AT510630B1

AT510630B1 - SPECTROMETER

Info

Publication number: AT510630B1
Application number: AT17462010A
Authority: AT
Original assignee: Scan Messtechnik Ges M B H
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2013-01-15
Also published as: WO2012051637A1; AT510630A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spektrometer (1) zum Eintauchen in ein Fluid (2) und zur Untersuchung der Inhaltsstoffe eines Fluids (2), mit einem Gehäuse (3) mit darin angeordneter Lichtquelle (4) und darin angeordnetem Detektor (5), wobei das Licht der Lichtquelle (4) durch ein Sendefenster (7) entlang einer vorgegebenen Pfadlänge ( x) durch das zu untersuchende Fluid (2) und durch ein Empfangsfenster (8) zum Detektor (5) geführt wird. Zum einfachen Umrüsten des Spektrometers (1) auf verschiedene Pfadlängen ( x) ist zumindest ein Einsatz (10) mit einem Durchtrittskanal (11) für den Lichtstrahl und zumindest einem Fenster (12) zur Anordnung vor dem Sendefenster (7) und bzw.oder dem Empfangsfenster (8) zur Verkürzung der Pfadlänge ( x) vorgesehen, jeder Einsatz (10) am Gehäuse (3) befestigt ist, und jeder Einsatz (10) an der dem Sendefenster (7) oder Empfangsfenster (8) zugewandten Seite mit einer Dichtung (14) versehen ist.The invention relates to a spectrometer (1) for immersion in a fluid (2) and for examining the constituents of a fluid (2), comprising a housing (3) with a light source (4) arranged therein and a detector (5) arranged therein Light of the light source (4) through a transmission window (7) along a predetermined path length (x) through the fluid to be examined (2) and through a receiving window (8) to the detector (5). For simple conversion of the spectrometer (1) to different path lengths (x) is at least one insert (10) with a passage channel (11) for the light beam and at least one window (12) for arrangement in front of the transmission window (7) and / or Receiving window (8) for shortening the path length (x) provided, each insert (10) on the housing (3) is fixed, and each insert (10) on the transmission window (7) or receiving window (8) facing side with a seal ( 14) is provided.

Description

österreichisches Patentamt AT510 630B1 2013-01-15Austrian Patent Office AT510 630B1 2013-01-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Spektrometer zum Eintauchen in ein Fluid und zur Untersuchung der Inhaltsstoffe eines Fluids mit einem Gehäuse mit darin angeordneter Lichtquelle und darin angeordnetem Detektor, wobei das Licht der Lichtquelle durch ein Sendefenster entlang einer vorgegebenen Pfadlänge durch das zu untersuchende Fluid und durch ein Empfangsfenster zum Detektor geführt wird.Description: The invention relates to a spectrometer for immersion in a fluid and for examining the constituents of a fluid having a housing with a light source arranged therein and a detector arranged therein, wherein the light from the light source passes through a transmission window along a predetermined path length through the fluid to be examined and passed through a receiving window to the detector.

[0002] Das Spektrometer kann eine oder mehrere Lichtquellen und auch einen oder mehrere Detektoren umfassen. Bei der Spektroskopie wird die Intensität des ausgesandten Lichts durch bestimmte Inhaltsstoffe des zu messenden Fluids reduziert und durch die Erfassung der Intensität des empfangenen Lichts bei Kenntnis der Intensität des ausgesandten Lichts auf die Konzentration des Inhaltsstoffes rückgeschlossen. Verschiedene Inhaltsstoffe haben unterschiedliche Absorptionseigenschaften und weisen bei verschiedenen Lichtwellenlängen ihre optimalen Absorptionseigenschaften auf. Demgemäß gibt es für die Erfassung bestimmter Inhaltsstoffe auch bestimmte geeignete Wellenlängen. Durch die Aussendung von Licht mit einem breiteren Wellenlängenbereich können auch gleichzeitig die Konzentrationen mehrerer Inhaltsstoffe im zu untersuchenden Fluid durchgeführt werden. Beispielsweise eignen sich Blitzlampen dazu besonders.The spectrometer may include one or more light sources and also one or more detectors. In spectroscopy, the intensity of the emitted light is reduced by certain ingredients of the fluid to be measured and inferred by the detection of the intensity of the received light with knowledge of the intensity of the emitted light on the concentration of the ingredient. Different ingredients have different absorption properties and have optimal absorption properties at different wavelengths of light. Accordingly, there are certain suitable wavelengths for the detection of certain ingredients. By emitting light with a broader wavelength range, the concentrations of several ingredients in the fluid to be examined can also be carried out at the same time. For example, flash lamps are particularly suitable.

