DE2121142C3 - Vorrichtung zur Messung der Konzentration von Lösungen - Google Patents

Description

25 wird. Die zu untersuchende Flüssigkeit 5, beispielsweise eine einen optisrh aktiven Stoff, wie Pulpe bzw. Zellstoff oder Zucker, enthaltende Lösung, be-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mes- findet sich in einer Zelle 6, welche gemäß F i g. 2 aus sung der Konzentratic ι von Lösungen mit einer zwi- zwei durchsichtigen Glasscheiben 61 und 62 besehen einem Polarisator und einem Analysator eines 30 steht, die an ihren Innenflächen mit in Richtung des orthogonalen Nicoischen Systems angeordneten Pro- Flüssigkeitsstroms verlaufenden V-förmigen Nuten benzelle zur Aufnahme einer einen optisch aktiven 611 und 621, an ihren Außenflächen mit Masken 63 Stoff enthaltenden Lösung. Die Probenzelle besteht zur Verhinderung eines Lichtdurchtritts durch die dabei aus einem Paar transparenter Platten, die par- Nuten 611 und 621 sowie mit Abstandhaltern 64 und allel zueinander und mit zwischen ihnen befindlichen 35 65 versehen sind, welche zwischen die Glasscheiben Abstandhaltern angeordnet sind. Als Lösungen, de- 61, 62 eingefügt sind und einen bestimmten Abstand, ren Konzentration durch die Vorrichtung zu bestim- d. h. eine wirksame Zellenlänge, festlegen, der durch men ist, kommen vor allem Zellstoff- oder Zuckerlö- die Konzentration der zu untersuche.-Jen Flüssigkeit sungen in Frage. bestimmt ist. Bei der Untersuchung einer Lösung ge-

Wie erwähnt, ist bei den meisten bekannten Meß- 4" ringer Zellstoff-Konzentration, d. h. einer Konzentravorrichtungen der vorstehend umrissenen Art eine tion von 0 bis 1,2 °/o, beträgt der Abstand etwa 1 bis durch zwei parallele, durchsichtige, geringen Ab- 2 mm, während die Länge der Probenzelle bei zustand voneinander besitzende Glasscheiben gebildete nehmender Konzentration der zu untersuchenden Probenzelle bzw. Küvette zur Aufnahme des zu un- Flüssigkeit vergrößert werden muß. Die Probentersuchenden Stoffs vorgesehen. Wenn bei einer sol- +5 zelle 6 weist zwischen den parallelen V-Nuten 611 chen Vorrichtung jedoch der zu untersuchende, und 621 festgelegte Profilabschnitte 66 sowie zwidurch die Zelle geleitete Stoff feste Verunreinigun- sehen den verbleibenden parallelen Planflächen der gen, wie Zellstoffklumpen oder Zuckerrohrfasern Glasscheiben 61 und 62 festgelegte wirksame Abenthält, tritt leicht ein teilweises Verstop "en des schnitte 67 auf. Hinter der Probenzelle 6 ist ein Spalts zwischen den Glasscheiben der Zelle auf, wo- 50 Streulicht-Unteidrücker 7 angeordnet, der gemäß durch der Durchfluß der Lösung durch die Zelle be- F i g. 3 aus mehreren parallelen, zylindrischen Lichthindert wird und genaue Messungen unmöglich wer- abschirm-Elementen 71 besteht, welche eine Lichtden. übertragung nur in Axialrichtung zulassen. Außer-

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, dem sind noch ein Analysator 8 mit einem rechtwineine Vorrichtung zur Messung der Konzentration 55 kelig zum Polarisator 4 angeordneten Nicoischen Syvon Lösungen zu schaffen, mit der sich genaue und stern sowie ein kreisringförmiger photoelektrischer stabil reproduzierbare Meßergebnisse gewinnen las- Detektor 9, beispielsweise eine Photozelle, sowie ein sen, die nkht durch Feststoffverunreinigungen oder kreisscheibenförmiger photoelektfischer Detektor 10 Klumpen beeinträchtigt sind, die unter Umständen in vorgesehen, der ebenfalls aus einer Photozelle besteder auszumessenden Lösung enthalten sein können. 60 hen kann. Die Linse 3 ist so justiert, daß sie die Ge-Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich erfindungs- samtflächen der photoelektrischen Detektoren 9 und gemäß dadurch, daß mindestens eine der Platten der 10 mit dem durch die Lichtquelle 1 ausgestrahlten Probenzelle an ihrer Innenfläche mit in Strömungs- Licht bestrahlt.

