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| The Distillers Company Limited, White Lodge, |
| Tadworth Surrey. |
| Doppelstrahl-Infrarot-Flussigkeltsanalysator. |
| Die Neuerung betrifft einen Doppelstrahl-Infrarot- |
| Flüssigkeitsanalysator, insbesondere für Kohlenwasser- |
stoffe mit Strahlungsquelle, Strahlungsfilter, Vorrichtung zum Aufspalten. der Strahlung
in zwei gleiche getrennte Strahlenbündel zur abwechselnden Unterbrechung der beiden
Strahlenbündel und zur Fokussierung der beiden Bündel hinter der Analysenzelle auf
einen Strahlungsempfänger.
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Die Absorption infraroter Strahlung ist bei Flüssigkeiten viel stärker
ausgeprägt als bei Gasen. Bei Untersuchungen wird üblicher-weise eine Strahlung
im Wellenlängenbereich von 3-50verwendet, die von einem schwarzen Körper mit hierfür
geeigneter Temperatur emittiert wird,
| Wenn man diesen Wellenlängenbereich, in dem die Absorpti- |
| onsbande der Grundfrequenz liegen, für die Absorptions- |
| analyse verwendet, so ergibt sich die Notwendigkeit, |
| Zellenabmessungen zu wählen, bei denen die Dicke der von |
| der Strahlung durchquerten Flüssigkeitsschicht außer- |
| ordentlich klein ist ; so beträgt z. B. im Falle von |
| ! mit, ^.-- |
Kohlenwasserstoffen in diesem Wellenlängenbereich die Dicke der
in der Zelle eingeschlossenen Absorptionsflüssigkeit ungefähr 0,1 mm. Hieraus ergeben
sich für die Konstruktion und den Betrieb von Infrarot-Flüssigkeits-Analysatoren
für kontinuierliche Analyse erhebliche Schwierigkeiten.
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Es zeigte sich jedoch, dass die Infrarotstrahlungs-Analyse von Flüssigkeiten
auch mit einer Infrarot-Strahlung ausgeführt werden kann, in deren Frequenzbereich
djdie Rarmonischen, d. h. Oberschwingungen der Grundfrequenz liegen, weil bei diesen
Frequenzen die Absorption nicht so stark ist, so dass es möglich ist, die Zellen
in günstigeren Abmessungen herzustellen. So kann die Dicke der Flüssigkeitsschicht
in Richtung des durchgehenden Strahles bei Verwendung von Strahlung derartiger höherer
Frequenzbereiche, insbesondere des nahen Ultrarot 1-100mm oder mehr betragen, so
dass keine Schwierigkeiten entstehen, wenn die Flüssigkeit bei kontinuierlicher
Analyse im ganzen Zellenbereich eine gleichförmige Verteilung haben soll. Eine solche
kontinuierliche Analyse ist meist erforderlich, insbesondere, wenn es sich um die
Untersuchung von Kohlenwasserstoffen, die bei gewissen Reaktionen bzw. Destillationsprozessen
entstehen oder bei sonstigen Untersuchungen von Roh-oder Fertigprodukten der Erdölindustrie
handelt.
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Hier unterliegt die durch die Zelle hindurchströmende Flüssigkeit
infolge ihrer relativ hohen Zähigkeit sehr starken Reibungseinflüssen, die insbesondere
deshalb zu sehr unbefriedigenden Ergebnissen führen können, weil die an der Zellenwandung
befindliche Flüssigkeit infolge der Zähigkeit und auch unter der Wirkung von Adhäsionserscheinungen
keine Strömungsgeschwindigkeit mehr hat, so dass an den beiden parallelen Zellenwandungen
eine Schicht
gewisser Dicke sozusagen kleben bleibt, während nur
im mittleren Teil der Zelle eine strömung stattfindet, die aber ebenfalls unbefriedigend
langsam erfolgt. Dieses führt zu Fälschungen der Meßergebnisse, weil die zu analysierende
Flüssigkeit in ihren augenblicklichen Zusammensetzung nicht mit der in der Analysenzelle
befindlichen Flüssigkeit übereinstimmt.