[0003] Um geeignete Messergebnisse zu erzielen, ist die Einhaltung bestimmter Absorptionsbereiche zweckmäßig. Je nach Beschaffenheit des zu untersuchenden Fluids und Art des zu untersuchenden Inhaltsstoffes sind für die Einhaltung dieser Absorptionsbereiche verschiedene Pfadlängen, also jene Längen, über welche das Licht durch das zu untersuchende Fluid tritt, erforderlich bzw. von Vorteil.In order to achieve suitable measurement results, compliance with certain absorption ranges is appropriate. Depending on the nature of the fluid to be examined and the nature of the substance to be examined, different path lengths, ie those lengths over which the light passes through the fluid to be examined, are required or advantageous for the maintenance of these absorption regions.

[0004] Üblicherweise wird in Abhängigkeit der Beschaffenheit des zu untersuchenden Fluids und der zu messenden Inhaltsstoffe auf verschiedene Spektrometer mit verschiedenen Pfadlängen zurückgegriffen. Dies bedeutet für den Nutzer einen erhöhten Kosten- aber auch Organisationsaufwand.Usually, different spectrometers with different path lengths are used, depending on the nature of the fluid to be examined and the constituents to be measured. This means for the user an increased cost but also organizational effort.

[0005] Im Stand der Technik sind auch Spektrometer bekannt geworden, welche variable Pfadlängen aufweisen. Beispielsweise beschreibt die US 5 168 367 A ein solches Spektrometer. Die Konstruktion ist jedoch relativ aufwendig und auch fehleranfällig, da die Pfadlänge durch den Benutzer richtig eingestellt und durch entsprechende Messlehren überprüft werden muss.In the prior art, spectrometers have become known which have variable path lengths. For example, US 5,168,367 A describes such a spectrometer. However, the construction is relatively complex and error-prone, since the path length must be set correctly by the user and checked by appropriate gauges.

[0006] Eine Konstruktion eines Spektrometers mit mehreren Pfadlängen ist beispielsweise aus der US 6 643 016 B2 bekannt geworden. Auch diese Konstruktion ist durch eine relativ komplizierte Bauweise und in der Folge durch erhöhte Kosten gekennzeichnet.A construction of a spectrometer with a plurality of path lengths has become known, for example, from US Pat. No. 6,643,016 B2. This construction is characterized by a relatively complicated construction and consequently by increased costs.

[0007] Die DE 10 2006 046 265 A1 beschreibt ein System zur Analyse von Gasen mittels Infrarot-Absorptionsspektroskopie, wobei modular mehrere Gaszellen hintereinander im Lichtstrahl des Spektrometers angeordnet werden können, deren Pfadlängen unterschiedlich lang sein können. Das System dient insbesondere dazu, unterschiedliche Gase in unterschiedlichen Gaszellen zu analysieren. Die Konstruktion ist nicht zum Eintauchen in ein gasförmiges oder flüssiges Medium geeignet.DE 10 2006 046 265 A1 describes a system for the analysis of gases by means of infrared absorption spectroscopy, wherein a plurality of modular gas cells can be arranged one behind the other in the light beam of the spectrometer whose path lengths can be different lengths. The system is used in particular to analyze different gases in different gas cells. The construction is not suitable for immersion in a gaseous or liquid medium.

[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines oben genannten Spektrometers, bei dem die Pfadlänge zur Anpassung an das zu untersuchende Fluid oder den zu untersuchenden Inhaltsstoff einfach geändert werden kann. Die Kosten des Spektrometers sollen möglichst gering sein und die Änderung der Pfadlänge soll möglich rasch und einfach vorgenommen werden können. Nachteile bekannter Spektrometer sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.The object of the present invention is therefore to provide an above-mentioned spectrometer, in which the path length for adaptation to the fluid to be examined or the ingredient to be examined can be easily changed. The cost of the spectrometer should be as low as possible and the change in the path length should be possible quickly and easily. Disadvantages of known spectrometers should be avoided or at least reduced.