richtung der Lösung verlaufenden Nuten versehen Die in F i g. 1 dargestellte Meßvorrichtung arbeitet

ist und daß die Probenzelle Masken zur Unterbre- 65 wie folgt: Das von der Lichtquelle 1 ausgestrahlte chung des durch die Nuten verlaufenden Lichts auf- Licht tritt durch das Filter 2 und die Linse 3 und weist. Zur Ausschaltung des Einflusses von in der wird durch den Polarisator 4 in linear polarisiertes unter Umständen erzeugtem Streulicht Licht umgewandelt, welches auf die Probenzelle 6

geworfen wird. Da die Probenzelle, wieferwähnt, mit Nuten versehene Profil-Abschnitte 66 und wirksame Abschnitte 67 aufweist, stellen diese beiden Abschnitte unterschiedliche Flüssigkeits-AViderstände für den die Zelle kontinuierlich durchfließenden Flüssigkeitsstrom dar. Genauer gesagt, ist der Strömungswiderstand in dta Profil-Abschnitten 66 geringer als in den wirksamen Abschnitten 67. Wenn daher die zu untersuchende Flüssigkeit feste Verunreinigungen oder Klumpen enthält, sind diese bestrebt, durch die Profil-Abschnitte 66 hindurchzufließen, welche einen geringeren Strömungswiderstand bieten, wodurch ein Verstopfen der Abschnitte 67 durch diese Fremdkörper verhindert und mithin ein stabiler Strömungszustand gewährleistet wird. Selbst wenn diese Fremdkörper die wirksamen Abschnitte 67 verstopfen, werden sie schnell entfernt, wenn sie sich den Profil-Abschnitten 66 nähern. Selbstverständlich ist die Querschnittsform der Nuten 611 und 621 nicht auf die V-förmige Gestalt beschränkt, sondern ao kann auch halbkreisförmig, U-förmig oder anderweitig gewählt sein. Sie können, wie dargestellt, an beiden Glasscheiben 61, 62 vorgesehen sein oder auch nur in einer der Glasscheiben ausgebildet sein. Da die Profil-Abschnitte 66 der Probenzelle 6 durch Masken 63 abgeschirmt sind, beeinflußt ihr Vorhandensein das Meßergebnis nicht.

Das durch die Probenzelle 6 hindurchtretende Licht wird in seiner polarisierten Ebene durch die optisch aktive Substanz, wie Pulpe bzw. Zellstoff oder Zucker, in der zu untersuchenden Flüssigkeit gedreht. Der Unterdrücker 7 unterdrückt die Streulichtkomponenten des über die Zelle übertragenen Lichts. Da dieser Streulicht-Unterdrücker 7 gemäß F i g. 3 aus vielen zylindrischen Lichtabschirm-Elementen 71 besteht, wird die Übertragung des die Elemente 71 unter einem rechten Winkel treffenden Lichts vollkommen unterdrückt. Wenn das über die Probenzelle 6 übertragene Licht, welches die diffuse bzw. gestreute Lichtkomponente enthält, vom photoelektrischen Detektor 10 festgestellt und dessen Ausgangssignal durch ein Anzeige-Meßgerät gemessen wird, ist dessen Anzeige bezüglich der Konzentration nicht linear. Wenn dagegen das über den Unterdrücker? übertragene Licht ausschließlich aus parallelen Lichtstrahlen besteht, die allein durch die zylindrischen Lichtabschirm-Elemerite 71 durchgelassen wurden und aus denen das Streulicht entfernt worden ist, so kann ein Ausgangssignal erhalten werden, das eine der Konzentration genau proportionale lineare Charakteristik besitzt. Die Querschnittsform der Lichtabschirm-Elemente 71 ist nicht auf eine kreisförmige Gestalt beschränkt, sondern kann auch rechtwinkelig oder anderweitig gewählt sein. Der kreisringförmige photoelektrische Detekmr9 empfängt einen von der optischen Aktivität unabhängigen Anteil des Lichts, während der restliche Anteil des Lichts, welcher zur Konzentration des optisch aktiven Stoffs, wie Zellstoff oder Zucker, in der zu untersuchenden Lösung in Beziehung steht, infolge der Anordnung des Analysator 8 im auf den kreisscheibenförmigen photoelektrischen Detektor 10 auftreffenden Strahlengang von letzterem gemessen wird.

