DE2508527C2 - Küvette für optische Untersuchungen von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Küvette für optische Untersuchungen kleiner Flüssigkeitsmengen, mit einem Boden und vier von diesem ausgehenden Wänden, von denen zwei gegenüberliegende durchsichtige und ebene Stirnwände bilden, die parallel zueinander verlaufen und mit ihren Außenseiten in vorbestimmtem Abstand voneinander liegen, während die beiden anderen Seitenwände zur Verringerung der zur Untersuchung erforderlichen Flüssigkeitsmenge einen geringeren Abstand voneinander haben und an ihren Außenseiten je zwei Rippen tragen, die parallel zu den durchsichtigen Stirnwänden verlaufen, wobei die Kanten je zweier miteinander fluchtender Rippen in dem besagten vorbestimmten Abstand voneinander liegen.

Es sind Küvetten aus Glas oder Kunststoff bekannt, die einen quadratischen Querschnitt aufweisen. Dabei haben die einander gegenüberliegenden durchstrahlten Wände einen genormten Abstand, der entsprechend dem Meßverfahren und der danach arbeitenden Vorrichtung festgelegt wurde. Die anderen beiden, rechtwinklig dazu liegenden Seitenwände dieser bekannten Küvetten müssen nicht unbedingt den gleichen vorbestimmten Abstand voneinander haben, sofern die Küvette nicht so eingesetzt wird, daß diese anderen Seitenwände durchstrahlt werden. Der Einfachheit

ίο halber hat man aber einen quadratischen Querschnitt gewählt und folglich den gleichen Abstand beibehalten.

Bei gewissen Untersuchungen, in denen nur geringere Mengen der zu untersuchenden Flüssigkeit zur Verfugung stehen, sollte nun der Innenraum der Küvetten verkleinert werden. Da der Abstand der durchstrahlten Seitenwände festgelegt war, wurde eine Verringerung des Innenraumes nur dadurch möglich, daß den Flüssigkeitsraum in der dazu senkrechten Richtung verkleinerte, ihm also einen rechteckigen Querschnitt

μ gab. Das war bei Glasküvetten in einfacher Weise dadurch möglich, daß man die nicht durchstrahlten Seitenwände erheblich dicker wählte, als die durchstrahlten Seitenwände. Es blieb dann der quadratische Außenquerschnut dieser Küvetten erhalten, so daß auch diese Küvetten mit kleinerem Innenraum in die dafür vorgesehenen Vorrichtungen mit genormten Aufnahmeschacht eingesetzt werden konnten.

Während nun Glasküvetten üblicherweise aus ebenen Platten zusammengekittet wurden, bestand der Wunsch, beim Übergang von Glas auf transparenten Kunststoff, die Küvette einstückig, nämlich im Spritzverfahren, herzustellen. Bei diesem Verfahren war es aber nicht mehr möglich, nebeneinander liegende Seitenwände stark verschiedener Dicke herzustellen. Man ging deshalb auf die eingangs erwähnte Ausführung über, bei der die durchstrahlten Stirnwände den vorbestimmten Abstand voneinander haben, während die beiden anderen Seitenwände nach innen zusammengerückt wurden und, um das quadratische Außenmaß der Küvette zu erhalten, an ihren Außenseiten je zwei Rippen trugen. Diese bekannten Küvetten aus Kunststoff konnten dann wie die Glasküvetten quadratischen Außenquerschnitts in die entsprechenden Aufnahmeschächte der Meßvorrichtungen eingesetzt werden.

Allerdings ergaben sich auch dabei, bei einigen Vorrichtungen, gewisse Schwierigkeiten, weil sich zwischen den von jeder Seitenwand vorstehenden Rippen Hohlräume befanden.

Ein weiterer Nachteil, insbesondere der aus Kunst-

SO stoff hergestellten Küvetten, besteht darin, daß es infolge der relativ geringen Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Kunststoffes eine Vorwärmung auf eine gewünschte Meßtemperatur, beispielsweise auf 25° C oder auf 37° C, längere Zeit in Anspruch nahm, als bei den davor verwendeten Glasküvetten. Insbesondere die zwischen den Rippen befindlichen Lufträume verhinderten zusätzlich einen guten Wärmeübergang von außen, sofern man diese Küvetten, mit der Probeflüssigkeit gefüllt, in einen Schacht einer Vorwärmvorrichtung stellte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Küvetten mit verringertem Innenvolumen zum Einsetzen in einen Aufnahmeschacht quadratischen Querschnitts so weiter zu bilden, daß ein guter