[0009] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein Einsatz mit einem Durchtrittskanal für den Lichtstrahl und zumindest einem Fenster zur Anordnung vor dem Sendefenster und bzw. oder dem Empfangsfenster zur Verkürzung der Pfadlänge vorgesehen ist, jeder Einsatz am Gehäuse befestigt ist, und jeder Einsatz an der dem Sendefenster oder Empfangsfenster zugewandten Seite mit einer Dichtung versehen ist. Die gegenständliche Erfindung sieht somit 1 /11 österreichisches Patentamt AT510 630B1 2013-01-15 zumindest einen Einsatz vor, der vor dem Sendefenster und bzw. oder Empfangsfenster des Spektrometers angeordnet wird und die Pfadlänge entsprechend verkürzt. Somit ist eine Anpassung des Spektrometers an geänderte Bedingungen besonders leicht und einfach möglich. Der Benutzer muss bloß den Einsatz oder mehrere Einsätze anschaffen und kein weiteres Spektrometer mit geänderter Pfadlänge besitzen. Der zumindest eine Einsatz verringert natürlich die Transmission des Lichtstrahls, was jedoch durch entsprechende Anhebung der Intensität der Lichtquelle einfach korrigiert werden kann. Eine entsprechende Konstruktion des Spektrometers und des zumindest einen Einsatzes vorausgesetzt, ist der Aufwand für die Änderung der Pfadlänge besonders gering und kann besonders rasch vorgenommen werden. Der Einsatz zur Verkürzung der optischen Pfadlänge wird einfach über dem Sendefenster oder Empfangsfenster des Spektrometers angeordnet und der Durchtrittskanal durch die Dichtung gegenüber dem Fluid abgedichtet. Somit wird der Lichtstrahl im Bereich zwischen Sende- oder Empfangsfenster und dem Fenster im Einsatz nicht beeinflusst, wodurch Messfehler auftreten könnten.This object is achieved in that at least one insert is provided with a passage channel for the light beam and at least one window for arrangement in front of the transmission window and or or the receiving window to shorten the path length, each insert is attached to the housing, and each Insert is provided at the transmitting window or receiving window side facing with a seal. The subject invention therefore provides at least one insert, which is arranged in front of the transmission window and / or receiving window of the spectrometer and correspondingly shortens the path length. Thus, an adaptation of the spectrometer to changing conditions is particularly easy and easy. The user only has to purchase the insert or multiple inserts and not have another spectrometer with changed path length. Of course, the at least one insert reduces the transmission of the light beam, which can be easily corrected by increasing the intensity of the light source accordingly. Assuming a corresponding construction of the spectrometer and the at least one insert, the cost of changing the path length is particularly low and can be carried out particularly quickly. The optical path length shortening insert is simply placed over the transmission window or receiving window of the spectrometer and the passageway sealed by the seal against the fluid. Thus, the light beam in the area between the transmitting or receiving window and the window in use is not affected, which could lead to measurement errors.

[0010] Vorteilhafterweise ist jeweils ein Einsatz vor dem Sendefenster und vor dem Empfangsfenster zur Verkürzung der Pfadlänge vorgesehen.Advantageously, an insert is provided in front of the transmission window and in front of the receiving window for shortening the path length.

[0011] Wenn die Einsätze identisch aufgebaut sind, können die Herstellungskosten derselben reduziert werden und Fehlmontagen durch den Benutzer vermieden werden.If the inserts are identically constructed, the manufacturing cost of the same can be reduced and incorrect installation by the user can be avoided.

[0012] Um eine Korrosion des Einsatzes zu verhindern, insbesondere bei Spektrometersonden, welche in das zu messende Fluid eingebracht bzw. eingetaucht werden, ist es von Vorteil, wenn jeder Einsatz aus Edelstahl gebildet ist. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn die Einsätze keine Kanten oder Ecken aufweisen, an welchen sich Verunreinigungen anlagern könnten. Für bestimmte Anwendungen ist es natürlich auch möglich, die Einsätze aus anderen Metallen oder aus Kunststoff zu fertigen.In order to prevent corrosion of the insert, in particular in Spektrometersonden, which are introduced or immersed in the fluid to be measured, it is advantageous if each insert is made of stainless steel. In addition, it is advantageous if the inserts have no edges or corners to which impurities could accumulate. For certain applications, it is of course also possible to manufacture the inserts made of other metals or plastic.

