JPS60235041A - 貫流キユベツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、組立て可能な貫流キュベツト、特に極めてわ
ずかな容積、即ち、数ｎｌＶの測定容積を有する貫流キ
ュベツトに関する。

従来の技術 このような貫流キュベツトは例えば有利にはマクイロ・
高圧液体クロマトグラフィー（マイクロ・ＨＰＬＣ）の
ために使用される。

マイクロ・高圧液体クロマトグラフィーの容積がわずか
であるだめに１朋２万至数ｌｎｍ２の測定光線横断面の
ばあい数μｍ乃至はぼ１００μｍ範囲の層厚さを必要と
する。このような層厚さを有する貫流キュベツトは液体
の赤外線分析技術に基づいて公知である。この貫流キュ
ベツトは通常、適当な厚さのスペーサによって互いに分
離されている平面平行なプレートから成る２つの窓を有
している。このように構成された構成部材は、液体流入
部および液体排出部を有するほぼ円筒状のケーシング内
に配置される。このような貫流キュベツトはドイツ連邦
共和国特許第１６４８９１７号明細書およびアメリカ合
衆国特許第３０９０８６１号明細書から公知である。こ
のような公知の貫流キュベツトの欠点は、比較的薄いス
ペーサを必要とするため取扱いが面倒でかつ再組立てし
にくいということにある。

更にマイクロ・高圧液体クロマトグラフィーにおいて生
ずる１００バール万至１０００バールの圧力を漏れない
ようにすることは困難である。

更にドイツ連邦共和国特許第２１５８２２０号明細書か
ら、少なくとも６枚の平面平行なプレートから構成され
ている貫流キュベツトが公知である。このばあい中央の
プレートは測定室並びに流入部および排出部を規定する
切欠きを有している。しかしながらこの貫流キュベツト
は極めて小さな測定容積のだめに、即ち、極めてわずか
な層厚さのために適している。何故ならばこのばあい中
央のプレートは、最早製作不能もしくは取扱い不能であ
るように、薄くされねばならないからである。

発明が解決しようとする問題点 従って本発明の課題は、極めてわずかな測定容積、即ち
、極めてわずかな層厚さを有しかつ高圧のばあいでも密
にされていてかつできるだけ簡単に取扱うことができる
ように、冒頭に述べた形式の貫流キュベツトを改良する
ことにある。

問題点を解決するだめの手段 本発明の・構成では、キュベツト体が２つのキュベツト
半部から構成されていて、少なくとも一方のキュベツト
半部が光を透過させる材料から成っておシ、更にキュベ
ツト半部が平面部によって互いに組合わされていてかつ
該平面部内に測定室用の凹面状の凹所並びに供給通路お
よび排出通路が穿設されているようにした。

本発明の有利な実施態様では、凹面状の凹所が供給通路
および排出通路の方向で互いにずらされている。これに
よって、測定光線のために与えられた範囲において層厚
さはほぼコンスタントにされていてかつ通常無視できる
測定室の光学的な作用が生ぜしめられる。

更に、両キュベツト半部をその幾何学的寸法を正確に同
じに形成しかつ１８０°だけ回動させて互いに組合わせ
ることができる。

特に有利な実施態様では、凹面状の凹所は球形状に形成
されている。

更に有利には両キュベツト半部を、両キュベツト半部が
組合わされてスピンドル状のキュベツト体を成し、該キ
ュベツト体が供給通路および排出通路の外端部でテーパ
部を形成するように、構成することができる。

両キュベツト半部の少なくとも一方のキュベツト半部は
光を透過させる材料、例えばガラス、石英又はサファイ
アから形成されている。貫流キュベツトを反射光が測定
される光学的な装置において使用するばあいには、他方
のキュベツト半部を光を透過しない材料から形成するこ
とができる。このばあい試料を温度調節しようとするば
あい熱伝導性の良い材料が用いられると有利である。

実施例 第１図では符号１０で、明瞭にするために相互間隔をお
いて図示された２つのキュベツト半部１１，１２から成
るキュベツト体が示されている。キュベツト半部１１，
１２の平面部１１ａ。

