專利名稱：無(wú)透光管的分光計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)透光管的分光計(jì)。
背景技術(shù)：
用于測(cè)量流體樣本中至少一種分析物濃度的分光計(jì)是普遍已知的。分光計(jì)所基于的測(cè)量方法取決于已知的物理現(xiàn)象，即當(dāng)光束穿過(guò)流體時(shí)會(huì)減弱(消失)。減弱與光束必須穿過(guò)的流體中分析物的濃度以及測(cè)量長(zhǎng)度成比例。此種物體關(guān)系由朗伯-比爾消光定律描述。已知的分光計(jì)(例如在公開(kāi)說(shuō)明書(shū)DE 28 38 498 C2中所描述的分光計(jì))涉及了比較大尺寸且在實(shí)驗(yàn)室中固定位置操作的裝置。為了使用已知的分光計(jì)測(cè)量流體樣本中分析物的濃度，必須先將所述流體樣本放入透光管中，然后將所述透光管配置在相應(yīng)的分光計(jì)中。使用上述的方法，已顯示了商業(yè)可得透光管界定固定的測(cè)量長(zhǎng)度的缺點(diǎn)，所述固定的測(cè)量長(zhǎng)度是由透光管的平面平行側(cè)面測(cè)定。然而，如果需要較大的測(cè)量長(zhǎng)度，例如在流體樣本中的分析物濃度非常低的情況中，必須使用相應(yīng)不同尺寸的透光管。這是相對(duì)費(fèi)力的。此外，通過(guò)手指的觸摸，透光管容易變臟，或容易意外地掉落并碎裂。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的分光計(jì)，特別是，所述分光計(jì)避免了上述透光管的費(fèi)力處理。此目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)透光管的分光計(jì)來(lái)達(dá)成。因此，提供了一種用于測(cè)量流體樣本中至少一分析物濃度的無(wú)透光管的分光計(jì)， 且所述無(wú)透光管的分光計(jì)具有下述用以產(chǎn)生光束的光源、用以接收所述光束的光傳感器以及在所述光束的光束路徑中的測(cè)量長(zhǎng)度，所述流體樣本可放置在所述測(cè)量長(zhǎng)度中，所述測(cè)量長(zhǎng)度以可改變的形式提供。本發(fā)明基于的構(gòu)想是完全不使用透光管來(lái)實(shí)行，且同時(shí)提供可改變的測(cè)量長(zhǎng)度。因此，省略了透光管的費(fèi)力處理，同時(shí)使測(cè)量流體樣本中非常高與非常低濃度的分析物成為可能。從屬權(quán)利要求給出了有利的版本以及本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展。在這里應(yīng)了解“流體”為液體、氣體或它們的混合物。優(yōu)選地，流體也可具有固體部分。優(yōu)選地，“光”在這里不僅只意指可見(jiàn)光，也意指例如紅外線、UV或X光輻射。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)的優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，提供了光源以及光檢測(cè)器，從而它們可彼此相對(duì)移動(dòng)，以改變測(cè)量長(zhǎng)度。以此方式，可輕易地改變測(cè)量長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，界定了光源或光傳感器之間的測(cè)量長(zhǎng)度以及配置在光束路徑中的光學(xué)波導(dǎo)，提供了所述光源以及所述光學(xué)波導(dǎo)及/或所述光傳感器以及所述光學(xué)波導(dǎo)，從而它們可彼此相對(duì)移動(dòng)，以改變測(cè)量長(zhǎng)度。以此方式， 也可輕易地改變測(cè)量長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，光學(xué)波導(dǎo)延伸入套筒中，在所述光學(xué)波導(dǎo)的一面以及所述套筒的末端片之間形成測(cè)量長(zhǎng)度，且所述測(cè)量長(zhǎng)度可通過(guò)所述套筒以及所述光學(xué)波導(dǎo)彼此相對(duì)移動(dòng)而改變。