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Auf Grund dieser Erkenntnisse wurde nun ein verbesserter Doppelstrahl-Infrarot-Flüssigkeitsanalysator
entwickelt, der mit einer Strahlung aus dem nahen Ultraroten, insbesondere
| des Wellenlängenbereiches von 0, 8 p bis 2, 7/u arbeitet |
und mit dem eine kontinuierliche Analyse einzelner oder mehrerer Bestandteile eines
Gemisches möglich sind. Doppel-Strahl-Infrarot-Flüssigkeitsanalysatoren, die mit
einem Strahlungsfilter und Vorrichtungen zum Aufspalten der Strahlung in zwei gleiche
getrennte Strahlenbündel zur abwechselnden Unterbrechung der beiden Strahlenbündel
und zur Fokussierung der beiden Bündel hinter der Analysenzelle auf einem Strahlungsempfänger
arbeiten, sind an sich bekannt.
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Der verbesserte Doppelstrahl-Infrarot-Flüssigkeitsanalysator zeichnet
sich dadurch aus, dass im Strahlengang ein Filter, eine Analysenzelle, eine Filterzelle
und eine Doppelzelle, deren eine Kammer mit der zu untersuchenden Flüssigkeitskomponente
und deren andere Kammer mit einer Standardflüssigkeit gefüllt ist, so angeordnet
sind, dass Filter, Analysenzelle und Filterzelle im Wege beider Strahlenbündel und
je eine der Kammern der Doppelzelle im Wege je eines
| Strahlenbündels liegt und dass das Filter im wesentlichen |
| nur für Strahlung des Wellenlängenbereiches von 0,8 Xu bis |
| 2/7/uns vorzugsweise 1, 7/u bis 2, 4/u durchlässig ist |
wobei der Strahlungsempfänger auf diesen Wellenlängenbereich anspricht
und die zwischen den Wandungen der Analysenzelle befindliche Schicht der Analysenflüssigkeit
eine Dicke von mehr als 1mm aufweist. 1 Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
liegt der Strahlungsunterbrecher zwischen der Filterzelle und der Doppelzelle und
weiterhin das Filter vor der Analysenzelle.
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Alle Flüssigkeiten, welche mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung
analysiert werden sollen, sind im Wellenlängenbereich von 0,8-2,7/u, mit Ausnahme
einer oder mehrerer Absorptionsbanden dieses Bereiches, für die genannte Strahlung
durchlässig. Die zu analysierenden Flüssigkeiten enthalten insbesondere flüssige
Kohlenwasserstoffe, z. B.
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Pentane, Hexane u. dgl. ; auch können flüssige fraktionierte Petroleumbestandteile
vorhanden sein. Flüssige Verbindungen, welche aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff
bestehen, wie z. B. Azeton, Athylalkohol, Propylalkohol u. dgl. können mittels der
erfindungsgemäßen Vorrichtung analysiert werden. Das gleiche gilt von Wasser, welches
in anderen Flüssigkeiten gelöst ist, die im Bereich von B, 8-2, 7/-durchlässig sind,
wie es z. B. für Wasser in Schwefelkohlenstoff, Äthylalkohol, Phenol, Azeton-flüssigen
Dioxid-und Tetrachlorkohlenstoffen zutrifft. Ebenfalls ist z. B. in Shhwefelkohlenstoff
gelöstes Phenol der erfindungsgemäßen Absorptions-Analyse-Vorrichtung zugängig.