１２ａ内には組合わされた状態で液体又はガスが流れる
供給通路１１ｂ、１２ｂと凹面状の凹所１１’ｃ、１２
ｃと排出通路１１ｄ、１２ｄが穿設されている。平面部
１１ａ、１２ａは光学的な表面質を有しているので、キ
ュベツト体１０は組合わせ状態で高圧のばあい液密にか
つ標準圧力のばあい気密にされている。

キュベツト半部は平面部１１ａ、１２ａに対して平行な
平らな外面１１ｅ、１２ｅを有している。組合わされて
キュベツト半部はスピンドル状のキュベツト体１０を形
成し、このキュベツト体は供給通路１１ｂ、１２ｂおよ
び排出通路１１ｄ、１２ｄの外端部において供給導管お
よび排出導管の接続部に向ってテーパ部１１ｆ。

１２　ｆ、１１ｇ、’１２　ｇを有している。

な図を示していてかつ第２ｂ図は第２ａ図の断面図を示
している。両図面から明らかなように、凹面状の凹所１
１Ｃ，１２Ｃは供給通路および排出通路の方向で互いに
ずらされて配置されているので、測定光線のために与え
られる横断面（測定室２１）はほぼコンスタントな層厚
さを有している。凹面状の凹所１１ｃ、１２ｃの麺めに
、中心点が凹所の半分の直径だけずらされている球形状
の面を使用するばあいには、測定室２１において平面平
行でない制限面によって以下に詳述する寸法を有する貫
流キュベツトのために試料の屈折率に応じて−０，５ｍ
および−１，０ｍの焦点距離が生ずる。このような光学
的な作用が多くの使用ケースにおいて著しく不都合な影
響を及ばずことはない。

前述のキュベツト体は次のような寸法を以って構成され
ている。つまり全長が２５ｙ＋ｍで、直径が８朋で、外
面１１ｅ、１２ｅの間隔が６　ｍｍで、球形状の凹所の
曲率半径が５００ｉｉ乃至１０００ｍｍで、球形状の凹
所の中心深さが３μｍ乃至１０μｍで、測定光線用の測
定室２１の直径が１朋乃至６罷でかつ通路の直径が０．
１ａｍ乃至０．５闘である。有利には通路の寸法および
凹面状の凹所の寸法は、流れ横断面がほぼコンスタント
に維持されるように互いに適合されている。

貫流キュベツトを申し分なく機能させるために、キュベ
ツト半部１１，１２を互いに正確に組合わせる必要があ
る。このために第６ａ図で図示された調整ペンチとして
の補助装置が用いられる。補助装置の区分３０ａ、３０
ｂに押圧力をかけることによって端部３１ａ、３２ａが
離される。これら端部には、例えばテフロンから成りか
つテーパ部１１ｇ、１２ｇ、１１ｆ。

１２ｆに適合する円錐部３２ｃ、３２ｄを有する回転可
能に支承され゛た球３２ａ、３２ｂが係合している。円
錐部の角度はキュベツト半部１１．１２のテーパ部１１
ｇ、１２ｇおよび１１ｆ、１２ｆに正確に相応している
。円錐部の先端は球３２ａ、３２ｂの中心点に位置して
いる。両キュベツト半部１１．，１２は重ね合わされ、
次いで第６図で図示されているように調整ペンチ内に差
し込まれる。区分３０ａ、３０ｂに押圧力をかけ終えた
後では端部３１ａ、、３０ｂはばね３３を介して互いに
引き寄せられかつ円ｓ部３２　ｃ、３２ｄによってキュ
ベツト半部１１．１２を互いに正確な位置に位置させる
ようにする。

次いでまだ調整ペンチ内に保持されているキュベツト半
部１１，１２はキュベツトホルダ内に差し嵌められる。

第６ｂ図および第６Ｃ図ではこのようなキュベツトホル
ダの１′実施例を示している。このキュベツトホルダは
円筒状の基体３４から成っていて、この基体内にはキュ
ベツト半部１１，１２が区分３４ｂ、３４Ｃにおいて多
少の遊び（約０．１＋＋＋ｍ）を以って嵌め込まれるよ
うな幅の切欠き３４ａがフライス加工されている。この
ばあいキュベツト半部１１の外面１１ｅは切欠き３４ａ
の底部３４ｄに接触している。他方のキュベツト半部１
２の、外面１１ｅとは反対側の外面１２ｅには、回転可
能に支承された半球状の挿入体３５ａを有しかつねじ３
５　ｃ、３５　ｄによって基体３４に固定される構成部
材３５が当て付けられる。半球状の挿入体３５ａによっ
てキュベツト半部１１．１２は、ねじ止めの際に構成部
材３５がいくらか傾いたとしても、申し分なく互いに押
し付けられる。