[0013] Bei Spektrometern, welche in eine zu messende Flüssigkeit getaucht werden und die zu untersuchenden Inhaltsstoffe „in situ" erfassen, ist es üblich, das Sendefenster und Empfangsfenster in regelmäßigen Abständen zu reinigen. Dazu sind Düsen am Spektrometer angeordnet, welche eine Spülflüssigkeit oder Spülluft auf das Sendefenster und Empfangsfenster richten und dadurch Verunreinigungen von der Oberfläche entfernen. Wird nun die optische Pfadlänge durch zumindest einen Einsatz verändert, ist es zweckmäßig oder notwendig, die Richtung der Spülflüssigkeit oder Spülluft zum Sendefenster oder Empfangsfenster nunmehr auf das Fenster in dem Einsatz zu ändern. Zweckmäßigerweise sind zu diesem Zweck im Spektrometer auswechselbare sogenannte Spülsteine mit Spülkanälen zur Führung der Spülflüssigkeit oder Spülluft zur Spülung des Sendefensters und des Empfangsfensters vorgesehen. Diese Spülsteine werden vorzugsweise mit an die verwendeten Einsätze angepassten Spülkanälen vorgesehen. Je nach Pfadlänge wird der Winkel der Spülkanäle entsprechend geändert, um den Strahl der Spülflüssigkeit oder Spülluft genau auf das jeweilige zu reinigende Fenster zu richten.In spectrometers, which are immersed in a liquid to be measured and the ingredients to be examined "in situ". It is customary to clean the transmission window and the reception window at regular intervals. For this purpose, nozzles are arranged on the spectrometer, which direct a rinsing liquid or purging air on the transmission window and receiving window and thereby remove impurities from the surface. If the optical path length is changed by at least one insert, it is expedient or necessary to change the direction of the rinsing liquid or rinsing air to the transmission window or receiving window to the window in the insert. Expediently, so-called flushing stones with flushing channels for guiding the flushing liquid or flushing air for flushing the transmission window and the reception window are provided for this purpose in the spectrometer. These purging blocks are preferably provided with flushing channels adapted to the inserts used. Depending on the path length of the angle of the flushing channels is changed accordingly to direct the jet of rinsing liquid or purging air exactly to the respective window to be cleaned.

[0014] Um den Montageaufwand für die Veränderung der Pfadlänge noch weiter zu verringern, können die Einsätze allenfalls zusammen mit dem Spülstein auch einstückig hergestellt sein. Somit ist es für den Benutzer nur mehr erforderlich, ein Bauteil am Spektrometer zu befestigen bzw. zu demontieren.In order to reduce the assembly costs for the change of the path length even further, the inserts may at best be made in one piece together with the sink. Thus, it is only necessary for the user to attach a component to the spectrometer or to dismantle.

[0015] Vorteilhafterweise ist ein Set verschiedener Einsätze und allenfalls verschiedene Spülsteine für verschiedene Pfadlängen vorgesehen. Beispielsweise können Einsätze zur Erzielung von Pfadlängen von 35, 15, 5, 2, 1 und 0,5 mm vorgesehen sein. Die größte Pfadlänge wird bei einem sehr klaren Medium, beispielsweise Trinkwasser, und die kleinste Pfadlänge bei einem optisch sehr dichten Medium oder einem Medium mit hoher Stoffkonzentration eingesetzt werden, um den erforderlichen Absorptionsbereich für die spektrometrische Messung erzielen zu können.Advantageously, a set of different inserts and possibly different rinsing for different path lengths is provided. For example, inserts may be provided to achieve 35, 15, 5, 2, 1, and 0.5 mm path lengths. The largest path length is used for a very clear medium, for example drinking water, and the smallest path length for a visually very dense medium or a medium with a high substance concentration, in order to be able to achieve the required absorption range for the spectrometric measurement.

[0016] Um Fehlmontagen zu vermeiden, können die verschiedenen Einsätze eine Codierung aufweisen. Eine solche Codierung kann im einfachsten Fall durch eine bloße Farbcodierung oder durch Ziffern an den Einsätzen und allenfalls Spülsteinen realisiert werden bis hin zu elektronischen Codierungen, beispielsweise durch RFID (Radio Frequency ldentification)-Trans- 2/11 österreichisches Patentamt AT510 630B1 2013-01-15 ponder, welche auch gleich eine automatische Anpassung der Intensität der Lichtquelle des Spektrometers ermöglichen.In order to avoid incorrect assembly, the various inserts may have a coding. In the simplest case, such a coding can be realized by a mere color coding or by numbers on the inserts and, if necessary, purging pits, up to electronic codings, for example by RFID (Radio Frequency Identification) transponder. AT1110 630B1 2013-01- 15 ponder, which also allow the same automatic adjustment of the intensity of the light source of the spectrometer.

