in Richtung des Rtflektors gerichtet und von dort reflektiert durch die
P Probe in einen Weg in Richtung eines anderen Lichtleiters gerichtet wird, der das nicht von der Testprobe absorbierte Licht zu dem Detektor leitet»

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter mit einem Überzug versehene optische Pasern enthalten₉ die im wesentlichen eine ,vollständige innere Reflektion aufweisen.

1o. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet.₉ daß der Reflektor ein einstückiger Teil des Behälters ist»

& 11. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor ein reflektierender Überzug auf dem Boden des Behälters ist.

12. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor mit der Sonde verbunden, zu dieser im Abstand angeordnet und im allgemeinen der Endfläche der Sonde zugewandt ist« ■ "-,".-". ^: "■;-

13. Optische Sonde zur Benutzung in Verbindung mit einem
Absorptionsmeßanalysegerät für eine gasförmige oder flüssige Substanz, wobei während der Analyse wenigstens ein

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Teil der Sonde in dem gasförmigen oder flüssigen Medium angeordnet ist, gekennzeichnet durch, einen Körper mit einer Anzahl von lichtleitenden Teilen, wobei jeder Teil ein Mittel zum Leiten von Lichtstrahlen durch die Sonde enthält und lichtisoliert ist von jedem anderen Teil, und mit einer Endfläche, in deren Nähe die lichtleitenden Teile enden, und durch einen Reflektor, der von dem Körper getragen und im Abstand zu der Endfläche angeordnet ist, wodurch ein Zwischenraum gebildet wird, so daß, wenn das gasförmige oder flüssige Medium sich in dem Zwischenraum befindet, eine Lichtstrahlung, die hindurchgeleitet wird und die von einem der lichtleitenden Teile über die Endfläche zu dem . Reflektor ausgeht, reflektiert zu einem anderen der lichtleitenden Teile gerichtet wird.

14. Optische Sonde zur Benutzung in Verbindung mit einem-Gerät zur Absorptionsmeßanalyse flüssiger Materialien, wobei bei der Analyse wenigstens ein Teil der Sonde wiederholt eingetaucht ist in die Proben der flüssigen Materialien, gekennzeichnet durch einen Körper mit einer Anzahl von lichtleitenden Teilen, wobei jeder Teil ein Mittel zum L'eiten von Lichtstrahlungen durch den Körper enthält und licht-isoliert ist von den anderen lichtleitenden Teilen, und mit einer Endfläche, in deren Nähe die lichtleitenden Teile enden, durch eine Spitze, die von dem Körper getragen und im Abstand zu der Endfläche gehalten wird und die den raschen Abfluß des Materials fördert, wenn sie nicht eingetaucht ist, und durch einen Reflektor, der auf der Spitze getragen wird und einen Zwischenraum zwischen der Endfläche und dem Reflektor festlegt, so daß, wenn die Spitze und die Endfläche eingetaucht sind und Flüssigkeit den Zwischen-

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raum füllt, eine Lichtstrahlung, die durch einen der lichtleitenden Teile geleitet und von diesen über die Endfläche zu dem Reflektor ausgeht, reflektiert durch diesen übertragen wird zu einem anderen der lichtleitenden Teile.

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