両キュベツト半部１１．１２がサファイアから成ってい
るばあいには、構成部分相互の申し分のない回動性を得
るだめに、半球状の挿入体３５ａも有利にはサファイア
から形成しかつ構成部材３５は窒化アルミニウム又は窒
化珪素から形成される。当然、基体３４内に調整ペンチ
によってキュベツト半部を嵌め込んだばあいに機械的な
補助部材（図示せず）によって貫流方向３８での正確な
調整を行なうこともできるので、測定室２１は正しい位
置を占める。

キュベツトホルダの第６ｂ図および第３ｃ図で図示され
た実施例では測定光線は、締付は部材３６によって基体
３４に固定されている光導体３７を介して導入されかつ
導出される。このばあい半球状の挿入体３５ａおよび構
成部材３５は有利には、外面１２ｅにおいて測定光線の
不都合な反射を生ぜしめないようにするために、孔３５
ｂを備えることができる。当然貫流キュベツトを通過光
線内でおよび（または）光導体を用いずに使用すること
もできる。

第６ｂ図および第６ｃ図で図示された実施例のばあいの
ように、反射光線を測定するばあいには、キュベツト半
部１１だけが光を透過させる材料から形成されねば々ら
々い。従って有利な実施例ではキュベツト半部１２は研
磨加工される熱伝導性の良い材料、例えば酸化ベリリウ
ム又は窒化アルミニウムから形成される。キュベツト半
部１２の表面が少りくとも測定室２１の範囲では０丁、
キュベツト半部１１のために使用される光を透過させる
材料と同じ反射能を有り するようにするために、白金、イ＼ジウム又はロジウム
から成る鏡面層を蒸着するか又は電気メッキで設けるこ
とができる。このばあい有利には半球状の挿入体３５ａ
も酸化べＩＪ　ＩＪウム又は窒化アルミニウムから形成
することができる（孔３５ｂを除いて）。このばあい構
成部材３５は例えば特別な破壊しにくいセラミック、例
えば窒化珪素又は硬質金属から形成されている。本発明
の別の実施例ではキュベツト半部を申し分のない熱伝達
のために図示されてない温度調節装置に接続することが
できる。しかし多くの使用ケースにおいて試料容積がわ
ずかであるためキュベツト半部１２および挿入体３５ａ
−並びに構成部材３５の熱容量は温度を申し分なく不変
に維持するのに十分である。平面部１２ａにおける比較
的薄い液体層又はガス層に申し分のなく熱を伝達するこ
とができる。

貫流キュベツトのこれまで記載した実施例は干渉式の屈
折率測定のために与えられている。

（このために適した装置は　干渉・屈折計　−Ｉｎｔｅ
ｒｆｅｒｅｎｚ　０Ｒｅｆｒａｋｔｏｍｅｔｅｒ　）の
タイトルで同日付で提出した出願明細書に記載されてい
る。

吸収測定用の本発明による貫流キュベツトの有利な実施
例は第４図に図示されている。極めてわずか成層厚さに
基づいて吸収測定のばあい、申し分のない感度を得るた
めに、測定光線を単式又は複式に通過させることでは不
十分である。

従って平面平行な外面１１ｅ、１２ｅに、キュベツト半
部１１，１２が形成されるのと同じ材料から成る平凹状
のレンズ体４１．４２が固定又はスナップ結合されてい
て、このレンズ体の球形状の表面は反射能が良くしかも
透過率を規定された（例えば０．９５，１／　０．０５
．）層によって被覆されている。このばあい球形状の表
面の曲率半径は両球形状の表面間の光学的な距離に、つ
まり球形状の表面の頂点の間隔に、共焦点共振器が得ら
れるように適合されている。このようにして帯域深度が
所定の吸光係数のばあい共振器の性能に関連している吸
収スペクトルが得られる。