[0017] Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

[0018] Darin zeigen [0019] Fig. 1 [0020] Fig. 2 [0021] Fig. 3 einen prinzipiellen Aufbau eines Spektrometers; eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer spektrometrischen Sonde mit zwei erfindungsgemäßen Einsätzen zur Verkürzung der Pfadlänge; die Ausführungsform gemäß Fig. 2 mit demontierten Einsätzen, in Seitenansicht; [0022] Fig. 4 die Ausführungsform gemäß Fig. 3 in Draufsicht; [0023] Fig. 5a bis 5e verschiedene Ansichten auf eine Ausführungsform eines Einsatzes zurFig. 1 Fig. 2 shows a basic structure of a spectrometer; a perspective view of a section of a spectrometric probe with two inserts according to the invention for shortening the path length; the embodiment of Figure 2 with dismantled inserts, in side view. FIG. 4 shows the embodiment according to FIG. 3 in plan view; FIG. 5a to 5e different views of an embodiment of an insert for

Verkürzung der Pfadlänge; und [0024] Fig. 6a bis 6d verschiedene Ansichten auf einen auswechselbaren Spülstein.Shortening the path length; and Figures 6a to 6d show different views of a replaceable sink.

[0025] Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Spektrometers 1, insbesondere einer spektrometrischen Sonde, die in das zu untersuchende Fluid 2 eingebracht bzw. eingetaucht wird. Innerhalb eines Gehäuses 3 sind zumindest eine Lichtquelle 4 und zumindest ein Detektor 5 angeordnet. Das Licht der Lichtquelle 4 wird allenfalls über eine Optik 6 durch ein Sendefenster 7 in das zu untersuchende Fluid 2 und über ein Empfangsfenster 8 und eine allfällige Optik 9 zum Detektor 5 gerichtet. Aus dem Unterschied der Intensität des durch den Detektor 5 empfangenen Lichts und der Intensität des von der Lichtquelle 4 ausgesandten Lichts kann auf die Konzentration bestimmter Inhaltsstoffe im Fluid 2 rückgeschlossen werden. Das Fluid 2 wird entlang der Pfadlänge Δχ vom Sendefenster 7 zum Empfangsfenster 8 vom Licht durchleuchtet.Fig. 1 shows the basic structure of a spectrometer 1, in particular a spectrometric probe, which is introduced or immersed in the fluid 2 to be examined. Within a housing 3, at least one light source 4 and at least one detector 5 are arranged. The light of the light source 4 is possibly directed via an optical system 6 through a transmitting window 7 in the fluid 2 to be examined and a receiving window 8 and a possible optics 9 to the detector 5. From the difference between the intensity of the light received by the detector 5 and the intensity of the light emitted by the light source 4, it is possible to deduce the concentration of certain ingredients in the fluid 2. The fluid 2 is transilluminated along the path length Δχ from the transmission window 7 to the reception window 8 by the light.

[0026] Bei der sogenannten Zweistrahl-Messmethode wird parallel zum Messstrahl zwischen dem Sendefenster 7 und dem Empfangsfenster 8 zu Referenzzwecken ein Referenzlichtstrahl außerhalb des Fluids 2 im Gehäuse 3 von der Lichtquelle 4 zum Detektor 5 geschickt.In the so-called two-beam measuring method, a reference light beam outside the fluid 2 in the housing 3 is sent from the light source 4 to the detector 5 parallel to the measuring beam between the transmitting window 7 and the receiving window 8 for reference purposes.

[0027] Für bestimmte Fluide 2 und zur Bestimmung bestimmter Inhaltsstoffe sind verschiedene Pfadlängen Δχ zweckmäßig. Während beispielsweise bei sehr klarem Trinkwasser eine sehr große Pfadlänge Δχ möglich ist, muss die Pfadlänge Δχ bei optisch sehr dichten Medien oder Medien mit sehr hoher Stoffkonzentration wesentlich geringer sein, um optimale Messergebnisse zu erzielen.For certain fluids 2 and for the determination of certain ingredients different path lengths .DELTA.χ are appropriate. While, for example, a very long path length Δχ is possible with very clear drinking water, the path length Δχ for visually very dense media or media with a very high substance concentration must be significantly lower in order to achieve optimum measurement results.

