Einrichtung zur fotometrischen Analyse einer Flüssigkeit Device for the photometric analysis of a liquid
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur foto¬ metrischen Analyse einer Flüssigkeit gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einer bekannten solchen Einrichtung besteht die Abschirmung aus je einem runden Sackröhrchen aus Glas, in welches ein faseroptischer Leiter hineinragt und welches oben mit dem Leiter verbunden ist. Nachtei¬ lig ist bei dieser Anordnung, dass sie relativ viel Platz im Reaktionsbehälter beansprucht und zudem optisch unbefriedigend arbeitet.The invention relates to a device for the photo metric analysis of a liquid according to the preamble of claim 1. In a known device of this type, the shield consists of a round tube made of glass, into which a fiber-optic conductor protrudes and which is connected at the top to the conductor. The disadvantage of this arrangement is that it takes up a relatively large amount of space in the reaction vessel and also works optically unsatisfactorily.
Insbesondere bei der automatischen Analyse von Blut¬ proben in Milliliter- oder Mikrolitermengen ist der Platz in den kleinen Reaktionsbehältern sehr beschränkt, und man ist im Interesse einer hohen Messgenauigkeit auf beste Ausnützung des optischen Pfades angewiesen.Particularly in the automatic analysis of blood samples in milliliter or microliter quantities, the space in the small reaction containers is very limited, and in the interest of high measurement accuracy, the best use is made of the optical path.
Es ist Aufgabe der Erfindung, durch eine platzsparende und optisch-analytisch hochwertige Anordnung die erwähn¬ ten Nachteile zu beheben. Die Erfindung ist im kennzeichnenden Teil des Patent¬ anspruches 1 definiert. Durch den Wegfall der Abschirmung bei den nicht totalreflektierenden Stellen des Stabes vermindert sich der Platzbedarf in der Hohe der Mess- εtrecke auf das durch deren Länge zwischen den Stäben bedingte Minimum. Gleichzeitig fällt auch der meistens unerwünschte Einfluss der Abschirmung auf den Strahlen- gang an dieser Stelle dahin, und es kann dank der homo¬ genen Lichtleiterstäbe ein eindeutig definierter Licht¬ weg von der Lichtquelle bis zum fotoelektrischen Empfän-
ger verwirklicht werden. Schliesslich ist auch die von der Flüssigkeit benetzte Oberfläche kleiner, so dass sich ein grundsätzlich kleinerer Reinigungsaufwand ergibt, bzw. weniger Restflüssigkeit von Probe zu Probe verschleppt wird.The object of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned by means of a space-saving and optically analytically high-quality arrangement. The invention is defined in the characterizing part of patent claim 1. By eliminating the shielding at the non-totally reflecting points on the rod, the space required at the height of the measuring section is reduced to the minimum due to the length between the rods. At the same time, the mostly undesired influence of the shield on the beam path also disappears at this point, and thanks to the homogeneous light guide rods, a clearly defined light path from the light source to the photoelectric receiver can be be realized. Finally, the surface wetted by the liquid is also smaller, so that there is generally less cleaning effort or less residual liquid is carried over from sample to sample.
Bei einer Ausführungsart der obenerwähnten bekannten Einrichtung wird zwischen dem faseroptischen Leiter und dem Sackröhrchen eine vom Leiter beabstandete Schutz¬ umhüllung aus Metall vorgesehen, um Fremdlicht und mechanische Einwirkungen vom Leiter fernzuhalten. Bei der Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung nach Patentanspruch 2 erübrigt sich eine solche Beanspru¬ chung von noch mehr Platz, da lichtdichte Metallbeläge sehr dünn ausgeführt werden können. Dies trifft beson- ders bei Chrom zu, wobei als weiterer Vorteil die schlechte Benetzbarkeit dieses Metalls dazutritt.In one embodiment of the known device mentioned above, a protective sheathing made of metal is provided between the fiber-optic conductor and the bag tube in order to keep external light and mechanical influences away from the conductor. In the further development of the present invention according to claim 2, such a claim of even more space is unnecessary, since light-tight metal coverings can be made very thin. This is particularly the case with chromium, with another advantage being the poor wettability of this metal.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausfüh¬ rungsbeispiels erläutert. Die Zeichnungen haben folgen¬ den Inhalt: Fig. 1 : Schematische Ansicht der Anordnung Fig. 2 : Seitenansicht-Schnitt Fig. 3 : Schnittansichts-Detail aus Fig. 1The invention is explained below using an exemplary embodiment. The drawings have the following content: FIG. 1: schematic view of the arrangement FIG. 2: side view section FIG. 3: sectional view detail from FIG. 1
Die Einrichtung gemäss den Fig. 1 und 2 besitzt zwei homogene Lichtleitstäbe 1 und 2, welche oben durch eine Brücke 3 miteinander verbunden sind. Ihre unteren Enden sind auf der äusseren Seite unter 45° abgeschrägt, und die Abschrägungen durch je eine Abschirmung 4 und 5 abgedeckt. Die Stäbe 1 und 2 ragen abwärts in einen Mess- oder Reaktionsbehälter 6, welcher ein trichter-
- 3 -The device according to FIGS. 1 and 2 has two homogeneous light guide rods 1 and 2, which are connected to one another at the top by a bridge 3. Their lower ends are chamfered at 45 ° on the outer side, and the chamfers are covered by a shield 4 and 5 respectively. The rods 1 and 2 protrude downwards into a measuring or reaction container 6, which is a funnel - 3 -
ähnliches Oberteil 7 mit angehängtem Sackteil 8 auf¬ weist.has a similar upper part 7 with an attached bag part 8.