過度に高い吸光係数を有するばあいには試料を何度も通
過する個所で試料表面において何度も反射が行なわれる
と有利である。このために有利な本発明による貫流キュ
ベツトの実施例は第５図で図示されている。キュベツト
半部１１の平らな外面ｌｉｅには、キュベツト半部１１
が形成されるのと同じ材料から成る台形状のプリズム体
５１が固定又はスナップ結合されている。両方の傾斜し
た台形面は鏡面化された球形状の面から成っていて、核
部は共振器の中央で試料表面における全反射帯域を有す
る光学的な共振器を形成する。このばあい試料のＡＴＲ
・スペクトルが得られる。

貫流キュベツトを製作するばあいには、両キュベツト半
部１１，１２が互いに正確に合わされかつ協働して精密
なキュベツト体を威しかも凹面状の凹所が正しい位置お
よび中心深さを有するようにすることが重要である。こ
のことは次のような製作ステップによって得られる。つ
まりまず２つの半円筒体が製作されかつ半円筒体の平面
部が光学的な表面質を得るまで綿密に加、工される。次
いで前記平面部が互いに突き合わされかつこの状態で外
側の円筒形状および両端部のテーパ部が精密に製作され
る。次いでキュベツト半部が離されかつ平らな外面１１
ｅ。

１２ｅが製作される。次のステップでダイヤモンド工具
によってキュベツト半部内に供給通路および排出通路が
フライス加工される。凹面状の凹所を穿設するためにそ
れぞれのキュベツト半部の外面１１ｅもしくは１２ｅが
平面板上にスナップ結合されるか又は固定されかつ縦側
の横に大き過ぎない間隔をおいて直方体状の条材がスナ
ップ結合又は固定される。この条材はキュベツト半部よ
りもいくらか高くかつ軟質の材料から形成されている。

キュベツト半部が人造サファイアから形成されているば
あいには、直方体状の条材のために通常のガラスが用い
られる。今や研削工具又は研磨工具が使用され、該工具
は球面状の凹所に相応する目標曲率を有しかつ、直方体
状のガラス条材を切除するが著しく硬質のサファイアか
ら成るキュベツト半部は切除しない研削手段又は研磨手
段が使用される（例えば酸化セリウム又は酸化鉄）。適
当な研削過程又は研磨過程は、研削工具又は研磨工具が
サファイア面に接触したばあいに、強制的に終了させら
れる。今や直方体状の条材に加工された球形状の環状面
内に目標曲率を有する試験ガラスが挿入される。この試
験ガラスはサファイアから成るキュベツト半部に所定の
点で接触し、この点を中心として同心的な円から成る干
渉図形が生ぜしめられる。今やキュベツト半部は直方体
状の条材に対して相対的に、キュベツト体内の球面状の
凹所の最深個所が占める個所に正確に接触点が来るよう
に、調整さ曳れる。

このような調整に従ってキュベツト半部および直方体状
の条材において共通に引続く切除が行なわれる。球形状
の凹所の中心深さがわずかであるために、研磨手段とし
て例えばダイヤモンドペースト又は窒化ホウ素を用いる
研磨過程のみが行なわれる。この際にキュベツト半部内
に研磨加工される球形状の面の直径は時々試検ガラース
によって制御される。このばあいこの面においては切除
が行なわれるが、干渉縞は生じない。このようにして規
定された直径がそれぞれ得られる中心深さに換算される
。