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Die im einzelnen Falle zu verwendende Filtertype hängt von der Art
der zu analysierenden Flüssigkeit ab. Insbesondere für die Analyse von flüssigen
Kohlenwasserstoffen, welche die Strahlung im Wellenlängenbereich von 1,7-2, 4/u
| absorbieren, wird vorzugsweise ein Germanium-Schicht-Filter |
| geeigneter Dicke (z. B. 0, 5-0, 6/u) verwendet, welches |
| im wesentlichen die gesamte unter-1 liegende Strahlung |
| absorbiert. Dieses genannte Filter wird mit einem Natrium- |
| Glasfilter kombiniert, welches die Strahlung oberhalb |
| 3, 5/u absorbiert. Ein solches mit einem Natriumglasfilter |
| kombiniertes Germaniumschichtfilter zeigt ein sanft nach |
| längeren und kürzeren Wellenlängen abfallendes Maximum |
| etwa in der Mitte des Wellenlängenbereiches von 1-2, 7/u, |
| so daß in diesem Bereich eine fast konstante Durchlässig- |
| keit erreicht wird. Handelt es sich um eine Analyse von |
| in der Analysenflüssigkeit, z. B. Azeton-Alkohol, jthyl- |
| Alkohol, Propyl-Alkohol und dgl. befindlichen Wasser- |
| spuren, so wird ein Mehrschicht-Interferenz-Filter be- |
| vorzugt, welches nur Strahlung im Frequenzbereich von |
| 0, 93-0, 99/u hindurchläßt, da das Wasser in der Gegend |
| von 0,96/u ein Absopptionsband hat. Auch dieses Filter |
| wird mit-einem Glasfilter kombiniert. Derartige Mehrschicht- |
| CD |
| Interferenz-Filter sind z. B. in der Zeitschrift 11 The |
| Journal of the Optical Society of America", TI (1947), |
| Seite 451 in dem Aufsatz von L. N. Hadley beschrieben. |
| Die Auswahl des Strahlungsempfängers hängt ebenfalls |
| von der Art der zu analysierenden Flüssigkeit ab. So ist |
| für die Strahlungsmessung im Wellenlängenbereich von 1,7- |
| 2, 4/u (bei flüssigen Kohlenwasserstoffen) ein Bleisulfid- |
| Detektor am vorteilhaftesten, während für den Wellenlängen- |
| bereich um 0296 ein Bildwandler, der mit einem |
| Elektronenveryielfaoher kombiniert ist, die besten |
| Resultate liefert. Ein für diesen Zweck geeigneter Bild- |
| C> |
wandler ist z. B. in der Zeitschrift"Electronic Engineering"20
(1948), Seite 274 beschrieben. Ein geeigneter Elektronenvervielfacher, der für die
vorliegende Anwendung in Frage kommt, ist der Multiplier No. 931 a), der in der
Veröffentlichung"Radio-Corporation of American Handbook"1954 beschrieben ist. Vorzugsweise
werden Strahlungsempfänger benutzt, welche nur in dem gewünschten Wellenlängenbereich
empfindlich sind, obwohl auch Detektoren Verwendung finden können, die auch außerhalb
dieses Bereiches noch empfindlich sind. Der Bereich der maximalen Empfindlichkeit
der Strahlungsempfänger sollte jedoch zumindest in der Nähe des Wellenlängenbereiches
liegen, in dem die zu analysierende Flüssigkeit Strahlung absor-
| biert. Z. B. weist der Bleisulfid-Strahlungsmesser eine |
| Maximalempfindliohkeit in der Gegend von 2,2 ; u auf. Andere |
| Strahlungsempfänger, die ebenfalls verwendet. werden |
| können, sind Phthallium-Sulfid-Detektoren, deren |
| Maximalempfindlffiohkeit bei 115 liegt, oder Germanium-Photo- |
| zellen, deren größte Empfindlichkeit bei 1, 6ja liegt. |
| Wünschenswert ist es ferner, dass die Zellenfenster aus |
| einem Material bestehen, welches die Wirkung der verwendeten |
Filter ergänzt oder unterstützt. Außerdem ist es im allgemeinen erforderlich, die
erfindungsgemäße Vorrichtung mittels eines Thermostaten auf einer bestimmten Temperatur
zu halten und diese Temperatur automatisch zu regeln. Dieses kann mit irgendeinem
der bekannten für diesen Zweck geeigneten Mitteln bewirkt werden. So kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung z. B. in einem wärmeisolierten Behälter
angeordnet werden,
der mit einem Thermostaten zusammenwirkt.
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Einige Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Infrarot-Flüssigkeits-Analysators
sind anhand der anliegenden Figuren beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt einen Infrarot-Flüssigkeits-AnalysatDr in diagrammatischer
Darstellung.
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Fig. 2 veranschaulicht einen Infrarot-Flüssigkeits-Analysator mit
einem nicht selektiven Strahlungsempfänger.
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Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die Filtereinheit 24.
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Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Filtereinheit 27.
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Fig. 5 ist ein seitlicher Aufblick auf den Unterbrecher 5.
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Fig. 6 ist ein Querschnitt durch den Unterbrecher 5.
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Fig. 7 ist ein Querschnitt durch eine Filterzelle mit einem Ausgleichsverschluß.