因此，所述測(cè)量長(zhǎng)度可通過(guò)將所述光學(xué)波導(dǎo)進(jìn)一步推入所述套筒中而改變，所述套筒相對(duì)于分光計(jì)處理部分維持不動(dòng)，將在下面更詳細(xì)地描述，或通過(guò)將所述套筒進(jìn)一步推至所提供的所述光學(xué)波導(dǎo)上，使得所述套筒相對(duì)于上述處理部分是不動(dòng)的。“面”意指光束進(jìn)入或浮現(xiàn)的光學(xué)波導(dǎo)末端。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，套筒具有至少一個(gè)開(kāi)口，所述至少一個(gè)開(kāi)口使得將流體樣本放置在測(cè)量長(zhǎng)度中變得可能。以此方式，所述流體樣本可容易地被放置在所述測(cè)量長(zhǎng)度中。這也使得將分光計(jì)提供為浸沒(méi)式分光計(jì)容易地變得可能。 “浸沒(méi)式分光計(jì)”意指為了從流體取得流體樣本，所述分光計(jì)的區(qū)段浸沒(méi)在所述流體中，以及以此方式自所述流體取得流體樣本。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，沿著光束路徑，在套筒中提供了彼此相距一段距離的兩個(gè)開(kāi)口。以此方式，在提供了大測(cè)量長(zhǎng)度的例子中，可相對(duì)快地將相當(dāng)大的流體樣本放置在測(cè)量長(zhǎng)度中。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，光學(xué)波導(dǎo)被永久地附接至分光計(jì)的處理部分，及/或所述套筒在所述處理部分的容納區(qū)域中的區(qū)段中延伸并被提供， 使得所述套筒可在所述容納區(qū)域內(nèi)移動(dòng)。以此方式，所述分光計(jì)可在其處理部分上容易地以一手握住，操作者能夠以另一只手相對(duì)于所述光學(xué)波導(dǎo)來(lái)移動(dòng)所述套筒，因此改變測(cè)量長(zhǎng)度。應(yīng)指出的是，此套筒相對(duì)于光學(xué)波導(dǎo)的移動(dòng)以及移動(dòng)相對(duì)于彼此的光源與光檢測(cè)器的能力可依階段(例如利用適當(dāng)?shù)陌咽?或以連續(xù)可調(diào)整的形式提供。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，套筒的末端片具有透鏡及/ 或光傳感器。優(yōu)選地，所述透鏡相對(duì)于光學(xué)波導(dǎo)面而限定了測(cè)量長(zhǎng)度。同樣優(yōu)選地，所述透鏡接收來(lái)自所述光學(xué)波導(dǎo)面的光，并將其聚焦于所述光傳感器上。此意指從所述光學(xué)波導(dǎo)的觀點(diǎn)，所述光傳感器被配置在所述透鏡后面。所述光傳感器優(yōu)選地為光電二極管的形式。 光電二極管利用光電效應(yīng)而將光轉(zhuǎn)換成電流。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，光源在光學(xué)波導(dǎo)的另一面上的光束中耦合。因此，優(yōu)選地將所述光源配置在處理部分中。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，光學(xué)波導(dǎo)為壓克力棒、模克隆 (Macrolon)棒、玻璃棒或玻璃纖維電纜的形式。這種玻璃纖維電纜是容易獲得的，且，例如在處理部分內(nèi)玻璃纖維電纜可在不是直線的路徑上被引導(dǎo)至光源，玻璃纖維電纜也很突
出ο根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，提供了第一以及第二光源，從而可根據(jù)選擇而以第一或第二波長(zhǎng)/波長(zhǎng)范圍來(lái)產(chǎn)生光束。所述第一以及第二波長(zhǎng)彼此不同。這同樣適用于波長(zhǎng)范圍。然而，所述波長(zhǎng)范圍可重疊。取決于將被測(cè)量濃度的流體樣本或分析物，需要不同波長(zhǎng)或不同波長(zhǎng)范圍以進(jìn)行適當(dāng)測(cè)量可為必要條件。例如，無(wú)論產(chǎn)生光束的是第一或第二光源，都可由使用者手動(dòng)地設(shè)定。或者，所述設(shè)定可利用分光計(jì)的控制器來(lái)自動(dòng)化。特別是，取決于所選擇的分析模式，可做出第一或第二光源之間的選擇，其將在下述更詳細(xì)地解釋。