*5 Wärmeübergang auf die die Probeflüssigkeit umgebenden Seitenwände und damit eine schnelle Vorwärmung der Probeflüssigkeit ermöglicht und gleichzeitig ein geschlossener quadratischer Außenquerschnitt erzielt

wird, der die bei den bekannten Kunststoffküvetten mit Rippen gelegentlich auftretenden Schwierigkeiten beim Einsetzen in die Aufnahmeschächte der Meßvorrichtungen beseitigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, an der Küvette einen U-förmigen Wärmeleitkörper zuzuordnen, dessen Schenkel mit ihren einander zugewandten Seiten an den Seitenwänden anliegen und je den Raum zwischen zwei Rippen einer Seitenwand ausfüllen, während sich der die Schenkel verbindende Steg unterhalb der Seitenwände erstreckt und zum lösbaren Festlegen der Küvette auf einer Wärmevorrichtung dient.

Der Wärmeleitkörper besteht aus einem Werkstoff guter Wärmeleitfähigkeit., vorzugsweise Metall, und überträgt die von außen aufgenommene Wärme auf die mit ihm in Berührung stehenden, nicht durchstrahlten, Seitenwände, so daß die zwischen diesen befindliche Flüssigkeitsmenge schneller auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird.

Da Werkstoffe guter Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Metalle, gleichzeitig auch zumeist eine relativ hohe spezifische Wärme besitzen, besitzt der Wärmeleitkörper zusätzlich die Wirkung eines Wärmespeichers und hält die zu untersuchende Flüssigkeit für längere Zeit im Bereich der gewünschten Meßtemperatur. Besonders geeignet ist wegen seiner guten Wärmeleitfähigkeit und seiner hohen spezifischen Wärme das Metallkupfer zur Herstellung eines solchen Wärmeleitkörpers.

In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Küvette wird vorgeschlagen, daß die äußeren Ränder je zweier Rippen jeder Seitenwand zur Bildung einer Aufnahmetasche für jeden Schenkel des Wärmeleitkörpers durch eine Wand miteinander verbunden sind.

Diese nach unten offenen Aufnahmetaschen gestatten dann das Einsetzen der Schenkel des Wärmeleitkörpers in den Kunststoffkörper der Küvette von unten her, während die zu untersuchende Flüssigkeit von oben in den Raum zwischen den Seitenwänden eingefüllt wird.

Die aus dem Küvettenkörper aus Kunststoff sowie dem Wärmeleitkörper bestehende Küvette kann bei fehlenden Verbindungswänden von außen her, in jedem Falle aber und besonders zweckmäßig vom unteren Verbindungssteg her aufgewärmt werden. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß der Steg des Wärmeleitkörpers auf der den Schenkeln abgewandten Seite schwalbenschwanzförmig gestaltet ist. Eine solche Küvette kann mit dem schwalbenschwanzförmigen Steg bzw. Fuß in eine entsprechende schwalbenschwanzförmige Nut einer Wärmevorrichtung, also einer geregelten Heizplatte, aufgesetzt werden und wird damit lösbar auf dieser festgelegt. Nach erfolgter Aufwärmung auf die gewünschte Meßtemperatur wird die Küvette durch seitliches Herausschieben des Fußes aus der Schwalbenschwanzführung wieder von der Wärmevorrichtung abgezogen und in den Aufnahmeschacht der Meßvorrichtung eingesetzt.

Man könnte zu diesem Zweck gegebenenfalls auch den Kunststoffkörper der Küvette von dem Wärmeleitkörper nach oben abziehen und den Wärmeleitkörper auf der Wärmevorrichtung belassen. Eine Messung ist dann zwar ebenso möglich; der Wärmeleitkörper dient dann aber nicht mehr als Wärmespeicher, um die zu untersuchende Flüssigkeit auch noch im Aufnahmeschacht möglichst lange im gewünschten temperaturbereich zu halten.

Auch bei der offenen Ausbildung des Kunststoffkörners, mit vier seitlich vorstehenden und nicht durch Wände miteinander verbundenen Rippen würde ein solches Abziehen vom Wärmeleitkörper al'/erdings wieder gewisse Nachteile beim Einsetzen in gewisse Meßvorrichtungen mit sich bringen, da die Küvette ohne Wärmeleitkörper bei dieser Ausführung keinen geschlossenen quadratischen Außenquerschnitt mehr aufweist

Das lösbare Festlegen der Küvette, nämlich des Steges des Wärmeleitkörpers der Küvette auf einer Wärmevorrichtung kann außer durch die vorerwähnte Schwalbenschwanzbefestigung auch durch eine magnetische Befestigung erfolgen. Dazu wird vorgeschlagen, daß der Steg des Wärmeleitkörpers einen Magneten trägt. Dieser Magnet stellt dann die Küvetie sicher, aber lösbar auf einer Wärmevorrichtung mit einer eisernen Heizplatte.