[0028] Fig. 2, 3 und 4 zeigen einen Ausschnitt einer Ausführungsvariante eines Spektrometers 1, bei dem die Pfadlänge Δχ durch zwei Einsätze 10 verkürzt wird. Die Einsätze 10, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel beiderseits, d.h. sowohl an der Seite des Sendefensters 7 als auch an der Seite des Empfangsfensters 8 des Spektrometers 1 angeordnet sind, umfassen einen Durchtrittskanal 11 für den Lichtstrahl und zumindest ein Fenster 12, die in einem entsprechenden Gehäuse, vorzugsweise aus Edelstahl, angeordnet sind. Der Einsatz 10 wird vor dem Sendefenster 7 bzw. Empfangsfenster 8 derart angeordnet, dass das vom Sendefenster 7 herrührende Licht durch den Durchtrittskanal 11 des Einsatzes 10 und dessen Fenster 12 in das zu messende Fluid 2 gelangen kann und danach durch das Fenster 12 und den Durchtrittskanal 11 des zweiten Einsatzes 10 in das Empfangsfenster 8 des Spektrometers 1 und den Detektor 5 gelangt. Mit Hilfe entsprechender Befestigungselemente, insbesondere Schrauben 13, werden die Einsätze 10 am Gehäuse 3 des Spektrometers 1 befestigt. Um zu verhindern, dass das Fluid 2 in den Durchtrittskanal 11 des Einsatzes 10 gelangt und dort zu Messfehlern führt, ist an der dem Sendefenster 7 oder Empfangsfenster 8 zugewandten Seite des Einsatzes 10 vorzugsweise eine Dichtung 14, beispielsweise in Form eines O-Ringes, angeordnet. Durch die Anordnung derartiger Einsätze 10 kann somit die Pfadlänge Δχ entsprechend auf eine geringere Pfadlänge Δχ' reduziert werden. Die Montage der Einsätze 10 ist besonders rasch und 3/11 österreichisches Patentamt AT510 630 B1 2013-01-15 einfach durchführbar. Anstelle von Schrauben 13 können auch andere Befestigungselemente verwendet werden, welche beispielsweise eine werkzeuglose Montage und Demontage zulassen.2, 3 and 4 show a section of an embodiment of a spectrometer 1, in which the path length Δχ is shortened by two inserts 10. The inserts 10, which in the illustrated embodiment on both sides, i. are arranged both on the side of the transmitting window 7 and on the side of the receiving window 8 of the spectrometer 1, comprise a passage channel 11 for the light beam and at least one window 12, which are arranged in a corresponding housing, preferably made of stainless steel. The insert 10 is arranged in front of the transmitting window 7 or receiving window 8 such that the light originating from the transmitting window 7 can pass through the passage 11 of the insert 10 and its window 12 into the fluid 2 to be measured and then through the window 12 and the passageway 11 of the second insert 10 in the receiving window 8 of the spectrometer 1 and the detector 5 passes. With the help of appropriate fasteners, in particular screws 13, the inserts 10 are attached to the housing 3 of the spectrometer 1. In order to prevent the fluid 2 from entering the passage 11 of the insert 10 and causing measurement errors there, a seal 14, for example in the form of an O-ring, is preferably arranged on the side of the insert 10 facing the transmission window 7 or receiving window 8 , By arranging such inserts 10, the path length Δχ can thus be reduced correspondingly to a smaller path length Δχ '. The assembly of the inserts 10 is particularly quick and easy to carry out AT510 630 B1 2013-01-15. Instead of screws 13 and other fasteners can be used, which allow, for example, a tool-free assembly and disassembly.

[0029] Die Fig. 5a bis 5e zeigen verschiedene Ansichten auf eine Ausführungsform eines Einsatzes 10. Fig. 5a zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Ausführungsform eines Einsatzes 10 von schräg vorne auf das Fenster 12. Fig. 5b eine perspektivische Ansicht auf den Einsatz 10 gemäß Fig. 5a von der Rückseite, das ist jene Seite mit der der Einsatz 10 vor das Sendefenster 7 bzw. Empfangsfenster 8 des Spektrometers 1 platziert wird. Fig. 5c zeigt eine Ansicht auf den Einsatz 10 von vorne, d.h. auf die Seite mit dem Fenster 12, Fig. 5d einen Schnitt durch den Einsatz 10 gemäß Fig. 5c entlang der Schnittlinie A-A und Fig. 5e einen Schnitt durch den Einsatz 10 gemäß Fig. 5c entlang der Schnittlinie B-B. Der Einsatz 10 umfasst den Durchtrittskanal 11, das Fenster 12 sowie zwei Bohrungen 15 für die Aufnahme der Schrauben 13 (siehe Fig. 3). Die Bohrungen 15 sind vorzugsweise schräg angeordnet, um eine optimale Befestigung des Einsatzes 10 am Gehäuse 3 des Spektrometers 1 zu gewährleisten. Das Fenster 12, das insbesondere aus Saphirglas besteht, ist im Einsatz 10 eingepresst bzw. eingeklebt. Zur Erzielung verschiedener Pfadlängen Δχ können verschiedene Einsätze 10 mit verschiedenen Abmessungen vorgesehen sein. Diese können beispielsweise farblich codiert sein, um die Anwendung für den Benutzer besonders einfach zu gestalten.5 a to 5 e show various views of an embodiment of an insert 10. FIG. 5 a shows a perspective view of an embodiment of an insert 10 obliquely from the front onto the window 12. FIG. 5 b shows a perspective view of the insert 10 According to FIG. 5 a from the rear side, this is the side with which the insert 10 is placed in front of the transmitting window 7 or receiving window 8 of the spectrometer 1. Fig. 5c shows a view of the insert 10 from the front, i. 5d shows a section through the insert 10 according to FIG. 5c along the section line A-A and FIG. 5e shows a section through the insert 10 according to FIG. 5c along the section line B-B. The insert 10 includes the passageway 11, the window 12 and two holes 15 for receiving the screws 13 (see FIG. 3). The holes 15 are preferably arranged obliquely to ensure optimum attachment of the insert 10 on the housing 3 of the spectrometer 1. The window 12, which consists in particular of sapphire glass, is pressed or glued in the insert 10. To achieve different path lengths Δχ different inserts 10 may be provided with different dimensions. These can be color-coded, for example, to make the application particularly easy for the user.