Der in Fig.l nur vereinfacht dargestellte optische Pfad führt von der Lichtquelle 9 durch eine Blende 10 5 und über einen Umlenkspiegel 11 zu einem Strahlteiler 12, von welch letzterem ein Teil des Lichts auf eine Refe¬ renzfotozelle 13 ausgeblendet wird. Eine Linse 14 formt vom übriggebliebenen Licht einen schwach konvergieren¬ den Messlichtstrahl 15. 0 Gemäss der Erfindung wird nun dieser Strahl 15 von dem Lichtleitstab 1 abwärts und über die schräge total¬ reflektierende Endfläche direkt in die Messstrecke 16 geleitet und tritt, wiederum direkt, in den Lichtleit¬ stab 2 ein. Dies hat den Vorteil, dass keinerlei optisch 5 wirksame Teile den Strahlengang beinflussen und insbe¬ sondere verlängern. Der Weg des Messlichts führt schliessliσh über die zweite totalreflektierende End¬ fläche, des Stabes 2, aufwärts zur Messfotozelle 17. Wei¬ tere nach Bedarf absichtlich in den Strahlengang ein- 0 gefügte optische Glieder, wie Kondensor, Filter und weitere Blenden sind hier einfachheitshalber weggelas¬ sen, ebenso alle Halterungen, Antriebe und Steuerorgane. Je nach Wellenlänge des Messlichts sind die optischen Teile, insbesondere die beiden Lichtleitstäbe 1 und 2 5 aus Quarzglas gefertigt.The optical path shown only in simplified form in FIG. 1 leads from the light source 9 through an aperture 10 5 and via a deflecting mirror 11 to a beam splitter 12, the latter of which a part of the light is masked out onto a reference photocell 13. A lens 14 forms a weakly converging measuring light beam 15 from the remaining light. According to the invention, this beam 15 is now guided downwards from the light guide rod 1 and over the oblique total reflecting end face directly into the measuring section 16 and enters, again directly the Lichtleit¬ rod 2. This has the advantage that no optically effective parts influence and in particular lengthen the beam path. The path of the measuring light finally leads via the second totally reflecting end surface, the rod 2, up to the measuring photo cell 17. Further optical elements, such as a condenser, filter and further apertures, deliberately inserted into the beam path as required, are omitted here for the sake of simplicity ¬ sen, as well as all brackets, drives and control elements. Depending on the wavelength of the measuring light, the optical parts, in particular the two light guide rods 1 and 2 5, are made of quartz glass.
Aus der Fig. 3 ist deutlich zu ersehen, dass die Abschirmung 5 (und 4) gemäss der Erfindung unmittelbar am Rand der totalreflektierenden Fläche am Lichtleit¬ stab 2 (und 1) angebracht ist. Da der dadurch gebildete Hohlraum 18 nur sehr dünn zu sein braucht - im Gegen¬ satz zur zeichnerisch vergröberten Darstellung, steht
die Abschirmung 5 nur wenig vor, so dass sie nur wenig zur gesamten benetzten Oberfläche beiträgt.It can be clearly seen from FIG. 3 that the shield 5 (and 4) according to the invention is attached directly to the edge of the totally reflecting surface on the light guide rod 2 (and 1). Since the cavity 18 formed thereby only needs to be very thin - in contrast to the graphically coarsened representation the shield 5 only slightly, so that it contributes little to the entire wetted surface.