Sofera man eine Wärmevorrichtung mit einer magnetischen Aufspannplatte zur Verfügung hat, kann auch der Steg des Wärmeleitkörpers eine Platte aus magnetisierbarem Werkstoff, beispielsweise aus Eisen, besitzen. Es kann auch der gesamte Wärmeleitkörper aus magnetisierbarem Werkstoff, beispielsweise aus Eisen oder Nickel bestehen.

Die Erfindung wird nachstehend in Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine bekannte Küvette quadratischen Innen- und Außenquerschnitts,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Küvette ähnlich der in F i g. 1 dargestellten Küvette, jedoch mit einem durch Verdickung zweier Seitenwände verkleinerten Innenraum,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie IH-III in Fig. 4,

Fig.4 eine Vorderansicht einer bekannten Kunststoffküvette mit verkleinertem Innenraum,

F i g. 5 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Küvette,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie Vl-Vl in F i g. 5,

F i g. 7 einen Schnitt durch eine aus einem Kunststoffkörper gemäß Fig.5 und einem Wärmeleitkörper gemäß F i g. 9 bestehende Küvette, auf einer Heizplatte einer Wärmevorrichtung aufgesetzt,

F i g. 8 eine Draufsicht auf die Küvette mit Heizplatte gemäß F i g. 7,

Fig.9 den bereits erwähnten Wärmeleitkörper der Küvette in F i g. 7 und

Fig. 10 eine aus einem Kunststoff körper gemäß F i g. 4 und einem entsprechend geformten Wärmeleitkörper gebildete Küvette.

In Fig. 1 ist eine bekannte Küvette 1 mit quadratischem Außen- und Innenquerschnitt und äußerer Kantenlänge A dargestellt, wie sie insbesondere aus planparallelen Glasplatten zusammengekittet wurde.

Fig.2 zeigt einen Schnitt durch eine ähnliche Küvette 2, die in Richtung des Pfeiles durchstrahlt wird. Der Innenraum 5 wurde dadurch verringert, daß die Wände 3 und 4 dicker als als die beiden durchstrahlten Seitenwände ausgebildet sind. Derartige Küvetten ließen sich, wenn auch nicht einstückig, aus Platten verschiedener Dicke zusammensetzen, was aber der Einfachheit halber in F i g. 2 nicht berücksichtigt ist.

Die in den F i g. 3 und 4 dargestellte bekannte Küvette 7 aus Kunststoff besitzt ebenfalls einen verringerten Innenraum, der dadurch erzielt wird, daß die beiden nicht durchstrahlten Seitenwände 6 einen geringeren Abstand voneinander aufweisen, als die genormten Meßabstand parallel zueinander angeordneten Seitenwände 8. Auch hier fällt das Licht in Richtung des Pfeiles

ein. Die Seitenwände 6 und 8 bilden zusammen mit dem Boden 10 einen geschlossenen Aufnahmeraum für die Flüssigkeit, der sich oberseitig bei 11 erweitert und damit das Einbringen der Flüssigkeit erleichtert.

Von den Seitenwänden 6 stehen, parallel zu den Seitenwänden 8, aber diesen gegenüber etwas einwärts versetzt, Rippen 9 nach außen vor. Die Kanten zweier miteinander fluchtender Rippen besitzen dabei einen Abstand A, der gleich dem vorbestimmten Abstand A der Außenseiten der durchstrahlten Seitenwände 8 ist. Infolgedessen läßt sich diese Kunststoffküvette wie eine Küvette mit geschlossenem quadratischen Querschnitt gemäß Fig. 1 oder Fig.2 in einen entsprechenden Aufnahmeschacht einer Meßvorrichtung einsetzen.

Erfindungsgemäß wird diesem bekannten Kunststoffkörper 7 ein Wärmeleitkörper 27 zugeordnet und mit dem Kunststoffkörper zusammengesetzt, wie es in Fig. IO dargestellt ist. Der Wärmeleitkörper besteht aus den beiden Schenkeln 28 und 29, die sich satt an die Seitenwände 6 des Kunststoffkörpers anlegen, und einem die Schenkel verbindenden Steg, der bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel unterseilig eine Magnetplatte 30 trägt.

Die in Fig. 10 dargestellte Küvette besitzt, wie die bekannten Küvetten gemäß Fig. 1 und Fig.2 einen geschlossenen quadratischen Außenquerschnitt; darüber hinaus werden aber bei dieser Küvette, deren Behälter aus Kunststoff besteht, alle Schwierigkeiten hinsichtlich der Erwärmung der Flüssigkeit von außen her auf eine vorbestimmte Meßtemperatur sowie auch Schwierigkeiten beim Einsetzen in einen Aufnahmeschacht einer Meßvorrichtung vermieden.