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Fig. 8 ist ein Blockdiagramm der Vorrichtung.
| Die Strahlung der Infrarot-Strahlungsquelle 1 wird mittels |
| eines Spiegels 2 gebündelt. Das Strahlanbündel geht durch |
die Zelle 3, welche eine lichte Dicke von 1-3 mm aufweist, hindurch, In der Zelle
3 befindet sich die zu analysierende Flüssigkeit. Danach geht der Strahl durch die
Filterzelle 4, die der Filterzelle 3 ähnlich ist, und wird anschließend durch eine
Unterbrechervorrichtung 5 unterbrochen. Der
Unterbrecher 5 teilt
das Strahlenbündel in zwei gleiche abwechselnd unterbrochene Strahlungsbündel auf.
Der so aufgespaltene Doppelstrahl geht durch die Doppelzelle 6 hindurch, die aus
zwei getrennten, nebeneinanderliegenden Zellenkammern besteht, die so angeordnet
sind, dass der eine Steil durch die eine Zellenkammer und der andere Strahl durch
die andere Zellenkammer hindurchtritt. Danach werden die beiden Strahlenbündel mittels
des Spiegels 7 auf den Strahlungsempfänger 8 fokussiert. Das Filter 9 kann irgendwo
im Strahlengang vorgesehen werden und ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen
der Strahlungsquelle und der Zelle 3 angeordnet. Die ganze Vorrichtung ist in dem
thermostatisch geregelten Behälter 19 eingeschlossen.
| bei |
| Während des Betriebes, z. B. der Analyse von flüssigen |
| Kohlenwasserstoffen wird die Infrarot-Strahlungsquelle 1 |
| auf einer solchen Temperatur gehalten, dass das Maximum |
der Ausstrahlung im Wellenlängenbereich von 1, 7-2, 4/u liegt. Das Germaniumfilter
9 besteht z. B. aus einer Germaniumfolie oder einer dünnen Germaniumschicht geeigneter
Dicke, welche auf einer dünnen Platte, z. B. aus Glas aufgebracht ist, welche für
den bei der Analyse benutzten Wellenlängenbereich durchlässig ist. Die Zelle 3 ist
mit dem zu analysierenden Kohlenwasserstoff-Gemisch gefüllt, während die Filterzelle
4 mit allen Bestandteilen der genannten Kohlenwasserstoffmischung mit Ausnahme des
zu analysierenden Bestandteiles gefüllt ist. Die eine Kammer der Doppelzelle 6 ist
mit der zu analysierenden komponente gefüllt, während die andere Hälfte eine Füllung
mit einer Standard-oder Kompensationsflüssigkeit aufweist. Die Standard-oder Kompensationsflüssigkeit
| kann aus einein geeigneter Konzentration vorgesehenen |
| Mischung der verschiedenen Bestandteile von Kohlenwasser- |
| stoffen in einem Lösungsmittel bestehen, das keine Absorp- |
| tionsbande in dem verwendeten Wellenlängenbereich hat. |
| Als Strahlungsempfänger kann vorteilhf'terweise eine |
| Bleisulfidzelle dienen. Die Anzeige des Strahlungsmessers |
| ist somit ein Maß für die Menge (Konzentration) der zu |
| analysierenden Komponente in der Mischung. |
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Wenn es erwünscht ist, mehr als eine Komponente einer aus einer Vielzahl
von Bestandteilen bestehenden Mischung qualitativ oder quantitativ zu analysieren,
so können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine oder mehrere Filtereinheiten
vorgesehen werden, die in einen Träger eingebaut sind, der mindestens für zwei Filterzellen
eingerichtet ist. Der Träger ist hierbei um eine Achse drehbar, die vorzugsweise
parallel zur Achse des Infrarot-Strahlenbündels verläuft. Die Filtereinheit besteht
vorzugsweise aus einem scheibenförmigen Träger, dessen Achse parallel zur Richtung
der Strahlung verläuft. Dieser scheibenförmige Träger ist an seinem Umfang mit Öffnungen
versehen, in denen die Filterzellen befestigt werden können. Die Filtereinheit kann
mittels eines geeigneten Mechanismus gedreht werden, so dass jede Filterzelle des
scheibenförmigen Trägers in den Strahlengang eingeschaltet werden kann. Nach Ablauf
diner hinreichenden Zeitspanne kann dann das danebenliegende Filter in den Strahlengang
hineingebracht werden. Weiterhin können zwei oder mehr'solcher Filtereinheiten miteinander
kombiniert werden, wobei diese Einheiten miteinander starr befestigt sind, so dass
jede einzelne Filterzelle der einen Filtereinheit mit einer oder mehreren Filterzellen
der anderen Einheit
assoziiert ist. Nachstehend sind Modifikationen
dieser erfindungsgemäßen Ausführungsformen schematisch in den Zeichnungen erläutert
: Gemäß Fig. 2 wird die von der Infrarot-Strahlungsquelle 1 erzeugte Strahlung mittels
eines Konkakvspiegels 2 zu einem Parallelstrahlenbündel vereinigt. Die richtungsdiffuse
Direktstrahlung, welche von der Strahlungsquelle 1 ausgeht, wird mittels eines Schir.