當(dāng)然，也可提供多于兩個(gè)光源。優(yōu)選地，一個(gè)或更多的光源發(fā)出幾乎單色的光，具有250-5000nm波長(zhǎng)范圍。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，一個(gè)或更多的光源為L(zhǎng)ED的形式，特別是激光二極管。激光二極管是產(chǎn)生激光輻射的LED。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，提供了控制器。在第一步驟中，其控制了一個(gè)或更多的光源以及光傳感器，以測(cè)定流體樣本的特性，在第二步驟中，取決于所述特性，其選擇了多個(gè)分析模式中的一個(gè)分析模式，所述多個(gè)分析模式儲(chǔ)存于所述分光計(jì)的存儲(chǔ)器中，以及在第三步驟中，取決于所選擇的分析模式，其控制了所述一個(gè)或更多的光源以及所述光傳感器。于此，分析模式包含用于以一種識(shí)別、可重復(fù)且可比較的方式來(lái)測(cè)定所述流體樣本中分析物濃度的一個(gè)或更多的指示。例如，這些指示可定義校準(zhǔn)或?qū)⑹褂玫墓馐牟ㄩL(zhǎng)?！疤匦浴币庵福貏e是，所述流體或所述流體中分析物特有的吸收光譜； 這也被稱為“光譜指紋”。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，其為可攜式形式。此意指所述分光計(jì)的尺寸是使得尺寸讓攜帶以及手動(dòng)處理所述分光計(jì)變得可能，以及所述分光計(jì)不必要連接至桌子，例如實(shí)驗(yàn)桌或另一個(gè)支撐物。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)分光計(jì)另一個(gè)優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展，其為主電源獨(dú)立的形式。此意指所述分光計(jì)不必要連接至主電源，但具有整合于所述分光計(jì)中的能量來(lái)源。整合于所述分光計(jì)中的能量來(lái)源可為非可充電的或可充電的電池。此外，提供了根據(jù)本發(fā)明的分光計(jì)用于測(cè)定在容器中的流體(下面所謂的第一流體)體積的用途。在這里應(yīng)了解“容器”為任何種類的貯藏器，用于容納規(guī)定體積的流體。因此，用語(yǔ)“容器”在這里包括任何種類的容器、池塘邊界等等。為了此目的，首先將具有已知體積以及已知濃度分析物的第二流體放入容器中， 然后與第一流體混合。然后使用分光計(jì)測(cè)量第一以及第二流體的混合物中的分析物濃度。分光計(jì)接著基于混合物中分析物的濃度來(lái)測(cè)定第一流體的體積。為了此目的，將第二流體先前已知的體積以及所述第二流體中已知的分析物濃度提供至所述分光計(jì)。也可使用所述分光計(jì)來(lái)測(cè)定所述第二流體中分析物的濃度。此外，提供了用于測(cè)定流體樣本中分析物濃度的可攜式無(wú)透光管浸沒(méi)式分光光度計(jì)，具有a)配置在共同的光軸上的光源以及光檢測(cè)器，所述光源由多個(gè)二極管組成，所述多個(gè)二極管發(fā)出不同波長(zhǎng)的光(LED數(shù)組)，且所述多個(gè)二極管大體上平行于所述光軸而配置，b)控制器/分析儀，基于由所述光檢測(cè)器提供的測(cè)量值來(lái)測(cè)定所述流體樣本中的分析物濃度，c)所述光源以及所述光檢測(cè)器配置在足夠抗變形以及抗彎曲的支撐系統(tǒng)上或所述支撐系統(tǒng)中，并在它們之間界定了無(wú)透光管測(cè)量長(zhǎng)度，所述無(wú)透光管測(cè)量長(zhǎng)度通過(guò)將所述分光光度計(jì)浸沒(méi)在將測(cè)量的流體樣本中而自動(dòng)地填滿，以及所述光源及/或所述光檢測(cè)器在光束路徑中可相對(duì)于彼此移動(dòng)，以及