[0030] Die beiderseits, d.h. vor dem Sendefenster 7 und dem Empfangsfenster 8 des Spektrometers 1, angeordneten Einsätze 10 können auch einstückig hergestellt sein (nicht dargestellt).[0030] The two sides, i. In front of the transmission window 7 and the receiving window 8 of the spectrometer 1, arranged inserts 10 may also be made in one piece (not shown).

[0031] Bei Spektrometern 1, welche direkt im zu untersuchenden Fluid 2 angeordnet werden, ist es üblich, das Sendefenster 7 und das Empfangsfenster 8 regelmäßig zu reinigen. Dafür wird eine Spülflüssigkeit oder Spülluft verwendet, die unter entsprechendem Druck auf das Sendefenster 7 bzw. Empfangsfenster 8 gerichtet wird. Die Spülflüssigkeit oder Spülluft wird in Spülkanälen 17, die in entsprechenden Spülsteinen 16 am Gehäuse 3 des Spektrometers 1 angeordnet sind, geführt. Die Figuren 6a bis 6d zeigen verschiedene Ansichten auf eine Ausführungsform eines solchen Spülsteins 16, wie er in eine entsprechende Ausnehmung 18 im Gehäuse 3 des Spektrometers 1 angeordnet werden kann (siehe Fig. 3 und 4). Fig. 6a zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Spülstein 16 von der dem zu untersuchenden Fluid 2 zugewandten Seite, Fig. 6b eine perspektivische Ansicht auf den Spülstein 16 gemäß Fig. 6a von der Unterseite, Fig. 6c eine Ansicht auf den Spülstein 16 gemäß Fig. 6a von oben, d.h. von der dem zu untersuchenden Fluid 2 zugewandten Seite. Fig. 6d zeigt schließlich ein Schnittbild durch den Spülstein 16 gemäß Fig. 6c entlang der Schnittline B-B. Der Spülstein 16, welcher ebenfalls vorzugsweise aus Edelstahl gebildet ist, weist zwei Bohrungen 19 zur Aufnahme von Befestigungselementen, beispielsweise Schrauben (siehe Fig. 3), auf. Nachdem bei der Anordnung von Einsätzen 10 am Spektrometer 1 deren Fenster 12 und nicht die ursprünglichen Sendefenster 7 und Empfangsfenster 8 des Spektrometers 1 zu reinigen sind, sieht der Spülstein 16 eine entsprechend geänderte Führung des Spülkanals 17 vor. Vorzugsweise sind jeweils zu den entsprechenden Einsätzen 10 zugehörige Spülsteine 16 vorgesehen, die auch in einem entsprechenden Set angeboten werden können. Natürlich können die Spülsteine 16 auch zusammen mit den Einsätzen 10 einstückig hergestellt sein und somit noch rascher auf dem Spektrometer 1 befestigt und wieder demontiert werden.In spectrometers 1, which are arranged directly in the fluid to be examined 2, it is customary to clean the transmission window 7 and the receiving window 8 regularly. For a rinsing liquid or purge air is used, which is directed under appropriate pressure on the transmission window 7 and receiving window 8. The rinsing liquid or purging air is guided in rinsing channels 17, which are arranged in corresponding rinsing stones 16 on the housing 3 of the spectrometer 1. Figures 6a to 6d show various views of an embodiment of such a purging plug 16, as it can be arranged in a corresponding recess 18 in the housing 3 of the spectrometer 1 (see FIGS. 3 and 4). 6a shows a perspective view of a sink 16 from the side facing the fluid 2 to be examined, FIG. 6b shows a perspective view of the sink 16 according to FIG. 6a from the underside, FIG. 6c shows a view of the sink 16 according to FIG 6a from above, ie from the side facing the fluid 2 to be examined. Finally, FIG. 6d shows a sectional view through the sink 16 according to FIG. 6c along the section line B-B. The sink 16, which is also preferably formed of stainless steel, has two holes 19 for receiving fasteners, such as screws (see Fig. 3), on. After in the arrangement of inserts 10 on the spectrometer 1 whose windows 12 and not the original transmission window 7 and receiving window 8 of the spectrometer 1 are to be cleaned, the sink 16 provides a correspondingly changed leadership of the flushing channel 17. Preferably, 10 respective purging blocks 16 are provided to each of the corresponding inserts, which can also be offered in a corresponding set. Of course, the purge stones 16 may also be made in one piece together with the inserts 10 and thus be mounted even faster on the spectrometer 1 and dismantled again.