mes 20 abgeblendet. Das Strahlungsbündel tritt durch das Filter 9 hindurch, welches
im wesentlichen nur den für die Analyse erwünschten Wellenlängenbereich zur Absorptionszelle
3 hindurchläßt, in der sich die zu analysierende Mischung befindet. Dann tritt der
Strahl durch die Filterzelle 4, welche in der Filtereinheit 24 angeordnet ist.
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Das Strahlungsbündel wird in zwei abwechselnd unterbrochene Strahlenbündel
mittels des Unterbrechers 5 aufgespalten, wobei eines dieser Bündel durch die eine
Kammerhälfte 6a der Doppelzelle 6 geht, welche in der Filtereinheit 27 angeordnet
ist, während das andere Bündel durch die Kammerhälfte 6b der Doppelzelle 6 hindurchtritt.
Danach wird die Strahlung mittels des Spiegels 7 auf den Strahlungsempfänger 8 fokussiert,
wobei der Schirm 30 den stungsempfänger von der Direktstrahlung abschirmt.
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Die Filtereinheit 24 ist in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt. Sie
besteht aus einem scheibenförmigen Träger 31 mit den Filterzellen 4, 4' usw., die
am Umfange der Scheibe angeordnet sind.
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Ein Querschnitt der Filtereeheinheit 27 ist in Fig. 4 veranschaulicht.
Die Filtereinheit 27 besteht ebenfalls aus einem scheibenförmigen Träger 32, in
dem die
Doppelzellen 6,6' usw. angeordnet sind. Die beiden Filtereinheiten
sind starr auf eine gemeinsame Welle 33 aufmontiert. Der Antrieb der Trägerscheibe
wird durch eine Reibungskopplungsanordnung 18 bewirkt, welche an der Berandung des
scheibenförmigen Trägers angeordnet ist. Die zwischen den Filterzellen liegenden
Teile der Trägerscheibe sind aus einem Material gefertigt, welches für die Strahlung
undurchlässig ist, so dass, wenn sich keine Filterzelle im Strahlengang befindet,
auch keine Strahlung hindurchtreten kann.
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Der Unterbrecher 5 ist in Wer Fig. 5 in einer Seitenansicht veranschaulicht,
während in Fig. 6 ein Querschnitt durch den Unterbrecher 5 dargestellt ist. Der
Unterbrecher 5 besteht aus einem Zylinder, in dem zwei Öffnungspaare 34, 34'und
35, 35' vorgesehen sind. Die Vorrichtung erfordert natürlich eine optische Zentrierung
sämtlicher Vorrichtungeinheiten.
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Die Filtereinheiten 24 und 27 werden diskontinuierlich gedreht, damit
jede Filterzelle der Filtereinheit 24 eine gewisse Zeit in den Strahlengang eingeschaltet
ist. Nach Ablauf dieses Zeitabschnittes wird dann die danebenliegende Filterzelle
in diese Stellung gedreht, wobei natürlich auch eine entsprechende Doppelkammerzelle
in der beschriebenen Weise in den Strahlengang eingeschaltet 3r6 wird.
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Die Filtereinheit und der Unterbrecher 5 sind so angeordnet, dass
das eine der unterbrochenen Strahlenbündel 5 nur durch die eine Kammerhälfte der
Doppelzelle geht, während das andere Strahlenbündel die andere Kammer der Doppelzelle
durchquert.
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Bei der Analyse eines sechskomponenten Gemisches der Bestandteile
A. B. C. D. E und F mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird die sechs Bestandteile
enthaltende Mischung durch die Absorptionszelle 3 hindurchgeleitet. Eine Filtereinheit
enthält einen Satz von 6 Filterzellen, während die andere Filtereinheit einen Satz
von 6 Absorptionsdoppelzellen aufweist. Jede Filterzelle ist mitkéiner der genannten
Doppelzellen kombiniert, d. h. die beiden Zellen sind so hintereinander geschaltet,
dass die beiden Infrarot-Strahlungsbündel zunächst durch die Filterzelle hindurchgehen,
und dann eines dieser Strahlenbündel durch die eine Kammer der Doppelzelle hindurchgeht,
während das andere Strahlenbündel durch die andere Hälfte der Doppelzelle hindurchtritt.