d)提供所述可攜式分光光度計(jì)主電源獨(dú)立電源以及用于顯示測(cè)量結(jié)果的數(shù)字顯不器?！傲黧w”是液體以及氣體的上位用語(yǔ)。用于光源以及光檢測(cè)器的支撐系統(tǒng)可以是例如足夠抗變形以及抗彎曲塑料材料的欄桿或桿子。適合的塑料材料可通過(guò)簡(jiǎn)單的測(cè)試來(lái)確定。相同原理適用于所述支撐系統(tǒng)的適合尺寸。清楚的是，所述支撐系統(tǒng)的材料特性以及尺寸彼此影響。例如，如果材料具有高度抗彎曲性，由此材料制成的支撐欄桿可以較細(xì)。所述支撐系統(tǒng)也可以是例如管子或銷釘?shù)男问?。然后，所述光源以及光檢測(cè)器可以例如配置在所述管子或銷釘?shù)膬?nèi)側(cè)。優(yōu)選地，光源的LED以200至IOOOnm的波長(zhǎng)范圍(例如250_750nm或900nm)來(lái)發(fā)出幾乎單色的光。在測(cè)量氣體的例子中，測(cè)量波長(zhǎng)也可在1000至5000nm的范圍中。原則上，可實(shí)施針對(duì)特定測(cè)量問(wèn)題有用或想要的所有測(cè)量波長(zhǎng)。可涉及多個(gè)不同的LED，例如為L(zhǎng)ED數(shù)組的形式，其發(fā)光波長(zhǎng)范圍不同，但也可部分重疊。所述波長(zhǎng)范圍取決于將要測(cè)定的分析物。具有適合波長(zhǎng)范圍以及適合尺寸的LED或LED數(shù)組為商業(yè)可得的。由于光譜光度計(jì)浸沒(méi)在用于測(cè)量的流體樣本中，所述光源(例如LED或LED數(shù)組)處于外罩中，所述外罩被密封以預(yù)防所述流體的穿過(guò)，抵抗所述流體并具有適合的尺寸。作為光檢測(cè)器，使用了例如光電二極管。具有適合敏感度、光譜帶寬以及適合尺寸的光電二極管為商業(yè)可得的。由于所述光譜光度計(jì)浸沒(méi)在用于測(cè)量的流體樣本中，所述光檢測(cè)器在外罩中，所述外罩被密封以預(yù)防所述流體的穿過(guò)，抵抗所述流體并具有適合的尺寸。 在光源以及光檢測(cè)器之間的光束路徑中，有一個(gè)或更多的光學(xué)組件將發(fā)射器的光有效率地引導(dǎo)至所述光檢測(cè)器上?？蓪⑦@些實(shí)施為光學(xué)透鏡或透鏡的配置、或作為光學(xué)鏡、 或反射鏡以及透鏡的組合。為了增加發(fā)射器發(fā)出的光的光譜純度，在發(fā)射器以及光檢測(cè)器之間的光束路徑中可有窄帶寬光學(xué)濾波器。優(yōu)選地，將屏幕配置在光源以及光檢測(cè)器之間的光束路徑中，以過(guò)濾掉散射或反射光。所述屏幕可整合于所述光檢測(cè)器的防流體外罩中。在最簡(jiǎn)單的例子中，這涉及了有孔的屏幕，在所述范例中，來(lái)自所述光源的入射光落下通過(guò)窗口，所述窗口對(duì)于所選擇波長(zhǎng)的光是可穿透的，例如UV可穿透的石英玻璃或塑料的窗口。如果需要或想要的話，也可提供所述光源這種屏幕。光檢測(cè)器連接至仿真-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器數(shù)字化所接收的仿真測(cè)量數(shù)據(jù)， 并因此將其變成可電子處理的形式?？删幊涛⑻幚砥髫?fù)責(zé)控制光譜光度計(jì)(例如控制 LED)、所述仿真-數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字顯示器、校準(zhǔn)以及分析測(cè)量結(jié)果，例如以指定的測(cè)量波長(zhǎng)從所測(cè)量的消光來(lái)測(cè)定分析物濃度，及/或以一個(gè)或更多的定義測(cè)量波長(zhǎng)、已知的十進(jìn)制莫耳消光系數(shù)以及流體樣本的已知層厚度而從所測(cè)量的消光來(lái)測(cè)定分析物濃度?？蓪y(cè)量值轉(zhuǎn)變成適合的單位，并通過(guò)所述數(shù)字顯示器而以字母與數(shù)字顯示。適合的仿真-數(shù)字轉(zhuǎn)換器、數(shù)字顯示器以及可編程微處理器或微控制器為商業(yè)可得的，且不需要進(jìn)一步的說(shuō)明。因?yàn)楣庾V光度計(jì)小的尺寸以及主電源獨(dú)立的電源(例如經(jīng)由電池)，光譜光度計(jì)尤其適合用于外部的用途，即在實(shí)驗(yàn)室之外。與自動(dòng)分析關(guān)聯(lián)的使用簡(jiǎn)易性(通過(guò)流體樣本中的浸沒(méi)而測(cè)量)使其尤其適合非專業(yè)的使用者，例如在第三世界的國(guó)家中調(diào)查廢水或監(jiān)控游泳池的水。所述光譜光度計(jì)的優(yōu)勢(shì)是光源以及光檢測(cè)器可在0. 5-5cm的范圍中在光束路徑中彼此相對(duì)移動(dòng)，使得可設(shè)定0. 5cm至5cm的層厚度。例如，所述光源以及所述光檢測(cè)器可在支撐系統(tǒng)上的欄桿上彼此相對(duì)移動(dòng)?