[發(fā)明專利]分光計及流體分析系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510053734.0
• 申請日: 2015-02-02
• 公開（公告）號: CN104819775B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬丁·嘉寶;克里斯托夫·肖勒
• 申請（專利權(quán)）人: 比爾克特韋爾克有限公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G01J3/18;G01J3/04;G01N21/31
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉明海;楊生平

一種分光計，特別用于構(gòu)建在流體?分析系統(tǒng)的傳感器模塊(18)中，包括輻射源以及下述的限定光程或沿著光程布置的組件：用于待檢查的流體的樣品空間(26)，第一透鏡(44)，衍射件(48)，第二透鏡(50)，以及探測器(52)。在樣品空間(26)與衍射件(48)之間設(shè)置限制孔徑(46)，用于限制撞擊到衍射件(48)上的射線束的有效直徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分光計，特別用于構(gòu)建在流體-分析系統(tǒng)的傳感器模塊中。此外，本發(fā)明涉及一種具有這樣的分光計的流體-分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)

分光計在用于分析流體、特別用于分析(飲用)水方面具有重要意義，因為其使得可無接觸地且在附加或不附加添加劑的情況下測量重要參數(shù)。對此，例如包括測量光譜吸收系數(shù)(SAC)，例如在254nm的情況下，或測量有機碳量(TOC)。

希望分析設(shè)備具有多個和/或可替換的傳感器模塊，傳感器模塊應(yīng)是盡可能地小。然而，具有低成本組件(透鏡、光柵和孔徑)的分光計的緊湊結(jié)構(gòu)具有缺點。問題特別在于，在其上呈現(xiàn)光譜的像場強烈成拱形。強烈成拱形是因為受限制的結(jié)構(gòu)空間，其要求具有受限的焦距的透鏡，且由此要求小的透鏡半徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種緊湊的分光計，具有改進的呈現(xiàn)光譜分辨率。

該目的通過本發(fā)明的分光計實現(xiàn)。

特別地，設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的分光計用于構(gòu)建在傳感器模塊中，且其包括輻射源以及下述的、限定光程或沿著光程布置的組件：樣品空間，第一透鏡，衍射件，第二透鏡，以及探測器。根據(jù)本發(fā)明，在樣品空間與衍射件之間設(shè)置限制孔徑，用于限制撞擊到衍射件上的射線束的有效直徑。

關(guān)于從輻射源出發(fā)的光程，所述部件優(yōu)選以給定的順序被布置，其中，限制孔徑位于第一透鏡之前或之后，下文中還將進一步描述。當(dāng)然，在不脫離本發(fā)明的框架的情況下，分光計還可包括其他部件。

獨立于輻射源發(fā)出的射線的波長，下文中，概念“射線”和“光”同義使用。

用于容納流體的器皿、介質(zhì)通道或其他合適的容器的優(yōu)選可被流體流動通過的內(nèi)部空間可用作為用于待檢查的流體的樣品空間。

特別地，根據(jù)本發(fā)明的分光計的透鏡是凸出透鏡，即，具有正折射能力的透鏡，優(yōu)選為平凸透鏡，其將平行的射線束轉(zhuǎn)換成收斂的射線束。

特別地，考慮反射光柵、透視光柵或棱鏡作為衍射件。

在垂直于光軸的平面中觀察撞擊到衍射件上的射線束的有效直徑，其中，光軸例如通過被布置在輻射源與樣品空間之間的進入孔徑和第一透鏡，或單獨通過第一透鏡被限定，且至少直至衍射件指明光程的主方向。更確切的說，在下述方向上的射線束的最大寬度視作為有效直徑，獨立于射線束是否圓形、橢圓形或其他形狀地成形，在該方向上(若需要則在轉(zhuǎn)向之后)分解成光譜分量。

本發(fā)明基于下述認識，即，即便在具有簡單(低成本)部件的小分光計的情況下也可實現(xiàn)非常好的分辨率。根據(jù)本發(fā)明，限制孔徑負責(zé)改進分辨率，其限制撞擊到衍射件上的射線束的有效直徑。如同對于每個常用的光學(xué)分光計中的那樣，撞擊到衍射件上的光，在借助于第二透鏡被聚焦到對于相關(guān)的波長范圍而光敏的探測器上之前，通過衍射件被拆分成其光譜色。限制孔徑用于使得僅僅很窄的射線束撞擊到衍射件上。由此，通過不可避免的像場拱形而決定的光學(xué)錯誤在探測器面中強烈減小，即，呈現(xiàn)的光譜的分辨率或清晰度明顯改進。諸如彩色或球形像的其他成像錯誤也強烈減弱。

為特別在使用具有相對較大直徑的第一透鏡時實現(xiàn)分辨率的顯著改進，在該情況下限制孔徑的寬度應(yīng)明顯小于第一透鏡的直徑。

對于本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用，證明有益的是限制孔徑的寬度在0.1至1.5mm的范圍中，優(yōu)選在0.1至1.0mm的范圍中。