非球面状の凹所を製作するために有利には、最後の研磨
過程だけが適当に修正される。この研磨過程のために非
球形のかつマルチフォーカスな眼鏡レンズを製作するの
に周知の方法および装置が用いられる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は分
離されたキュベツト体の斜視図、第２ａ図はキュベツト
体を入射光線の方向から見た図、第２ｂ図は第２ａ図の
断面図、第６ａ図はキュベツト半部を互いに正確に組合
わせるだめの補助装置を示す図、第６ｂ図はキュベツト
体の両キュベツト半部用のキュベツトホルダを示す図、
第３ｃ図は第６ｂ図の断面図、第４図は吸収測定用の光
学的な共振器としてのキュベツト体の実施例を示す図、
第５図は反射測定用の共振器としてのキュベツト体の実
施例を示す図である。 １０・・・キュベツト体、１１．１２・・・キュベツト
半部、１１　ａ、１２ａ一平面部、１１ｂ。 １’２ｂ・・・供給通路、１１ｃ、１２ｃ・・・凹所、
１１　ｄ、１２ｄ−・・排出通路、１１ｅ、１２ｅ−外
面、１１　ｆ、１２ｆ、１１ｇ、１２ｇ・・・テーパ部
、１３・・・入射方向、２１・・・測定室、３０ａ。 ３０　ｂ−・・区分、３１ａ、３１ｂ一端部、３２ａ。 ３２　ｂ−・・球、３２ｃ、３２ｄ・−円錐部、３３・
・・ばね、３４・・・基体、３４ａ・・・切欠き、３４
ｂ。 ３４ｃ・・・区分、３５・・・構成部材、３５ａ・・・
挿入体、３５Ｃ，３５ｄ・・・ねじ、３６・・・締付は
部材、３７・・・光導体、４１．４２・・・レンズ体、
５１・・・プリズム体、５２．５３・・・台形面 ／ｉ ／Ｊ ／１ ／Ｊ 日ｇ、２ｂ　Ｆｉｇ、２ａ Ｆｉｇ、３ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　キュベツト体（１０）が２つのキュベツト半部（
   １１，，１２）から構成されていて、少なくとも一方の
   キュベツト半部が光を透過さ、せる材料から成っており
   、更にキュベツト半部（１１，１２）が平面部（１１ａ
   、１２’ａ）によって互いに組合わされていてかつ該平
   面部内に測定室（２１）用の凹面状の凹所（１１Ｃ，１
   ２Ｃ）並びに供給通路（１１ｂ。 １２ｂ）および排出通路（１１ａ、１２ａ）が穿設され
   ていることを特徴とする組立て可能な貫流キュベツト。 ２、凹面状の凹所（１１ｃ、１２ｃ）が供給通路（１１
   ｂ、１２ｂ）および排出通路（ｌｉｄ。 １２ｄ）の方向で互いにずらされている特許請求の範囲
   第１項記載の貫流キュベツト。 ６、　両キュベツト半部（１１，１２）がその幾何学寸
   法を同じに形成されていてかつ１８０゜だけ互いに回動
   させて配置されている特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の貫流キュベツト。 ４、　凹面状の凹所（１１ｃ、１２ｃ）が球形状に形成
   されている特許請求の範囲第１項から第３項までのいず
   れか１項記載の貫流キュベツト。 ５、　キュベツト半部（１１，１２）が、組合わされて
   部分的に平面平行な外面（１１ｅ、１２ｅ）を有するス
   ピンドル状のキュベツト体（１０）を成すように構成さ
   れていて、該キュベツト体が供給通路（１１ｂ、１２ｂ
   ）および排出通路（１１ａ、１２ａ）の外端部でテーパ
   部（１１ｇ、１２ｇ、Ｉｌｆ、１２ｆ）を有するように
   形成されている特許請求の範囲第１項から第４項までの
   いずれか１項記載の貫流キュベツト。 ６、少なくとも一方のキュベツト半部（１１゜１２）が
   ガラス、石英又はサファイアから形成されている特許請
   求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項記載の貫
   流キュベツト。 Ｚ　平面平行な外面（１１ｅ、１２ｅ）に平凹面状のレ
   ンズ（４１，４２）が固定又はスナップ結合されていて
   、該レンズの球形状の表面が反射能が良くしかも透過性
   を規定された層によって被覆されている特許請求の範囲
   第一１項から第６項記載までのいずれか１項記載の貫流
   キュベツト。 ８一方の平らな外面（１１ｅ）に台形状のプリズム体（
   ５１）が固定又はスナップ結合されていて、該プリズム
   体の互いに傾斜した台形面（５２，５３）が球形状に形
   成されていてかつ反射能が良くしかも透過性を規定され
   た層によって被覆されている特許請求の範囲第１項から
   第７項までのいずれか１項記載の貫流キュベツト。 ９　キュベツト半部（１２）が酸化ベリリウム又は窒化
   アルミニウムから形成されていてかつ少なくとも凹面状
   の凹所（１２Ｃ）に白金、イリジウム又はロジウムから
   成る層を備えている特許請求の範囲第１項から第６項ま
   でのいずれか１項記載の貫流キュベツト。 １０、キュベツト半部（１２）が温度調節装置に接続さ
   れている特許請求の範囲第９項記載の貫流キュベツト。