；蛘?，所述支撐系統(tǒng)本身為可延伸的或可伸縮的，例如使用在適當(dāng)距離具有阻擋物的彈簧機(jī)制。在管狀或銷釘形支撐系統(tǒng)的例子中，可使用適合的螺紋，所述螺紋根據(jù)想要的層厚度旋進(jìn)或旋出。原則上，這里沒(méi)有特別的限制，前提是， 所設(shè)定的距離以及因此所述層厚度可足夠精確地設(shè)定并維持。所述精確設(shè)定的距離可以例如使用正常著色的溶液，通過(guò)測(cè)量其消光，并使用朗伯-比爾定律而將其與其已知的消光與濃度比較來(lái)測(cè)定。因此，不同于已知裝置的例子，可設(shè)定容易可變的(例如相對(duì)大的)層厚度，這在測(cè)量非常低濃度的例子中可能是想要的。另一方面，在非常高測(cè)量濃度的例子中，可容易地設(shè)定較小的層厚度。在已知裝置的例子中，將必須攜帶具有不同層厚度的多個(gè)透光管，以預(yù)備用于在外部使用中的所有可能性。當(dāng)然，既然原則上沒(méi)有事物在物理上違反這個(gè)，也可設(shè)定低于0. 5cm或大于5cm的層厚度。在這里重要的只有商業(yè)可得的透光管被做出尺寸的范圍。當(dāng)然，也可稀釋過(guò)于濃縮的樣本，而非減少層厚度。同樣地，在太低濃度的例子中， 穿過(guò)流體樣本的光束路徑也可通過(guò)反射鏡系統(tǒng)而延伸?？蓴y式分光光度計(jì)適合用于測(cè)量非常廣變化的流體。流體樣本可以是例如氣體、 液體(例如也可為體液，例如血清)或它們的混合物(例如霧或煙)。測(cè)量值測(cè)定類型在某種程度下使得測(cè)量混濁的流體樣本(即，流體中稀薄的固體)變得可能，例如混濁的樣本水、間隙水、填埋水、廢水、土壤樣本的懸浮液以及肥料。優(yōu)選地，使用可攜式分光光度計(jì)來(lái)測(cè)定經(jīng)溶解的水成分材料的濃度。水樣本可來(lái)自例如水族館、花園池塘或游泳池。關(guān)于水的來(lái)源沒(méi)有限制?？墒褂每蓴y式分光光度計(jì)測(cè)定的水成分材料范例為氧、臭氧、氯(游離氯、所有的氯)、氮化合物(所有的氮)、鉀、鐵、鋅、重金屬、銨、三聚氰酸、氰化物、尿素、碳酸鹽(水的硬度)、過(guò)氧化氫、氯化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽或磷酸鹽。特別是，使用所述可攜式分光光度計(jì)，也可測(cè)定水樣本的PH值。為了此目的，將其與例如單一成分的指示劑(例如酚紅)混合，或與兩種成分混合的指示劑(例如溴百里酚藍(lán)/百里酚藍(lán))混合，然后測(cè)光地進(jìn)行測(cè)量。所述裝置自動(dòng)辨識(shí)所使用的指示劑。當(dāng)然，也可使用可攜式分光光度計(jì)進(jìn)行濁度測(cè)量?？蓴y式分光光度計(jì)也可用于農(nóng)業(yè)以及林業(yè)，用于檢查土壤中的養(yǎng)分?？蓴y式分光光度計(jì)也適合用于測(cè)量氣體樣本，例如用于測(cè)定一氧化碳、二氧化碳、 水或酒精或空氣中灰塵的濃度。用于測(cè)光地進(jìn)行測(cè)定許多水中分析物的適合規(guī)則(例如關(guān)于獲得、準(zhǔn)備以及處理樣本、標(biāo)準(zhǔn)品、檢測(cè)試劑、適合的測(cè)量波長(zhǎng)等等)在例如“Deutsche Einheitsverfahren (DEV) zur Wasseruntersuchung ( ilHMT/KilSW^—fMji )，，中， 對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是熟悉的?？蓴y式分光光度計(jì)的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)是其與商業(yè)可得的快速測(cè)試或測(cè)光地進(jìn)行測(cè)試的兼容性。對(duì)于幾乎任何分析物(例如氯)的快速測(cè)試可得自例如Fluka或Merck公司。 在測(cè)量與這種快速測(cè)試一起提供用于校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)品時(shí)，所述可攜式分光光度計(jì)在相應(yīng)編程數(shù)據(jù)庫(kù)的幫助下自動(dòng)檢測(cè)將使用的測(cè)量方法(例如適合的測(cè)量波長(zhǎng))，所述數(shù)據(jù)庫(kù)包含例如作為光譜“指紋”的特征吸收光譜。