Jede Filterzelle ist mit einer anderen Kombinatioeon je fünf der sechs Bestandteile
| der Mischung gefüllt. Die eine Kammer der zugeordneten |
| Doppelzelle ist mit der fweils fehlenden Sechsten Kompo- |
| nente des Gemisches gefüllt (Absorptionszellenhälfte), |
| während die andere Kammer der Doppelzelle mit einer |
Standard-oder Kompensationsflüssigkeit gefüllt ist, welche z. B. aus einer Mischung
von zwei oder mehreren Komponenten besteht, die in einem Lösungsmittel vorliegen,
welches keine Absorptionsbande in dem genannten Wellenlängenbereich aufweist (Standardabsorptionszelle).
Die sechs in die Filterzellen eingefüllten Mischungen enthalten folgende Bestandteilkombinationen
: (1) B, O, D, E, F ; (2) A, C, D, E, F ; (3) A, B, D, E, F (4) A, B, C, E, F ;
(5) A, B, C, D, F ; und (6) A, B, C, D, E. Die aAbsorptionszellen der Doppelzelle,
die mit den einzelnen Filterzellen gekoppelt sind, sind mit den folgenden Komponenten
gefüllt :
| (1) A, (2) B, (3) C, (4) D, (5) E, und (6) F, wobei |
die eingeklammerten Zahlen zugehörige Zellenkombinationen der Filterzellen mit den
Absorptionszellen bezeichnen.
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Die am Strahlungsempfänger sich ergebende Anzeige ist ein Maß für
die Menge des in der Absorptionszelle befindlichen Bestandteiles der Mischung. So
kann unteeezugnahme auf die Zeichnung die Filterzelle 4 z. B. die Mischung der Komponenten
AyB, C, D, E, enthalten, während die Kammer 6a der Doppelzelle den Bestandteil F
enthält.
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Die Standard-Absorptionszelle 6b der Doppelzelle enthält die Standard-oder
Kompensationsflüssigkeit. Der am Meßinstrument sich ergebende Ausschlag ist dann
ein Maß für den Mengenanteil der Komponente F der untersuchten Mischung. Auf diese
Weise kann jede Komponente der Mischung nacheinander analysiert werden.
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Bei dem beschriebenen Infrarot-Flüssigkeits-Analysator ist die Relativstellung
der verschiedenen Vorrichtung-
| teile ohne Bedeutung. Es ist natürlich wesentlich, dass |
| die Absorptionszellen und jedes Filterzellenpaar mit |
| Ausgleiolifuitteln versehen sind, als welche z. B. eine |
| Metallblende dienen kann. Die Ausgleichsmittel können so |
| eingestellt werden, dass sich für die genannten Vorrich- |
tungselemente die gleichen Absorptionscharakteristiken ergeben wie für andere bekannte
Vorrichtungen der Infrarot-Absorptions-Analyse.
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In Fig. 7 ist ein Teil einer Filterzelle im Querschnitt veranschaulicht,
wobei eine Ausgleichsblende vorgesehen ist. Die Filterzelle 36 mit der Zellenwand
37 und dem Fenster 38 ist an der Fassung 39 befestigt, welche einen Teil der oben
beschriebenen Filtereinheit bildet. Die
| Fassung39 trägt die Stange 140, welche starr die Blen- |
| denführung 41 haltert. Die Blende 42 besteht aus einem |
| Stab, der an einem Ende zugespitzt ist und mit einem Ge- |
winde versehen ist, welches in ein Gegengewinde der Blendenführung 41 eingreift.
Die Blende kann nunmehr in die Stellung hineingedreht werden, die erwünscht ist,
wobei die Befestigung in dieser Stellung durch die Muttern 43 und 44 erfolgt.
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Die Filtereinheiten können mit jeder gewünschten Anzahl von Filterzellen
versehen werden, aber im allgemeinen stimmt die Anzahl der verwendeten Filterzellen
mit der Anzahl der Komponenten überein, deren Konzentration ermittelt werden soll,
und die sich in der zu analysierenden Mischung befinden.