Die von den Detektoren 9 und 10 gelieferten Meßströme stehen in linearer Beziehung zur empfangenen Lichtmenge. Um eine genaue Kalibrierung der Vorrichtung vor Beginn der Messung zu erreichen und um genaue Meßresukate zu erhalten, ist weiterhin der Polarisator 4 drehbar ausgebildet. Damit läßt sich die Vorrichtung rasch sehr genau lediglich durch Drehen des Polarisators 4 auf den Grad der gewünschten oder zu bestimmenden Konzentration einstellen, da die Konzentrationsabstufung sich durch den Drehwinkel des Polarisators 4 bei entsprechender Skaleneichung genau bestimmen läßt. Diese Kalibrierung oder Einstellung kann auch dadurch gewonnen werden, daß an Stelle des Polarisators 4 der Analysator 8 drehbar ausgebildet wird.

Wie sich aus den obigen Darlegungen ergibt, wurde mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Konzentrationsmessung von Lösungen geschaffen, mit der sich stabile reproduzierbare Ergebnisse bei optisch aktiven Substanzen in der Lösung gewinnen lassen, und zwar auch dann, wenn Feststoffverunreinigungen oder Klumpen in der Lösung enthalten sind. Die Vorrichtung ist ersichtlicherweise vergleichsweise einfach aufgebaut, und die Meßergebnisse sind, wie Versuche zeigten, praktisch unbeeinflußt von den genannten Störanteilen in der Lösung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der ErPatentansprüche: ... findung der Probenzelle ein Streulicht-Unterdrücker nachgeschaltet, der eine Vielzahl von parallelen, zy-

1. Vorrichtung zur Messung der Konzentration lindrischen, als Durchgangsöffnungei; ausgebildeten, von Lösungen mit einer zwischen einem Polarisa- 5 Lichtabschirm-Elementen aufweist.

tor und einem Analysator eines orthogonalen Ni- Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform colschen Systems angeordneten Probenzelle zur der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erAufnahme einer einen optisch aktiven Stoff ent- läutert. Es zeigt

haltenden Lösung mit einer Probenzelle, die aus Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Meß-

einem Paar transparenter Platten besteht, die io vorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung,

parallel zueinander und mit zwischen ihnen be- F i g. 2 eine perspektivische Darstellung einer Aus-

findlichen Abstandhaltern angeordnet sind, da- führungsform einer bei der erfindungsgemäßen Vor-

durch gekennzeichnet, daß mindestens richtung verwendeten Probenzelle,

eine dieser Platten (61, 62) an ihrer Innenfläche F i ~. 3 eine teilweise weggebrochene perspektivi-

mit in Strömungsrichtung der Lösung verlaufen- 15 _sche Darstellung eines Streulicht-Unterdrückers zur

den Nuten (611, 621) versehen ist und daß die Verwendung bei der erfindungsgemäßen Vorrich-

Probenzelle (6) Masken (63) zur Unterbrechung mng.

des durch die Nuten verlaufenden Lichts auf- Die in F i g. 1 dargestellte Ausführungsform der

weist. Erfindung weist eine Lichtquelle 1, gegebenenfalls

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- ao ein Filter 2, eine Linse 3 und einen Polarisator 4, beikennzeichnet, daß der Probenzelle (6) ein Streu- spielsweise eine Polarisationsplatte oder ein Nicollicht-Unterdrücker (7) mit einer Vielzahl von sches Prisma auf, die bzw. das mittels eines Betätiparallelen, zylindrischen öffnungen (71) nachge- gungsknopfes 14 um seine Achse verdrehbar ist, schaltet ist. wobei der Drehwinkel von einer Skala 15 angezeigt