所選擇的測(cè)量方法顯示在所述可攜式分光光度計(jì)的數(shù)字顯示器。然而，當(dāng)然也可能手動(dòng)地選擇將使用的測(cè)量方法。在所述數(shù)據(jù)庫(kù)中也考慮了取決于制造商的特定標(biāo)準(zhǔn)品變化，如果需要的話并將其校正?？蓴y式分光光度計(jì)的一個(gè)具體實(shí)施例大體上由下列組件構(gòu)成-為L(zhǎng)ED 數(shù)組形式的光源(例如 0P^1A、HLMP-CM36、L-7113UVC、L-53SRC-DV 的類型)，所述LED數(shù)組的每個(gè)LED可被分別地控制。為了限制電流，在每個(gè)例子中安裝了串聯(lián)電阻。-具有分析電路而為光電二極管形式的光檢測(cè)器(例如 229的類型)。所述光電二極管以使得所述光電二極管產(chǎn)生的輸出電流Iphoto轉(zhuǎn)變成與所述電流成線性比例的電壓Uphoto = Iphoto*10000*V/A的方式連接至運(yùn)算放大器(例如MCP 6001-E/0T的類型)。因此獲得的電壓與落在所述光電二極管上的光強(qiáng)度成正比。將所述電壓Uphoto施加至18-比特delta sigma仿真-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(例如MCP 3421A0T-E/0T的類型)的輸入，并由所述仿真-數(shù)字轉(zhuǎn)換器將所述電壓Uphoto轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。所述仿真-數(shù)字轉(zhuǎn)換器也具有可通過(guò)軟件從1倍調(diào)整成8倍的內(nèi)部放大。如果需要，可用此方式調(diào)整測(cè)量范圍。-負(fù)責(zé)控制所述LED以及所述仿真-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的微處理器或微控制器(例如 PIC18F1220的類型)控制所述測(cè)量的進(jìn)程以及以清楚的文字在顯示器上輸出所述測(cè)量值， 并轉(zhuǎn)換成適合的單位。-顯示器，在所述顯示器上可以字母數(shù)字輸出所述測(cè)量值。-升壓變壓器(例如XC9119D10AMR的類型)，其將穩(wěn)定的5V電壓供應(yīng)至測(cè)量操作中的電子設(shè)備。如果所述裝置在待機(jī)中，使用CR2032鈕扣電池的不穩(wěn)定電池電壓(大約 3V，類型只作為范例)以供應(yīng)所述處理器。為了節(jié)省電流，在待機(jī)時(shí)，所有的外圍設(shè)備(光電二極管、仿真-數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及顯示器)的電源被切斷。在一個(gè)具體實(shí)施例中，機(jī)械結(jié)構(gòu)類似銷釘，前面的較大部分由顯示器占去。一些按鈕使得設(shè)定將被測(cè)量的參數(shù)以及起始測(cè)量變得可能。測(cè)量池是外罩的一部分。因?yàn)闊o(wú)透光管的操作，可省略可攜式分光光度計(jì)的校準(zhǔn)， 因?yàn)橄噍^于已知的裝置，不會(huì)使用會(huì)改變的透光管。用于吸光度測(cè)量的LED數(shù)組以及光電二極管在測(cè)量池的兩個(gè)表面上，所述兩個(gè)表面彼此平行，使得輻射直接穿過(guò)測(cè)量體積，且透射光落在所述光電二極管上。為了遮蔽掉環(huán)境光以及來(lái)自LED并在所述測(cè)量池內(nèi)反射的光，提供了簡(jiǎn)單的屏幕。測(cè)量假定在溶液中將要調(diào)查的離子濃度C (離子)。在第一步驟中，通過(guò)添加檢測(cè)試劑，從離子形成彩色錯(cuò)合物。在此例中，將過(guò)量的檢測(cè)試劑放入溶液中，使得提供將要檢測(cè)的所有離子完全轉(zhuǎn)變成所述彩色錯(cuò)合物。在所述反應(yīng)中離子+檢測(cè)試劑- >彩色錯(cuò)合物+檢測(cè)試劑反應(yīng)平衡是在右手側(cè)。