Bei der in den F i g. 5 bis 9 dargestellten Küvette ist der Kunststoffkörper gegenüber dem in den F i g. 3 und 4 dargestellten Körper so weiter entwickelt, daß dort die von den einander näherstehenden Seitenwänden 19 nach außen vorstehenden Rippen durch Wände 31 miteinander verbunden sind, so daß dieser Kunststoffkörper eine geschlossene quadratische Außenform besitzt. Durch die vorgenannten Stege, die Seitenwände 19 und die Wände 31 werden, wie besonders aus F i g. 6 erkennbar ist. Taschen 17 und 18 gebildet, die, wie in F i g. 7 dargestellt ist, zur Aufnahme der Schenkel 21 und 22 des Wärmeleitkörpers 20 dienen. Diese Taschen 17 und 18 erstrecken sich nicht über die gesamte Höhe der Küvette, sondern nur etwa bis zur Mitte derselben und verjüngen sich dort, da die Seitenwände 19 des die Meßflüssigkeit aufnehmenden Hohlraums bei 14 trichterförmig nach außen verlaufen und in die Wände 31 einmünden. Die Flüssigkeit wird in den erweiterten oberen Teil 15 des Kunststoffkörpers 12 eingefüllt und befindet sich während der Messung im unteren verengten Teil 13, der von den Seitenwänden 19, den durchstrahlten Seitenwänden 13 und dem Boden 16 gebildet wird.

Der Wärmeleitkörper 20 besitzt, wie in F i g. 7 dargestellt, einen schwalbenschwanzförmigen Steg 23. mit dem er in eine schwalbenschwanzförmige Nut 25 der Heizplatte 24 einer Wärmevorrichtung eingeschoben wird.

Diese Wärmevorrichtung, von der ein Teil in F i g. 8 in Draufsicht dargestellt, ist, die aber im übrigen nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, kann eine oder mehrere derartige Schwalbenschwanznuten besitzen, die jeweils mehrere Küvetten in Reihe hintereinander aufnehmen können.

In Fig.9 ist alternativ ein anderer Wärmeleitkörper 20a dargestellt, dessen Schenkel 21a und 22a wie die Schenkel des Wärmeleitkörpers 20, aus Kupfei hergestellt sind, der aber eine Platte 26 aus Eisen trägi und sich zum Aufsetzen auf eine magnetisierban Heizplatte einer Wärmevorrichtung eignet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Küvette für optische Untersuchungen kleiner Flüssigkeitsmengen, mit einem Boden und vier von diesem ausgehenden Wänden, von denen zwei gegenüberliegende durchsichtige und ebene Stirnwände bilden, die parallel zueinander verlaufen und mit ihren Außenseiten in vorbestimmtem Abstand voneinander liegen, während die beiden anderen Seitenwände zur Verringerung der zur Untersuchung erforderlichen Flüssigkeitsmenge einen geringeren Abstand voneinander haben und an ihren Außenseiten je zwei Rippen tragen, die parallel zu den durchsichtigen Stirnwänden verlaufen, wobei die Kanten je zweier miteinander fluchtender Rippen in dem besagten vorbestimmten Abstand voneinander liegen, gekennzeichnet durch einen U förmigen Wärmeleitkörper (27, 20), dessen Schenkel (28, 29 bzw. 21, 22) mit ihren einander zugewandten Seiten an den Seitenwänden (6,6 bzw. 9, 19) anliegen und je den Raum zwischen zwei Rippen (9, 9) einer Seitenwand (6) ausfüllen, während sich der die Schenkel verbindende Steg (23, 30) unterhalb der Seitenwände (6, 6) erstreckt und zum lösbaren Festlegen der Küvette auf einer Wärmevorrichtung (24) dient.

2. Küvette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ränder je zweier Rippen jeder Seitenwand (19) zur Bildung einer Aufnahmetasche (17 bzw. 18) für jeden Schenkel (21 bzw. 22) des Wärmeleitkörpers (20) durch die Wand (31) miteinander verbunden sind.

3. Küvette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (23) des Wärmeleitkörpers (20) auf der den Schenkeln abgewandten Seite schwalbenschwanzförmig gestaltet ist.

4. Küvette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg des Wärmeleitkörpers (27) einen Magneten (30) trägt

5. Küvette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg des Wärmeleitkörpers (2OaJ eine Platte (26) aus magnetisierbarem Werkstoffträgt

6. Küvette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitkörper aus magnetisierbarem Werkstoff hergestellt ist.