[0032] Die Ausführungsformen der Einsätze 10 bzw. Spülsteine 16 sind nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt. Wichtig bei der Gestaltung der Einsätze 10 für spektrometrische Sonden ist es, Kanten oder Ecken, an welchen sich Schmutz anordnen kann, möglichst zu vermeiden.The embodiments of the inserts 10 or sinks 16 are not limited to the examples shown. Important in the design of the inserts 10 for spectrometric probes is to avoid edges or corners where dirt can be arranged as possible.

[0033] Die vorliegende Erfindung bietet eine einfache und billige Möglichkeit, ein Spektrometer 1 für die Messung verschiedener Inhaltsstoffe von Fluiden 2 oder für die Messung in verschiedenen Fluiden 2 rasch und einfach umzurüsten. Der Benutzer benötigt für die Messung verschiedener Inhaltsstoffe oder in verschiedenen Fluiden 2 keine Vielzahl verschieden aufgebauter Spektrometer 1. 4/11The present invention provides a simple and inexpensive way to quickly and easily retrofit a spectrometer 1 for measuring various ingredients of fluids 2 or for measurement in different fluids 2. The user does not need a multitude of differently constructed spectrometers for the measurement of different ingredients or in different fluids 2. 4/11

Claims

Austrian Patent Office AT510 630B1 2013-01-15 Claims 1. A spectrometer (1) for immersion in a fluid (2) and for examining the contents of the fluid (2), comprising a housing (3) with light source (4) and therein arranged detector (5), wherein the light of the light source (4) through a transmission window (7) along a predetermined path length (Δχ) through the fluid to be examined (2) and through a receiving window (8) to the detector (5), characterized in that at least one insert (10) with a passage channel (11) for the light beam and at least one window (12) for arrangement in front of the transmitting window (7) and / or the receiving window (12) to shorten the path length (Δχ) is provided, each insert (10) on the housing (3) is fixed, and each insert (10) on the the transmitting window (7) or receiving window (8) facing side with a seal (14) is provided.

2. spectrometer (1) according to claim 1, characterized in that in each case an insert (10) in front of the transmitting window (7) and the receiving window (8) for shortening the path length (Δχ) is provided.

3. spectrometer (1) according to claim 2, characterized in that the inserts (10) are constructed identically.

4. spectrometer (1) according to claim 1 or 3, characterized in that the seal (14) is formed by a sealing ring made of elastic material.

5. spectrometer (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that each insert (10) with at least one screw (13) on the housing (3) is fixed.

6. spectrometer (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that each insert (10) is formed of stainless steel.

7. spectrometer (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a replaceable purging plug (16) with flushing channels (17) for guiding a rinsing liquid for purging the transmission window (7) and the receiving window (8) is provided.

8. spectrometer (1) according to claim 7, characterized in that rinsing stones (16) are adapted to the inserts used (10) flushing channels (17) are provided.

9. spectrometer (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the inserts (10) at best with the sink (16) are made in one piece.

10. spectrometer (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that a set of different inserts (10) and possibly different rinsing stones (16) for different path lengths (Δχ) is provided.

11. spectrometer (1) according to claim 10, characterized in that the different inserts (10) have a coding. For this 6 sheets drawings 5/11