所形成色素的量因此與所述離子的濃度線性相關(guān)C (色素)=A*C (離子)形成的色素顯示了特征吸收帶從紅外線范圍延伸至紫外光范圍，所述特征吸收帶是根據(jù)所使用的檢測(cè)試劑。不需要在最大吸光度中測(cè)量(所謂的lambda最大測(cè)量)。通過(guò)以適合選擇的LED的光所輻射的樣本，可測(cè)量所述色素的吸光度，且通過(guò)朗伯-比爾定律， 可計(jì)算色素濃度以及因此也可計(jì)算離子濃度。下面IO是由光電二極管接收的LED強(qiáng)度，沒(méi)有彩色錯(cuò)合物I是由光電二極管接收的LED強(qiáng)度，具有彩色錯(cuò)合物a表示光電二極管如何敏感地對(duì)LED的光反應(yīng)b表示色素的特定吸收作用(a以及b為波長(zhǎng)依賴的)朗伯-比爾定律1/10 = -exp (_b*C (色素)) 表示透射光的減少，作為離子濃度的函數(shù)。如果透射率T = 1/10是已知的，所述離子濃度C (離子)可從其減去C (離子)=C (色素)/A = -1/(A*b) *ln (T)光電二極管接收的亮度由兩種成分構(gòu)成來(lái)自LED、經(jīng)由測(cè)量池輻射的光，以及來(lái)自環(huán)境橫向輻射的光。仿真-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的光電壓因此如下作用U_photo = a* (I (環(huán)境)+1 (LED))其中a是比例系數(shù)，其取決于LED的敏感度、光學(xué)結(jié)構(gòu)以及光電流的電放大。通過(guò)以LED關(guān)閉時(shí)的暗處測(cè)量U_photo_dark = a氺I (環(huán)境) 以及在LED打開(kāi)時(shí)通過(guò)從光電壓減去它，除了系數(shù)a之外，可測(cè)定所述LED的表觀
亮度U_photo-U_photo_dark = a*I(LED)= > I(LED)氺a = U_photo-U_photo_dark為了測(cè)定透射率，此測(cè)量必須執(zhí)行兩次一次使用將調(diào)查的樣本，所述樣本還沒(méi)放入檢測(cè)試劑，以及一次使用與試劑混合的樣本。沒(méi)有試劑的I (LEDRa獲得值稱為10，以及有試劑者稱為I。在計(jì)算透射率T = 1/10時(shí)，剔除系數(shù)a。總結(jié)
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量流體樣本O ；2’ )中至少一個(gè)分析物濃度的無(wú)透光管的分光計(jì)(1 ； 1')，具有光源(3;3')以產(chǎn)生光束G;4’)，具有光傳感器(5 ;5')以接收所述光束G ；4’ )，以及具有在所述光束G ；4’ )的光束路徑中的測(cè)量長(zhǎng)度(6 ；6')，所述流體樣本O ;2') 可放置在所述測(cè)量長(zhǎng)度(6 ;6')中，所述測(cè)量長(zhǎng)度(6 ；6')以可改變的形式提供。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分光計(jì)， 其特征在于提供所述光源(3;3')以及所述光檢測(cè)器(5;5')，使得所述光源(3;3')以及所述光檢測(cè)器(5 ;5')可彼此相對(duì)移動(dòng)，以改變所述測(cè)量長(zhǎng)度(6 ；6’ )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分光計(jì)， 其特征在于在所述光源(3 ;3')或所述光傳感器(5 ;5')與配置在所述光束路徑中的光學(xué)波導(dǎo) (7；7')之間的所述測(cè)量長(zhǎng)度(6;6')被界定，所述光源(3;3')以及所述光學(xué)波導(dǎo)(7; 7')及/或所述光傳感器(5 ；5')以及所述光學(xué)波導(dǎo)(7 ；7')被提供，使得它們可彼此相對(duì)移動(dòng)，以改變所述測(cè)量長(zhǎng)度(6 ；6’ )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分光計(jì)， 其特征在于所述光學(xué)波導(dǎo)(7')延伸入套筒(15')中，所述測(cè)量長(zhǎng)度(6')形成在所述光學(xué)波導(dǎo)(7')的一面)以及末端片)之間，所述末端片)密封所述套筒 (15')，以及所述測(cè)量長(zhǎng)度(6')可通過(guò)將所述套筒(15')以及所述光學(xué)波導(dǎo)(7')彼此相對(duì)移動(dòng)而改變。