Um störende Einflüsse von Streu- und Fremdlicht vom Strahlengang fernzuhalten, wird für die Abschirmung 5 am besten schwarzes Quarzglas verwendet; dasselbe gilt auch für die Brücke 3, siehe Fig. 1.Black quartz glass is best used for shielding 5 in order to keep disturbing influences of stray and extraneous light away from the beam path; the same also applies to the bridge 3, see FIG. 1.
Um diesen Störlichteinfluss ganz zu eliminieren, sind die Lichtleitstäbe 1 und 2 gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung mit einer im Vakuum aufgedampften Chromschicht 19 versehen. Dieses Metall hat ausser der Korrosionsfestigkeit weitere vorteilhafte Eigenschaften: Es ist schlecht benetzbar und hält jegliches Fremdlicht bei einer Schichtdicke von weit unter 0,1 mm vollständig fern. In Fig. 3 ist diese Dicke aus zeichnerischen Grün- den stark vergrössert dargestellt, und die beim Aufdamp¬ fen entstandene Hohlkehle beim Uebergang 20 zwischen belegter und nichtbelegter Stabfläche ist daher in Wirk¬ lichkeit so klein, dass sie für die Reinigung bzw. Ver¬ schleppung überhaupt nicht ins Gewicht fällt. Ebenso ist der Platzbedarf dieses Chrombelages auf den Aussen- seiten der Stäbe 1 und 2 so gering, dass dadurch der Sackteil 8 des Reaktionsbehälters 6 praktisch nicht ver¬ grössert werden muss, gegenüber einer Ausführungsvariante mit Stäben ohne Chrombelag. Bei geringeren Ansprüchen an die Nicht-Benetzbarkeit und den Platzbedarf können unter Umständen andere kor¬ rosionsfeste Metalle als Chrom, sowie andere Auftragyer- fahren als das Aufdampfen im Vakuum in Frage kommen. Die benetzte Fläche an den Stäben 1 und 2 wird im übrigen noch dadurch klein gehalten, dass beim Absenken der Stäbe 1 und 2 in das Prozessgefäss 6 gleichzeitigIn order to completely eliminate this influence of stray light, the light guide rods 1 and 2 are provided with a chrome layer 19 which is vapor-deposited in a vacuum in accordance with a further aspect of the invention. In addition to corrosion resistance, this metal has other advantageous properties: It is poorly wettable and completely keeps out any extraneous light with a layer thickness of well below 0.1 mm. In Fig. 3 this thickness is shown greatly enlarged for graphic reasons, and the fillet formed during the evaporation at the transition 20 between the occupied and non-occupied rod surface is therefore actually so small that it can be used for cleaning or cleaning dragging does not matter at all. Likewise, the space requirement of this chrome coating on the outer sides of the rods 1 and 2 is so small that the sack part 8 of the reaction container 6 practically does not have to be enlarged as compared to an embodiment variant with rods without a chrome coating. In the case of lower demands on the non-wettability and the space requirement, corrosion-resistant metals other than chromium and application methods other than vapor deposition in vacuum can be considered. The wetted area on the rods 1 and 2 is furthermore kept small by simultaneously lowering the rods 1 and 2 into the process vessel 6
OMPI ö,°
alle zur Messung nicht benötigte Flüssigkeit 21 mittels eines Saugrüssels 22 vorweg abgesaugt wird. Auf welche Weise dies verschleppungsfrei bewerkstelligt werden kann, ist beispielsweise im USA-Patent Nr. 3 853011 der Anmelderin beschrieben. Die restliche Flüssigkeit braucht nur noch ein solches Niveau 23 zu haben, dass der Mess¬ lichtstrahl in der Messstrecke 16 mit genügender Sicher¬ heit überdeckt wird.OMPI ö, ° all liquid 21 not required for the measurement is sucked off beforehand by means of a suction nozzle 22. The way in which this can be carried out without carryover is described, for example, in the applicant's US Pat. No. 3,853,011. The remaining liquid only needs to have such a level 23 that the measurement is ¬ beam covers integrated in the measuring section 16 with sufficient safe ¬.
Ein dritter Lichtleitstab könnte dazu dienen, Streu- oder Fluoreszenzlicht zu messen, was aber hier nicht näher beschrieben wird.
A third light guide rod could be used to measure scattered or fluorescent light, but this is not described in more detail here.