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Filtereinheiten, bei denen die Anzahl der Filterzellen größer ist
als die Anzahl der zu untersuchenden Komponenten können natürlich ohne weiteres
verwendet werden, w wenn die nicht benötigten Filterzellen entfernt werden.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere für die Analyse
von mehrkomponehtigen Flüssigkeiten verwendbar, wenn zwei oder mehrere dieser Komponenten
eine Strahlung desselben Wellenlängenbereiches absorbieren. Sie kann zur Analyse
jeder beliebigen Mischung gebraucht werden, wenn nur die Komponenten der Mischung
der verschiedenen Bestandteile nicht die Eigenschaft aufweisen, Strahlung eines
Wellenlängenbereiches auszusieben, welche im Absorptionsband der zu messenden Komponente
liegt.
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Der Infrarot-Flüssigkeits-Analysator kann als Direktanzeigeinstrument
dienen, d. h. die am Strahlungsempfänger erzeugte Spannung kann direkt zur Anzeige
Verwendung finden ; andererseits kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als ein Abgleichinstrument
ausgebildet sein.
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Der Abgleich kann mittels eines Servo-Mechanismus durchgeführt werden,
der von der erzeugten Spannung betätigt wird. Als Servo-Mechanismus kann z. B. ein
Keil oder ein sonstiger blendenförmiger Teil dienen, der in eines der beiden Strahlungsbündel
eingeführt werden kann, so dass
| das Instrument eine Gleichgewicht-sanzeige gibt, während |
| die Kraftwirkung auf die Antriebsvorriohtung für den |
| hbndenförmigen Teil als Meßgröße dient. |
So kann z. B. mit der Vorrichtung gemäß Fig. 2 ein blendenfömiger Teil gekoppelt
werden, der von einem Phasen-Diskriminator-Motor angetrieben wird. Dieser Teil kann
in das Strahlenbündel eingesetzt werden, welches durch die Standard-Absorptionszelle
hindurchgeht. Der Phasen-
| Diskriminator-Motor spricht auf die Phasendifferenz |
| zwischen der am Strahlungsempfänger erzeugten verstärkten |
| Spannung und der ebenfalls verstärkten Spannung an, |
| die am Strahlungsempfänger mittels einer unabhängigen |
Lichtquelle erzeugt wird, deren Strahlengang z. B. durch ein zusätzliches weitaus
Öffnungspaar des zylindrischen Unterbrechers 5 unterbrochen wird. In Fig. 8 ist
ein Blockschaltschema- einer solchen Anordnung erläutert, die mit einer Vorrichtung
gemäß Fig. 2 zusammenwirken kann. Die Strahlungsquelle 1 erzeugt eine Strahlung,
welche mittels des Konkavspiegels 2 zu einem parallelen Strahlenbündel 47 fokussiert
wird. Die Absorptions-und Filterzellen sind nicht im Diagramm veranschaulicht.
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Das Strahlenbündel wird durch einen Unterbrecher 48 aufgespalten und
unterbrochen, was mittels der Öffnungen 34 und 35 bewirkt werden kann. Ein drittes
Öffnungspaar 51 im Unterbrecher 48 dient zur Unterbrechung des Lichtes von einer
Lichtquelle 52. Diese Strahlung wird von einer Photozelle 53 empfangen, welche die
Spannung liefert, die zum Phasenvergleich mit der am Strahlungsempfänger 8 erzeugten
Strah-
| e |
| lung dient. Das Strahlungsbündel 47 wird durch einen Kon- |
kavspiegel 7 auf den Strahlungsempfänger 8 gelenkt. Die am Strahlungsempfänger 8
entstehende Spannung sow/die Vergleichspannung am Strahlungsempfänger 53 werden
von geeigneten Verstärkervorrichtungen 11 bzw. 12 verstärkt und betätigen den Phasen-Diskriminator-Motor
56, der mechanisch mit der kammförmigen Blende 57 gekoppelt ist, die im Strahlengang
47 verschiebbar ist und das Registrierinstrument 10 betätigt.
| A-nstelle des oben beschriebenen elektro-mechanschen |
| Systems können auch rein6iechanische Vorrichtungen |
| benutztwerddn. |
| Der erfindungsgemäße Infrarot-Strahlungs-Analysator kann |
sowohl für die analyse von flüssigen Gemischen dienen als auch bei der Analyse (von
in Flüssigkeiten gelösten Gasen Verwendung finden.