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分光計(jì)， 其特征在于所述套筒(15')具有至少一個(gè)開(kāi)口(19')，所述至少一個(gè)開(kāi)口(19')使得將所述流體樣本議)放置在所述測(cè)量長(zhǎng)度(6')中變得可能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分光計(jì)， 其特征在于沿著所述光束路徑，在所述套筒(15')中提供了兩個(gè)開(kāi)口(19')，所述兩個(gè)開(kāi)口 (19')彼此具有一段距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6任一所述的分光計(jì)， 其特征在于所述光學(xué)波導(dǎo)(7‘)永久地附接至所述分光計(jì)(I')的處理部分(13')，及/或所述套筒(15')在所述處理部分(13')中的容納區(qū)域Ol')的區(qū)段中延伸，并提供所述套筒(15')，使得所述套筒(15')可在所述容納區(qū)域01’ )內(nèi)移動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7任一所述的分光計(jì)， 其特征在于密封所述套筒(5')的所述套筒(15')的所述末端片)具有透鏡)及/或所述光傳感器(5’)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至7任一所述的分光計(jì)， 其特征在于所述光源(3')在所述光學(xué)波導(dǎo)G’)的另一面)上在所述光束)中耦合。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至7任一所述的分光計(jì)， 其特征在于所述光學(xué)波導(dǎo)(7')為壓克力棒、?？寺“簟⒉ＡО艋虿ＡЮw維電纜的形式。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的分光計(jì)， 其特征在于第一光源(3')以及至少一個(gè)第二光源(3‘)被提供，使得所述光束)可根據(jù)選擇而以第一或至少第二波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍產(chǎn)生。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的分光計(jì)， 其特征在于所述一個(gè)或更多的光源(3')為L(zhǎng)ED的形式，特別是激光二極管。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的分光計(jì)， 其特征在于提供了控制器)，且所述控制器在第一步驟中控制所述一個(gè)或更多的光源(3‘) 以及所述光傳感器(5')以測(cè)定所述流體樣本O')的特性、在第二步驟中取決于所述特性從所述分光計(jì)(I')中的存儲(chǔ)器(34')儲(chǔ)存的多個(gè)分析模式中選擇一個(gè)分析模式、以及在第三步驟中取決于所選擇的分析模式來(lái)控制所述一個(gè)或更多的光源(3')以及所述光傳感器(5)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的分光計(jì)， 其特征在于所述分光計(jì)為可攜式及/或主電源獨(dú)立的形式。
15.一種根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的分光計(jì)的用途，用于測(cè)定容器中流體的體積。
全文摘要
本發(fā)明創(chuàng)造了一種用于測(cè)量流體樣本(2；2’)中至少一個(gè)分析物濃度的分光計(jì)(1；1′)，所述分光計(jì)(1；1′)具有光源(3；3′)以產(chǎn)生光束(4；4’)、具有光傳感器(5；5′)以接收所述光束(4；4’)、以及具有在所述光束(4；4’)的光束路徑中的測(cè)量長(zhǎng)度(6；6′)，所述流體樣本(2；2′)可放置在所述測(cè)量長(zhǎng)度(6；6′)中，所述測(cè)量長(zhǎng)度(6；6′)是以可改變的形式提供。
文檔編號(hào)G01N21/03GK102460116SQ201080027051
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者拉爾夫·葛瑞史霸, 湯瑪士·維路威特, 阿奇姆·薩克 申請(qǐng)人:Ife技術(shù)研發(fā)有限公司